一种高压光纤气密封转接装置的设计

在进行某种密闭容器精密光学实验时,要求光纤贯穿密封转接装置能抵抗近2 MPa的高压冲击波。采用裸光纤直接灌胶密封方式设计一种光纤气密封转接装置,通过在装置内设置多个灌胶筒并合理选择灌胶筒的内径和灌胶密封段长度,使转接装置的密封抗压能力得到明显增强。检测结果表明:设计光纤气密封转接装置漏率小于1×10-9Pa·m3/s,能够抗2 MPa的超压气体冲击,且光信号传输衰减小于1 dB。

小型真空探测器动静态真空监测的实现

为解决小型真空探测器体积小、内部空间有限、常规真空监测装置无法安装在探测器上进行直接测量的问题,设计一种外置动静态真空测试系统,并建立外置测试系统测量数据与小型真空探测器腔体内真空度的可靠关系。测试实例验证表明:本工作建立的外置动静态真空测试系统,按设计方式推算的探测器动静态真空度值与实际测量值的差异不到10%,可以较好地实现小型真空探测器的动态真空测试和静态真空监测。

5 MA 100 ns重频LTD驱动器设计

设计了用于Z箍缩丝阵实验的重频LTD 驱动器,含6路并联模组,每组由8个0.8 MA 原型模块串联组成,全真空结构.原型模块采用全新的单路触发和电感隔离技术,触发难度和重频运行可靠性得到显著优化.利用电路模拟程序对驱动器进行了仿真计算,结果表明：在初始半径1.2cm、线质量1mg/cm 的Z箍缩负载上,驱动器的输出电流峰值可到5.2 MA,前沿91ns;负载内爆最大动能78kJ,从电容储能至负载动能的转化效率为11.7%.该驱动器预期将获得高达20%～30%的辐射能量效率,可为Z箍缩物理研究提供高效的实验平台.

基于LTD技术900kA的Z箍缩驱动器设计

介绍了一种用于丝阵Z箍缩(Z-pinch)内爆实验研究的脉冲放电模块的设计。模块基于直线型变压器驱动器(LTD)技术,包含34个放电支路,通过4个铁基非晶磁芯耦合。每支路由2个40nF电容器和1只4间隙串联气体开关组成,回路电感为220nH。设计了水电阻负载检验模块输出性能,在匹配状态下,负载上的输出电流峰值916 k A,上升时间99.8 ns。设计了磁绝缘传输线将输出脉冲传输至Z-pinch丝阵负载,并利用"零维模型"对LTD模块和负载的耦合放电进行了模拟计算。结果显示,丝阵负载上的放电电流峰值可达960 k A,上升时间为114 ns。

一种分子泵除气系统断电保护及高真空保持技术

分子泵除气系统出现异常断电的情况下,系统内部出气无法排出,同时外部大气进入真空系统,可能损坏分子泵、破坏系统真空状态,对以分子泵为主除气泵的真空物理实验造成不可预估的损失。为了消除实验过程中可能出现的这种隐患,通过在除气系统中设置合适的容气腔和高灵敏度、密封可靠的电磁阀,形成一种分子泵除气系统保护结构。应用该结构的分子泵除气系统实验结果表明:真空机组断电时间超过20min,分子泵仍可维持怠速除气状态,真空腔保持真空度在1×10^-2Pa以上,不影响物理实验真空性能。分子泵除气系统异常断电后较长时间的系统保护和高真空保持,可为采取补救措施,避免重大损失提供宝贵机会。

效率增强型真空康普顿探测器γ/n鉴别本领评估

采用复合金属收集极设计的真空康普顿探测器,使伽马探测灵敏度有效提高。为表征探测器测量信号的质量和可靠性,需要对探测器的γ/n鉴别本领进行评估。应用强钴源(能量1.25 Me V)伽马和DT(能量14 Me V)中子源对这种探测效率增强的新型真空探测器灵敏度进行实验测量,采用蒙特卡罗模拟法(MC)模拟统计收集极输出净电子数的方法,对其在裂变能量区几个特征能量点的伽马、中子灵敏度进行模拟计算。结果表明:对于中子、伽马能量为1.25 Me V的情况,这种新型真空康普顿探测器的γ/n鉴别本领,理论模拟计算值为40.94,综合理论计算和实验测量结果的实验推算评估值为28.31;属于适合中子、伽马混合场中测量伽马的可选探测器。

Simulation of Suppression of Gamma Sensitivity of 'Fission Electron-Collection' Neutron Detector

The fission electron-collection neutron detector （FECND） is a current-type neutron detector. Based on the analysis of the generation process of the gamma signals of the FECND, a mechanism utilizing symmetrical structure is proposed and discussed to suppress the gamma signals. According to this mechanism, tile electrons generated from the gamma rays can be well compensated for by the adjustment of the electrodes＇ thickness and distance. In this study, based on the Monte-Carlo simulation of the gamma signals of the FECND, the varying patterns are obtained between the gamma signals and the detector parameter settings. As indicated by the simulation results, the gamma electrons can be compensated for completely by simply adjusting the coated electrode substrate thickness and distance. Moreover, with a proposed optimal parameter setting, the gamma sensitivity can be as low as 3.39×10-23 C.cm2, while the signal-to-noise ratio can be higher than 200：1. The compensation results of the γ-rays in the FECND will be slightly affected by the manufacturing error or the assembly error.

