西南交通大学 信息科学与技术学院, 成都 611756
在高压宽输入范围的芯片中,高压电源一般不直接作为带隙基准电路的电源。传统方案采用齐纳二极管加源随器将高压输入转换为低压电源，为带隙基准供电,然而低压电源波动过大,降低了带隙基准的PSRR。电源由反馈环路产生,可以提供高PSRR性能。文章提出了一种输入电压范围为5~65 V,通过闭环负反馈产生低压电源和1.2 V基准电压的带隙基准电路,适用于宽输入电压芯片，如Buck、电机驱动或模拟ASIC芯片。该带隙基准电路的电源是将自身产生的电流流经PMOS,由PMOS的VGS确定。因此低压电源不随输入电压变化,线性调整率极低。该电路由预处理电路、启动电路和带隙基准电路组成,采用负反馈稳压设计,不使用齐纳二极管,不引入额外的掩膜层,降低了电路成本。在CSMC 0.25 μm BCD工艺下,基准电压线性调整率低至0.000 091%,输入电压在5~65 V范围内基准变化小于1 μV,低频PSRR为-160 dB@100 Hz,温度系数为2.8×10-5/℃。
高压输入 高PSRR 带隙基准 负反馈 模拟集成电路 high-voltage input high PSRR bandgap reference negative feedback analog IC
强激光与粒子束
2022, 34(7): 075012
1 北京大学物理学院 重离子物理研究所，北京 100871
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西 西安 710024
通过粒子模拟(PIC)的方法研究了可用于全高半宽度10 ps量级快脉冲光信号脉宽测量的时间拉伸漂移管。分别模拟了光阴极半径、加速管长度、加速电压、漂移区长度、螺线管中心磁场强度、初始光电子能量和初始光电流对时间拉伸漂移管展宽系数的影响。分析了时间拉伸漂移管展宽系数的主要影响因素，同时给出了漂移管展宽系数对初始电子能量和初始光电流的线性关系，证明了所设计的时间拉伸漂移管能够满足逆康普顿散射源的束长测量。研究结果可为逆康普顿散射源电子束长测量提供技术手段。
时间拉伸漂移管 逆康普顿散射源 粒子模拟 束长度 展宽系数 time dilation drift tube inverse Compton scattering source particle-in-cell beam length coefficient of spread 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 448
西北核技术研究院 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
介绍了西北核技术研究院研制的4 MV脉冲X射线闪光照相装置（“剑光二号”）系统组成和实验结果。装置基于感应电压叠加器(IVA)驱动阳极杆箍缩二极管（RPD）技术，主要由前级脉冲功率源、感应电压叠加器和RPD等组成。前级脉冲功率源由两台3.2 MV低电感Marx发生器和四路同轴水介质线组成。每台Marx同时给两路脉冲形成线（特征阻抗6 Ω、电气长度30 ns）充电，充电峰值时间约370 ns。每路水介质线采用两级脉冲压缩，为感应腔馈入约1 MV/160 kA/60 ns电脉冲。电触发SF6气体开关、自击穿水开关分别用作主同步开关和脉冲陡化开关。感应电压叠加器采用四级1.5 MV感应腔串联，每级感应腔采用单点馈入结构。次级采用真空绝缘传输线实现电压叠加和功率传输，特征阻抗由30 Ω线性增大至120 Ω。采用4 MV电压下综合性能较优的RPD来产生强脉冲X射线。装置目前达到技术指标：输出电压4.3 MV、脉冲前沿(10%～90%) 21 ns、半高宽约70 ns、二极管电流85 kA，X射线半高宽约55 ns，整机延时（从Marx触发器输出到X射线产生）约749 ns，标准偏差约7 ns。当RPD阳极采用直径2 mm钨针时，正前方1 m处剂量约15.5 rad(LiF)，正向焦斑约1.4 mm。
X射线照相 感应电压叠加器 阳极杆箍缩二极管 感应腔 脉冲形成线 flash X-ray radiography induction voltage adders rod pinch diode induction cavity pulse forming lines 强激光与粒子束
2020, 32(2): 025013
西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 陕西西安 710024
在“剑光一号”上搭建了二极管平台, 理论估计了二极管阻值, 进行了平板二极管阻抗和束流分布测量实验。结合法拉第筒阵列测得的束流密度分布、粒子模拟 (PIC)仿真结果对二极管阻抗特性进行了全面的对比分析。结果表明, 二极管工作于弱箍缩状态, 阻抗阻值略低于估计值, 阻抗曲线、法拉第筒波形以及束流箍缩程度三者间存在高度的相关性。当阻抗曲线处在前端(导通前)和末期(崩溃段)时, 束流均处在未箍缩期间, 法拉第筒信号无有效数据; 阻抗曲线处在平区时, 二极管工作平稳, 束流箍缩情况和法拉第筒信号稳定, 阳极边缘处的法拉第筒波形呈现双峰, 与束流箍缩运动情况相符。
阻抗 束流箍缩 强流平板二极管 法拉第筒 impedance beam pinching high -current plain diode Faraday cup 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 338
强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所), 西安 710024
