基于磁透镜结构参数的电子枪磁聚焦特性分析

磁透镜是电子枪的重要组成部分,其结构会影响磁聚焦性能,从而影响束斑直径与电子束焊接质量。文章以国产ZD-VEBW系列高压电子束焊接设备电子枪为研究对象,构建电子枪束源与电磁聚焦结构的物理模型,并借助CST平台,仿真分析了球差影响下的束斑形貌和不同聚焦电流下磁透镜铁壳内径、铁壳开口对束斑直径的影响。设计环形挡板实现了磁透镜铁壳内径、铁壳开口参数的调整,并进行聚焦电流变化下的焊接实验研究。实验结果表明:磁透镜结构参数的合理设计可以达到更优的磁聚焦特性、更小束斑直径与更大的焊缝深宽比,实验验证了仿真结果的正确性,文章的研究对国产ZD-VEBW系列高压电子枪磁透镜结构的设计和该系列电子枪焊接质量的提升提供了理论和实验指导。

Focusing of Intense Laser via Parabolic Plasma Concave Surface

Since laser intensity plays an important role in laser plasma interactions,a method of increasing laser intensity- focusing of an intense laser via a parabolic plasma concave surface- is proposed and investigated by three-dimensional particle-in-cell simulations.The geometric focusing via a parabolic concave surface and the temporal compression of high harmonics increased the peak intensity of the laser pulse by about two orders of magnitude.Compared with the improvement via laser optics approaches,this scheme is much more economic and appropriate for most femtosecond laser facilities.

X射线管的焦点仿真设计研究

在X射线管中焦点的形状和尺寸对影像质量起着决定性作用。本文使用CST Studio Suite软件进行仿真设计,研究了栅极电压和聚焦结构对焦点的影响,开展了焦点形成机理、电极结构与静电聚焦等理论分析,为X射线管的结构设计提供规律参照。

管径渐缩式静电透镜束流动力学研究

电透镜是横向压缩带电粒子束的常用技术手段,在获得高空间分辨、高亮度等高品质聚焦电子束/离子束/正电子束方面发挥着重要作用。针对低能、大束斑带电粒子束的聚焦过程,本文设计了基于管径渐缩式简单电极结构的电透镜聚焦方法,采用SIMION模拟结合电子束实验的方式对该电透镜中涉及的关键技术进行了研究,研究了透镜聚焦效率及聚焦束斑等核心性能的影响因素及分布规律。结果显示:通过合理布局透镜结构和优化电压配置,能够实现对初始大口径电子束的有效压缩,同时确保聚焦效率达到80%以上。本文提出的这种简单电极结构电透镜聚焦方法,具有显著的横向压缩优势,在反应堆正电子源等多束流聚焦场景中具有广泛的应用前景。

激光聚焦光斑检测装置的创新设计

该文分析了当前常见的工件检测技术并阐述了目前检测技术当中的缺陷与成本高昂等问题。为了解决上述问题,该文重新设计激光聚焦光斑检测装置结构,在传统装置结构上增加了伺服电机,使其能够通过电机控制实时调整聚焦位置,提高了此技术的灵活性、普适性。经过测试,满足设计要求,最后叙述了新型激光聚焦光斑检测装置设计所带来的有益效果,阐述其应用场景。

电子束流的动态焦点和深穿极值效应

通过分析具有焊接特征的焦点测量方法 ,利用简单熔池模型说明了具有焊接特征的不同焦点测量方法之间的内在关系 ,建立了电子束流的动态焦点概念 ,讨论了动态焦点的影响因素 ,进一步分析了动态焦点的性质 ,其中最重要的性质是深穿极值效应。

点聚焦透镜天线分辨率的分析与测量

采用波动理论方法分析了平面电磁波经点聚焦透镜天线会聚后焦斑大小和横向空间分辨率 ,得出了此类天线在会聚点的天线特性与平面口径天线在无穷远处的天线特性的关系 ,提出了透镜天线分辨率的一种测量方法。通过实测 。

TFT-LCD面板光学检测自动对焦系统设计

针对TFT-LCD面板尺寸大、厚度薄、光透过率高的特性,建立了基于激光三角测距法的自动对焦系统。采用光学回路和机械结构设计,对激光光斑中心位置准确求取以及自动对焦原理等算法进行了研究。首先,根据激光三角法测距原理进行了光学回路设计,并以纳米定位平台作为微小行程对焦驱动轴。其次,通过分析光斑图像特性,调节相机快门调整曝光量从而对图像进行噪声消除。另外,采用质心法快速提取光斑中心,在分析激光光斑中心位置与离焦关系的基础上,说明了自动对焦算法。最后,介绍了系统自动对焦时间的设定方法。实验结果表明:在行程为100μm的自动对焦范围内,5X物镜下,自动对焦时间为0.36 s,重复定位精度为±1.98μm。50X物镜下,自动对焦时间为0.41 s,重复定位精度为±0.26μm。该系统稳定性好、对焦精度高、抗干扰能力强,基本满足大尺寸玻璃基板光学检测的需要。

光学系统离焦对自动调焦评价函数的影响

调焦过程可分为调节物距、调节像距和移动镜头三种情况。基于几何光学关系,推导了三种情况下的弥散斑半径和横向放大率与离焦量的关系。利用数字图像处理方法,模拟了这两个因素对自动调焦评价函数的作用,表明弥散斑的扩散在焦前焦后呈现对称影响,而横向放大率的影响则沿光轴单调下降,二者叠加,造成峰值两侧的不对称。当光学系统F数增大时,调焦评价函数变得平缓,从而使横向放大率的影响变得显著,最佳像面因此向焦前偏移。利用CCD成像的实验证明了上述观点。

