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神光装置辐照腔体系统电磁脉冲的数值模拟

强激光与粒子束 2024年第4期36卷 173-179页

作者：孙会芳易涛董志伟周海京张玲玉余波刘品阳北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10^(-3)T... 详细信息

应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10^(-3)T,以角向磁场为主,电磁场最大值都集中在发射面附近,以脉冲直流场为主,交流辐射场幅度较小,约在kV/m量级。考察了注量对SGEMP效应的影响,注量越高,电场沿轴向变化越快,交流辐射场占比越大。

关键词：系统电磁脉冲蒙特卡罗方法全电磁粒子模拟方法 X射线

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基于微纳结构及材料特性的光场调控模拟研究

强激光与粒子束 2024年第3期36卷 85-91页

作者：郑鑫智豆世骥刘翔赵晨淅赵世龙杨月王少义赵宗清马钰洁深圳技术大学工程物理学院广东深圳518118 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

利用时域有限差分算法(FDTD)对微纳结构靶的光场分布进行仿真模拟,探究微纳结构靶中的光传输机制,分析材料特性和结构参数对光传输特性和光场分布的影响。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比半导体氧化铝、绝缘体二氧化硅和金属铜... 详细信息

利用时域有限差分算法(FDTD)对微纳结构靶的光场分布进行仿真模拟,探究微纳结构靶中的光传输机制,分析材料特性和结构参数对光传输特性和光场分布的影响。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比半导体氧化铝、绝缘体二氧化硅和金属铜三种导电性不同的材料上纳米线和纳米孔阵列微纳结构靶的激光传输特性,分析光传输过程中的光场分布变化。研究结果表明,通过改变氧化铝和二氧化硅纳米孔(线)阵列结构靶中孔洞(纳米线)直径和间距等结构参数,可以实现对微纳结构靶中光传输特性和光场分布的调制,实现光场在介质材料和真空区域间的周期振荡分布,或是以一种稳定形态传输;激光在铜纳米孔阵列中传输时,透光性随孔洞半径的增加而增加。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比不同材料、不同微纳结构靶的激光传输演化特性,给出物理图像及对应现象规律,根据光场调控需求,给出微纳结构靶设计。

关键词：纳米孔阵列结构靶纳米线阵列结构靶氧化铝二氧化硅铜光场分布

基于肖特基二极管的310 GHz紧凑型接收机前端

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强激光与粒子束 2024年第8期36卷 44-50页

作者：丁江乔梁启尧蒋均刘戈何月南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心成都610200 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621999

肖特基混频器是固态太赫兹接收系统的关键部件,与基于超导体-绝缘体-超导体混频器、热电子辐射热计混频器的接收机相比,基于肖特基二极管混频器构建的太赫兹接收机系统不依赖低温附属设备,具有成本低、重量轻、体积小、功耗低等优点。... 详细信息

肖特基混频器是固态太赫兹接收系统的关键部件,与基于超导体-绝缘体-超导体混频器、热电子辐射热计混频器的接收机相比,基于肖特基二极管混频器构建的太赫兹接收机系统不依赖低温附属设备,具有成本低、重量轻、体积小、功耗低等优点。目前基于肖特基二极管混频器构建的太赫兹接收前端结构相对复杂,集成度普遍不高且损耗较大。针对太赫兹接收前端结构复杂、集成度低、损耗大等问题,基于太赫兹肖特基二极管设计了288~318 GHz二次谐波混频器及其本振驱动链路,并基于此混频器构建了太赫兹接收机系统。太赫兹接收机本振驱动链路由一个75 GHz的六倍频功放集成模块与一个150 GHz二倍频模块组成。本振链路的集成化设计使得该接收机集成度大大提高,集成模块尺寸为20 mm×20 mm×43 mm,测试结果表明:在288~318 GHz带宽内,实测的双边带变频损耗为5.8~9.4 dB,噪声温度为1055~1722 K,具有良好的射频性能。

