通过一系列对比实验比较了隔板对气流转捩点、总压损失、光腔静压的影响,并通过分析阐述了竖直隔板对扩压器内部气流参数产生影响的原因.隔板可以增加超音速区域的长度,并能增加光腔压力分布的稳定性,减小总压损失,增加压力恢复系数;隔板厚度对光腔静压的影响较大,需严格控制隔板厚度以避免正激波的产生.

从Collins公式出发研究了无光阑双曲正弦高斯光束的聚焦特性.研究发现聚焦双曲正弦高斯光束的轴上光强为零,因此Li和Wolf二人研究焦移的方法不再适用.使用环围功率法定义束宽和实际焦面,由此可以决定聚焦双曲正弦高斯光束的焦移.数值计算表明,聚焦双曲正弦高斯光束的焦移与偏心参数和菲涅耳数有关,焦移随偏心参数和菲涅耳数的减小而增大.此外,还分析了双曲正弦高斯光束的最佳聚焦问题.

用有限Hankel变换就常见的环形分布激光束情形,推导得到了激光束辐照透过窗口镜引起热传导温度场和热变形分布的理论解,以此计算结果与实验值相比较,分析了白宝石、石英两种窗口镜在激光辐照下的热变形情况.分析结果表明,在激光束辐照的4s时段内,温升场主要集中在激光束辐照的环形区内,在镜面内远未拉平,由此引起的厚度方向热膨胀变形也很不均匀.材料对激光的吸收系数和热膨胀系数以及热扩散率分别是决定热变形量值大小和空间分布的最主要的物性参数.

研究了电子辐照时,电子能量与累积通量对Kapton/Al热控涂层光学性能的影响.采用原位测量的手段记录了辐照前后的光谱反射系数.试验结果表明,电子辐照后Kapton/Al热控涂层的反射性能,在太阳光谱辐射强度较大的300～1 200nm波长区间产生较大程度退化.在电子辐照作用下,作为离子导电型聚合物的 Kapton薄膜表面没有发现辐照充电效应.辐照后涂层材料存在"退火效应",或称"漂白效应".Kapton/Al涂层太阳吸收比的变化量与电子辐照累积通量的变化关系成幂函数形式,其系数与指数的极大值与极小值分别出现在电子能量为50keV附近.在辐照累积通量相同时,该变化量随辐照电子能量的提高而增大.

采用脉冲紫外激光(XeCl,308nm)表面消融预处理方法以硬质合金为衬底制备了金刚石涂层刀具.利用压痕法对涂层结合强度进行了测试,得到了最佳预处理工艺条件.采用碳化硅增强铝合金材料对制备的金刚石涂层刀具进行了实际切削性能实验.实验结果表明:脉冲紫外激光表面消融预处理方法的采用对刀具的金刚石薄膜涂层附着强度的提高有很大的帮助.

分析了当前大功率激光器腔镜采用的几种夹持方式特点,采用有限元软件计算了腔镜不同夹持方式下的镜面热变形和镜体最大应力,并对两种夹持方式下的应力破坏进行了分析.发现夹持方式对大功率激光器腔镜镜面变形影响很大,镜体边界沿径向固定的压圈法效果优于沿轴向固定的弹性压板法.

使用等价腔概念,对高功率固体多棒激光腔的动态特性作了分析,推导出了多棒等价g参数和等价腔长的一般公式,由此可得出多棒腔等价g参数图上的动态工作特性曲线和临界光焦度,以数值算例说明多棒腔的动态工作特性.讨论了用适当调整腔镜和棒间距来补偿光焦度偏离的方法,并得出了相应的解析公式.所得结果可作为高功率固体腔设计的参考.

