假火花开关初始放电过程的理论计算

假火花开关具有耐压高、放电电流大及电流上升速率快的优点。本文利用流体模型及当地场近似，对其放电过程进行了理论计算。结果表明，在放电初始阶段，空心阴极效应起关键作用。同时，对不同初始条件（初始电子、离子密度不同）及不同边界条件（开关结构尺寸不同）的放电过程进行了计算。给出了放电时间、放电电流、最佳阴阳极距离和阴极孔尺寸大小。

脉冲电子束发射度在线测量

本文介绍了一台用于脉冲电子束发射度在线测量装置的设计与调试,叙述了在线测试技术的物理基础及数据的自动获取与处理过程,在EPA-74脉冲加速器上用于无引导场FEL实验中束流发射度的测量,得到0.3～0.7mm rad的非归一化发射度。本装置也将用于SG-1FEL装置的束流发射度的测量。

磁化等离子体中电磁波的一种特殊模式

在有外加恒定磁场条件下，等离子体为备向异性媒质．本文对电磁波在充有这种媒质的圆柱波导中传播的一种特殊模式，即两个特征值相等条件下的波的传播特性进行了分析．给出了这种波的色散方程并进行了计算讨论．

强流相对论电子束的纵向自群聚

当一束强流相对论电子束穿过一系列等距离排列的等电位导体，如导电箔或导电栅网时，由于空间电荷效应，将在纵向形成周期性空间电荷静电场．此强电场将使强流相对论电子束纵向群聚．本文对这一非线性物理过程进行了理论分析和粒子模拟计算．基于此物理机理，有可能研制出一类新型的高功率微波器件．

紧凑型静电加速管的原理设计

提出了利用紧凑型静电加速管对强流相对论电子束进行加速的概念。通过理论分析及粒子模拟,对1kA、500kV的初始入射电子束,在约0.8m的加速段加速使其达到10MeV,在没有聚束磁场的前提下电子束可以得到传输和加速。通过优化设计可使加速腔的最大场强降为20MV?m?1。

等离子体波导中电磁波的色散特性

本文对全部充满等离子体且有外加恒定磁场的圆柱波导的电磁波色散特性进行了分析．对原有的色散方程进行了修正．在色散图上提出了一种新的电磁波分类方法．同原有的波分类相比，这种分类更为合理．同时，通过对新的色散方程进行数值求解，发现了原有计算结果的一些错误．

微波气体击穿过程的模拟计算

本文利用流体模型,将无外加恒定磁场的等离子体当作各项同性的有耗媒质,求得圆柱腔结构中的微波场分布。耦合电子、离子运动的流体方程,对微波等离子体的初始形成过程进行了数值模拟计算。结果表明,在电离的初始阶段,电子、离子密度分布与场分布同步。同时,存在一关键电子密度。超过此密度后,微波场在表面快速衰减,气体电离主要在表面进行。

3维电磁粒子模拟程序设计

在3维Yee网格模型以及蛙跳模型的基础上,分析了3维电磁场离散算法及其稳定条件,讨论了3维空间网格上电磁场作用于粒子的平均场权重法和粒子作用于电磁场的Charge-conserving法,同时也讨论了3维空间网格上理想导体边界条件、自由吸收边界条件、爆炸式发射模型的模拟实现方法。以向内发射同轴二极管为例从其电流电压关系及电子束运动特性方面验证了模拟的正确性。

35GHz,TE021回旋速调管的电磁模拟

本文对一种新型的工作在二次谐波的三腔回旋速调管进行了理论分析和PIC模拟,该管子有两个十分突出的优点:由于其是工作在二次谐波上,这就大大降低了对轴向磁场的要求,可以避免笨重的螺线管或是超导磁场;其次由于其为三腔的结构,可以明显的提高管子的增益.PIC(ParticleInCell)模拟方法被采用来对该管子从磁控注入枪到微波电路进行了电磁模拟.在我们所采用的参数条件下,工作频率为35GHz,工作模式为TE021的三腔回旋速调管在0.675T的磁场下得到了22.5dB的增益以及23.71%的效率.

有限磁场下等离子体填充的波纹波导中波传播理论

给出了有限磁场下波在等离子体填充的波纹波导中传播的分析理论。推导出作为普遍严格公式的场分量的弗洛奎展式、本征值表达式以及色散方程。在某些特定情况下，详细讨论了波传输功率和耦合系数，这对于波纹结构的进一步研究非常有用。同时给出了初步的数值计算。其结果表明外加磁场的场强对波传播的色散特性有很大的影响从而影响了这类器件的性能。

五点差分格式求解泊松方程并行算法的研究

以二维静电场泊松方程数值求解的串行算法(雅可比迭代、超松弛迭代)为基础,提出了五点差分格式超松弛迭代(SOR)求解二维静电场泊松方程的并行算法,通过与雅可比迭代(Jacobi)并行算法的时间复杂度、加速比和空间复杂度进行对比,得出超松弛迭代的并行算法具有更低的时间复杂度、空间复杂度和更高的加速比与效率。通过实验验证,CHIPIC软件的泊松模块宜采用超松弛迭代并行算法。

