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国外转塔式光电瞄准吊舱技术发展分析

光学精密工程 2024年第16期32卷 2474-2491页

作者：李剑赵祥杰张大勇中国工程物理研究院流体物理研究所

对国外转塔式光电瞄准吊舱进行了划代，介绍了典型第三代吊舱的主要技术特点，定义了衡量光电吊舱集成度的四个评价标准：通光孔径与舱体直径之比、通光孔径的立方与系统重量之比，舱体直径的立方与系统重量之比以及有效载荷重量与系统... 详细信息

对国外转塔式光电瞄准吊舱进行了划代，介绍了典型第三代吊舱的主要技术特点，定义了衡量光电吊舱集成度的四个评价标准：通光孔径与舱体直径之比、通光孔径的立方与系统重量之比，舱体直径的立方与系统重量之比以及有效载荷重量与系统重量之比，实现了从宏观层级对性能相近的光电瞄准吊舱功能密度或技术水平的定量评价。介绍了国外典型装备的发展状况，重点针对美国MTS-B吊舱、土耳其ASELFLIR350吊舱及之后的400/500、加拿大MX-15D吊舱、法国EUROFLIR410吊舱和德国ARGOS II HDT等典型产品进行了对比分析，介绍了各自的技术风格、特点和重要载荷；通过正向设计评估验证了MTS-B前置望远系统的性能指标和ASELFLIR350的光学有效载荷；总结了现代光电瞄准吊舱的几大趋同化技术特点：多波段共孔径折反式主系统+旁轴小口径次系统的光机架构正取得共识、多种波段的激光探测技术日益倾向主动光学方向、基于多轴多框平台和快反镜相结合的复合轴控制技术正在普及、详查探测更注重目标细节区域增强、多波段图像融合信息处理技术在显控中越发重要。

关键词：光电瞄准转塔多波段共孔径前置望远系统复合轴控制光斑探测

类氦C离子诱发不同金属厚靶原子的K-X射线

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物理学报 2024年第4期73卷 136-143页

作者：梅策香张小安周贤明梁昌慧曾利霞张艳宁杜树斌郭义盼杨治虎咸阳师范学院离子束与光物理实验室咸阳712000 中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 中国科学院近代物理研究所兰州730000

利用中国原子能科学研究院HI-13MV串列加速器上提供的动能为15—55 MeV的类氦C离子分别轰击Fe,Ni,Nb和Mo金属厚靶,采用HpGe探测器测量了K-X射线,获得了相应的K-X射线的发射截面.本文中由于各个靶原子外壳层电离度的不同,类氦C离子与Fe,N... 详细信息

利用中国原子能科学研究院HI-13MV串列加速器上提供的动能为15—55 MeV的类氦C离子分别轰击Fe,Ni,Nb和Mo金属厚靶,采用HpGe探测器测量了K-X射线,获得了相应的K-X射线的发射截面.本文中由于各个靶原子外壳层电离度的不同,类氦C离子与Fe,Ni靶原子相互作用发射的K_(β)与K_(α)X射线的分支强度比随入射离子动能增加而减小,而Nb,Mo靶原子发射的K-X射线分支强度比变化不明显.利用厚靶截面公式计算了靶原子K-X射线的发射截面,并与不同的理论模型及质子的结果进行了对比.结果表明随类氦C离子动能的增大,Fe,Ni靶原子发射的K_(β)与K_(α)X射线的总产生截面与考虑多电离的两体碰撞近似修正模型最为符合Nb,Mo靶原子发射的K_(β)与K_(α)X射线的总产生截面与平面波恩近似模型的理论值最为接近.质子与单核子C离子能量相同时,质子比类氦C离子激发不同靶的K-X射线产生截面约小3个数量级.

关键词： X射线粒子束截面两体碰撞近似平面波恩近似

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Y掺杂Ti膜的吸放氢行为

金属学报 2024年第6期60卷 826-836页

作者：李聪王猛屠汉俊施立群复旦大学现代物理研究所上海200433

合金化方法通常被用于改善储氢金属的力学性能,然而这往往会影响材料的储氢性能。为了研究Y掺杂对金属Ti吸放氢的影响,本工作从实验和模拟2方面研究了Ni/Ti-Y合金薄膜的吸放氢特性。采用直流磁控溅射方法制备不同Y掺杂含量的Ti-Y薄膜,... 详细信息

合金化方法通常被用于改善储氢金属的力学性能,然而这往往会影响材料的储氢性能。为了研究Y掺杂对金属Ti吸放氢的影响,本工作从实验和模拟2方面研究了Ni/Ti-Y合金薄膜的吸放氢特性。采用直流磁控溅射方法制备不同Y掺杂含量的Ti-Y薄膜,并在表面镀一层Ni膜以减少表面污染。吸氘实验发现,Ti薄膜中氘(D)含量随着Y浓度的增加而增大,这是因为替位Y能够结合更多的D,且Y易与O结合可降低Ti被毒化的程度,有利于Ti吸D。密度泛函理论计算表明Y增强了与其相邻的Ti—H键能,同时产生了较强的Y—H键,导致紧邻Y的H结合能和扩散势垒增大,Ti-Y对H的束缚力增强;氘热释放实验结果显示Ni/Ti-Y体系的D解吸表观活化能高于纯Ni/Ti,说明Y对Ni/Ti-Y体系的氘脱附动力学产生了重要影响。结果表明Y掺杂对Ti薄膜体系的吸放氢性能都产生了一定程度的影响。

