基于人工神经网络的高空电磁脉冲环境快速预测

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作者 裴明鸿 谢海燕 +1 位作者 乔海亮 史雪婷 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期188-194,共7页

高空电磁脉冲(High-altitude Electromagnetic Pulse, HEMP)幅值高、脉宽宽、覆盖范围大,对现代电子设备和电力网络构成严重威胁。为了实现对HEMP环境的快速预测,提出了一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的HEMP快... 高空电磁脉冲(High-altitude Electromagnetic Pulse, HEMP)幅值高、脉宽宽、覆盖范围大,对现代电子设备和电力网络构成严重威胁。为了实现对HEMP环境的快速预测,提出了一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的HEMP快速预测模型,解决了传统数值计算的时效性问题,显著提高场环境计算效率及预测精度。该模型结合Karzas-Latter高频近似模型与世界地磁模型,使用Sigmoid激活函数和均方差损失函数,包含一个输入层、八个隐藏层和一个输出层。实验结果表明,该模型能在短时间内完成HEMP电场峰值的精确预测,极大缩短了计算时间,拓展了适用范围。研究成果可为HEMP风险评估及快速响应提供参考。 展开更多

关键词 高空电磁脉冲 电磁辐射 人工神经网络 快速预测 计算模型

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CCD图像传感器不同敏感时刻的单粒子效应仿真模拟

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作者 李传洲 王祖军 +2 位作者 蒋镕羽 杨鑫 尹利元 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第8期1727-1733,共7页

作为重要的光电成像器件,电荷耦合器件(CCD)图像传感器广泛应用于天文观测、医学成像、航空航天以及工业检测等领域。在空间辐射环境中,CCD设备面临着多种高能粒子的威胁,这些粒子可能导致瞬态或永久性的辐射损伤,从而显著影响航天器的... 作为重要的光电成像器件,电荷耦合器件(CCD)图像传感器广泛应用于天文观测、医学成像、航空航天以及工业检测等领域。在空间辐射环境中,CCD设备面临着多种高能粒子的威胁,这些粒子可能导致瞬态或永久性的辐射损伤,从而显著影响航天器的成像性能。本工作以CCD像素结构为对象,通过建立CCD图像传感器像素单元的物理模型以及单粒子辐照损伤效应模型,针对CCD图像传感器在不同工作阶段和敏感时刻的特征,包括复位、光生电荷的转移与存储,进行了暗电流、电势和电子浓度的瞬态变化规律仿真模拟。结果表明,高能粒子破坏了像素单元的势阱区域耗尽区,电荷的转移与存储阶段更易受到单粒子瞬态效应的影响,其中对光电荷收集区域的影响相对较大。该仿真研究从像素层面为揭示CCD图像传感器单粒子辐照损伤效应机理提供了理论依据。 展开更多

关键词 CCD图像传感器 单粒子效应 敏感时刻

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核爆炸早中期电磁脉冲产生的数值模拟方法 被引量：1

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作者 王建国 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期787-796,共10页

由于核电磁脉冲(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)电场与爆炸当量、爆高、方位角、大气参数和观测位置等密切相关,NEMP产生的数值模拟是非常复杂的问题。本文评述了核爆炸电磁脉冲产生过程的数值模拟方法,包括NEMP产生的物理模型、... 由于核电磁脉冲(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)电场与爆炸当量、爆高、方位角、大气参数和观测位置等密切相关,NEMP产生的数值模拟是非常复杂的问题。本文评述了核爆炸电磁脉冲产生过程的数值模拟方法,包括NEMP产生的物理模型、γ射线和中子在大气中输运及康普顿电流源、大气电导率模型和电磁场求解方法;给出了NEMP的典型数值模拟结果,主要包括早期电磁脉冲和中期电磁脉冲联合模拟结果,并分析了早期电磁脉冲和中期电磁脉冲峰值、起止时间和频谱等特征参数。 展开更多

