针对基于光纤自相位调制效应的全光再生技术, 分析了色散效应对再生器转移函数和Q因子改进量的影响以及再生器中色散和自相位调制的相互作用, 提出一种通过改变再生器光纤结构实现转移函数平坦区改善的方法。数值结果表明: 全光再生器中色散会抑制自相位调制引起的频谱展宽, 使Q因子改进量减小；对于色散, 非线性系数和长度等参量不同的光纤介质, 如果色散与长度的乘积与最大非线性相移的比值一定, 再生器的性能基本不变；在两段高非线性光纤间增加适当长度色散补偿光纤, 可以改善转移函数平坦区, 使平坦区范围显著增加。

直接以麦克斯韦方程组的解表征拉盖尔-高斯光束。基于麦克斯韦方程组解的矢量角谱表述和电磁光束的矢量结构理论, 利用一些数学技巧导出了拉盖尔-高斯光束的TE项和TM项在近场的解析表达式。利用所导出的公式, 在近场描绘了拉盖尔-高斯光束的TE项、TM项及整个光束的光强分布。并对角度依赖分别为余弦和正弦关系的拉盖尔-高斯光束的矢量结构进行了比较, 结果显示两者整个光束的光斑完全相似, 唯一的区别是子瓣的空间方位不同且两者的内部矢量结构完全不相同。

以美国ABL系统激光**为例, 分析了高超声速飞行器高温流场气体影响激光**毁伤效应的一些主要因素, 包括气体击穿、等离子体屏蔽效应、烧蚀产物颗粒的影响。结果表明: 通常情况下, 流场电子数密度小于1017 cm-3, 流场本身等离子体特性不会引起对激光的等离子体屏蔽效应；只有在0.5 km射程以内和宽脉冲激光引起的高压流场(约10 MPa以上)气体击穿, 才会导致明显的等离子体屏蔽效应, 但在实际战场条件下这种情况一般不会发生；对采用烧蚀手段进行防热的飞行器而言, 飞行高度大于10 km, 并且基于自由来流流量的无量纲化烧蚀流量小于10-2左右时, 烧蚀产物颗粒不会引起激光的衰减。

介绍了一种腔内光强增强型凹面光栅选线法的热带连续波CO2激光器的设计及实验参数。在腔内不加CO2热吸收池, 采用总气压为1 074.9 Pa、体积分数为13% CO2, 15% N2和72% He的混合气体, 放电电流为25 mA的情况下, 除了在常规带0001-［1000,0200］Ⅰ,Ⅱ内观察到从R(56)到P(60)的100多条谱线以外, 还得到11 μm附近的其它谱线18条, 其中0111-0310谱带9条,0111-1110谱带9条。实验发现, 当激光器中氦气的比例升高时, 激光的输出功率随之下降。每条谱线的腔内单程功率都超过35 W, 足够满足大多数腔内光化学研究方面的需要。

推导出有初始相位分布的径向洛伦兹阵列光束在自由空间传输的解析公式, 用以研究相干合成光束在自由空间的传输特性。结果表明:在远场, 具有不同相位分布的光束光强剖面成为空心形状, 具有相同相位分布的光束光强剖面中心为亮斑。合成光束束宽和桶中功率与子光束束腰宽度、径向阵列的初始相位分布和半径有关。对所得结果用数值计算例做了说明。当阵列半径较大和束腰宽度较小时, 具有不同相位分布和相同相位的光束束宽随传输距离的变化曲线和桶中功率都趋于一致。

随机并行梯度下降(SPGD)算法可以对系统性能指标直接优化来校正畸变波前。对基于SPGD算法的61单元自适应光学系统进行仿真模拟, 分析了对不同初始静态畸变波前的校正能力, 并比较了不同性能指标情况下的算法增益系数、扰动幅度值的选取及校正情况。仿真结果表明:算法收敛速度很大程度上依赖于增益系数和扰动幅度值, 对畸变较大的波前, 随机扰动幅度在0.50～0.85范围内, 性能指标采用焦斑平均半径比采用斯特列尔比取得的校正效果好。

分析了Nd:YVO4激光器实现双波长运转及腔内和频的条件, 利用一种LD泵浦Nd:YVO4晶体产生1 064 nm和914 nm双波长激光束,采用一个线性平凹腔结构, 利用腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频, 获得了连续波输出的全固态激光器。实验采用端面结构, 在5.0 W的808 nm泵浦功率下, 获得了最高功率为25 mW连续波TEM00的激光输出, 光-光转换效率为0.05%。