基于星光II实验装置进行了Gabor波带片编码成像探索性实验研究.采用束匀滑光斑三倍频激光打靶,辐照专门设计的CH埋金属条靶(共两种),产生了有明确形状、边缘清晰的等离子体.研制了专门的Gabor波带片编码相机,并利用该相机采用单张胶片对不同的靶目标在不同的深度层次上曝光的技术,获得了具有深度层次信息的三维激光等离子体编码像.利用数值重建技术对实验所获得的图像解码,最终获得了在不同深度层次上的激光等离子体信息.

着眼于惯性约束聚变实验研究中的应用,对X光环孔编码成像技术进行了研究.利用数值模拟的手段,分析了环孔的自相关函数及其对环孔编码成像技术图像重建的影响,对不同的图像重建技术进行了初步比较.基于星光II实验装置,利用自行研制的X光环孔编码成像系统进行了激光等离子体X光环孔编码成像技术的演示实验,获得了满意结果.

热丝辅助裂解法是结合气相沉积制备聚对二甲苯薄膜和热丝化学气相沉积而形成的一种制备CH薄膜的新方法.热丝辅助裂解法的最大特点就是在保持低衬底温度情况下可以获得高沉积速率,而热丝加热电流对薄膜沉积速率和薄膜表面形貌具有重要影响.研究表明,热丝加热电流越大,薄膜沉积速率越高,在加热电流9A时,薄膜沉积速率可达0.002mm/min,同时薄膜表面粗糙度随之增加,薄膜表面也开始出现其它元素污染,因此,一般热丝加热电流选择为7A附近.

在"神光Ⅱ"实验条件下,通过在半腔靶底部开大约??200μm的小孔来模拟测量内爆靶丸附近的M带X光发射的角分布.介绍了实验中采用的诊断方法和实验方法,并给出了典型的实验结果.实验结果表明从半腔靶漏口所开??200μm的小孔出射的M带X光不遵从cosθ分布.实验结果有助于对黑腔物理图像的理解,并为内爆实验设计提供实验依据.

ICF驱动器在脉宽为3ns的长脉冲条件下运行时,三倍频晶体中的横向受激拉曼散射效应将比短脉冲条件下的效应更为显著.针对长脉冲运行时,KDP晶体和KD*P晶体产生的横向受激拉曼散射光对晶体的危害性作了对比分析,并研究了横向受激拉曼散射效应与增益系数之间的关系,为选择何种晶体作为三倍频晶体提供了理论依据.

目前,国际上已有美军标、国际电工委员会、Bell实验室及各种学术出版物等各种高空核爆电磁脉冲波形标准.综述了这些标准,并从时域参数、频谱、归一化累积能流谱、总的能量密度等几方面研究其异同性.比较后认为,IEC61000-2-9和MIL-STD-461E表述的新标准要比1976年出版物波形和Bell实验室波形的频谱范围宽,对电子系统的小孔缝耦合效应稍强,但对多数效应物尤其是线缆引入的传导耦合,损伤程度则相对弱化.最后,分析了由于HEMP波形表述形式变化,给EMP模拟器和效应研究带来的影响和新动态趋势.

利用SEEG程序模拟计算了微脉冲电子枪束流动力学问题.在不考虑空间电荷效应的情况下,模拟了在微脉冲电子枪中电子纵向聚束的过程.进而详细研究了在空间电荷效应作用及相聚过程共同作用下形成饱和电流的过程.在此基础上,给出了经过优化后的微脉冲电子枪腔型特性,使用SEEG程序对该枪进行束流动力学模拟计算.最后给出一个实验用微脉冲电子枪的物理设计.

利用有限元方法求解S参数矩阵,研究了过模慢波结构对圆波导TM₀₁, TM₀₂模的反射特性,分析了在慢波结构末端加入谐振腔后,由于两端口的不对称性而造成的对反射特性影响.结果表明,在TM01的π模频率附近,慢波结构和谐振腔组成的系统对无谐振腔一侧端口入射TM01模的反射增大,而对有谐振腔一侧端口入射TM01模的反射减小.根据计算结果,解释了普通多波切伦柯夫振荡器所用慢波结构周期数较多的原因,说明了在多波切伦柯夫振荡器中引入谐振腔后,不但可以减少所用慢波结构周期数,而且有利于提高微波输出效率.

