介质壁加速腔加速结构优化

为了在介质壁加速器中增大轴向加速电场, 提高加速梯度的同时抑制径向电场对束包络的扩张, 提出了在每个加速电极上添加金属栅网结构。采用基于粒子云网格方法的电磁粒子模拟软件对不加栅网与添加栅网的电极结构进行了数值仿真, 分析了不同结构下加速管道中的电场分布和束包络变化。通过实验对比了两种不同结构下经过相同的加速长度获得的粒子能量。结果表明：添加金属栅网结构相对于不加栅网的金属小孔式结构, 轴向加速电场强度提高20%, 同时径向电场得到有效抑制;栅网结构下, 被加速的粒子束在自由漂移空间中的径向发散基本得到抑制;在相同的加速长度下加速H3+粒子, 栅网结构得到的能量增益提高了一倍。     

介质壁直线加速器加速单元间的电路耦合及解耦

中国工程物理研究院流体物理研究所研发的介质壁直线加速器是基于固态脉冲形成线、GaAs光导开关和高梯度绝缘介质壁三项关键技术的新型直线脉冲加速器。在加速器调试阶段,测量出获得加速的质子束流能量远低于预期值,在排除功率源负载能力因素之后,发现脉冲功率源因连接回路引起的电路耦合效应是导致束流能量低的主要原因。基于介质壁直线加速器加速单元放电回路结构的分析,确认了加速单元之间的电路耦合的必然性。并通过测量回路电流,研究了几种不同工作模式下的电路耦合效应。结合电路耦合的特点,给出了两种基于磁芯隔离的解耦方法,并测量了这两种方法的解耦效率。     

混沌腔体换能器在反向滤波弹性检测中的应用及其仿真研究

针对传统单通道时间反转无损检测成像质量低,检测灵敏度差的问题,通过混沌腔体换能器(Chaotic Cavity Transducer:CCT)的应用,极大提高聚焦检测的能力。CCT的使用可以更好的利用介质的各经历态特性,其有效解决了单通道时间反转检测中的幻影成像及边界应力增加的问题。实验过程中采用了线性调频激发信号源(Chirped Excitation:CE)及反向滤波技术(Inverse Filter:IF),他们分别能够携带更多的能量及利用更多反转信号的模态,进而有效的提高信号聚焦的质量。为了更好的理解混沌腔体换能器的特性,采用了非连续Galerkin算法对其聚焦性能进行了数值仿真和分析。数值仿真的结果及混响介质检测与成像的实现,验证了CCT与CE及IF结合应用的有效性和高效性。     

氧的低温吸附模型与计算

受化学氧碘激光器(COIL)高效率小型化及新型压力恢复技术发展的推动,考虑COIL中气体氧的低温吸附问题。从质量守恒观点出发考察了气体流过沸石多孔床的压力与速度的关系,建立了吸附剂吸收的物质与气流中物质关系的吸附平衡方程。由吸附物较少的特点,得出在确定的压力梯度下速度为常数的近似。由吸附平衡方程与吸附速率方程,构成低温吸附模型方程,其中,亨利等温线方程作为辅助关系。对低温吸附模型方程作数值求解,得到了气流中氧质量浓度及吸收的氧质量浓度随时间变化的规律,以及这些质量浓度分布的长时间渐近特征。     

高功率微波介质窗表面矩形槽抑制二次电子倍增

为深入研究高功率微波(HPM)作用下介质窗沿面击穿破坏的物理机制,探索提高闪络场强阈值的方法和途径,开展了介质窗表面矩形刻槽抑制电子倍增的理论与试验研究。首先根据动力学方程建立了介质窗表面电子倍增模型并分析了介质窗槽内电子运动轨迹,考虑了矩形槽结构对表面微波电场的影响,理论分析表明在闪络击穿的起始和发展阶段矩形槽可有效抑制电子倍增。在S波段(2.86 GHz,脉宽1 s)下开展了介质窗表面矩形刻槽的击穿破坏试验,试验结果发现表面矩形刻槽可大幅度提高微波传输功率,在槽深(1.0 mm)一定时不同的刻槽宽度(0.5 mm和1.0 mm)对应的微波功率抑制范围不同。采用PIC-MC仿真模拟槽内倍增电子的时空演化,仿真结果很好地验证了试验现象。     

ICF分解实验用双介质调制靶的研制

为了研究惯性约束聚变（ICF）实验用靶丸不同密度界面的流体力学不稳定性增长,设计并制备了聚苯乙烯（CH）/碳气凝胶（CRF）, CRF /硅气凝胶（SiO2）和CH/Al三种双介质调制靶。采用溶胶-凝胶工艺制备了密度分别为250和800 mg/cm3的CRF气凝胶薄片;采用激光微加工工艺分别在两种不同密度的CRF薄片和工业用纯Al箔上引入调制图形;采用旋涂工艺在Al箔和CRF薄片（250 mg/cm3）的调制表面制备一层CH薄膜,得到CH/Al和CH/CRF双介质调制靶,采用溶胶-凝胶工艺在CRF薄片（800 mg/cm3）表面制备一层低密度SiO2气凝胶,得到CRF/SiO2双介质调制靶。采用电子天平、扫描电子显微镜、工具显微镜和台阶仪对所制备的CH/CRF, CRF/SiO2和CH/Al三种双介质调制靶进行靶参数测量。结果表明:三种双介质调制靶层与层之间结合紧密,界面清晰,调制图形为正弦,靶参数测量准确。     

电磁超表面

光学是认识光和控制光的科学,其中光相位的调控扮演着重要角色。最近人们提出了电磁超表面的概念,通过设计非均匀人工微结构来实现亚波长尺度下的任意电磁相位分布,根据惠更斯原理进而实现任意波前调控。     

DRESOR法求解超短脉冲在一维非均匀介质中的瞬态辐射传输

本文中DRESOR法(Distributions of Ratios of Energy Scattered Or Reflected)应用于求解一维非均匀介质内的瞬态辐射传输问题.结果表明,反射热流的双峰分布现象能够体现介质内部的非均匀分布特征,并且能够通过分析其特点推断非均匀介质的中间界面位置.通过DRSESOR法计算得到的高方向分辨率的辐射强度体现了其在决定非均匀介质表面位置的独特优势.最后,对双峰分布现象的存在条件进行了探讨.     

羊粪生物炭对水体中镉的吸附

以农业废弃物羊粪为原料,采用限氧热解法于不同温度(300、500、700℃)下制备生物炭(分别标记为SMB300、SMB500、SMB700),用于水体重金属Cd²⁺的去除。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、Fourier变换红外光谱仪(FT-IR)、Zeta电位分析仪和比表面积分析仪对羊粪生物炭进行了表征,讨论了吸附过程的动力学特性和吸附等温特性,探究了溶液初始pH值、外加阴离子对生物炭吸附Cd²⁺的影响。结果表明,生物炭pH值和灰分含量由高到低依次为SMB700、SMB500、SMB300;SMB700对Cd²⁺的平衡吸附量最大(34.06 mg/g);生物炭对Cd²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型,为多分子层的化学吸附,吸附机理包括静电吸附、离子交换、阳离子-π作用和沉淀作用;随着溶液初始pH值(4.0～9.0)升高,生物炭对Cd²⁺的吸附作用增强;外加阴离子(Cl^-、SO₄^2-和PO