关键词 核电磁脉冲(NEMP) 中子次级γ射线 大气电导率 早期电磁脉冲 中期电磁脉冲

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石英光纤近红外波段γ辐照效应实验研究

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作者 王昭 杨军 +3 位作者 张敏 刘文祥 史国凯 惠海龙 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期178-185,共8页

为提高某光学干涉测量系统的耐辐射能力,开展耐辐射光纤选型实验。以剂量率为0.5 Gy·s^(-1)的稳态γ射线和剂量率为5.0×10^(9) Gy·s^(-1)、脉冲宽度约20 ns的瞬态强γ射线为辐照源,获得掺锗、掺氟耐辐射单模光纤和常规G.... 为提高某光学干涉测量系统的耐辐射能力,开展耐辐射光纤选型实验。以剂量率为0.5 Gy·s^(-1)的稳态γ射线和剂量率为5.0×10^(9) Gy·s^(-1)、脉冲宽度约20 ns的瞬态强γ射线为辐照源,获得掺锗、掺氟耐辐射单模光纤和常规G.652光纤在工作波长1550 nm、注入光功率40 mW工况下的辐射感生损耗,结果表明,实验获得的在线辐射感生损耗数据真实可靠;在稳态γ射线作用下,掺锗和掺氟耐辐射光纤的性能差异不大,辐射感生损耗小于17 dB·km^(-1),随着辐射时间的增加,辐射损耗呈现饱和,耐辐射光纤的性能均优于常规单模G.652通信光纤;在瞬态强γ射线作用下,两个不同型号掺氟光纤的性能最优,辐射感生损耗峰值分别为471.5 dB·km^(-1)和608.6 dB·km^(-1),恢复通信时长约μs量级。掺锗光纤的瞬态辐照性能最差,辐射感生损耗峰值为2691.3 dB·km^(-1),在μs时间尺度维持感生损耗饱和状态。 展开更多

关键词 辐射感生损耗 石英光纤 稳态辐照 瞬态辐照

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一种新型可移动TEM喇叭辐射波模拟器的模拟优化

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作者 朱湘琴 吴伟 蔡利兵 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期21-28,共8页

为改善基于TEM喇叭的辐射波模拟器的低频辐射特性从而展宽其辐射近场半高宽,首次提出了在指数型TEM喇叭上/下两个极板的端口加上2个金属直板、并通过倾斜金属板和并联电阻相连的新型可移动模拟器的设计方案。基于FDTD方法模拟分析了该... 为改善基于TEM喇叭的辐射波模拟器的低频辐射特性从而展宽其辐射近场半高宽,首次提出了在指数型TEM喇叭上/下两个极板的端口加上2个金属直板、并通过倾斜金属板和并联电阻相连的新型可移动模拟器的设计方案。基于FDTD方法模拟分析了该新型模拟器的特性参数对其近场辐射性能的影响,并给出了优化后的模拟器及其阵列的辐射特性。计算结果表明:尺寸为6 m×6 m×6.24 m的优化后的新型模拟器在距离口面3 m的中心位置的辐射近场脉宽能达到18.95 ns,而达到相同低频辐射性能的常规模拟器尺寸为9 m×12 m×6.8 m。且与常规模拟器相比,优化后的模拟器的场峰值更大。与前人的研究相比,优化后的模拟器场在保持高峰值的同时,时域波形后延震荡的幅度与主峰的比值明显减小。优化后的模拟器2×2阵列模型的测试平面中心点场峰值最大,且在测试平面上满足6 dB均匀性要求的有效测试区最大;有效测试区在横向上范围最大的是2×2阵列模型,其次是2×1阵列模型;在纵向上范围最大的是2×2阵列模型及1×2阵列模型。 展开更多

关键词 优化 TEM喇叭 电磁脉冲 电阻 辐射波模拟器 FDTD

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一种兆伏级电触发开关的触发脉冲引入方法

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作者 尹佳辉 魏浩 +7 位作者 孙凤举 姜晓峰 梁天学 罗维熙 张信军 张天洋 呼义翔 邱爱慈 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第7期106-112,共7页

