纳秒脉冲等离子体合成射流激励器的流场特性分析

采用一台高重频、快上升沿纳秒脉冲电源作为激励源,对典型的双电极合成射流激励器进行放电,通过粒子图像测速法（particle image velocimetry,PIV）测量放电实验中激励器稳定流场特性以及发展速度.分析实验结果发现,随着重复频率的提高,合成射流的平均发展速度也随之增大,1 kHz时的平均速度最高达到28.28 m/s,并在单脉冲能量远低于微秒脉冲的情况下,实现了更快的稳态流场控制,表明高重复频率下,更多次数的脉冲放电可提高激励总能量,有效地弥补纳秒脉冲单脉冲输出能量不足的缺点.而且频率越高,流场发展速度越快,说明高重频工作模式会对输出总能量有补偿作用.      

大气压微波等离子体发射光谱法检测磷、氯类毒剂模拟剂

基于大气压微波等离子体发射光谱法,分析了磷、氯类毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(Dimethyl methylphosphonate, DMMP)、马拉硫磷和三氯甲烷的特征谱线/谱带,建立了磷、氯类毒剂模拟剂的检测方法。其中,DMMP特征光谱为P原子谱线(213.62、 214.91 nm)、 PO基团谱带(254.04、 255.50 nm)和C原子谱线(247.86 nm);马拉硫磷特征光谱与DMMP相同,但PO基团谱带与C原子谱线相对强度有明显差异,可用于二者判别;三氯甲烷特征光谱为Cl原子谱线(725.66、 754.71、 837.59、 858.60、 894.81 nm等)。针对微波功率对检测效果的影响,以DMMP为例,其特征光谱强度与微波功率在40～110 W范围内呈线性关系;对于光谱收集区域的影响,实验表明,微波等离子体头部待测物特征光谱强度最高,中间和尾部依次降低。在微波功率为70 W的条件下,收集等离子体头部特征光谱,分别获得了不同毒剂模拟剂的检出限,其中,DMMP的检出限低至0.05 mg/m³,马拉硫磷的检出限为3.3 mg/m³     

基于嵌入式EPICS的中子监测仪研制

针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求,且合肥光源的控制系统是基于EPICS架构,为减少辐射监测系统中间的环节,提高合肥光源人身安全联锁可靠性,研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF₃针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求,研制了基于嵌入式EPICS的中子监测仪,用于场所与环境辐射场中子的监测。合肥光源的控制系统是基于EPICS架构,为减少辐射监测系统中间的环节,提高合肥光源人身安全联锁可靠性,研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF₃正比计数管,通过对正比计数管产生的微弱电信号加2 kV的正高压偏置,交流耦合介入前置放大器放大,后输出固定宽度的脉冲信号。信号由CORTEX-M3电路计数,后经CORTEX-A8电路处理后将数据发布到局域网。利用镅铍中子源和合肥光源现场辐射环境对所研制的监测仪性能进行了初步测试,结果表明,该监测仪达到设计要求,可用于中子监测。     

NFTHz加速器束流横向截面尺寸测量系统研制

针对太赫兹直线加速器,开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换,并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机,完成对光斑图像的采集,之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响,在采集到的图像中会存在椒盐噪声,因此使用卷积神经网络（CNN）对图像中的椒盐噪声进行抑制,最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明,CNN可以有效地消除椒盐噪声,并且系统的分辨率达到15.8μm,满足系统设计要求。     

红外多目标复合模拟器光学系统设计

详述了适用于3～5μm波段、长入瞳距多目标复合的投影光学系统设计。系统实现了干扰和目标发生器共用一个投影光学系统,入瞳距大于2000mm。原理上采用目标系统、干扰系统、主投影系统分开设计,并在主投影系统焦平面上放置中间像面实现目标和干扰的复合。给出了最后的设计结果,包括点列图、调制传递函数曲线。入瞳距2050mm,入瞳口径Φ75mm,视场±2°。     

CeO_2纳米晶的制备及其谱学性能研究

以硝酸亚铈为原料,浓氨水为沉淀剂,在80℃反应3 h并陈化9 h制备得到了纯CeO2纳米晶.XRD分析结果表明产物属于立方晶系.透射电镜观察发现产物呈六边形结构,推测为多面体形CeO2的投影,粒径在10 nm左右,分散性良好.沉淀剂浓度、反应温度及陈化时间等对产物的纯度及形貌有明显影响.碱浓度降低或陈化时间缩短都导致产物中出现Ce(OH)3杂质;延长陈化时间,产物粒径增大;若反应温度低于40℃,产物中出现大量Ce(OH)3杂质.拉曼光谱研究表明,纯CeO2纳米晶在465 cm-1处有一振动峰,对应于立方萤石结构的F2g拉曼位移,而含有Ce3+杂质的产物则在600 cm-1处还出现一小峰.荧光光谱研究发现,在波长为400 nm的激发光下,CeO2纳米晶在465 nm附近出现一个不对称发射光谱峰.     

大气压低温等离子体发射光谱检测含磷有毒气体（模拟剂）方法研究

化学气体毒剂杀伤快、易扩散、难处置,一旦使用或泄露将对国家安全和社会稳定造成巨大威胁,因此有必要发展一种可以现场实时检测化学毒害气体的方法。目前,传统气体检测方法主要包括红外吸收光谱、气相色谱/质谱、离子迁移谱和各种气体传感器等,但其便携性、灵敏度、广谱性难以兼得,无法完全满足现场检测需求。基于发射光谱（OES）响应快、灵敏度高、广谱性好、可重复性强的独特优势,提出了一种大气压低温等离子体发射光谱检测技术。分别以纳秒高压脉冲、直流自脉冲和微波作为等离子体激励源,使用毒性较小的甲基膦酸二甲酯（DMMP）作为沙林模拟剂进行发射光谱检测;以乙醇作为环境有机干扰物,对乙醇与DMMP光谱进行了主成分分析;并探究了放电脉冲频率与特征光谱强度的关系。结果表明,三种激励源产生的等离子体都可辨别出DMMP特征光谱：P原子特征谱线波长为213.82和215.09 nm,PO基团谱带波长为253.67和255.6 nm。光谱识别度方面,使用微波激励源时DMMP特征光谱最为明显,而使用纳秒脉冲与直流自脉冲激励源时光谱连续本底强烈。方法适用性方面,微波等离子体无电极污染、但需要氩气维持,可作为建立毒害气体发射光谱数据库的手段;而纳秒脉冲与直流自脉冲激励源可在常压空气环境中直接检测。三种激励形式下等离子体区域都存在气体加热效应,微波等离子体气体温度最高（约1 300 K）,而纳秒脉冲和直流自脉冲放电气体温度相近（分别约为980和880 K）。研究发现,提升脉冲重复频率可以显著增加DMMP特征光谱强度,其与脉冲频率在1~40 kHz内呈线性关系（相关系数大于0.98）。所提出的大气压等离子体发射光谱检测方法具有响应快、操作简单等优点,可扩展性强、具有小型化潜力,为毒害气体快速检测装备研发提供了技术参考。