关键词：磁控溅射离子束分析密度泛函理论扩散表观活化能

氦离子辐照下6061-Al合金中的氦泡行为研究

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材料导报 2024年第1期38卷 136-142页

作者：闫占峰郑健周韦王浩中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

通过室温下的He离子辐照来研究核级6061-Al合金中氦泡的演变行为,辐照剂量为2×10^(15)cm^(-2)、1×10^(16)cm^(-2)、1×10^(17)cm^(-2)和2×10^(17)cm^(-2),通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)来表征分析辐照后铝合金表面的损伤情况... 详细信息

通过室温下的He离子辐照来研究核级6061-Al合金中氦泡的演变行为,辐照剂量为2×10^(15)cm^(-2)、1×10^(16)cm^(-2)、1×10^(17)cm^(-2)和2×10^(17)cm^(-2),通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)来表征分析辐照后铝合金表面的损伤情况,并通过透射电镜(TEM)表征辐照产生的氦泡等微观缺陷。结果表明,辐照后铝合金产生了表面损伤,表面起泡程度和粗糙度随着He辐照剂量的增加而明显增大。初步计算表明,入射的He大部分都用于形成表面起泡,只有少数分布在基体内形成均匀的氦泡。随着辐照剂量的增加,基体内氦泡的尺寸先保持不变,然后显著增加,而氦泡密度则先增加后降低。另外,还观察到氦泡在析出物和晶界上发生了偏向性聚集和长大。本工作对深入认识铝合金在研究堆内面临的宏观力学性能退化以及可能的辐照失效行为具有重要意义。

关键词：铝合金氦泡氦离子辐照表面起泡析出物

拉伸-扭转复合加载对镍基高温合金GH4169力学性能与变形机理的影响

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金属学报 2024年第1期60卷 30-42页

作者：杨俊杰张昌盛李洪佳谢雷王虹孙光爱中国工程物理研究院核物理与化学研究所中子物理学重点实验室绵阳621999

研究镍基高温合金在近服役条件下的力学性能与内在变形机理具有重要意义,但现有研究主要集中于单轴加载下的力学行为,多轴加载相关研究报道较少。为此,本工作对比研究了单轴和复合加载下多晶镍基高温合金GH4169的力学性能变化规律及其... 详细信息

研究镍基高温合金在近服役条件下的力学性能与内在变形机理具有重要意义,但现有研究主要集中于单轴加载下的力学行为,多轴加载相关研究报道较少。为此,本工作对比研究了单轴和复合加载下多晶镍基高温合金GH4169的力学性能变化规律及其微观变形机制差异。在25℃下对多晶镍基高温合金GH4169进行拉伸-扭转复合加载,结合SEM、TEM、EBSD和中子衍射研究了加载方式对其力学性能、微观组织以及变形机理的影响。结果表明,拉伸样品的屈服强度和极限强度均随预扭转角度增加而增大(增幅分别约为150%和13%);在20%预拉应变下,扭转样品的屈服强度和延伸率均有所增加(增幅分别约为31%和16%)。拉伸和扭转变形后样品中的位错密度明显增大;同时复合加载下位错密度相较于单轴加载略小,表明存在位错湮灭效应。预加载产生的位错强化效应提高了屈服强度,而随后复合加载下位错湮灭效应使预拉伸扭转样品的极限强度有所降低。预扭转形成梯度结构的力学强化作用一定程度上抵消了位错湮灭效应的影响。研究表明,多轴加载方式可调控材料微观结构和变形机制,进而实现材料强度和韧性的协调提升。

关键词：多晶镍基高温合金复合加载力学性能变形机理中子衍射

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热像仪的光轴热稳定性仿真及拓扑优化研究

红外与激光工程 2024年第1期53卷 94-100页

作者：李晶董树林金宁杨开宇杨丹徐曼普龙昆明物理研究所云南昆明650223

热成像仪由于工作环境较为恶劣,且自身发热量较大,容易导致热像仪光轴发生热偏移,严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性,以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象,研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况... 详细信息

热成像仪由于工作环境较为恶劣,且自身发热量较大,容易导致热像仪光轴发生热偏移,严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性,以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象,研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况,并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统,获得与试验数据一致性较好的有限元模型;以此为基础,采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术,以刚度最大化为设计目标,以体积分数为约束,对折转镜座进行了拓扑优化设计。通过试验测试得出,优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由46.1″减小到25.5″,减小了44.7%,折转镜座的光轴低温偏移量由92.9″减小到51.0″,减小了45.1%,极大地提高了折转镜的光轴热稳定性。最后,将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试,热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到0.340 mrad,下降了26.2%,低温光轴偏移量由0.485 mrad减小到0.296 mrad,下降了39.0%,证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性,为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础。