采用电脉冲触发兆伏(MV)级开关,触发器与被触发开关之间既需要良好的电气连接以保证触发脉冲的有效施加,还需要隔离保护措施以避免开关导通后形成的MV级主脉冲反馈回触发器导致其损坏。介绍了一种用于MV级电触发开关的触发脉冲引入方法... 采用电脉冲触发兆伏(MV)级开关,触发器与被触发开关之间既需要良好的电气连接以保证触发脉冲的有效施加,还需要隔离保护措施以避免开关导通后形成的MV级主脉冲反馈回触发器导致其损坏。介绍了一种用于MV级电触发开关的触发脉冲引入方法,该方法将保护电阻放置在脉冲传输线的内外筒之间。当开关导通后,形成的MV级主脉冲经保护元件后再反馈回触发电缆。由于保护电阻与触发电缆之间近似按阻值(阻抗)分压,因此耦合进入触发电缆的脉冲的幅值远低于主脉冲的幅值,而保护电感能够有效抑制开关在导通过程中形成的快前沿、高幅值的电脉冲。结合提出的触发脉冲引入方法,讨论了开关导通过程对触发保护元件的影响,结合等效电路分析了保护电阻、保护电感所起的作用,实验研究了保护元件参数对开关触发特性的影响,最终将这两个保护元件的参数分别设定为500Ω和2μH,在此配置下开关在2.6 MV工作电压下实现稳定运行。 展开更多

关键词 脉冲功率 感应电压叠加器 兆伏级开关 脉冲触发开关 触发脉冲引入

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基于集成光学的兆伏每米强脉冲电场传感器研制 被引量：1

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作者 石跃武 陈伟 +7 位作者 聂鑫 王伟 苗建国 吴伟 陈志强 谢霖燊 吴刚 贾伟 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期81-88,共8页

针对兆伏每米(MV/m)强脉冲电场的测量需求,设计并研制了基于集成光学的共路干涉仪(CPI)小体积宽带脉冲电场传感器。基于电光效应及电光调制原理,建立了传感器的幅度和频率响应传递函数,分析了集成光学探头的接收特性,并推导了探头灵敏... 针对兆伏每米(MV/m)强脉冲电场的测量需求,设计并研制了基于集成光学的共路干涉仪(CPI)小体积宽带脉冲电场传感器。基于电光效应及电光调制原理,建立了传感器的幅度和频率响应传递函数,分析了集成光学探头的接收特性,并推导了探头灵敏度和带宽随波导长度的关系。设计了适用于MV/m量级脉冲电场测量的纯光学非金属CPI传感器,提出了利用晶体宽度对测量灵敏度调控的方法,使得设计的半波电场提高了2倍以上。研制的无源探头体积小于20 mm×10 mm×5 mm、理论带宽大于4 GHz、最大测量幅度大于1.2 MV/m。研制的传感器在高空电磁脉冲(HEMP)、雷电电磁脉冲(LEMP)及脉冲功率等领域具有应用前景。 展开更多

关键词 共路干涉仪 脉冲电场 集成光学 传感器 电光效应

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半导体激光器辐照损伤效应试验方法

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作者 王祖军 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期129-136,共8页