以强流脉冲电子束为研究对象, 提出了一种基于离散时间、限定靶面位置, 通过测量靶面不同时刻入射角分布, 利用蒙卡程序计算得到电子束的能量(r,z)二维分布沉积值的方法。给出了典型弱箍缩平板二极管(电压峰值700 kV、阻抗7 Ω)阳极靶面不同位置时域的能量沉积值, 分析了(0,0°), (25 mm,135°), (36 mm, 270°)三个位置纵切剖面的能量沉积特性, 结果表明: 在各个时间段内电子束入射能量确定的情况下, 能量沉积特性与入射角呈现相关性, 仿真结果与实验结果符合较好, 偏差均小于10%; 距阳极靶心25 mm以外的靶面位置, 受束流箍缩影响, 入射角分布变化较大; 当入射角较小时(小于40°), 强流电子束能量沉积峰值深度约0.2 mm; 当入射角超过40°时, 能量沉积峰值深度减小到0.1 mm左右; 而阳极靶心位置附近, 受束流箍缩影响较小, 这些位置的能量沉积特性更接近于小角度入射角情形。
强流电子束 能量沉积 二维分布 蒙特卡罗 intense electron beam energy deposition r z distribution Monte Carlo 强激光与粒子束
2018, 30(2): 026001
孙江 1,2,3,*侯磊 1,2,3林启蒙 1,2,3白杨 1,2,3[ ... ]白晋涛 1,2,3,4
1 西北大学 光子学与光子技术研究所光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心, 西安 710069
2 西北大学 光子学与光子技术研究所陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心, 西安 710069
3 西北大学 光子学与光子技术研究所陕西省光电子技术重点实验室, 西安 710069
4 西北大学 物理学院, 西安 710069
利用啁啾光纤布拉格光栅作为光谱滤波器和色散控制元件来控制掺镱保偏锁模光纤激光的光谱形状和腔内色散.实验装置采用线性腔设计, 利用半导体饱和吸收镜作为锁模器件, 实现掺镱保偏光纤激光器的被动锁模激光输出.当泵浦功率为52 mW时, 获得了脉冲宽度为4.26 ps, 重复频率为15.7 MHz, 平均功率为9.8 mW 的稳定锁模脉冲激光输出.输出激光中心波长为1 030 nm, 3dB谱宽为7.2 nm, 对应理想傅里叶变换极限脉宽约为150 fs.
锁模激光 掺镱光纤激光器 保偏光纤 可饱和吸收体 啁啾光纤光栅 Mode-locked laser Yb-doped fiber laser Polarization-maintaining Saturable absorber Chirped fiber Bragg gratings
1 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西北核技术研究所, 西安 710024
研制了一种用于测量强流脉冲电子束束流均匀性的微型法拉第筒阵列, 其直径为22 mm, 由5个微型法拉第筒组成, 最大可测束流密度为38 A/mm2。利用该系统测量了二极管阳极靶面的束流密度, 得到了阳极靶面束流均匀性的分布情况。结果显示, 阳极靶面中心处束流密度高于靶面其他位置, 靶面束流存在弱箍缩, 束流局部均匀, 大面积不均匀, 束流密度呈径向分布。该结果与理论预期和仿真计算符合较好。
微型法拉第筒 阵列 束流密度分布 均匀性 small Faraday cup array current density distribution uniformity 强激光与粒子束
2015, 27(5): 054002
1 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西北核技术研究所, 西安 710024
对电子束能量沉积剖面的变化规律进行了解释, 给出了由能量损失函数和能量沉积效率函数之积表示的定性的能量沉积函数表达式。在此基础上, 给出了一种关于能量沉积剖面的电子束等效入射角计算方法, 分析了方法所带来的影响和适用的范围, 采用蒙特卡罗方法对等效结果进行了验证。证明该方法优于入射角的算术平均, 尤其在靶材浅层与混合束符合较好。
能量沉积剖面 强流脉冲电子束 入射角 energy deposition profile intense pulsed electron beam incident angles 强激光与粒子束
2015, 27(1): 014001
1 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西北核技术研究所, 西安 710024
在杆箍缩二极管工作前预先填充一定密度的等离子体，可以改善二极管特性，从而提高二极管出射X射线的剂量率。建立了预充等离子体的杆箍缩二极管的粒子模拟模型，通过收集轰击到阳极上的电子，诊断其轴向分布，可以给出不同时刻的束流箍缩特性。利用“剑光一号”加速器低阻抗状态(1 MV/9 Ω/40 ns)开展了预充等离子体的杆箍缩二极管实验研究。预充适当密度的等离子体后，二极管阻抗降低到10 Ω，X射线辐射剂量从0.76 mGy提高到3.19 mGy，侧向焦斑从9 mm降到4 mm。模拟结果和实验基本符合。
预充等离子体杆箍缩二极管 等离子体密度 数值模拟 电子沉积密度轴向分布 侧向焦斑 plasma filled rod pinch diode plasma density numerical simulation axial distribution of electron deposition density axial spot 强激光与粒子束
2014, 26(11): 115009