关键词：结构设计拓扑优化红外热像仪折转镜光轴热稳定性

HL-2M装置内部输运垒湍流输运的GTC模拟研究

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核技术 2024年第5期47卷 14-20页

作者：肖政耀李新霞王森南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学核物理研究所衡阳421001

HL-2M托卡马克是我国新一代磁约束聚变等离子体装置,目前已经实现了等离子体电流1 MA的高参数运行模式。本文采用回旋动理学GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)程序,研究了具有双输运垒结构的先进运行模式下该装置内部输运垒(Internal Tran... 详细信息

HL-2M托卡马克是我国新一代磁约束聚变等离子体装置,目前已经实现了等离子体电流1 MA的高参数运行模式。本文采用回旋动理学GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)程序,研究了具有双输运垒结构的先进运行模式下该装置内部输运垒(Internal Transport Barrier,ITB)的湍流输运。研究结果表明:ITB湍流输运呈现两次连续饱和过程,计算获得的平均离子热扩散系数约为首次饱和水平的两倍。对湍流发展的极向谱和线性色散关系的研究表明,第一次饱和湍流输运由波长kθρi~2.15的短波模式主导,而第二次饱和以kθρi~0.49的长波模式主导;同时,体系湍流的能量由短波模式反向级联到长波模式,湍流饱和阶段径向热扩散系数在输运垒位置处呈现“M”形分布。考虑等离子体带状流结构,数值模拟结果表明:该运行模式下带状流对湍流输运饱和水平没有明显的影响。此外,输运垒等离子体温度和密度梯度最大处对应的湍流饱和期的径向离子热扩散系数最低,极大地增强了对等离子体的约束。

关键词：托卡马克 HL-2M装置 GTC湍流模拟微观不稳定性

激光诱导等离子体光谱技术在核燃料循环中的应用

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冶金分析 2024年第5期44卷 72-83页

作者：王远航田雨薇高智星田宝贤孙伟王钊中国原子能科学研究院核物理研究所

核燃料的安全、高效循环是保障核能可持续发展的基础。在核燃料循环过程中，为满足核材料衡算、核设施运行工况监控和安全保障需求，需要对涉核材料的关键成分进行快速、在线、非接触的探测分析。激光诱导等离子体光谱(LIPS)技术作为一... 详细信息

核燃料的安全、高效循环是保障核能可持续发展的基础。在核燃料循环过程中，为满足核材料衡算、核设施运行工况监控和安全保障需求，需要对涉核材料的关键成分进行快速、在线、非接触的探测分析。激光诱导等离子体光谱(LIPS)技术作为一项新兴的原子发射光谱分析技术，具有操作简单、检测速度快等优势，可实现在线-非接触检测和多元素同步检测，得到了核燃料循环过程元素分析领域研究人员的广泛关注。本文从铀矿石探测、核燃料加工、放射性污染物处理等3个方面，对LIPS技术在核燃料循环全过程中的应用进行介绍，并对其发展前景进行展望。

关键词：激光诱导等离子体光谱(LIPS) 核燃料循环铀铀矿石探测核燃料加工放射性污染物

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BNCT治疗计划系统剂量分布模拟与验证

原子能科学技术 2024年

作者：吕天淇孟思勤王洪亮贺林峰阮世豪王天韵武梅梅陈军石斌管峰平李玉庆李天富郝丽杰刘蕴韬中国原子能科学研究院核物理研究所

硼中子俘获治疗（BNCT）的治疗计划系统（TPS）根据患者的医疗影像信息，模拟中子束照射的剂量分布，为医生提供个性化的肿瘤治疗方案，是BNCT系统不可缺少的组成部分。本文针对TPS的应用需求，利用Python语言编制软件，实现了医疗数据... 详细信息

硼中子俘获治疗（BNCT）的治疗计划系统（TPS）根据患者的医疗影像信息，模拟中子束照射的剂量分布，为医生提供个性化的肿瘤治疗方案，是BNCT系统不可缺少的组成部分。本文针对TPS的应用需求，利用Python语言编制软件，实现了医疗数据处理、组织结构划分、三维重建等主要功能。利用该软件对3D打印及真实人体头部的医疗影像数据进行处理，并结合MCNP程序，对人头内部剂量分布进行了模拟。模拟结果表明，中子源的能谱对治疗效果的影响至关重要。中子源中的快中子会和H元素发生相互作用，在人体的皮肤处产生较高的剂量，损伤人体的正常组织。中子源中较高的超热中子含量，有利于在肿瘤部位形成较高的热中子注量，从而提高含硼药物与热中子发生相互作用的概率，增强治疗效果。本文的研究结果为BNCT-TPS的自主研发提供了重要依据。

关键词：硼中子俘获治疗治疗计划系统剂量分布