半导体激光器(LD)作为光源器件被广泛应用于光通信、测量、成像、显示、照明、工业加工、医疗诊断等领域,随着LD在空间光通信、大型强子对撞机、核工业等辐射环境中的大量应用,工作在空间辐射或核辐射环境中的LD会受到辐射损伤的问题日... 半导体激光器(LD)作为光源器件被广泛应用于光通信、测量、成像、显示、照明、工业加工、医疗诊断等领域,随着LD在空间光通信、大型强子对撞机、核工业等辐射环境中的大量应用,工作在空间辐射或核辐射环境中的LD会受到辐射损伤的问题日益突出,以LD为核心器件的光通信系统在辐射环境中的可靠性问题备受关注。鉴于国内外关于LD辐照损伤效应试验方法相关的研究报道较少,主要针对LD在辐射环境中应用时遭受的辐照损伤效应,参考与电子元器件辐射效应相关的国内外标准、规范、指南,结合LD辐照损伤效应试验、辐射粒子输运模拟计算、辐照效应仿真模拟、辐照损伤机理分析,从辐照试验源选取、试验流程、辐照偏置条件等方面开展LD辐照损伤效应试验方法研究,分别建立LD位移效应、电离总剂量效应、瞬时剂量率效应辐照试验流程,从而形成辐照损伤效应试验方法,为开展LD辐照损伤评估和抗辐射加固性能考核提供试验技术支撑。 展开更多

关键词 半导体激光器 辐照损伤 位移效应 电离总剂量效应 瞬时剂量率效应

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光学法测量核聚变质子束能谱反演算法模拟研究 被引量：1

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作者 桑耀东 张清民 +3 位作者 郭昊轩 朱康甫 谢朋佩 刘金良 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第1期16-24,共9页

以NIF装置D-T中子能谱为例,基于Geant4模拟构建了反冲质子能谱及能量响应矩阵,采用MLEM、OSL、GRAVEL、PRIP和MAXED算法反演获得了D-T中子对应的反冲质子能谱。结果表明:MLEM和GRAVEL算法的反演精度最高,且对测量数据的统计涨落要求较低... 以NIF装置D-T中子能谱为例,基于Geant4模拟构建了反冲质子能谱及能量响应矩阵,采用MLEM、OSL、GRAVEL、PRIP和MAXED算法反演获得了D-T中子对应的反冲质子能谱。结果表明:MLEM和GRAVEL算法的反演精度最高,且对测量数据的统计涨落要求较低;在同等计算资源配置下,MLEM、MAXED和PRIP算法的反演时间在秒量级,GRAVEL算法的反演时间则为几分钟;初始λ_(i)、响应矩阵和测量数据的幅值需要合理选择;OSL算法的反演精度低于MLEM算法;对含有高斯-椒盐混合噪声的图像进行中值滤波和BM3D算法去噪后,MLEM、GRAVEL和PRIP算法的反演精度满足要求。 展开更多

关键词 反演算法 光学法 质子能谱 脉冲聚变中子能谱测量

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基于InP折射率变化的辐射图像探测技术原理验证

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作者 涂艳云 马继明 +11 位作者 宋岩 张健 徐青 孙铁平 彭博栋 韩长材 李阳 郭泉 张骞 高可庆 李郎郎 刘振 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期39-45,共7页

为了验证基于磷化铟(InP)晶体折射率变化的辐射图像探测技术对脉冲射线探测的有效性,开展了原理验证实验。搭建了基于迈克尔逊干涉仪的辐射图像探测系统,采用350μm厚的掺铁InP晶体作为辐射转换晶体。利用该系统成功获取了该晶体在532 n... 为了验证基于磷化铟(InP)晶体折射率变化的辐射图像探测技术对脉冲射线探测的有效性,开展了原理验证实验。搭建了基于迈克尔逊干涉仪的辐射图像探测系统,采用350μm厚的掺铁InP晶体作为辐射转换晶体。利用该系统成功获取了该晶体在532 nm激光脉冲激发下的干涉条纹变化图像。基于泵浦-探测技术测得掺铁InP晶体在532 nm泵浦激光下的时间响应为1.5 ns。通过在泵浦激光光路中放置分辨率板测量空间分辨率,重构结果表明,系统的空间分辨率可达1 lp/mm。实验结果表明,基于InP折射率变化的超快图像探测技术初步验证可行,该系统有望用于发展具有高时间与高空间分辨能力的脉冲射线探测技术。 展开更多

关键词 掺铁InP晶体 迈克尔逊干涉 辐射探测技术 泵浦-探测

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双锥-平面线栅局部加密水平极化辐射波天线设计与实现

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作者 肖晶 吴刚 +4 位作者 王海洋 谢霖燊 花见涛 石凌 王朋亮 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期182-187,共6页

