一维阵列电子注平面聚焦系统磁场分布特性

针对平面集成行波管对一维阵列电子注聚焦的应用需求,设计了4通道电子注平面磁聚焦系统。将各通道磁场轴向和横向分量沿轴分布特征计算结果与测试结果进行对比,确认了Opera软件计算磁场分布特征的准确性。为与轴对称周期永磁(PPM)聚焦系统电子注通道内磁场分布特性进行对比,建立了轴对称PPM聚焦系统模型,测试结果与计算结果一致性较好。通过平面聚焦系统与轴对称PPM聚焦系统电子注通道内的磁场纵向和横向分布特性对比表明,两种聚焦系统电子注通道内纵向和横向磁场具有相同的分布特征,在离轴相同位置的圆周上横向磁场分量与轴向分量的比值均为Bx/Bz≈0.11,该平面聚焦系统可实现一维阵列圆形电子注的良好聚焦。

光电倍增管双电位聚焦系统设计研究

光电倍增管聚焦系统收集效率是影响光电倍增管性能的关键因素。本文提出了一种双电位聚焦技术,通过二次聚焦,将光电阴极产生的电子束进一步聚焦,通过COMSOL Multiphysics仿真软件对电位差、聚焦极直径、高度等参数进行了仿真优化,使得收集效率可达92.1%以上。通过装管验证,光电倍增管增益提高了14.76%。

电子枪聚焦系统的研究

介绍了电子枪聚焦系统的组成结构及设计原理,并利用CST电磁仿真软件分析了聚焦线圈结构形式对磁场分布的影响,通过分析发现屏蔽式电磁聚焦线圈较开启式聚焦线圈更能够将磁场聚集,窄气隙较宽气隙更能使磁场沿轴向压缩。最后阐述了磁聚焦线圈参数的计算方法,并将上述设计参数应用于公司自研的加速电压60KV、功率15KW的电子枪,取得了较好的使用效果。

单片机处理信号的自动聚焦系统

介绍一种基于单片机信号处理的自动聚焦系统。通过对CMOS图像传感器输出的视频信号 进行模拟滤波,单片机采样、分析、控制马达转动镜头至对焦清楚的位置。该系统具有功耗低、小型轻便、聚焦快等特点,可以应用于许多信息家电和一般工业控制场合。对系统关键技术进行了分析讨论,并给出了实验结果。

带开口磁环的周期永磁聚焦系统的2维模拟

由于目前常用的磁聚焦系统设计方法不能直接计算带有非轴对称开口磁环的磁系统,因此在行波管磁系统实验测试基础上,提出了双面带极靴的开口磁环体积等效概念:将开口磁环等效为相等体积磁性材料的2维轴对称磁环,两者都双面带极靴时轴上的磁场值相等。使用2维电磁计算软件FEMM计算了采用该等效模型后的周期磁聚焦系统的轴上磁场值,计算结果与带有开口磁环的实际系统测试值符合良好,两者相差仅3×10-3T。该2维等效模型能代替开口磁环进行计算。

行波管周期永磁聚焦系统模拟软件的研制

通过对行波管周期永磁聚焦系统(PPM)的理论分析,开发了2维模拟软件UESTC_PPM。该软件主要用于模拟轴对称的永磁结构,在圆柱坐标系下,采用有限差分的方法迭代求解磁钢内外任意位置处的磁感应强度分布。模拟了单磁环结构以及单周期结构,将结果与Ansoft Maxwell 3D的模拟结果进行了对比,结果表明:轴上、轴向以及径向磁感应强度的分布图均很接近,但UESTC_PPM软件耗时较短,验证了UESTC_PPM的正确性,并具有一定的精确度。

行波管周期永磁聚焦系统结构优化设计

利用Ansoft Maxwell 3D软件,对行波管周期永磁聚焦系统进行了结构优化设计,并研究了磁环尺寸对其轴向磁场分布的影响。在永磁材料性能、周期永磁聚焦系统内外径和周期保持不变的情况下,研究了周期永磁聚焦系统的结构尺寸对轴向峰值磁通密度的影响,确定磁环与极靴的最佳尺寸配合,使系统提供尽可能高的聚焦磁场。文章还总结了行波管周期永磁聚焦系统的设计原则和步骤。

电子注在周期永磁聚焦系统中运动状态的计算机模拟

根据周期场聚焦电子注的基本理论,利用行波管仿真软件TWT设计了某行波管的周期永磁聚焦系统,模拟计算了电子注在周期永磁聚焦系统中的运动状态,分别考虑了峰值磁感应强度对静态理想电子注和电子枪发射的电子注的聚焦,过渡区对电子枪发射的电子注聚焦的影响,分析了电子注在周期永磁聚焦系统中的传输特性,确定了聚焦系统的周期磁场与过渡区磁场分布规律,为实现周期永磁聚焦系统的一次装管成功提供了有价值的参考。

微束斑X射线源聚焦系统的数值研究

本文研究了由两个磁透镜组成的电子束打靶微束斑Ｘ 射线源的聚焦系统－ 首先利用有限元法计算了磁透镜的磁感应强度的轴上分布，在此基础上用三次样条函数插值计算了磁场的空间分布，最后用四阶ＲｕｎｇｅＫｕｔｔａ 法追踪了电子的运动轨迹，并给出了入射电子束经过聚焦系统后的缩小倍率－

