强激光与粒子束
2023, 35(3): 034002
1 江苏大学 材料科学与工程学院 镇江 212016
2 盐城工学院 材料科学与工程学院 盐城 224600
Cu-W复合材料由于兼具铜的导热性与导电性以及钨的高强度与高温性能而被广泛应用于电力、电子、塑性成形等众多领域。本研究利用电子束快速凝固的特点，提高Cu-W互不相溶合金体系的固溶度，以改善材料性能。采用粉末冶金法制备Cu-W复合材料，并利用强流脉冲电子束（High Current Pulsed Electron Beam，HCPEB）技术对其进行表面改性，研究不同处理工艺参数对样品固溶度和表面硬度的影响。结果表明：在球磨过程中形成了Cu（W）固溶体，球磨5 h时粉末固溶度的提升最为明显。差示扫描量热分析仪（Differential Scanning Calorimeter，DSC）表明，固溶体在烧结的加热过程中会发生脱溶反应。利用强流脉冲电子束对烧结试样表面进行辐照处理，结果表明：HCPEB辐照可有效提高Cu-W互不固溶合金体系的固溶度，致使辐照表面形成Cu（W）过饱和固溶体合金化层。W在Cu基体中的固溶度随辐照次数而增加，10次辐照后Cu（W）固溶体中溶质元素（W）的重量百分比达到了1.63%；辐照表面的硬度随着固溶度的增加而显著增加，固溶强化和弥散强化效应是辐照表面性能改善的根本原因。
强流脉冲电子束 Cu-W 球磨 微观组织 固溶度 High-current pulsed electron beam (HCPEB) Cu-W Ball mill Microstructure Solid solubility
重庆理工大学 材料科学与工程学院, 重庆 400054
研究了不同脉冲次数强流脉冲电子束表面改性对CuFe10合金组织及性能的影响。强流脉冲电子束处理CuFe10合金的重熔表面出现了火山坑和直径为100 nm到1 μm的富铁球,表明了强流脉冲电子束处理CuFe10合金表面发生了液相分离。强流脉冲电子束脉冲轰击30次后,CuFe10合金表面的显微硬度与耐蚀性能均得到显著改善,主要是由于强流脉冲电子束轰击处理CuFe10合金表层引发的快速熔凝过程中表面发生了液相分离及晶粒细化的缘故。
CuFe10合金 强流脉冲电子束 液相分离 耐蚀性 CuFe10 alloy high current pulsed electron beam liquid phase separation corrosion resistance 强激光与粒子束
2015, 27(2): 024105
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
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在实验的基础上给出了束参数时间分辨测量系统的实验布局和特点，分析高压电磁干扰对直线感应加速器中时间分辨测量系统外触发性能的影响和变化规律; 进一步探讨系统高压电磁干扰后的抑制措施。针对电磁空间干扰情况，主要通过采用光纤传输控制信号的措施，能很好地传输窄脉冲，信号延时抖动小于2 ns，达到了高速信号的可靠传输要求，采用嵌入式控制器既解决了抗电磁干扰的要求，也满足了束参数时间分辨测量系统的使用要求。
直线感应加速器 脉冲电子束 时间分辨测量 电磁干扰 信号外触发 linear induction accelerator pulsed electron beam time-resolved measurement electromagnetic disturbance signal external trigger 强激光与粒子束
2014, 26(4): 043201
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
电子束束参数是衡量各种加速器产生的电子束品质的重要参数,其测量技术的研究及测量工作是极其重要的一个方面。由于加速器研制水平的提高,尤其在调试阶段对束参数的测量要求也变得更高,体现在高的时间分辨能力和更好的空间分辨率、数据更高的动态范围及更加直观的可视性。针对束参数中最基本的参数如束斑测量、发射度测量、能量测量等技术,利用已研制的高性能设备,针对强流脉冲电子束的特点,基于多种主要原理研制了比较完整的、时间分辨能力高达2 ns、高灵敏度、高动态数据范围的电子束束参数光学测量及诊断系统,并编制了一套处理程序,达到了现场实时的数据处理水平,具有直观诊断的特点,为解决调试工作中诸多的问题提供翔实而准确的数据,成功地应用于多个加速器的调试。
直线感应加速器 脉冲电子束 束参数 时间分辨测量 高速分幅相机 linear induction accelerator pulsed electron beam beam parameter time-resolved measurement high speed framing camera 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2780
为了产生100~500 ps,200~500 kV,1~10 kA数量级的皮秒放电脉冲,建立了一个皮秒脉冲发生器理论模型,并提出利用增益系数极值法,确定其最大兼容工作点,相对于纳秒脉冲成形线,皮秒脉冲成形线实现了90%,70%,85%的归一化电压增益、能量增益和放电功率增益。为了最大限度地降低皮秒脉冲成形线的载压时间,提高系统的绝缘安全因子,利用华罗庚0.618优算法,设计了电压传输系数。在纳秒脉冲成形线与皮秒脉冲成形线阻抗比值等于1.63条件下,在4倍和6倍皮秒脉冲成形线时间之内,归一化电压增益、能量增益和放电功率增益就可以分别达到94%,72%,89%与99%,53%,97%。
皮秒脉冲 脉冲发生器 气体开关 超短脉冲电子束 X光闪光照相 picosecond pulse pulse generator generator gas switch ultra-short pulsed electron beam X-ray flash photography
中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
介绍了S波段强流相对论速调管放大器(RKA)双间隙输出腔高频系统的设计，并利用3维粒子模拟程序模拟和优化了短脉冲强流相对论调制电子束经过双间隙输出腔后的微波提取。在束压640 kV、束流6 kA、基波调制深度80%的条件下，模拟得到功率为1．1 GW的微波，频率约为2．85 GHz，效率28%。在高频分析和粒子模拟的基础上进行了实验研究，实验中采用束压640 kV、束流6 kA的环行电子束，经过优化调节RKA参数，在中间腔后得到了约4．6 kA的基波调制电流，加上双间隙提取腔后从该RKA获得了频率为2．9 GHz、功率为1 GW、脉宽22 ns的输出微波，束波转换效率26%。
高功率微波 相对论速调管放大器 双间隙输出腔 S波段 短脉冲电子束 High power microwave Relativistic klystron amplifier Double-gap output cavity S-band Short pulsed electron beam
介绍了MC55低阻抗强流脉冲电子加速器的结构及主要技术参数,给出了加速器的初步调试结果.该加速器由Marx发生器、10 Ω水介质单筒形成线、高压自击穿气体开关、水介质传输线和真空二极管组成.经过初步调试,该加速器可以产生电压500 kV,电流50 kA,脉冲宽度50 ns的强流电子束.目前MC55加速器已应用于同轴虚阴极振荡器高功率微波源的实验研究.
强流脉冲电子束 加速器 Marx发生器 Intense pulsed electron beam Accelerator Marx generator
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
利用现有2MeV直线感应注入器,通过改造,将其次级功率源和8个感应腔分成2组,使之交替工作,建立了一台双脉冲电子束源.二极管电压脉冲幅度达到1MeV,电子束脉冲持续时间为120ns,脉冲间隔可以根据需要在100～500ns间进行调节.实验结果表明:该双脉冲电子束源可以产生双脉冲电子束,其电压幅度差值小于2%,束流可达3kA,并且工作稳定,利用该装置可以进行多脉冲二极管物理和天鹅绒多脉冲发射特性实验研究.
双脉冲电子束源 真空二极管 天鹅绒阴极 Double pulsed electron beam source Vacuum diode Velvet cathode
