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高强钢弹体高速侵彻混凝土靶的刚体临界侵彻速度研究

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爆炸与冲击 2024年

作者：钱秉文周刚李名锐尹立新高鹏飞陈春林马坤西北核技术研究所

为预测高强钢弹体高速侵彻混凝土靶的刚体临界侵彻速度，开展了克级高强钢（G50）卵形头长杆弹以1010-1660m/s的速度侵彻C40混凝土靶实验研究和理论分析，得到结论如下：（1）克级G50卵形头长杆弹侵彻C40混凝土靶时的刚体临界侵彻速度... 详细信息

为预测高强钢弹体高速侵彻混凝土靶的刚体临界侵彻速度，开展了克级高强钢（G50）卵形头长杆弹以1010-1660m/s的速度侵彻C40混凝土靶实验研究和理论分析，得到结论如下：（1）克级G50卵形头长杆弹侵彻C40混凝土靶时的刚体临界侵彻速度区间为1320-1520m/s；（2）基于已有侵彻模型，建立了新的刚体临界侵彻速度理论模型，模型计算结果与本文及文献中的系列实验结果吻合较好；（3）建立了考虑头部侵蚀的侵彻深度模型，与实验结果吻合较好；（4）弹体屈服强度对刚体临界侵彻速度有显著影响，靶体无围压抗压强度对刚体临界侵彻速度有较小影响，实验前的弹体头形系数和弹体尺寸对刚体临界侵彻速度无显著影响。

关键词：高速侵彻刚体临界侵彻速度高强钢混凝土二级轻气炮

磁质谱高丰度灵敏度阻滞过滤器研制与性能测试

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质谱学报 2024年

作者：袁祥龙沈小攀翟利华李飞腾邓虎徐江冯磊李志明西北核技术研究所

阻滞过滤器是商用磁质谱仪器提高丰度灵敏度的关键部件。本研究基于离子光学基本原理，利用离子光学仿真软件SIMION8.1设计了由5个电极构成的阻滞过滤器，其结构小巧，尺寸仅为（40×50×50）mm3。在能量筛选基础上，该阻滞过滤器还具... 详细信息

阻滞过滤器是商用磁质谱仪器提高丰度灵敏度的关键部件。本研究基于离子光学基本原理，利用离子光学仿真软件SIMION8.1设计了由5个电极构成的阻滞过滤器，其结构小巧，尺寸仅为（40×50×50）mm3。在能量筛选基础上，该阻滞过滤器还具备方向筛选功能，极大增强了对杂散离子的滤滞能力。将该阻滞过滤器应用于国产热表面电离质谱仪，并进行了不同电压条件下的传输效率和丰度灵敏度测试。结果表明，在不影响主离子束传输效率和峰形的基础上，该阻滞过滤器成功将该仪器的丰度灵敏度指标从技术支撑。

关键词：热表面电离质谱(TIMS) 丰度灵敏度阻滞过滤器杂散离子传输效率

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超高速撞击条件下靶体损伤区的数值模拟分析

固体力学学报 2024年第1期45卷 29-37页

作者：钱秉文周刚陈春林李名锐高鹏飞王可慧戴湘晖李明马坤吴崇欣西北核技术研究所西安710024

超高速撞击问题中,靶体损伤区研究能够弥补部分实验中难以精确获取成坑形貌的问题,为撞击机理研究和数值模拟的校验提供重要依据.损伤区的数值模拟研究开展较少,主要原因是缺乏经过实验验证的损伤区判据.本文总结了已有的损伤区定量测... 详细信息

超高速撞击问题中,靶体损伤区研究能够弥补部分实验中难以精确获取成坑形貌的问题,为撞击机理研究和数值模拟的校验提供重要依据.损伤区的数值模拟研究开展较少,主要原因是缺乏经过实验验证的损伤区判据.本文总结了已有的损伤区定量测量实验结果,发现对于同一种靶体,多种切片显微测试方法得到的损伤区深度比较吻合,这给损伤区分析提供了便利.基于iSALE程序模拟分析了累计塑性应变、损伤因子和峰值压力作为损伤区判断参数的适用性,认为TPS=0.1适合作为损伤判据;D=1可以作为损伤判据,但误差较大需谨慎使用;峰值压力不适合作为损伤判据.通过参数化分析发现,随着孔隙率增大和靶体强度增大,损伤区深度逐渐减小.