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。

贝塞尔高斯径向偏振光束在衍射光学元件调制下多光球的产生

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了贝塞尔高斯径向偏振光束在衍射光学元件(Diffractiveoptical elements,DOE)的调制下入射到由两个相同高数值孔径透镜组成的4pi聚焦光学系统中的聚焦特性。由于DOE不同环之间的相互干涉,出现不同于原贝塞尔高斯径向偏振矢量光束的新聚焦特性。Matlab数值模拟结果显示贝塞尔高斯径向偏振光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光传播方向的多个光球,其光球的个数与DOE的环数以及不同环的大小有关。若调节4pi聚焦系统两侧入射光束的整体相对相位还可以实现多个光球整体沿纵向方向的移动,实现了亮光链的作用,这对于矢量光束应用在光学显微镜、光存储和粒子操控等方面具有十分重要的意义。

3mm圆锥喇叭聚焦天线的理论与仿真

介绍了基于传统光路法的聚焦透镜的设计方法。利用电磁仿真软件计算了透镜置于圆锥喇叭口的3mm聚焦透镜天线的性能。根据圆锥喇叭最大方向系数及现有文献公式确定喇叭张角,仿真得到天线聚焦性能不够理想。然后仿真了张角12°,20°,30°三种天线聚焦性能,其焦距随张角增大而增大,逐渐接近所设计焦距。从而验证了光路法需电磁波长相对喇叭口径足够小的结论。给出了喇叭张角12°,20°,30°三种天线焦平面上电场分布。喇叭张角30°天线焦斑小于2倍波长。

双透镜聚焦系统对高斯激光束的聚焦

该文利用高斯光束ｑ（ｚ）参量推导出了反远距双透镜聚焦系统对高斯光束聚焦光斑的精确计算公式．用反远距双透镜聚焦系统能获得μｍ级甚至更小的聚焦光斑，同时系统可以获得比别的其它聚焦系统较长的工作距离．

电子束快速成型机聚焦及偏扫系统的工程实现

阐述了电子束快速成型机聚焦及偏扫系统在工程上所遇到的几个问题及解决方法。主要有:制造工艺引起s、t轴偏扫不垂直,通过斜角坐标和直角坐标数据互换算来解决此问题;电子束偏转后束斑散焦,采用以电子束偏转位置为因变量校正聚焦励磁电流来解决此问题;电子束聚焦校正励磁电流与反映位置的s、t轴偏扫励磁电流之间存在非线性,采用偏扫场按扇形分区,试验获取特征点参数数据,区域内每点参数按线性近似处理;磁路动态损耗影响聚焦补偿精度和偏扫精度,励磁电源指令电压采用比例-微分输入方式加以解决。试验结果表明电子束斑的均匀性和偏扫精度均明显优于无补偿系统。

带有α粒子探测器中子管离子源的研制

成功地研制一种适用于带α粒子探测器中子管的聚束型离子源，它结构优化、工作稳定，完全符合带有α粒子探测器的中子管，在低气压环境下输出较大束流，质子比相对较高，并且靶点小于Φ5mm的要求．

点聚焦透镜天线焦斑附近波长延长

利用简易装置搭建“测量线”系统,采用驻波法测量了点聚焦透镜天线焦斑附近轴线上不同位置处的波长λF,与自由空间中的波长λ0 相比,找出λF 随轴向距离变化而变化的关系,并对该变化进行定性分析.通过对2 种点聚焦透镜天线的测量,发现焦斑附近的波长λF 较之自由空间中的波长λ0 有0-5%的延长,且延长量随离焦点距离的增大而减小.最后对测试系统的精确度和误差源进行了分析.

HIFU经颅治疗中降低颅骨声压的仿真研究

研究颅骨超声治疗声压和温度预测问题,高强度聚焦超声(high-intensity focused ultrasound,HIFU)经颅脑肿瘤治疗中,由于在颅骨处可能形成声压和温度较高的热点,引起颅骨及周边组织损伤。为解决上述问题,利用Westervelt声传播方程近似式及Pennes生物热传导方程,以凹球面八圆环相控换能器和人体头颅CT数据建立的仿真模型为例,结合时间反转法,分析讨论经颅HIFU形成的声压场和温度场。研究结果表明,降低热点声压及温升的同时可实现在颅内目标靶区中聚焦;在该数值仿真模型中,在凹球面八圆环相控换能器的一维可变焦范围内均可实现颅内聚焦和颅骨热点处声压和温升的降低。

双环光束在CS_2中传输的研究

双环光束在CS2中传输时,当入射光功率密度超过140 kW/cm2时,光束产生丝状自聚焦现象,传输过程中光斑出现分裂现象;建立双环光束模型,通过数值求解非线性Schr dinger方程,得出光束在一定功率之上会产生丝状自聚焦和光斑分裂现象,并详细讨论了环形斑激光束在非线性克尔介质中的传输特性.

焦斑形态精细化设计及其性能分析

对实现焦斑形态控制的衍射光学器件进行了精细化设计 ,模拟计算结果表明 ,可同时满足洞口附近旁瓣光强峰值不超过主瓣平均光强的 0 .0 1 % ,且主瓣顶部不均匀性小于 1 0 %。选取不同的采样间隔对比说明了精细化设计相对于传统设计 ,能真实准确地获得焦斑形态的性能参数。最后 ,采用功率谱密度 (PSD)方法初步分析了器件几何结构与焦斑性能 。

超声C扫描检测铝合金电阻点焊的焊核直径

介绍采用水浸超声聚焦回波检测法检测铝合金电阻点焊焊核直径。对接头焊点的C扫描及对局部点的A扫描信号的采集与分析,经实际焊点横截面的金相观察对比,可以较准确确定点焊的焊核直径。