通过采用工程计算方法求解高超声速飞行器碳-碳复合材料分别在气动热、激光单独作用以及气动热/激光耦合作用下的热化学烧蚀。计算分析表明: 激光单独作用下, 碳-碳复合材料的烧蚀速率较小；随激光能量的增加, 碳-碳复合材料的烧蚀速率增加；气动加热条件下激光对高超声速飞行器碳-碳复合材料的烧蚀毁伤效应会明显增强；沿弹道的气动加热累积效应对碳-碳复合材料气动热/激光耦合烧蚀作用不明显。

针对一款多用途条纹变像管, 研究了扫描板位置对其性能参数的影响,分析了扫描板在条纹管轴向和径向的装架偏差对条纹变像管的时空分辨能力造成的影响。首先通过模拟得到大量服从一定统计规律电子的运动轨迹, 然后利用调制传递函数对时空分辨能力进行评价。结果表明: 偏转板放置在阳极光阑处条纹管可获得最佳时间分辨能力, 而放置在电子束径最小的地方可以获得最佳空间分辨能力和最大阴极有效面积, 同时, 偏转板中心轴应该与条纹管旋转对称轴严格重合。

介绍了利用金属氧化物场效应管产生大电流窄脉冲来驱动激光二极管的原理, 推导出驱动金属氧化物场效应管峰值驱动电流的计算公式和开通时间的估算公式, 通过仿真总结出影响驱动电源脉冲电流的脉宽、幅度和振荡的主要因素, 理论和仿真结果表明, 器件的寄生电感、电路走线电感和负载寄生电感对电流影响较大。实验结果显示, 在供电高压为200 V时, 金属氧化物场效应管开通时间为2 ns；激光二极管驱动电流上升时间小于10 ns, 脉宽为15～100 ns, 幅度为0～50 A连续可调, 频率为0～50 kHz。

以传统结构隔离器为模型, 应用琼斯理论, 比较分析了单模与多模激光入射时高功率隔离器热致退偏特性。研究结果表明: 高功率隔离器热致退偏可分为线性双折射致退偏与圆双折射致退偏；两种退偏均与入射激光功率的平方成正比；在光功率一定的条件下, 线性双折射致退偏不随光斑半径的变化而变化, 圆双折射致退偏随光斑半径的增大而减小；在其它条件相同的条件下, 多模光场能够有效地降低隔离器热致退偏, 多模时线性双折射致退偏仅为单模时退偏的60%, 圆双折射致退偏也比单模时要小, 减小幅度随光斑半径的增加而增加。

为研究实验参数对螺旋波诱导的低压氢等离子体状态的影响, 用Langmuir探针对等离子体伏安特性曲线进行了原位诊断, 采用双曲正切函数的指数变换模型拟合曲线, 根据Druyvesteyn方法得到状态参数电子密度、有效电子温度和电子能量几率函数, 分析了它们随实验参数的变化规律。结果表明: 射频输入功率、气压和约束磁场对等离子体状态有较大影响。随着射频射入功率增大, 放电模式发生转变, 电子密度跳跃增长；随着气压增大, 电子密度先增大后减小, 1.5 Pa为最佳电离气压, 随约束磁场的增强呈线性增长；有效电子温度随功率和气压的增大而下降, 随约束磁场的增强线性降低, 电子能量几率函数曲线峰位和高能部分都向低能移动, 与有效电子温度变化规律吻合。

采用磁控溅射方法制备了周期数分别为10, 30, 50和75的Ni/Ti多层膜, 利用X射线掠入射反射测量了多层膜表面和界面的状态, 并用原子力显微镜测量了多层膜的表面粗糙度, 研究了不同周期数的Ni/Ti多层膜表面粗糙度的变化规律。结果表明: Ni/Ti多层膜表面粗糙度随着膜层数增加而增加, 当Ni/Ti多层膜的周期数从10变化到75时, 其表面粗糙度由0.80 nm增大到1.69 nm。实验数据拟合表明: Ni/Ti多层膜表面粗糙度与周期数成３次方关系；但在周期数较小时, 粗糙度与周期数成线性关系。

超快中子探测器是ICF聚变反应速率测量系统的核心部件。利用蒙特卡罗粒子输运工具包Geant4模拟了一种超快中子探测器BC-422型闪烁探测器的中子探测过程, 计算出了几种厚度的BC-422型闪烁体的探测效率、输出光信号强度和时间分辨力；对比了闪烁体的2种不同反射表面对输出光信号强度和时间分辨力的影响。计算的结果显示: 设计适当的BC-422型闪烁探测器能够测量的最低中子产额在108量级, 对DT中子的信号时间分辨力好于20 ps, 对DD中子的信号时间分辨力达到30 ps, 能够用于大型激光装置及其原型的聚变反应速率测量。