对于场地受限或被试系统尺寸较大的应用场景,采用基本构型的“倒V”形双锥-平面线栅水平极化辐射波天线可能无法满足要求。提出了一种基于双锥-平面线栅的新型水平极化辐射波天线,通过线栅天线局部加密布局减小了x轴方向线栅天线附近的... 对于场地受限或被试系统尺寸较大的应用场景,采用基本构型的“倒V”形双锥-平面线栅水平极化辐射波天线可能无法满足要求。提出了一种基于双锥-平面线栅的新型水平极化辐射波天线,通过线栅天线局部加密布局减小了x轴方向线栅天线附近的辐射场泄露,提高了该方向辐射场极化分量的强度和均匀性;采用非对称结构设计,对基本构型天线+y方向布局进行调整,预留了较大的调整空间。研究表明,调整线栅天线布局能够对馈入天线的能量进行重新分配。与基本构型的天线相比,当天线系统架设高度为20 m时,新结构天线在x方向(20, 0, 3.5)m处水平极化辐射场强度提高了约20%,可提供约20 m×20 m的工作空间;+y方向和45°方向辐射场极化分量衰减相对较快,+y方向辐射场等值线沿y轴向最外侧天线收拢点压缩,呈“橄榄球”状。实际天线试验证明了新天线结构的可行性和有效性,所提方案还具有架设灵活方便、易于维护等特点,为水平极化电磁脉冲模拟器天线设计提供了新的思路。 展开更多

关键词 脉冲功率技术 辐射环境模拟 电磁脉冲模拟器 水平极化辐射波天线 双锥-线栅天线

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不同特征参数纳秒电压脉冲作用下油浸纸的击穿特性

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作者 樊冉阳 秦锋 +2 位作者 陆均颖 李斯盟 李继胜 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期195-202,共8页

配电变压器在高空电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse,HEMP)的传导环境下会受到纳秒电应力的入侵,易造成绕组引线间的绝缘失效或损伤。为此,本文以变压器绕组模型为基础,研究以不同半高宽和上升沿的纳秒脉冲电压对油浸纸的... 配电变压器在高空电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse,HEMP)的传导环境下会受到纳秒电应力的入侵,易造成绕组引线间的绝缘失效或损伤。为此,本文以变压器绕组模型为基础,研究以不同半高宽和上升沿的纳秒脉冲电压对油浸纸的伏秒特性、击穿概率、脉冲电压幅值与累积耐受次数间的关系(即U-N特性),并采用Weibull分布函数对数据结果进行拟合。统计试验结果发现不同电压参数对伏秒特性和击穿概率的影响较为明显,在同一击穿概率下,所需要的击穿电压随着半高宽的增加而降低,随着上升沿的增加而增加。观察试验后的波形图得出:油浸纸波头击穿概率随半高宽的增加而降低,随着上升沿的增加而增加,从而导致击穿概率与伏秒特性随之变化,而U-N特性的改变受电压幅值大小的影响较大,电压参数改变的影响较小。 展开更多

关键词 配电变压器 纳秒脉冲 半高宽和上升沿 Weibull分布函数 击穿特性

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低能强流负氢离子束与补偿气体相互作用的影响机制研究

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作者 朱睿 刘彤 +7 位作者 王百川 闫逸花 王敏文 杨业 赵铭彤 叶文博 拓明泽 王忠明 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期25-31,共7页