长线列密排光纤阵列高精度设计制作

为了实现线性长度约18 mm,光纤端面位置偏差不大于2μm,纤芯垂直度偏差不大于0.17°的长线列密排光纤阵列的高精度制作,提出了一种长线列密排光纤阵列高精度设计制作方法。该方法综合了压板法和硅V型槽法两种方法的优点,采用表面刻制等深梯形槽的硅基片作为光纤定位模板,实现光纤端面的定位误差控制,同时结合光纤复定位工艺实现光纤轴向的定位误差控制。实际检测结果表明,阵列端面纤芯的横向偏差和竖向线性偏差均小于1μm,纤芯的轴向垂直度偏差不大于0.13°,实现了长线列密排光纤阵列高精度设计制作。

抗压低衰减光纤气密封转接装置的研制

针对贯穿密闭容器的抗高压光纤气密封转接装置,通过改进转接装置制作工艺,采用裸光纤灌胶密封,设计两端带光纤定位套保护的灌胶筒,灌封胶分次注入等措施,有效地降低了密封转接装置对传输光信号的衰减。检测结果表明:所研制的抗压低衰减光纤气密封转接装置实验样品,在满足密闭容器超压冲击实验密封要求(容器内外压差2MPa,气体漏率小于10-7 Pa·m3/s)的情况下,在密封转接段的光信号衰减小于1dB。

复合绝缘介质电缆转接器的设计与实现

为减少粗细电缆转接处对精密快脉冲信号传输的反射影响,设计了一种锥形过渡多瓣复合绝缘介质结构电缆转接器。通过设计空气和实体介质多瓣复合结构,降低转接器绝缘介质的综合介电常数,避免转接器与电缆外导体的连接台阶,减少甚至消除了转接器与粗细电缆的连接补偿;结合高抗微补偿技术,解决转接器高频情况下实际应用中补偿垫片法的固有不足,实现转接器各径向截面的阻抗精密一致。经转接器设计仿真软件HFSS检测表明:在3GHz频带范围内电压驻波比最大为1.002 3,相应的反射系数约为0.12%。该电缆转接器用于SYV-50-17粗同轴射频电缆和SYV-50-7细同轴射频电缆实际转接时,转接处反射系数均明显小于1%。

粗细同轴射频电缆低反射系数连接器的物理设计

在脉冲辐射信号测量中,经常需要对粗细同轴射频电缆进行连接,为了保证传输的脉冲信号畸变尽可能小,需要设计合适的低反射系数连接器。针对同轴射频电缆SYV-50-7连接SYV-50-17的情况,按照精密同轴元件的三项基本设计原则、电磁波传输理论和射频电缆的参数理论,采用内外锥顶尖重合法,设计了渐变过渡型连接器。计算表明通过优化粗细电缆连接器物理设计参数,连接器主体物理设计理论反射系数远小于0.3%是可能的。

粗细电缆低反射系数连接器阶梯电容的补偿设计

电缆与电缆连接器端面处不可避免地会出现机械段不连续,形成阶梯电容,干扰电磁波的正常传播,使得电缆与连接器的相应连接端面处反射系数增加。依据电磁波传输理论、射频电缆的参数理论和电缆连接器阶梯电容的错位补偿原理,推导出了电缆连接器高抗补偿绝缘垫片厚度的相对普适公式。针对电缆连接器与射频同轴细电缆SYV-50-7和射频同轴粗电缆SYV-50-17连接之间阶梯电容约0.1pF的情况,理论计算补偿绝缘垫片厚度应约为2mm,应用中可通过加工多个补偿厚度尺寸与理论计算值相邻的绝缘垫片,并在实际安装时进行调节,从而最终确定绝缘垫片的最佳补偿厚度。可以预见,合适的实验验证和优化,可使电缆与连接器端面连接处的阶梯电容减少,甚至消除,综合特性阻抗与电缆和连接器均匀一致,反射系数小于0.8%是可能的。

粗细电缆可靠连接的控制流程和装接操作规范

通过对粗细电缆连接可靠性控制的研究和应用,指出被连接电缆本身的阻抗匹配性、电缆与连接器的阻抗匹配性以及电缆和连接器连接操作过程的规范性是影响粗细电缆连接可靠性的三个主要因素。为此,建立了粗细电缆可靠连接控制流程和装接操作规范,实现了外径约22mm的SYV-50-17粗电缆与外径约10mm的SYV-50-7细电缆的可靠连接,应用结果表明粗细电缆连接后连接处反射系数小于1.5%。

粗细电缆低反射系数连接器机械加工的误差控制

粗细射频同轴电缆连接器机械加工的内、外导体的尺寸不可能与理论设计的完全一样,不可避免地存在机械加工误差,这将引起连接器的特性阻抗与理论设计值偏离,造成连接器的反射系数增加。为此,对用于射频同轴粗电缆SYV-50-17与射频同轴细电缆SYV-50-7连接的理论反射系数远小于0.3%的粗细射频同轴电缆连接器进行了相关分析。计算结果表明,连接器的内、外导体加工误差控制在±0.02mm以内,实现机械加工环节对反射系数贡献小于0.5%是可能的。

长线列密排光纤阵列排布装置的设计制作

针对线性长度较长、像素密度较高的长线列密排光纤阵列光模块制作要求,设计了一种长线列密排光纤阵列排布装置,其包括底座、滑块和滑块调节机构等装置部件。这些装置部件相互连接,形成了硅底板悬浮安装结构、滑块连接组装结构和滑块移动控制结构三个功能结构。以三个功能结构为主体构成的长线列密排光纤阵列排布装置,可以实现对数百上千根微细裸光纤的线性有序紧邻密排,并制成长线列密排光纤阵列光模块。