由于某大型激光原型装置内爆实验的燃料面密度很低, 提出了利用充纯D燃料内爆产生的初级DD中子和次级DT中子的产额比值来诊断燃料面密度的方法。在该原型装置的首轮内爆实验中, 利用研制的高灵敏塑料闪烁体探测器对初级DD中子产额和次级DT中子产额进行了测量。通过实验发现, 当初级DD中子产额高于108时, 可以测得次级DT中子实验数据。建立了均匀内爆模型, 用初级和次级中子产额比值法对燃料面密度进行计算, 获得的该原型装置首轮内爆实验燃料压缩的平均面密度小于4.0 mg/cm2。

利用铝屏和氧化铟锡(ITO)屏两种结构的微通道板(MCP)成像器进行了放电实验, 通过直流首击穿后器件的绝缘强度和电极熔蚀形貌变化, 分析了屏电极结构对放电的影响。实验表明, 铝屏MCP成像器首击穿后, 铝膜电极出现如火山口状的熔蚀形貌, 在10 μs脉冲屏压下绝缘强度降低到3 kV/mm以下, 绝缘强度与MCP无关。而ITO屏MCP成像器首击穿后, 荧光质向MCP的质量迁移具有抑制阴极发射的作用, 所以放电具有稳定的场发射特性, 在10 μs脉冲屏压下绝缘强度可达到9 kV/mm。分析表明, MCP成像器间隙放电的发展主要依赖于屏电极结构, ITO屏的电极结构有利于MCP成像器绝缘性能的提高。

为了优化高功率固体激光装置波前补偿系统的设计方案, 基于构型验证装置开展了波前测试和补偿实验。实验结果显示, 虽然等效钕玻璃片数大大增加, 但由于主放采用了“U”型反转器技术, 扣除离焦量后的静态和动态波前与原型装置相比没有显著提高, 主要变化为离焦分量。若不采取任何补偿措施, 会影响激光在前级滤波器的顺利过孔, 造成近场缺光现象。实验中, 为保证激光在动态发射时顺利过孔, 采用了调节透镜的方式, 使激光在各级滤波小孔位置有合适的预留量。同时, 利用原型装置现有的小口径变形镜对扣除离焦后的像差进行补偿, 减小激光在末级滤波小孔位置的像差。综合上述两种方法, 成功解决了近场缺光的问题。针对未来高功率固体激光装置, 伴随着光束口径和等效钕玻璃片数的增加, 主放大器内的像差也会大幅度增加, 采用上述调节透镜的方式可能无法兼顾静态和动态两种状态下的通光问题, 需要在主放大系统内增加主动补偿措施, 为腔镜变形镜的应用提供了实验依据。

设计了一个用于惯性约束核聚变诊断设备定位与对准的搭载平台。该平台采用三自由度混联机构, 具有进行两转动一平动的姿态调节能力。给出了平台输出件末端位置的反解及正解的封闭解形式。在此基础上, 利用矩阵法结合从运动学方程得到的结论, 推导出驱动杆杆长误差、球铰虎克铰间隙误差和球销副间隙定位误差与搭载平台终端位姿误差的映射关系。利用蒙特卡罗方法模拟分析了各几何误差源对搭载平台终端定位能力的影响。球销副的绝对误差较大并处于动平台的支撑点, 所以它对搭载平台终端定位精度的影响较大。在不同姿态角相同误差输入条件下, 对搭载平台终端误差输出进行了仿真, 结果表明: 俯仰角变化对输出误差的影响比偏航角变化的影响要大1～2倍。

提出一种基于微放电等离子体的微带开关。它是以“时变等离子体”取代微带线射频微机电开关的“金属悬臂”, 利用等离子体的导体或介质特性使电磁波沿其表面进行传输或截止, 从而实现微带线上电磁波传输的动态控制。等离子体微带开关的基本结构包括用以隔断电磁波的微带间隙和产生片状等离子体的放电装置。放电产生时, 电磁波因等离子体导体性通过开关, 形成“开”状态；放电停止后, 电磁波被微带间隙反射, 形成“关”状态。利用CST软件仿真研究了等离子体开关特性, 结果表明: 这种开关的带宽由等离子体密度决定, 隔离度由间隙决定, 而工作插损与等离子体密度和电子碰撞频率有关。等离子体位形(宽度、厚度等)对于开关性能也非常重要。