对径向渡越时间振荡器进行了实验研究,在非最优化条件下得到了辐射功率大于30MW、主频为3.66GHz的微波,同时研究了微波功率随电压、电流的变化,所得结果和规律与理论分析和数值模拟基本相符.

给出了低阻抗二极管产生的电子束能谱分布及外加磁场对二极管阻抗影响的数值模拟研究结果.结果表明,即使在外加电压恒定的条件下,二极管产生的电子束也具有一定的能谱分布,这说明用二极管电压、电流波形计算脉冲电子束能谱分布是不正确的.另外,外加磁场对低阻抗二极管的阻抗特性具有较大影响,其阻抗随外加磁场的增大而减小.分析认为这是由于外加磁场强度的变化改变了二极管中束电子的运动轨迹.当没有外加磁场或外加磁场较小时,低阻抗二极管产生的电子束发生自箍缩,此时二极管电流是自箍缩饱和顺位流;当外加磁场足够强时,电子束的自箍缩被抑制,二极管电流是没有箍缩时的空间电荷限制电流.束电流小于自箍缩临界电流的二极管其阻抗将不随外加磁场的变化而变化.

用数值方法研究了超宽带电磁脉冲与地雷耦合问题.验证了截断有耗边界的完全匹配层方法,给出了超宽带信号经天线发射后在不同距离处的辐射场.通过数值模拟,给出了不同作用距离和作用角条件下地雷体内的耦合电磁场.

电子冷却系统中冷却力的大小与电子束的温度密切相关.由于强流电子束自身产生的空间电荷场,使得电子束的速度离散,增加了电子束温度,降低了冷却效率.为了减小空间电荷效应,HIRFL-CSR的电子冷却系统将首次采用空心电子束对储存环中的重离子束流进行冷却.通过分析实心电子束和空心电子束的空间电荷场,研究了其对电子束速度和温度的影响.

根据电磁场理论及电子运动守恒方程导出圆柱和平板传输线横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件.通过数值计算,给出了传输线的几何结构参数和电压分别与空间电荷流的关系.

由于α-磁铁具有能量选择和束团脉宽压缩的功能,它是RF-gun注入器中一个非常重要的组成部分.描述了α-磁铁的结构特点,讨论了电子在α-磁铁中运动的归一化方程.采用数值计算的方法给出了与电子运动能量无关的理想轨道运动方程,并导出了α-磁铁的主要性质.

采用Oprea程序对合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器(BPM)的电磁场进行了计算,由2-D的静电场来模拟计算BPM的特性阻抗和耦合系数,采用2-D的静磁场来模拟计算其位置灵敏线性曲线.由此,进行了直线加速器束流位置检测器的优化设计,得到了4个60°电极的位置检测器.它具有非常好的线性,在位置上具有足够大的信号强度,并且较好地满足了直线加速器的几何与机械要求.

描述了合肥同步辐射光源二期工程中,电子储存环升级的闭轨测量系统及其在设备研制中的应用.介绍了性能稳定可靠的Bergoz束流位置监测电子学信号处理器.升级后的闭轨测量系统中处理电子学电路的束流位置分辨率可达1μm,系统误差小于10μm.整个测试系统的分辨率小于3μm.利用该高精度闭轨测量系统和基于束流准直系统完成了束流准直四极铁磁中心的测量,并和控制系统完成了储存环全环闭轨反馈校正试验.一个完整的束流位置监测系统已投入了在线运行,保障了为用户提供高稳定高品质的光源.

讨论了三间隙强流离子加速管的聚焦特性,计算了各种能量下离子束聚焦情况,并分析了抑制空间电荷效应所需要的电场强度.最后总结了三间隙加速管设计和调试应注意的问题.