空间电荷效应是制约强流离子束稳定传输的主要因素,主动馈入补偿气体被认为是一种能够抑制空间电荷效应的有效手段。但在强流负氢离子加速器中,负氢离子与补偿气体的作用机制十分复杂,存在多种互相竞争的物理过程。本研究通过数值模拟... 空间电荷效应是制约强流离子束稳定传输的主要因素,主动馈入补偿气体被认为是一种能够抑制空间电荷效应的有效手段。但在强流负氢离子加速器中,负氢离子与补偿气体的作用机制十分复杂,存在多种互相竞争的物理过程。本研究通过数值模拟与实验测量,探究了负氢粒子与补偿气体在低能束流传输线中的相互作用机制。通过基于PIC方法的仿真程序,构建了包含电离反应、电子剥离反应和弹性碰撞散射等物理过程的三维仿真模型,研究了补偿气体为氮气和氩气时空间电荷补偿效应随气压、气体种类的变化对束流参数的影响规律。研究结果表明,对负氢束流进行空间电荷补偿研究时,补偿气体对束流的散射与剥离效应不可忽略。 展开更多

关键词 低能束流传输线 XiPAF 空间电荷补偿 弹性散射

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Z箍缩动力学行为及其直接驱动型脉冲源研究进展 被引量：1

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作者 邱爱慈 吴坚 +4 位作者 孙凤举 李兴文 姜志远 王威 王振宇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期7007-7023,I0022,共18页

Z箍缩在惯性约束聚变、强脉冲辐射效应等前沿科技和国家安全领域发挥着重要作用。该文综述了Z箍缩等离子体动力学行为及其直接驱动型脉冲源关键技术方面的研究进展。首先,总结Z箍缩等离子体的实验诊断技术的发展,特别是激光汤姆逊散射... Z箍缩在惯性约束聚变、强脉冲辐射效应等前沿科技和国家安全领域发挥着重要作用。该文综述了Z箍缩等离子体动力学行为及其直接驱动型脉冲源关键技术方面的研究进展。首先,总结Z箍缩等离子体的实验诊断技术的发展,特别是激光汤姆逊散射流场诊断方法以及基于磁旋光效应的磁场诊断方法;其次,分析Z箍缩消融、内爆等过程中磁场演化图像及其作用机理的研究进展;再次,面向提升内爆品质的需求,总结预脉冲电流调控质量分布、外施轴向磁场调控等对丝阵Z箍缩内爆动力学行为的影响。同时,面向功率百太瓦级的大型Z箍缩装置建设,概述直接驱动型脉冲源新技术路线中的快直线型变压器支路技术、触发技术以及单路脉冲源的主要进展。最后,总结并提出下一步需要重点攻克的研究方向,主要包括长内爆时间下等离子体不稳定性抑制方法、大型直接驱动型脉冲源电磁能高效传输汇聚方法以及可靠运行技术等。 展开更多

关键词 Z箍缩 等离子体诊断 不稳定性抑制 脉冲功率技术 快直线型变压器

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基于高压气体驱动的爆炸波模拟激波管冲击波衰减历程控制方法 被引量：1

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作者 程帅 童念雪 +3 位作者 刘文祥 殷文骏 李秦超 张德志 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期72-78,共7页

基于高压气体驱动的爆炸波模拟激波管,一般采用驱动段、喉部、膨胀段的结构形式,可产生特征与爆炸波接近的模拟冲击波,是实验室中开展长正压作用时间爆炸毁伤效应研究的理想平台。通过调整激波管的变截面结构和驱动段形状,实现冲击波超... 基于高压气体驱动的爆炸波模拟激波管,一般采用驱动段、喉部、膨胀段的结构形式,可产生特征与爆炸波接近的模拟冲击波,是实验室中开展长正压作用时间爆炸毁伤效应研究的理想平台。通过调整激波管的变截面结构和驱动段形状,实现冲击波超压衰减历程的控制,是此类爆炸波模拟激波管设计面临的核心问题之一。基于实验室现有的爆炸波模拟激波管结构,建立了激波管内一维流动数值计算模型;参考统计学理论,提出了基于决定系数的激波管模拟冲击波与标准爆炸波相似度评价方法;进而以变截面激波管的流动特性为基础,研究了驱动段形状对冲击波衰减历程的影响机理。研究结果表明:采用距离喉部越远、截面直径越小的驱动段形状,以决定系数为量化标准、优化驱动段形状,控制稀疏波、压缩波在激波管内的运动过程,可以获得接近于爆炸波指数衰减特征的模拟冲击波。 展开更多