采用时域有限差分法计算了不同特性电推力器等离子体喷流对不同频率通讯电磁波的衰减系数, 采用空间透射波法进行了微波等离子体推力器喷流对C波段电磁波衰减的地面测试实验。理论计算和实验诊断结果表明: 电推力器等离子体喷流对电磁波的衰减系数随着电磁波频率的升高逐渐减小, 随着喷流等离子体频率的升高近似线性增大, 随着喷流等离子体碰撞频率的增大呈先增大后减小的趋势；当喷流中等离子体数密度为0.9×1016~1.8×1016 m-3时, C波段电磁波的衰减系数为1.5~6.0 dB, 电推力器等离子体喷流对通讯信号的衰减效应不可忽略。

介绍了垂直沉降法和旋涂法制备SiO2胶体晶体, 并对两种方法制备的胶体晶体在宏观形貌、微观结构及光子带隙性质进行了比较。采用改进的Stober法在乙醇介质中合成粒径不同、单分散性较好的SiO2微球, 用垂直沉积法和旋涂法制备出有序性较好的密排结构的SiO2胶体晶体。宏观照片表明, 用旋涂法制备的SiO2胶体晶体经白光照射出现的光柱呈6次对称, 而垂直沉降法制备的胶体晶体表面出现条纹。SEM分析表明, 选用不同溶剂在同等旋涂工艺下制备SiO2胶体晶体, 用乙醇和乙二醇混合溶液作溶剂制备出的SiO2胶体晶体质量最好。透射光谱表明, 垂直沉降法所制备的胶体晶体在(111)方向具有明显的光子带隙性质, 而旋涂法制备的胶体晶体则不明显。

确定了以1,4-二氧六环为溶剂体系, 经热致相分离和冷冻干燥技术制备了低密度聚亚胺酮泡沫,分析了其质量浓度对泡沫密度的影响, 结果显示: 泡沫实验密度与聚合物浓度有较好的线性关系, 可实现对泡沫密度的有效控制。差示扫描量热法、热重法等热性能测试结果表明: 聚亚胺酮泡沫材料的热分解行为与本体材料一致, 但玻璃化温度较本体材料玻璃化温度高。泡沫孔结构测试结果表明: 随着密度的增加, 平均孔径有降低的趋势, 孔径分布趋于单一化。对其力学性能进行分析可知: 所制备的泡沫硬而强, 具有较高的模量和抗压强度, 断裂压缩随密度增加而增加。随着泡沫密度的增加, 其破坏形变随之增加。

利用北京同步辐射装置4B7B束线, 在2.1～5.9 keV能区, 对“强光一号”加速器Z箍缩实验中常用的Al和Au阴极X射线二极管进行了谱响应标定。对比了不同阴极材料(Au和Al)、加工方式(蒸镀Al和机械加工固体Al)及使用条件(参与实验发次)对探测器谱响应分散性及退化程度的影响。长期储存后的镀Au阴极仍有较好的谱响应一致性, 但灵敏度退化明显, 比文献报道新鲜Au阴极数据低70%以上, 使用中还会进一步降低。Al阴极在保存和使用中的灵敏度退化相对较轻。新鲜的固体Al阴极谱响应分散性较小, 灵敏度较文献报道数据略高, 使用过10～40发次并保存9个月后灵敏度平均下降约20％～30%。镀Al阴极的谱响应分散性较大, 相对偏差可达20%。初步探讨了定期更换以减轻灵敏度退化影响的可行性。

采用脉冲激光气相沉积(PLD)法, 研究了氢气压强对非晶CH薄膜性能的影响。原子力显微镜图和白光干涉图显示,薄膜表面平整致密, 随着氢气压强增大, 粗糙度变大。拉曼光谱分析表明, 氢气压强增加, G峰和D峰位置都在向高波数方向移动。傅里叶变换红外光谱分析显示, 薄膜中存在sp3—CH2和sp2—CH等基团。最后, 采用PLD漂浮法在最优参数氢气压强为0.3 Pa下, 成功制备了不同厚度(100~300 nm)、满足一定力学强度、无明显宏观缺陷的自支撑CH薄膜。

分析了椭圆带状电子束空间电荷场分布, 采用3维粒子模拟软件观察椭圆带状电子束的传输不稳定性。分别对采用周期凸起磁场结构和偏置周期凸起磁场结构聚焦椭圆电子束进行理论分析, 并利用粒子模拟软件对聚焦效果进行仿真。通过对比研究发现: 偏置型周期凸起磁场结构更适合用于抑制椭圆截面带状电子束的传输不稳定性。

通过对太赫兹波段相位连续变化型波带片的系统研究, 分析了特征尺寸与焦距、F数、预设频率、材料折射率等设计参数之间的关系, 讨论了影响相位连续变化型波带片效率的几个主要因素。选取太赫兹透过率较高的泡沫聚乙烯和高密度聚乙烯材料, 提出了设计方案, 对所设计的波带片沿光轴方向太赫兹波强度变化以及焦平面太赫兹波强度变化给出了计算机模拟结果, 并给出一组不同频率的波带片的特征参数。