CHIPIC软件的电磁场计算方法

基于CHIPIC是一个高功率微波电磁粒子模拟软件,电磁场的数值计算模块是其核心模块,介绍了CHIPIC软件中电磁场计算的基本方法,以及在其基础上改进而来的时偏算法;同时还对以上两种计算方法所适用的不同物理模型进行了讨论,并对所编制电磁场数值计算模块的正确性进行验证,结果证明CHIPIC的计算结果是正确的。

2MeV有箔注入器的束流调试

为 2 0 Me V直线感应加速器建造的 2 Me V注入器经过一年多实验调试 ,束流技术指标已达到能量 2 Me V、束流 3 k A、亮度≥ 1 0 8A/ ( m· rad) 2 。建立了二维数字模型 ,并对注入器的电子发射和束流传输过程进行模拟 ,模拟结果指导了实验调试。分析了有箔二极管中发生的聚焦作用。

粒子模拟软件吸收边界的研究

实现了时域有限差分法的Gedney完全匹配层吸收边界条件,并进行了数值验证和参数优化。从结果可以看出其有较低的反射,性能优良;对吸收媒质厚度和电导率分布阶数的参数优化结果与Gedney经验值基本一致。将此吸收边界模块加入到国产粒子模拟软件CHIPIC中,同美国商业粒子模拟软件MAGIC相比有更好的吸收效果。通过对2维极坐标下磁控管的模拟,证明了此吸收边界具有实际应用价值。

粒子模拟中波导激励源的设计与实现

讨论了粒子模拟中用时域有限差分(FDTD)法设计波导激励源的常见问题,并根据波的传播特性,提出一种模拟波导激励源的新方法,给出通用的计算公式,讨论了几种特殊情况下的算法修正。给出了2维柱坐标系下磁绝缘线振荡器(MILO)计算实例,结果表明:该方法能模拟较为复杂的波导激励源,并有效消除了激励源边界处的虚假反射,与传统波导激励源模拟方法比较,验证了该方法的正确性与优越性。

X荧光谱与人工神经网络相结合对陶片产地识别的研究

本文采用X射线荧光分析技术测量考古陶片中的微量元素,利用样品的元素种类和含量的不同对考古样本的产地进行智能化识别。针对多元素共存、计数率低等谱分析困难,采用人工神经网络方法对所测X荧光谱进行学习和识别。样本总数为48片,来自8个省份、20个采集地。用两种不同的网络结构分别对两类地域划分的陶片学习和识别,对准确产地分类的样本,产地识别率为100%;对其余样本,识别率大于60%。本方法的产地识别结果是可行的。

THZ探测技术研究进展

近年来,太赫兹探测技术得到了飞速进展,应用也日趋广泛。本文介绍了太赫兹探测器的历史发展,产生原理及其应用,并在此基础上分析了太赫兹探测器件及探测技术的最新进展和其研究发展方向。

粒子模拟中的时偏FDTD算法

给出一种能自动对高频噪声进行过滤的时域有限差分(FDTD)算法,称为时偏FDTD算法.在中心差分FDTD算法的基础上,引入时间偏置和松弛迭代处理,得到该算法的计算公式,并进行稳定性与收敛性分析.通过对相对论磁控管的计算,与中心差分FDTD算法比较,验证了该算法的滤波特性.

介质镀膜空芯光纤在THz频段的传输特性

理论分析了介质镀膜空芯光纤在THz频段的传输特性，得出了该光纤的特征方程及模式分布。利用射线光学原理计算了介质膜材料为聚酰亚胺、介质膜厚度为0．05mm的光纤的衰减常数随介质膜内直径的变化情况。得出其主模在THz频段的衰减常数小于1dB／m，该值远小于相同内径的金属圆波导在这一频段的衰减常数。模拟计算了介质膜厚度为0．05mm、内径为1mm，金属膜内径为1.05mm的介质镀膜空芯光纤在0～1THz的S参数，模拟结果显示该光纤在TFHz频段有很宽的通带，且在通带内衰减常数小于0．5dB／m。可用于THz频段电磁波远距离传输。

新型准光腔同轴虚阴极振荡器的研究

集合准光腔型虚阴极振荡器和同轴虚阴极振荡器的优点,设计了一种新型的准光腔同轴虚阴极振荡器。采用自由电磁振荡理论分析了3反射镜准光学谐振腔中的场分布,并用2.5维全电磁PIC程序对该器件进行了粒子模拟。在输入电压为600 kV,二极管电流为50 kA的条件下,得到主频为7.0 GHz,峰值功率超过6 GW的功率输出,其平均功率达2.5 GW,平均束波转换效率为8.3%。