关键词 激波管 爆炸波模拟 冲击波超压 衰减历程调控 相似度评估

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GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池100 MeV质子位移辐照损伤效应实验研究

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作者 王祖军 尹利元 +7 位作者 王兴鸿 张琦 唐宁 郭晓强 盛江坤 缑石龙 晏石兴 李传洲 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2348-2356,共9页

GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池是当前航天器空间电源系统的核心元器件,其在空间辐射环境中遭受的辐照损伤会导致太阳电池性能参数衰降,甚至导致航天器供电系统功能失效。为获取GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池高能质子辐照损伤退化规律,以国产Ga... GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池是当前航天器空间电源系统的核心元器件,其在空间辐射环境中遭受的辐照损伤会导致太阳电池性能参数衰降,甚至导致航天器供电系统功能失效。为获取GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池高能质子辐照损伤退化规律,以国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,通过开展100 MeV质子不同注量下的辐照实验,分析质子位移损伤诱发GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的开路电压(V_(oc))、短路电流(I_(sc))、最大输出功率(P_(m))、光电转换效率(E_(ff))等辐射敏感参数的退化规律和损伤机理。结果表明:注量范围为1×10^(11)~2×10^(12)cm^(-2)时,V_(oc)、I_(sc)、P_(m)、E_(ff)的退化程度随辐照注量的增加而增大,当注量为2×10^(12)cm^(-2)时,P_(m)和E_(ff)归一化处理后的退化程度均为16.88%,与V_(oc)和I_(sc)相比,衰减更严重。对不同注量辐照所得V_(oc)、I_(sc)、P_(m)、E_(ff)进行拟合,获得了V_(oc)、I_(sc)、P_(m)、E_(ff)随辐照注量变化的特征曲线,根据该曲线可预估GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池不同注量下性能的衰减幅度。 展开更多

关键词 GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池 质子辐照 位移损伤 辐射敏感参数

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复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究进展 被引量：1

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作者 陈再高 唐泽华 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期808-817,共10页

全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内... 全电磁粒子模拟方法可准确模拟强电磁场与电子束之间的非线性相互作用,被广泛应用于真空电子器件的数值模拟研究及参数的优化设计。传统全电磁粒子模拟方法采用电磁场时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法计算器件内电磁场随时间的变化,但FDTD方法采用正六面体单元的结构网格,会带来阶梯误差;电磁场时域有限元(finite-element time-domain,FETD)方法采用非结构网格能准确描述复杂模型,可用于复杂结构的电磁场数值模拟,但需求解大型逆矩阵,无法适用于电大尺寸结构的数值模拟。为准确模拟复杂真空电子器件内电磁场与电子束之间的非线性相互作用,国内外学者在复杂结构共形全电磁粒子模拟技术方面取得了突破性研究进展,实现了基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术,开展了基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术研究,并研制了数值模拟软件。为促进国内复杂结构共形全电磁粒子模拟技术研究及应用,本文首先对基于共形FDTD方法的全电磁粒子模拟技术研究中的关键技术进行了详细介绍,包括共形结构网格生成技术、电磁场共形FDTD技术、共形电子束发射技术;然后对基于FETD方法的全电磁粒子模拟技术中的关键技术进行了详细介绍,包括所采用的基函数、电磁场方程的求解、计算过程中满足的电荷守恒和高斯守恒定律;同时给出了两种模拟技术对典型真空电子器件的模拟结果。 展开更多

关键词 等离子体模拟 共形时域有限差分(FDTD) 时域有限元方法 全电磁粒子模拟方法 真空电子器件

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时域间断伽辽金-粒子模拟方法研究进展 被引量：1

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作者 陈再高 齐红新 +1 位作者 李炎培 任泽平 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期818-826,共9页