关键词：超高速撞击损伤区塑性应变损伤因子峰值压力

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高压强下2μm波段CO_(2)宽光谱吸收测量与分析

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光子学报 2024年第7期53卷 246-257页

作者：吴昊龙王亚民陶蒙蒙王晟李国华叶景峰吴振杰王立君西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室西安710024

利用宽带可调谐掺铥光纤激光器开展了覆盖152 kPa至932 kPa的2µm波段CO_(2)宽光谱吸收测量实验,通过将实测谱与基于HITRAN数据库计算的理论谱进行峰值匹配完成了波长定标,然后将基线表示为三次多项式并结合理论光谱数据,对原始信号做基... 详细信息

利用宽带可调谐掺铥光纤激光器开展了覆盖152 kPa至932 kPa的2µm波段CO_(2)宽光谱吸收测量实验,通过将实测谱与基于HITRAN数据库计算的理论谱进行峰值匹配完成了波长定标,然后将基线表示为三次多项式并结合理论光谱数据,对原始信号做基线-吸收线整体拟合得到了与实验参数设置相吻合的压强、温度和CO_(2)浓度信息。其中压强计算误差低于5%,温度计算误差低于1%,实测谱与理论谱的整体残差在0.04以内。另外对比了窄带吸收谱与宽带吸收谱的吸收面积反演结果,验证了宽光谱吸收技术在高压测量环境下的可靠性,在温度、气体摩尔分数近似不变的情况下,宽带吸收谱反演的吸收面积与压强在测量范围内保持了良好的线性关系。

关键词：宽光谱吸收激光吸收光谱整体拟合 CO_(2) 2μm波段

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时间分辨动态LIBS测量方法

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 952-955页

作者：张振荣方波浪李国华叶景峰王晟西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室陕西西安710024

针对激光诱导击穿光谱(LIBS)研究对时间分辨动态光谱测量方法的需求,建立了基于多通道光纤束的动态LIBS测量方法。该方法首先利用不同长度的光纤组成多通道光纤束,对瞬态LIBS信号进行差异延迟,使按照特定时间序列发射的光谱信号同步到... 详细信息

针对激光诱导击穿光谱(LIBS)研究对时间分辨动态光谱测量方法的需求,建立了基于多通道光纤束的动态LIBS测量方法。该方法首先利用不同长度的光纤组成多通道光纤束,对瞬态LIBS信号进行差异延迟,使按照特定时间序列发射的光谱信号同步到达探测器,而后采用面阵ICCD相机对同步到达的多通道光谱信号进行高时间分辨探测。该方法单次测量即可获得LIBS辐射不同时刻的时间分辨光谱。为了验证基于多通道光纤束的动态LIBS测量方法,研制了具有19个通道的光纤束,光纤束中包含的各个单根光纤长度呈等差数列排布,长度差设置为10 m,对应测量的时间间隔约为50 ns,单次测量记录的总时间长度近900 ns。分别基于短脉冲激光光源和标准光源,开展了系统时间响应和光谱响应特性研究,获得了系统的时间响应数据和光谱响应曲线。用YAG激光器的二倍频激光(532 nm)诱导Si产生等离子体辐射光谱,在线测量了辐射光谱的时间演化历程,获得了Si等离子体辐射过程中SiⅠ390.52 nm,SiⅡ385.51 nm,SiⅡ413.12 nm谱线从0~898 ns时间范围内19个时刻的光谱信息,获得了特征光谱的演化规律,验证了该测量方法的可行性。结果表明,利用该测量方法,单次测量可以获得瞬态LIBS辐射过程中19个时刻的光谱参数,具有很高的测量效率。对于实验成本较高、运行频率低的激光诱导等离子体实验研究,采用该方法可以大大降低了测量成本,有效提升等离子体时间分辨动态光谱测量能力。

关键词：激光诱导击穿光谱时间分辨瞬态辐射多通道测量光纤束

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石墨烯场效应晶体管的X射线总剂量效应

物理学报 2024年第5期73卷 344-350页

作者：李济芳郭红霞马武英宋宏甲钟向丽李洋帆白如雪卢小杰张凤祁湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 西北核技术研究所西安710024

本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型... 详细信息

本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors,GFET)开展了基于10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压V_(Dirac)和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型GFET,顶栅型GFET的辐射损伤更加严重;尺寸对GFET器件的总剂量效应决定于器件结构;200μm×200μm尺寸的顶栅型GFET损伤最严重,而背栅型GFET是50μm×50μm尺寸的器件损伤最严重.研究表明:对于顶栅型GFET,辐照过程中在栅氧层中形成的氧化物陷阱电荷的积累是V_(Dirac)和μ降低的主要原因.背栅型GFET不仅受到辐射在栅氧化层中产生的陷阱电荷的影响,还受到石墨烯表面的氧吸附的影响.在此基础上,结合TCAD仿真工具实现了顶栅器件氧化层中辐射产生的氧化物陷阱电荷对器件辐射响应规律的仿真.相关研究结果对于石墨烯器件的抗辐照加固研究具有重大意义.