关键词：太赫兹肖特基二极管集成化混频器接收机

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复杂微器件柔性装配机器人控制系统设计与实现

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机械设计与研究 2024年第2期40卷 79-84页

作者：吴文荣胡益玮杨毅中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

针对复杂微器件高精度柔性化装配机器人系统实现面临的装配过程控制柔性化自动装配需求,开展了柔性控制策略与软件架构的研究。按照不同的功能将装配机器人进行系统性划分与模块化处理,便于控制软件编写;针对适应不同微器件的柔性化装配... 详细信息

针对复杂微器件高精度柔性化装配机器人系统实现面临的装配过程控制柔性化自动装配需求,开展了柔性控制策略与软件架构的研究。按照不同的功能将装配机器人进行系统性划分与模块化处理,便于控制软件编写;针对适应不同微器件的柔性化装配,将装配过程进行动作分解并参数化,通过自动读取工艺文件和工位库信息,生成控制文件,基于控制文件实现自动装配。采用分层化、模块化的思想设计了人机交互自动控制软件,通过建立相关的模块框架类,提高了程序的复用性,最后基于动态链接库与C++语言在编译平台上完成了微器件自动装配控制软件开发。装配实验结果表明,本系统能实现多种典型复杂微器件的高精度柔性化装配,自动装配过程无需人工再次干预,装配精度满足要求。

关键词：微装配系统自动装配控制策略软件设计人机交互

高重频飞秒激光高效加工太赫兹滤波器核心结构

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应用光学 2024年第3期45卷 514-521页

作者：何煦杨昊马云灿李军蒋均孟立民叶雁中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院微系统与太赫兹中心四川成都610299

高频太赫兹滤波器的核心结构具备跨尺度、大去除量、高精度等特点,为实现核心结构高效精密加工,加工技术的选择尤为重要。与常见的机械加工、光刻工艺、MEMS等技术相比,飞秒激光加工技术具有材料普适性强、流程简单、可实现薄壁结构精... 详细信息

高频太赫兹滤波器的核心结构具备跨尺度、大去除量、高精度等特点,为实现核心结构高效精密加工,加工技术的选择尤为重要。与常见的机械加工、光刻工艺、MEMS等技术相比,飞秒激光加工技术具有材料普适性强、流程简单、可实现薄壁结构精密加工等优点。以中心频率850 GHz的太赫兹滤波器核心结构设计为输入,利用飞秒激光加工技术开展太赫兹滤波器核心结构的加工实验研究。考虑到低重频飞秒激光不满足高效加工的实际要求,选择高重频飞秒激光作为加工光源,在加工策略精准设计和加工参数精准优化的条件下,实现了高频太赫兹滤波器核心结构的高效精密加工。研究结果表明,高重频飞秒激光加工的太赫兹滤波器,其中心频率测试值与设计值接近。因此,高重频飞秒激光加工技术成为太赫兹滤波器核心结构加工的可选手段。

关键词：太赫兹滤波器核心结构飞秒激光精密加工加工策略

带双腔反射器的X波段低磁场过模相对论返波管振荡器

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 59-64页

作者：左靖凡李士锋吴洋黄华孙利民宋法伦中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院四川绵阳621900

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与... 详细信息

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分,插入同轴避免了高阶模式的竞争,使两段慢波结构分别工作在TM_(02)和同轴TM_(01)模式下。同时,插入同轴还起着模式转换的功能,将TM_(02)转化为TM_(01),最终在输出波导中输出纯TM_(01)模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离,同时为电子束提供足够的预调制,实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计,在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下,获得了3.5 GW的微波输出功率,微波中心频率为9.46 GHz,转换效率约为35%。

关键词：高功率微波相对论返波管振荡器过模谐振腔反射器模式选择

溶胶-凝胶法合成Ti-Fe复合物及其铀(Ⅵ)吸附性能

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硅酸盐学报 2024年第8期52卷 2674-2684页

作者：丁玲张帅郑博文党振华张林中国工程物理研究院激光聚变研究中心靶材科学与制造研究室四川绵阳621900

TiO_(2)基材料以其优异的化学稳定性、光稳定性、无毒性、低成本等优点被广泛应用于铀吸附。虽然TiO_(2)基材料在铀吸附领域有一定的研究,但其铀吸附性能仍不理想。为了提高TiO_(2)基材料对铀(Ⅵ)的吸附能力,本工作采用溶胶凝胶法制备... 详细信息