时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值... 时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值模拟方面具有广泛的用途。近年来国内外报道了大量DGTD-PIC方面的研究工作,该方法在核心关键技术方面已取得了许多突破性进展。为促进DGTD-PIC方法的发展及应用,本文对该方法在修正势的DGTD电磁场计算方法、复频移完全匹配层边界、非结构网格中带电粒子定位与电荷和电流分配等关键技术方面所取得的研究成果进行了详细介绍。 展开更多

关键词 等离子体模拟 时域间断伽辽金(DGTD)方法 有限元方法 全电磁粒子模拟算法 真空电子器件

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纳秒脉冲下SF_(6)中的气固界面流注特性 被引量：1

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作者 孙楚昱 丁未 +3 位作者 王海洋 谢霖燊 孙安邦 汲胜昌 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3235-3248,共14页

在电磁脉冲模拟装置中,绝缘子的沿面闪络问题制约着装置的安全运行。为此通过将放电过程中正负离子和电子的连续性方程和泊松方程耦合,建立了脉冲电压下气-固界面流注放电的仿真模型,对不同电压极性、不同气压下的沿面放电流注的机理和... 在电磁脉冲模拟装置中,绝缘子的沿面闪络问题制约着装置的安全运行。为此通过将放电过程中正负离子和电子的连续性方程和泊松方程耦合,建立了脉冲电压下气-固界面流注放电的仿真模型,对不同电压极性、不同气压下的沿面放电流注的机理和特性进行了研究,并通过与实验结果进行对比,分析了电压极性及气压对沿面流注放电发展与介质表面电荷的影响。结果表明,正负流注在发展过程中存在差异,正流注头部电离剧烈,以步进方式向前发展,而负流注更容易产生阴极导向的正流注。负极性流注介质表面电荷积累要大于正极性表面,介质表面电荷累积造成的局部电场是负极性流注产生阴极导向正流注的主要原因。同时,随着外界气压的上升,流注发展半径减小,表面电荷累积量增加。 展开更多

关键词 纳秒脉冲 SF_(6) 沿面闪络 流注 表面电荷

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脉冲电压下油中流注演变规律及放电脉冲特性仿真研究 被引量：1

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作者 李斯盟 崔树群 +3 位作者 杨宇翔 邸振国 汲胜昌 秦锋 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4207-4221,共15页

随着新型电力系统快速发展,油纸绝缘承受的电应力环境更加复杂,其中暂态脉冲下的油纸绝缘放电行为备受关注。为弥补实验研究洞察微观机理能力的不足,基于全电流理论构建油中流注场路耦合模型,研究了脉冲电压下流注演变规律及其影响因素... 随着新型电力系统快速发展,油纸绝缘承受的电应力环境更加复杂,其中暂态脉冲下的油纸绝缘放电行为备受关注。为弥补实验研究洞察微观机理能力的不足,基于全电流理论构建油中流注场路耦合模型,研究了脉冲电压下流注演变规律及其影响因素,揭示了放电脉冲波形特性及其与流注演变过程的内在联系。研究表明:暂态脉冲作用下的油中流注可分为球状发展、定向发展、流注消散3个阶段;流注头部场强在球状发展阶段减弱,定向发展阶段维持不变,流注头部净电荷密度始终减弱;起始放电电压的增加、直流分量占比的减小、脉冲陡度的增加均会使流注传播速度与最大半径增加;忽略回路电感作用时,流注将诱发单极性双峰放电脉冲,其中球状发展阶段对应脉冲首峰前沿,定向发展阶段对应首峰下降沿,纸板充电过程对应次峰前沿,电荷消散过程对应次峰下降沿;回路电感将引起放电脉冲的首峰振荡,振荡频率、脉冲幅值均与回路电感近似线性负相关。该研究结果为揭示暂态电应力下油纸绝缘放电机理奠定了理论基础,对统一放电脉冲波形特性具有重要意义。 展开更多

关键词 油纸绝缘 场路耦合 局部放电 空间电荷 纳秒脉冲 全电流

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