研究了粒子模拟中的中心差分、时偏及高品质因数时域有限差分电磁场算法, 分析了相应的数值噪声机理。着重探讨了时偏及高品质因数算法对高频噪声的滤波特性, 给出了这两种算法的适用范围。通过对相对论返波管的计算, 将3种算法的计算结果进行了比较, 进一步验证了时偏及高品质因数算法对高频数值噪声的滤波特性。

经理论分析得出, 一段小曲率半径弯曲圆波导的传输特性和一段与其弯角相同、轴线长度相等的斜接弯波导的传输特性一致, 从而提出了一种由多节直圆波导依次倾斜连接构成的TM01-TE11斜接弯波导模式转换器, 并介绍了该模式转换器的设计方法, 给出了设计实例。优化结果表明, 所设计的模式转换器在中心频率上均具有99%以上的转换效率。

采用口径场法对具有高斯幅度分布的圆口径天线辐射近场进行了分析。推导了非聚焦和聚焦2种工作方式下圆口径天线轴向近场和增益的解析表达式；采用数值积分方法分析了圆口径天线非轴向近场分布特性。分析表明, 对于高斯幅度分布的圆口径天线, 天线轴向场在近区为振荡分布, 其近场增益与口径面分布和观测点位置有关, 通过聚焦可以使近场焦点处增益达到远场增益, 大大提高焦点及焦点附近区域的电场幅度。

在模拟集成电路的抗高功率微波加固研究中, 对电路中的单个晶体管进行高功率微波损伤机理研究。对晶体管进行洲入微波损伤效应实验和失效分析, 得到了双极型晶体管损伤的基本规律。损伤效应实验采用注入法, 分别从晶体管的三极注入微波, 得到了损伤结果。对样品进行的失效分析探明了器件的损伤部位和失效机理。结果表明, 高功率微波注入主要造成B-E结的退化和损伤；从基极注入微波最易损伤晶体管, 而从集电极注入则相反。

利用脉宽调制技术, 设计了一台为高功率微波源提供导引磁场的脉宽调制型励磁电源, 它可在励磁线圈中产生一定持续时间的准稳态强磁场。励磁电源的储能部分采用容量15 F、最高充电电压800 V的储能密度较高的超级电容器, 最大储能为4.8 MJ, 内阻小于0.25 Ω。在储能电容充电645 V的情况下, 对电感约为60 mH、电阻约0.40 Ω的励磁线圈进行了励磁实验, 获得了持续时间为1.9 s、幅值为900 A准稳态电流, 电流波动幅度为5%, 对应线圈中的最大轴向磁场为2.2 T。实验结果与理论计算基本一致, 表明所研制的励磁电源达到了设计要求。

采用过模同轴波纹型返波管, 其互作用区由2段周期不同的波纹慢波结构组成, 利用粒子模拟软件MAGIC进行数值模拟, 得到了X波段稳定的3个频率微波输出。粒子模拟的结果为: 在强流电子束电压为570 kV, 电流为11.4 kA, 引导磁场为0.72 T的条件下, 获得的3个频率分别为9.575, 10.025和10.475 GHz,总微波功率为1.0 GW, 效率为15.4%。通过对电压的调节, 进一步获得了4个频率的微波输出。

为了准确模拟出直线感应加速器中聚束磁场的值, 首先利用单积分法计算出理想情况下的聚束磁场的值, 再进一步用磁路分析的方法考虑直线感应加速器的加速腔中匀场环对聚束磁场的影响, 然后推导出一组偏离角度与磁场分量相关的公式。将最终得到的聚束磁场分量与直线感应加速器模型结合起来, 采用粒子模拟的方法来模拟电子束在加速段中的输运过程, 并对结果加以分析。

国际反质子与离子大科学工程(FAIR)项目是一个大型的国际合作项目, 其中Super-FRS超导二极磁体由中国科学院近代物理研究所研制。利用ADINA有限元程序对项目中的超导Super-FRS磁体线圈的失超过程进行了模拟分析。利用C程序对ADINA程序进行二次开发以便对有限元求解器的调用和载荷的控制。分析结果显示: 在失超过程中产生的最大热应力为26 MPa,可能产生的声波频率在35 Hz左右。