关键词：石墨烯场效应晶体管 X射线辐照总剂量效应

大型双板导波天线对核电磁脉冲传输损耗和畸变特性

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兵工学报 2024年第4期45卷 1311-1320页

作者：吴刚肖晶谢霖燊西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

大型导波核电磁脉冲模拟器可为系统级装备试验提供自由空间辐照环境。针对此类模拟器常用的双板导波天线可能存在的传输损耗和波形畸变问题,以电磁仿真软件和算例对比分析研究了3种主要的影响因素,包括土壤的介电损耗及其抑制、前锥板... 详细信息

大型导波核电磁脉冲模拟器可为系统级装备试验提供自由空间辐照环境。针对此类模拟器常用的双板导波天线可能存在的传输损耗和波形畸变问题,以电磁仿真软件和算例对比分析研究了3种主要的影响因素,包括土壤的介电损耗及其抑制、前锥板向平行板转折的结构不连续、线栅阵列代替金属板的缝隙泄漏。研究结果表明:对上下极板等宽的情形,土壤损耗可使电压传输效率降低25%以上;适当展开下极板宽度可屏蔽土壤损耗;上极板转折处的结构不连续可导致平行段试验空间内电场呈现双峰交叠、幅度降低、波形畸变等特征;最大线间距0.3 m不会导致前沿显著变化。作为工程应用案例,设计了前锥长度60 m、顶高15 m、下极板拓宽3 m、由100根线栅阵列构成上极板的导波天线,试验空间超过20 m×20 m×10 m,实现了前沿2.5~3.0 ns双指数脉冲的无损耗、无畸变传输。

关键词：核电磁脉冲双板导波天线传输损耗波形畸变金属线栅

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直线变压器驱动源磁芯磁化过程的仿真研究

高电压技术 2024年第4期50卷 1792-1800页

作者：万臻博丁卫东孙凤举西安交通大学电气工程学院西安710049 西北核技术研究所西安710024

磁芯行为对于异常工况下直线变压器驱动源(linear transformer driver,LTD)的输出特性具有很大的影响,为了预测磁芯剩磁状况,为LTD装置调试和运行提供指导,基于磁芯的测试结果构建了准确的数值模型,并应用于LTD的电路仿真。基于4级串联... 详细信息

磁芯行为对于异常工况下直线变压器驱动源(linear transformer driver,LTD)的输出特性具有很大的影响,为了预测磁芯剩磁状况,为LTD装置调试和运行提供指导,基于磁芯的测试结果构建了准确的数值模型,并应用于LTD的电路仿真。基于4级串联共用腔体LTD数值仿真研究了开关理想时序放电、开关异常自放电、开关非理想时序触发放电及去磁状况下各级磁芯的磁场强度和磁感应强度变化过程。在±70 kV充电电压下的理想时序放电后,各级磁芯最大剩磁变化量为1.27 T,稳态剩磁约为-0.38 T;在±70 kV充电电压下的单支路开关自放电引起的磁芯最大剩磁变化量为1.88 T,稳态剩磁约0.39 T,多支路开关同时自放电将使磁芯快速饱和;当触发时序系数的绝对值>1时,除最先放电的模块,其余模块磁芯先受到反向励磁,然后再正常磁化;去磁过程中越靠近负载的磁芯越早被去磁,磁场强度随着各级磁芯依次去磁而呈现阶梯式上升。该研究结果能够有效地模拟各种工况下LTD磁芯的磁化过程与剩磁状态,判断当前磁芯剩磁对下一次放电脉冲的影响。

关键词：直线变压器驱动源数值模拟逆Preisach模型磁化过程剩磁磁饱和

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双沟槽SiC金属-氧化物-半导体型场效应管重离子单粒子效应

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物理学报 2024年第2期73卷 234-241页

作者：李洋帆郭红霞张鸿白如雪张凤祁马武英钟向丽李济芳卢小杰湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 西北核技术研究所西安710024 工业和信息化部第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室广州510610

本文针对第四代双沟槽型碳化硅场效应晶体管升展了不同源漏偏置电压下208 MeV锗离子辐照实验,分析了器件产生单粒子效应的物理机制.实验结果表明,辐照过程中随着初始偏置电压的增大,器件漏极电流增长更明显;在偏置电压为400 V时,重离子... 详细信息

本文针对第四代双沟槽型碳化硅场效应晶体管升展了不同源漏偏置电压下208 MeV锗离子辐照实验,分析了器件产生单粒子效应的物理机制.实验结果表明,辐照过程中随着初始偏置电压的增大,器件漏极电流增长更明显;在偏置电压为400 V时,重离子注量达到9×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,在偏置电压为500 V时,重离子注量达到3×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,单粒子烧毁阈值电压在器件额定工作电压的34%(400 V)以下.对辐照后器件进行栅特性测试,辐照过程中偏置电压为100 V的器件泄漏电流无明显变化;200 V和300 V时,器件的栅极泄漏电流和漏极泄漏电流都增大.结合TCAD仿真模拟进一步分析器件单粒子效应微观机制,结果表明在低偏压下,泄漏电流增大是因为电场集中在栅氧化层的拐角处,导致了氧化层的损伤;在高偏压下,辐照过程中N-外延层和N+衬底交界处发生的电场强度增大,引起显著的碰撞电离,由碰撞电离产生的局域大电流密度导致晶格温度超过碳化硅的熔点,最终引起单粒子烧毁.

关键词：双沟槽SiC金属-氧化物-半导体型场效应管重离子辐照单粒子烧毁