在高能X光辐射照相系统中,通常使用闪烁体材料的转换屏将X光转换为可见光进行探测.建立了转换屏空间分辨率的计算模型,模拟了转换屏的空间分辨率随屏的厚度、材料及X光子能量的变化关系,为系统的设计提供了参数.

利用一种结构紧凑的分段表面放电辐射源模块,详细研究了在不同电压、电容、气压实验条件下回路等效电阻、等效电感及放电能量沉积效率的变化规律,利用四分幅相机拍摄获得了不同实验条件下的放电等离子体通道图像,分析讨论了放电等离子体运动对放电能量沉积效率的影响,提出了提高能量放电沉积效率的有效途径.

探讨了不同pH值对KDP晶体散射颗粒的影响.结果表明, 不同pH值生长条件下生长的KDP晶体中散射颗粒的尺寸、密度呈现明显差异,pH值为5.5条件下KDP晶体中散射颗粒尺寸明显变大,分布稀疏;pH值为2.0时,散射颗粒密度高,尺寸小.其原因在于形成散射的杂质颗粒的存在形式不同.

以波长为10.6μm,半径0.1m,焦距106m的激光束穿过二维超音速自由射流剪切层流场为物理模型,研究了由于辐射加热强激光束对流场的干扰以及激光束穿过流场后光束远场强度的分布.结果表明:由于流场的存在,使光束的远场强度分布产生了较为明显的变化,对于射流出口处不同的马赫数以及出口压力,流场对光场的远场强度分布影响不同;对于没有引起气体介质电离的强激光束,由辐射加热引起的对超音速自由射流剪切层流场的影响可以忽略.

为保证氧碘化学激光器谐振腔的腔镜失调测量结果的可靠性和准确性,建立了使用自准直仪间接测量腔镜失调的方法.测量结果表明,热辐射是引起腔镜失调并造成光束漂移的主要原因,通过采取措施,可以使腔镜失调明显减小.同时证明了该测量方法是可靠的、合理的.

用波长1.06μm、半高宽10ns的脉冲Nd:YAG激光辐照铜膜镜面,在激光辐照区,用光学显微镜观察到有规律的环形波纹状损伤图案,波纹平均周期约几十μm.通过对光路系统分析,认为样品前的小孔光阑对激光产生了菲涅尔衍射,使得在样品表面光强分布变成周期性环状分布.在极短的相互作用时间内,热扩散很小,损伤图案依赖于光强分布.并依据实验参数,用柯林斯公式对样品表面的光强分布进行了计算,所得光强分布的周期与损伤波纹的周期基本一致.

提出了光学-力学相干耦合的概念,采用非线性光学的耦合波理论,建立了高功率激光辐照下透明光学材料中相干声波的产生、演化的动力学模型.探讨了在泵浦激光场和Stokes激光场共同作用下受激布里渊过程对光学材料破坏的可能性,计算了稳态情况下激光场在材料内部激发出的应力幅度,结合弹性力学,建立了透明光学材料的相干破坏阈值理论,研究了破坏阈值与Stokes光强的关系,发现在稳态下破坏阈值对Stokes光强并不敏感.分析了在实际情况下一些因素对材料破坏的影响.

根据全息透镜的工作原理,利用光线追迹法对其聚焦特性进行了理论分析.使用标量衍射法分析了全息透镜的衍射效率,讨论了不同的光栅槽型对其衍射效率的影响.对分析过程中所涉及到的有关近似处理方法的使用和影响进行了说明,讨论了全息透镜用作取样光栅的优点.

通过CCD图像采集单元结合传统的列阵相机测量高功率固体激光器的远场焦斑分布,采用图像处理技术的边缘算子提取焦斑的几何中心,提出通过几何中心对心的焦斑嵌套重构算法,解决了光斑饱和时的对心难题,实现了快捷准确测量激光焦斑,为激光器的实时控制提供参考数据.

通过研究光学元件静态波前畸变对多程放大系统光传输的影响,给出了满足聚焦光斑要求的均方根梯度值以及光学元件加工误差的最大允容值.加工误差的峰谷值不超过λ/3、均方根值不超过0.079λ,相位梯度的峰谷值不超过0.033λ/cm、相位梯度均方根不超过0.007λ/cm.通过光传输模拟程序校验了波前畸变的相干叠加和非相干叠加规律.

实验研究了激光远场焦斑能量分布测试的三种方法(长焦距透镜法、列阵相机法、Rattle Pair法),对三种测试方法得到的实验数据进行了比对,系统地分析了每种方法的优缺点.结果表明,采用长焦距透镜与一对微楔角劈板组合测试激光远场焦斑的方法更具优势,可减少测试系统引入的像差,并使图像处理过程得到简化.

利用时域有限差分法(FDTD)研究了电磁脉冲对不同孔洞的耦合规律.分别分析了电磁脉冲对正方形、长方形和多孔洞的耦合效应,讨论了不同极化方向的电磁脉冲对孔洞的耦合能量的规律.研究表明:电磁脉冲对正方形孔洞的耦合能量较小;而对长方形,当脉冲极化方向与长方形短边平行时,耦合能量最大;在孔洞面积相同的条件下,对多孔洞的能量耦合要比单孔洞小.

采用PIC模拟方法,研究了具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器在充入不同密度的氦气下工作的物理过程, 分析了等离子体产生物理机制及其对微波输出影响.结果表明,等离子体的产生是由于电子束对氦原子的碰撞电离及其雪崩效应引起的.由于电离产生的正离子有利于束的传输和群聚,当在一定范围内增加氦气密度时,可减小微波起振时间,提高束波能量转换效率,但并不改变微波频率;进一步增大气体密度,微波起振时间增大、效率下降,甚至出现脉冲缩短现象.