TiO_(2)基材料以其优异的化学稳定性、光稳定性、无毒性、低成本等优点被广泛应用于铀吸附。虽然TiO_(2)基材料在铀吸附领域有一定的研究,但其铀吸附性能仍不理想。为了提高TiO_(2)基材料对铀(Ⅵ)的吸附能力,本工作采用溶胶凝胶法制备了掺杂铁的纳米TiO_(2)材料(Ti-Fe复合物),并将其用于废水中铀(Ⅵ)的分离。Ti-Fe复合物对铀(Ⅵ)的吸附效率在60 min内达到平衡,吸附效率为94.5%,最大吸附容量为672.9mg/g。等温模型和动力学模型表明,Ti-Fe复合物对铀(Ⅵ)的吸附为单层均匀的化学吸附。通过X射线光电子能谱分析了铀(Ⅵ)与Ti-Fe复合物的相互作用机理,主要包括氧空位填充、氧化还原作用和球内表面络合作用。Ti-Fe复合物有望应用于实际处置含铀(Ⅵ)废水。

关键词：钛-铁复合物吸附铀(Ⅵ) 溶胶-凝胶

铁电陶瓷脉冲耐压失效分布分析以及耐压可靠性研究

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物理学报 2024年

作者：张福平李玺钦杜金梅刘雨生叶福庆中国工程物理研究院流体物理研究所产品工程设计与制造中心

铁电陶瓷在高电场下的击穿问题是困扰铁电陶瓷应用的关键问题之一。本文统计了铁电陶瓷在正向脉冲电场（4.5 kV/mm）失效概率与脉冲次数的分布关系，分析了通过了第十次脉冲耐压样品第十一次的失效概率，开展了铁电陶瓷经历万次以上的... 详细信息

铁电陶瓷在高电场下的击穿问题是困扰铁电陶瓷应用的关键问题之一。本文统计了铁电陶瓷在正向脉冲电场（4.5 kV/mm）失效概率与脉冲次数的分布关系，分析了通过了第十次脉冲耐压样品第十一次的失效概率，开展了铁电陶瓷经历万次以上的脉冲耐压后压电常数与电滞回线测试研究。结果表明：铁电陶瓷的击穿概率与脉冲加电压次数曲线呈现典型的浴盆曲线分布，经历10次脉冲高压测试合格的样品，其脉冲耐压失效概率相比于未经历脉冲高压陶瓷样品，降低了4个数量级以上，且上述脉冲高压加载接近无损。考虑到裂纹扩展速度，多个缺陷导致的裂纹同时扩展并连通是铁电陶瓷在脉冲高电压下断裂的主要原因。

关键词：铁电陶瓷脉冲电场失效概率

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水中氕、氘、氚同位素的分离技术研究现状

核化学与放射化学 2024年第2期46卷 85-99,I0003页

作者：施章宏赵庆凯陈长安中国工程物理研究院材料研究所四川江油621907

氢的同位素氕(H)、氘(D)和氚(T)在医疗、核能、国防等领域都有着广泛的应用,特别是在碳达峰、碳中和的“双碳”背景下,采用氘氚核聚变能被认为是我国的重要能源战略。故实现氢同位素的有效分离具有极其重要意义,然而自然界中氘和氚的相... 详细信息

氢的同位素氕(H)、氘(D)和氚(T)在医疗、核能、国防等领域都有着广泛的应用,特别是在碳达峰、碳中和的“双碳”背景下,采用氘氚核聚变能被认为是我国的重要能源战略。故实现氢同位素的有效分离具有极其重要意义,然而自然界中氘和氚的相对丰度却极低,国内外学者相继开展了广泛的科学研究。本文首先对水中氢同位素分离的技术原理进行了概述;然后,从工程化应用角度,重点综述了电解法、精馏法和化学交换法;从实验室研发角度,重点综述了膜分离法和多孔材料吸附法。最后,对几种典型技术的分离因子和能耗进行了对比分析,并展望了未来水中氢同位素分离技术的发展趋势,以期为水中氢同位素的高效分离提供指导。

关键词：同位素分离氕氘氚

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