感应脉冲加速器的磁芯通常为铁氧体或非晶材料, 而感应腔磁芯在工作脉冲下的磁性能是决定感应加速脉冲波形好坏的重要因素。搭建了低压多脉冲实验平台对铁氧体和非晶小磁环分别进行MHz重复频率的多脉冲励磁, 对励磁线圈上的电压电流波形进行监测, 绘制了多脉冲励磁下磁环的磁化曲线, 并结合含磁芯线圈动态电感量的递推公式计算出磁环在多脉冲励磁过程中磁导率的变化曲线；在高压三脉冲实验平台上对铁氧体磁芯和非晶磁芯实验感应腔进行了高压三脉冲实验, 得到的磁芯多脉冲磁化规律与低压实验的结果一致。最后对两种磁环在多脉冲励磁下的磁性能差异进行了对比分析。

在SILEX-Ⅰ装置上进行了超短超强激光与氘团簇相互作用的实验。采用法拉第筒测量了激光与氘团簇靶相互作用后发射出的氘离子能谱, 并根据氘离子能谱计算出氘团簇的尺寸和分布。由于激光预脉冲的影响, 得到了团簇的尺度比瑞利散射测量的结果小。这些结果对团簇源制备系统的改进和优化激光打靶有着重要的参考意义, 而且可以为团簇尺度的测量提供一种新的方法。

利用含时波包加上傅里叶变换方法研究强激光场中不同同位素分子对高次谐波产率的影响。运用电子与核运动的相干量子力学方法得到了电离电子与正离子的碰撞几率。通过对三种同位素分子H2, D2和 T2的碰撞几率分布的对比, 发现在前三个光周期内电离电子会多次返回与正离子发生碰撞, 但是对应不同同位素分子的碰撞几率的最大值都出现在第一个光周期中。在后两个光周期内三种分子的碰撞几率分布表明较重同位素分子T2对应的碰撞几率最大。通过对三种同位素分子电离率的计算发现同位素分子中较重分子的电离率较高, 而电离率越大高次谐波产率越大。因此, 在同等条件下, 重同位素分子对应较高的高次谐波产率。

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果进行了对比, 验证了该方法的正确性。在此基础上计算了不同能量的γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布, 分析了γ射线与物质的不同作用对晶体中能量沉积分布的影响, 总结出在晶体轴向和径向的能量沉积分布规律。轴向上, 不同能量γ射线在LSO晶体中的能量沉积近似为指数分布, 在表面能量沉积密度较小；在径向方向, γ射线在入射轴线上能量沉积密度很高, 在距入射轴较近的区域, 主要是次级电子产生沉积能量, 随着距离的增大, γ射线能量沉积逐渐减小；在距入射轴较远的区域, 能量沉积主要是散射γ射线产生。

基于密度泛函理论, 采用全势线性缀加平面波加局域轨道方法和广义梯度近似研究了ZrH2的结构与弹性性质。结果表明: 在基态条件下, ZrH2的晶格常数计算值与实验值及其它理论值相当吻合。在考虑声子作用的前提下, 采用准谐德拜模型成功获得了不同条件下(0~50 GPa, 0~1 300 K) ZrH2的热容、热膨胀系数和德拜温度等热力学性质。结果表明: 定压热容预测值随温度升高而增大, 并逐渐接近佩蒂特-杜隆极限；随压强增加, 德拜温度呈增加趋势；随温度增加, 德拜温度呈减小趋势；在压强一定的条件下, 热膨胀系数随温度的升高而增大, 且在高温高压条件下, 热膨胀系数的增加趋势变缓。

提出了粗糙阴极的气体火花开关击穿模型, 通过粗糙层厚度和场强增强系数对阴极粗糙度进行了描述, 利用概率论研究开关的击穿情况, 分析了气体压强对粗糙阴极气体火花开关稳定性、击穿场强随气压的变化曲线以及开关绝缘恢复速度的影响, 研究发现当阴极相对于电子平均自由程足够粗糙时, 开关具有最佳的稳定性, 当阴极粗糙结构尺度与电子平均自由程相当时, 开关具有最佳的绝缘恢复特性。

对ITO/F46/Ag热控涂层进行了电子辐照地面模拟试验, 探讨了其表面电阻率随电子辐照注量的退化规律, 并借助扫描电镜(SEM)对其表面形貌变化进行了研究。通过SEM分析发现, 涂层表面发生了严重的损伤效应, 有裂纹、碎片和熔蚀现象出现。对涂层的损伤机理进行了分析, 并给出了电子辐照ITO/F46/Ag热控涂层的表面碎裂损伤模型。