电磁脉冲辐射器是便携式电磁脉冲电场屏蔽效能测试设备的关键部分.提出了一套小型电磁脉冲辐射器的方案,并采用时域有限差分法在计算机上模拟了辐射器产生的近区电磁场, 结果表明,如果高压脉冲源产生的脉冲电压为双指数波,则通过天线辐射产生的近区场的波形也为双指数波,从而,使近场参数均能达到测试设备所要求的指标,说明所提供电磁脉冲辐射器的方案为可行.

研究了离子通道回旋电子束脉塞(ICECM)中的等离子体波非线性效应.利用流体理论与自洽非线性理论方法对ICECM中等离子体波效应的微观机理进行了分析.研究发现,等离子体波加强了电子束的纵向群聚,束-波互作用的能量交换效率及系统增益得到明显提高.数值模拟计算表明,对于中等等离子体密度、1.5kA电流和1MV加速电压的电子束,系统能够获得的脉冲功率和频率分别为200MW和280GHz的毫米波束.

提出了一种高灵敏度电子束微脉冲时间抖动的测量方法。该方法采用传统的测量束团位置及电荷量的四条带束流位置探头，用混合环对感应信号进行处理，对共振频率为2.856GHz的谐波分量用MIXER与2.856GHz的参考信号进行相位比较，并由此得到电子束团微脉冲时间抖动值。

用射频(13.56MHz)反应溅射法制备了a-SiC:H 薄膜,并将制得的薄膜采用高能中子(14MeV)进行辐照.采用电阻率、Raman谱及红外光谱对薄膜的结构与特性变化规律进行了表征.分析结果表明:所得a-SiC:H薄膜中存在多余的非晶态碳.随着中子辐照剂量的增加,a-SiC:H薄膜中SP2C=C键增加,即其中的碳存在类石墨化的趋势.中子辐照后薄膜的电阻率的略微减小现象,可用缺陷对载流子的捕获模型进行解释.

介绍了LC4007RHA和LC4007RHB两种器件空间低剂量率辐射诱导电荷效应评估情况,研究结果表明:在MIL-STD 883C 测试方法1019.4的基础上,⁶⁰Co辐照加25℃室温退火,可以提供对空间氧化物陷阱电荷效应相对于1019.4不太保守的估计;另外,就美军标1019.4测试方法中利用100℃ 168h高温加速"反弹"实验来检验空间环境中与界面态相关的失效可能出现的现象进行了讨论.

束流剖面信息的获得对于加速器的研究有着重要的意义.对强流短脉冲电子加速器束剖面测量技术作了评述.目前,发展时间分辨的快响应的光学测量技术及实时在线测量为主要发展趋势.

分析了大型海关集装箱检测系统用的9 MeV电子直线加速器的四极透镜系统变为斜四极透镜系统对束流聚焦特性的影响.对三单元四极透镜系统聚焦参数、制造和安装误差进行了分析,给出了参数选择方法和合理的误差要求.以上计算利用束流动力学程序TRANSPORT完成.

研制了一种200kV/100kA环轨式场畸变开关.对该开关以Ar,N₂,SF₆及SF₆/N₂,SF₆/Ar 混合气为工作介质的耐压及触发性能研究结果表明:该开关耐压最大偏差小于自击穿电击的4%;欠压比大于等于自击穿电击的80%时,抖动极差小于2ns,标准方差抖动小于等于1ns;实现了多通道导通,通道数大于等于3;开关工作范围极大,在欠压比大于等于自击穿电击的20%时抖动极差小于2.85ns.

采用发射光谱法研究了高频离子源的等离子体性质.该离子源应用于ZF-200keV中子发生器中,是一种电感耦合型无极环形放电高频离子源.实验采用绝对定标后的光学多道分析系统测定了离子源等离子体在不同阶段氢原子巴耳末谱线系中前三条谱线的强度,并采用部分局部热力学平衡状态的理论,计算出了相应阶段高频离子源等离子体的电子温度、氢原子浓度、氢离子浓度等参数,并进行了简要分析.

分析了光阴极RF腔注入器中的RF场效应和空间电荷效应,给出了电子在加速腔中束流发射度的解析表达式,它说明在加速过程中束流发射度是振荡变化的.利用SUPERFISH和GPT程序模拟计算了光阴极1+1/2腔注入器输出束流发射度与加速场强、注入相位、束团大小和形状、束团电荷的关系.适当选择这些条件,可以获得横向发射度小于2πmm?mrad输出束流。

基于等离子体的爆炸发射模型,利用自洽的2.5维的胞中粒子(PIC)模拟程序MAGIC模拟了平板型磁绝缘离子二极管中电子和质子的动力学特性.给出了电压为300kV,外加磁场为2倍临界磁场情况下的二极管特性,阴阳极间隙中带电粒子的空间和相空间分布,以及净电荷密度分布和电场分布,结果表明,引出束流密度比单离子Child-Langmuir公式计算的结果大5倍;外加磁场导致在阴极附近形成虚阴极.空间电荷使得阴阳极间隙中电场扰动和增强.

研制了水介质同轴电容的实验装置,在此装置上进行了大量的实验.测得μs级充电时,水介质同轴电容分别在正脉冲和负脉冲充电时的击穿电压,负击穿电压的理论值与测量值相差较大,正击穿电压的理论值大于测量值的18%左右,对此实验结果进行了分析.此外,当去离子水的电阻率从13MΩ*cm降到5 MΩ*cm时,水介质同轴电容器的击穿电压基本不变.