不同鉴别阈值条件下SiPM光子计数激光雷达探测模型及性能分析

硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier, SiPM）具有极高的探测灵敏度和响应速度,且在多光子条件下具有较高的动态范围以及线性响应的特性,在光子计数激光雷达应用中有独特的优势。然而,由于SiPM多像元、单时间通道的工作模式,其输出电压信号相较于其他单光子探测器更大概率出现脉冲堆叠现象,不同鉴别阈值条件下的SiPM探测过程更为复杂。针对该问题,本文建立了SiPM光子事件响应模型,以此为基础分析了由脉冲堆叠引发的屏蔽效应和触发效应两种特殊情况的时域分布,最终建立了SiPM半解析的探测概率与虚警概率模型。同时,搭建了基于SiPM探测器的光子计数雷达系统,通过观察实测输出电压波形以及光子点云分布与理论模型相符（R²>0.95）。通过查全率与查准率对不同鉴别阈值的SiPM光子点云分布进行定量评价,并给出最优鉴别阈值区间,这对基于SiPM的光子计数激光雷达系统硬件参数的优化设计以及探测性能的定量分析具有重要的指导意义。     

用于空间BIB探测器的0.3 W@4.2 K大冷量轻量化低温系统

大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象,特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦,能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量,提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2 K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验,验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法,以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机,在80 K时提供高效的一级预冷,制冷量为15 W,重量仅为4.5 kg;二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机,制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环,可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量,输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。     

基于多注速调管的S波段9 MeV能量可调加速管设计与研制

设计了一种S波段9 MeV驻波电子直线加速管。工作频率为2998 MHz,管长为780 mm。其使用3.1 MW多注速调管作为微波功率源,最大工作比可达到2‰,同时通过调节加速管输入功率及电子枪高压,可实现打靶电子束能量连续可调,可应用于无损检测领域,为工业探伤提供合适的能量、提高探伤效率。本文以工业领域常用的9 MeV/6 MeV能挡为例进行仿真设计及束流测试。     

低温环境下FBG温度传感特性研究

在低温环境中,光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)材料的热膨胀系数和热光系数会发生改变,从而影响其温度传感特性。文章通过实验研究了裸光纤光栅传感器和黄铜管封装的光纤光栅传感器在低温下的温度传感特性。结果表明,在80~300 K温度范围,裸FBG温度传感器的灵敏度为6.43 pm/K,线性度为0.974,在80~230 K温度范围,温度与光纤光栅的中心波长呈现非线性关系;黄铜管封装的FBG温度传感器,在整个温度范围内灵敏度可达26 pm/K,线性度为0.996,较裸FBG温度传感器均有较大提升。对比实验表明,对光纤光栅进行封装,可以提高其温度灵敏度和线性度,改善温度传感特性。     

基于模糊 ＰＩＤ 的不锈钢电加热管退火温度控制系统改造

为了满足不锈钢电加热管产品多样化的需求,提高产品质量,完成对已投产的不锈钢电加热管小型台式退火炉控制系统升级改造。采用人机交互界面HMI和PLC取代原退火炉的仪表控制系统,实现了不同产品工艺参数的灵活设置、温度数据的采集、归档与显示,设计了模糊PID算法取代传统仪表的常规PID控制算法,使控制系统能根据产品负载的变化,通过模糊理论自动修正PID参数,以保证温度控制的精度。测试结果表明,改造后的系统能自适应管件的变化,产品合格率有效提升。     

一种激光雷达探测模块控制电路的设计和制作

传统上使用机械旋钮调节光电倍增管 (PMT) 增益的方法不仅存在需要人为依据经验手动操作、准确性差等 弊端, 而且 PMT 增益易受温度影响, 需要根据环境温度动态调整 PMT 的高压, 这些局限性都不利于其在激光雷达系 统中的应用。为了便于对 PMT 进行增益调节并保持 PMT 增益的稳定, 设计了可用于激光雷达系统的 PMT 控制电路 板, 该电路可使用计算机实现增益调节和高压的温度自适应调节, 从而精简了信号探测系统的结构与体积, 提升了信 号的稳定性。本工作采用内置高压电源的 H10721-20 型 PMT, 并基于 STM32 单片机结合数模转换器 (DAC) 和外围 电路完成控制电路板的设计并进行实际制作。进一步对使用电位器调节的 PMT 和利用所提出的控制方法进行调节 的 PMT 进行了高压稳定性的对比实验, 并对使用 PMT 控制电路板的米散射激光雷达的性能进行了测试。实验结果 表明所提出的控制方法可实现更稳定的 PMT 增益控制, 设计的 PMT 控制电路板具有良好的可靠性。     

基于差分传输管预充电逻辑的功耗恒定性电路改进设计

通过分析差分传输管预充电逻辑(DP2L)的电路结构,发现该电路还无法达到完全的功耗恒定特性,仍然存在被功耗攻击的风险.针对该问题,该文对DP2L的电路结构进行改进,并用Hspice对改进前后的电路进行模拟仿真测试.实验表明:改进后的DP2L电路结构具有更好的功耗恒定特性,更能满足该逻辑电路的设计要求.     

Carbon Nanotubes Grown on Sepiolite as Catalyst Carrier

Multi-walled carbon nanotubes were synthesized by the catalytic decomposition of acetylene at 750℃ over sepiolite powder,which was treated with aqueous cobalt nitrate. It is expected that the composite with high specific area will have high capacity of hydrogen storage.     

用环形扩散管和滤纸联用采样技术采集空气中氨和铵盐

建立了环形扩散管和滤纸采样夹联用，分形态同时采集空气中所态氨和颗粒态铵盐的方法。在同一气流中，采用涂渍１．５％草酸乙醇水溶液的环形扩散管采集气态氨，用浸渍上述试剂的玻璃纤维纸和慢速定量滤纸分别采集颗粒安和第一层滤纸上的铵盐挥发产生的氨气。用靛酚蓝比色法分别测定氨和铵盐。当采气流速为１．０Ｌ／ｍｉｎ时，采样效率高于９８．２％。将本法测得的氨气和铵盐的总量与标准采样方法的测定结果比较。无显著性差异（Ｐ     

石墨炉原子吸收法中热解涂层石墨管在无标准分析法测定环境样品中铬的应用

本文探讨了热解涂层石墨管测定铬的最佳实验条件,研究了各种酸和干扰物质的基体效应,提出用浓氨水为基体改进剂克服高氯酸的干扰。比较了各原子化温度时的理论和实验特征量。使热解涂层石墨管有可能用于无标准分析法测定各种环境样品中的铬。