利用激光击穿光谱的方法对水溶液样品中的金属元素进行定性和定量分析。分别采用竖直喷流(口径0.5 mm)和静止液面两种样品采样模式, 针对不同质量浓度的Cd, Fe, Al和Pb元素进行了检测分析并得到了其定标曲线(线性拟合相关度基本在0.99以上), 初步确定了４种元素在喷流模式下的检测限为0206 5(Cd), 0.147 6(Fe), 0.061 9(Al)和0.200 9(Pb) g/L；静止液面模式下的检测限为0.050 1(Cd), 0023 9(Fe), 0.014 8(Al)和0.006 9(Pb) g/L。实验所得的结果为检测工业废水中金属元素的含量提供了依据。

中性束注入(NBI)加速器短路故障时, 根据B-H曲线和高压缓冲器的结构尺寸, 在Fink的Snubber分析方法基础上, 分别导出高压缓冲器任意铁芯叠片层的感应电压、涡流电阻与铁芯叠片层饱和深度的关系；利用安培环路定律, 推出不同铁芯叠片层中涡流大小、饱和深度表达式, 从而导出整个高压缓冲器随铁芯饱和深度变化的等效涡流电阻的表达式。根据Snubber的等效涡流电阻及NBI系统的杂散电容, 分析故障时的瞬态短路电流回路, 得到了铁芯叠片饱和深度的指数时间常数与电弧电流的表达式；得出高压缓冲器铁芯叠片的最大宽度及最小厚度分别为28 mm和114 μm。经实验测试和理论计算对比分析可知, 铁芯叠片饱和深度的指数时间常数的测试值与理论值基本吻合。

脉冲功率设备中绝缘材料的电老化特性影响它运行的可靠性、安全性及寿命。在最大幅值约34 kV、脉冲上升时间约40 ns、半高宽约70 ns的纳秒脉冲下, 进行了环氧树脂在不同脉冲重复频率下(1, 25, 50, 100, 300和500 Hz)的电树枝引发特性研究。实验得出环氧树脂电树枝老化的引发电压随频率变化的规律: 随着频率的升高, 环氧树脂材料老化产生电树枝的形态有所变化, 高频下丛林状电树枝明显增多；材料的引发电压基本随频率升高而降低, 正脉冲作用下E44环氧树脂的引发电压高于负脉冲作用下的；负脉冲下E44环氧树脂的引发电压高于有机玻璃材料的。讨论分析了各种因素随频率变化对环氧树脂材料电树枝引发特性的影响, 高频时空间电荷的作用明显增强。

采用HF酸刻蚀和紫外激光预处理相结合的方式提升熔石英元件的负载能力, 用质量分数为1%的HF缓冲溶液对熔石英刻蚀1~100 min, 综合透过率、粗糙度和损伤阈值测试结果, 发现刻蚀时间为10 min的熔石英抗损伤能力最佳。采用355 nm紫外激光对HF酸刻蚀10 min的熔石英进行预处理, 结果表明: 紫外预处理能量密度在熔石英零损伤阈值的60%以下时, 激光损伤阈值单调递增；能量到达80%时, 阈值反而低于原始样片的损伤阈值。适当地控制酸蚀时间和紫外激光预处理参数能有效提高熔石英的抗损伤能力。

在动态光散射测量中, 采用自相关法对测量信号进行去噪, 其去噪效果受数据量影响。根据噪声和信号的不同特点, 采用小波包变换对信号进行去噪, 能够提高信噪比, 改善粒径反演结果。采用两种去噪方法, 对粒径为100 nm颗粒的散射信号进行去噪并反演, 小波包去噪法能够改善粒径误差0.88％～6.41％。在不同数据量下, 由两种去噪法的反演结果对比看出, 在短数据量时, 小波包去噪效果更好, 当数据量大于1×106时, 两种去噪法效果相差不大。因此, 小波包去噪法更适合于短数据量的动态光散射颗粒测量。

基于BV理论建立基片及其上方回转椭球粒子的复合散射模型,通过矢量球谐函数展开, 对散射过程进行了分析, 对散射场及微分散射截面详细求解, 并给出了数值计算结果, 与离散源方法做了比较, 同时退化为球粒子与扩展Mie理论做了比较, 说明了此方法的有效性。并详细讨论分析了微分散射截面随不同入射角, 散射角, 回转椭球粒子的尺寸、长短轴比例, 距基片的距离, 介电常数, 粒子取向角的变化关系。结果表明: 同一散射角下入射角越大, 其微分散射截面越大；粒子尺寸越大, 相互作用越大, 其微分散射截面越大；长短轴比例越大, 其微分散射截面越小；距离基片的距离越大, 微分散射截面越大；微分散射截面的变化主要依赖于相对介电常数实部、虚部数值较大的一方, 并且随粒子取向角的增大而增大。