多路激光聚焦系统的均匀性分析

本文建立了一套光束焦斑均匀性测量系统,获得了单束与多束聚焦系统的焦斑图像。基于Matlab图像处理与图形用户界面(GUI)设计技术,开发了一套多束激光聚焦系统的均匀性计算程序,可快速有效地给出单束与多束聚焦模拟的不均匀因子与相应的能量占有率(又称桶中功率,PIB)。计算结果表明:当能量占有率为70%时,"天光一号"装置六束聚焦焦斑的不均匀因子小于2%,可为状态方程实验研究提供均匀的焦斑条件。

微波准光学聚焦系统空间辐射场分布测试

针对研制的大功率微波(HPM)大气等离子体实验装置中一定封闭空间内微波准光学聚焦系统的空间辐射场强分布进行测试研究。由于需测量封闭有限空间内强电磁场的非均匀分布,直接采用HPM辐射场测试方法已不适用。利用研制的非金属传动装置,精确控制相对步进,采用各向同性场测试探头作为电场测试接收系统,通过量传完成小信号辐射场的非均匀分布测试。

周期性聚焦系统中束晕形成的模拟研究

运用PIC（Particle－In－Cell）多粒子模拟方法，讨论了周期性聚焦系统中束晕形成的机制。为了真实、自洽地描述束晕的形成，假定相空间的初始粒子分布分别满足水袋型、抛物线型以及高斯型等相空间分布。通过数值模拟计算，得到了束晕强度、发射度增长随失配因子及调谐衰减变化等一系列结果。

带状电子注聚焦系统设计

通过理论分析、数值模拟和实验研究了PCM结构聚焦椭圆带状电子注的可行性。利用三维PIC粒子模拟软件模拟了椭圆带状电子注在PCM结构行程的周期磁场中的传输过程,结果显示:截面为10x0.4 mm2的椭圆带状电子注在12x0.8 mm2的矩形通道中稳定长距离传输120mm无截获。对PCM聚焦结构的磁场进行了测试,测试结果与数值模拟结果相符。实验并研究了该PCM聚焦系统约束带状电子注的能力,测试用速调管的设计电压为75kV,在56.8kV时的直流通过率达到52.1%,并随着工作电压的升高呈上升趋势。

电子束聚焦系统模型正椭圆周期解的存在性

为了控制电子束的运动轨迹,使其有效地聚焦目标,对电子束聚焦系统数学模型的正椭圆周期解的存在性进行研究.利用Floquet理论得到了该方程的正椭圆周期解存在的条件;然后利用上下解方法和拓扑度的同伦不变性理论,证明了该模型正椭圆周期解的存在性定理,并进行了实例验证.结果表明:对该模型的系数取值范围的界定合理,正椭圆周期解的存在性定理正确,为进一步研究稳定性奠定了基础.

基于Hi3515的自动聚焦系统

提出了一种基于海思公司Hi3515处理芯片的自动聚焦系统的整套设计方案。该系统使用COMS传感器向Hi3515传入YUV数字信号,Hi3515芯片根据该数字信号进行聚焦评价并且根据聚焦策略判断电机的步进方向,最后使用μPD16835芯片来推动聚焦电机,从而实现了自动聚焦。在聚焦评价算法上,采用了Reborts梯度算法并在其像素差值累加方面进行了改进。聚焦策略上对单调性判断法进行改进,避免了局部极致的出现。在实验以及应用中证明该聚焦系统的聚焦效果可以满足实际的应用需求,已成功应用于视频展台产品中。

基于DDS的电子相控聚焦系统的设计

本文提出了采用直接数字合成实现电子相控聚焦系统的设计。在该系统设计中 ,以FPGA芯片作为核心器件 ,通过底层软件编程实现高强度聚焦超声的数字化相位调控。实验表明 ,该设计具有调控准确、可靠性高等优点 。

带开口磁环的周期永磁聚焦系统的轴向磁场

基于磁环的元电流模型,分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后,轴向磁场降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性,不利于其在周期永磁(PPM)聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点,设计和优化了带开口磁环的PPM系统,实现了轴向磁场的周期化。

基于有限元的区域分解方法在永磁聚焦系统仿真中的应用

随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域。针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形式。该区域分解法的最大优势是不需要引入多余的未知量,并且最终集成的有限元矩阵满足对称正定性,适合采用预处理共轭梯度法进行矩阵方程的求解。该文仿真了多个微波管永磁聚焦系统,并与商业软件Maxwell进行了详细的对比,结果表明所提出的区域分解方法和Maxwell精度相当,却拥有着更加优越的计算性能。

自动聚焦系统研究

为了准确地确定聚焦平面位置,对自动聚焦技术中聚焦区域选择、聚焦评价函数的确定和搜索策略等关键部分进行了研究.针对聚焦区域,以一阶矩值为聚焦窗口中心,由具体处理的图像分辨率与图像内容决定聚焦区域范围;针对简单图片序列与复杂图片序列,对各种聚焦评价函数进行了仿真与验证;提出了一种改进的爬山法,充分利用聚焦评价函数指标陡峭区宽度与局部极值因子,同时设置两个搜索斜率阈值,为自适应修正搜索步长奠定了较好的基础.结果表明:Laplace聚焦评价函数与SML聚焦评价函数各方面性能优于其他聚焦函数;本文提出的搜索方法可以准确地搜索到焦平面的位置,可为后续基于图像分析操作的工业化与自动化奠定良好的基础.

电子束聚焦系统模型的周期性

行波管电子束聚焦理论在物理、生物、电子等科学领域中的应用非常广泛.为了控制电子束的运动轨迹,使其有效地聚焦目标,利用重合度理论中的延拓定理对电子束聚焦系统数学模型的周期解的存在性进行了研究,得到了该模型在一定条件下存在周期正解的结论.同时分析了模型系数取值范围的可行性,对行波管的设计具有一定的指导意义.