通过工质爆燃, 产生了具有很宽频谱的电磁辐射。用4个宽带天线从不同方向对球形工质产生的电磁辐射进行了接收测量, 并对信号作了频谱分析。实验结果表明: 150 g工质爆炸产生的电磁脉冲持续时间为50 ns, 上升沿很陡, 频谱连续, 频率范围为1～4 GHz, 峰值频率为2 GHz, 功率为2 W。对爆燃型工质产生电磁辐射的机理进行了初步理论探讨, 认为等离子体辐射可能是产生电磁辐射的源。

利用高品质化学气相沉积(CVD)金刚石, 采用微带线结构研制了CVD金刚石软X射线探测器。利用脉宽为10 ps的激光器进行了探测器响应时间的测量, 获得半宽度为115 ps的信号, 经过计算得到CVD金刚石探测器的上升时间为49 ps。在激光原型装置实验中, 通过与软X射线能谱仪测量结果的相互比对, 证实所研制的CVD金刚石探测器是一种响应时间快、信噪比高、性能可靠的软X射线探测器。

介绍了100 kA快脉冲直线变压器驱动源原型模块及其采用的200 kV多级多通道气体开关的设计和初步实验结果。该模块由20台100 kV/20 nF电容器按10个支路并联组成, 其中每个支路包括2台电容器、1只多级多通道开关以及相应的传输线。模块直径约1.5 m, 厚度仅为20 cm。采用B-dot探针诊断负载电流。当充电电压为±90 kV时, 在1.1 Ω负载上可得到102.2 kA的峰值电流, 上升时间为53.6 ns, 脉冲宽度为133 ns。实验结果表明, 该快脉冲直线变压器驱动源模块具有较好的快脉冲输出能力。

为了研究掺杂结构为p+-p-n-n+的半导体断路开关的ns脉冲截断机理, 根据流体力学方程和全电流方程推导出半导体断路开关内部载流子运动满足的电流-电压关系表达式, 提出了一种外电路方程和载流子流体力学方程联立求解的1维耦合数值模型。采用该模型对半导体断路开关的ns脉冲截断过程进行了数值模拟, 模拟结果表明: 在截断过程中, n-n+结处的载流子数密度首先开始明显降低, 并出现高电场, 随后p+-p结处也出现类似现象, 随着载流子的抽取, 高电场区域向p-n结处快速移动, 最终在p-n结处完成截断, 而基区载流子数密度在截断前后无明显变化。

用耦合波理论分析了过模圆波导中不同模式之间的转换和波导弯曲半径之间的关系, 研制了弯曲角度为90°的过模圆波导弯头,设计了一种结构简单的TM01过模圆波导旋转结构。对圆波导弯头和旋转结构的高功率测试证明,它们在X波段功率容量均大于1 GW,微波传输效率均大于93％。在此基础上, 提出了一种组合式旋转关节, 该关节能够在方位和俯仰上实现360°旋转, 可应用于高功率微波的发射天线。

给出了一种利用薄金属带构造的、能够产生周期会切磁场的空气芯电磁铁的设计方案, 研究了该类型电磁铁产生周期会切磁场的规律。结果表明, 通过增加电磁铁的周期长度, 减小电子束通道的高度, 或在金属带自身的电阻性发热所能承受的范围内增大金属带上传输电流的线密度, 都可以提高电磁铁的励磁强度。增加电磁铁的周期长度, 还可以提高周期磁场轴向分布的均匀性。

介绍了一种1 MV低阻抗加速器的结构及其对主开关系统的要求, 并对确定使用的油介质开关进行了优化设计与模拟。优化后的结果显示, 开关工作在1 MV时, 放电电感约100 nH, 分布电容约150 pF, 充电电感约360 nH；开关的放电参数不会对波形造成过大的不良影响, 充电参数不影响Marx发生器给形成线的充电时间, 开关内部电场安全, 变压器油与尼龙交界面不会发生闪络。设计后的开关与其它部件搭建起低阻抗加速器进行调试, 加速器输出约700 kV, 70 kA、脉宽150 ns的电子束, 开关满足实验需求。

介绍了Tesla变压器与Blumlein线一体化装置的基本原理, 设计了Tesla变压器及Blumlein线的参数。对装置中绝缘薄弱点进行了电场分析, 结果表明:Blumlein线结构设计满足变压器油中绝缘的要求, 可以保证装置安全稳定运行。最后对整个装置进行了全电路模拟, 模拟结果表明:形成线充电电压可达137 MV, 此时, 50 Ω上可得到脉冲电压的辐值约为1.4 MV, 脉宽约为40 ns, 满足设计要求。