多路激光集束的焦斑测试技术

为了实现多路激光集束焦斑测量,给出其时间和空间分辨的特性,搭建了基于成像系统、光电管结合示波器、条纹相机和科学CCD等主要部件组成的焦斑光学测试平台。实验之前,对科学CCD的灵敏度和动态范围及条纹相机增益系数、狭缝宽度、扫描时间等性能参数进行离线测试标定。采用CCD测试多路激光时间积分的集束焦斑空间分布;采用光电管结合示波器及条纹相机对多路激光到达靶点的时间同步进行测试;开展高质量集束焦斑的时间分辨特性测试,获得了光谱色散匀滑光束焦斑精细的时空演化图像。多路激光集束焦斑形态及多路光束时间同步测试为提升高功率激光装置焦斑测试技术和方法提供了支撑。

GPS的现代化进展及启示

目前的全球定位系统(GPS)相关信息内容多,良莠不齐,导致出现一些二手信息误导读者的问题。该文以GPS官方机构近些年公开发布的相关技术文件为依据,梳理了GPS的现代化发展历程,阐述了导航卫星上新增加的民用信号及军用信号、新一代运行控制系统、新型GPS BlockⅢ/IIIF卫星的特点,介绍了GPS Block IIIF上使用的点波束技术,并提出了几点启示。GPS是世界上第一个建成的全球卫星导航系统(GNSS),全球覆盖程度、软件应用、全球用户数量等指标都处于领先地位,它的很多技术发展方向代表当前的主流趋势。GPS建设过程中的经验教训值得我们借鉴,GPS的发展方向值得我们学习和参考。本文内容可供卫星导航行业相关人员参考。

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。

济南市庆祝中国共产党成立100周年大型文艺演出灯光舞美设计实施

本文详细介绍了济南市庆祝中国共产党成立100周年大型文艺演出灯光舞美设计思路、设计方案、设计特点及艺术处理。舞台集独唱、合唱、话剧、舞蹈、戏曲、杂技等多种艺术形式于一体,融合了声、光、电、虚拟植入等技术手段,呈现出一幅建党百年,波澜壮阔的历史画卷。

笔形束质子放疗系统质控中束斑大小测量方法对比研究

目的 研究对比笔形束质子放疗系统质控中束斑大小的测量方法。方法 使用Matrixx One二维平面电离室矩阵、Lynx-PT平面闪烁体探测器及XRV-124锥形闪烁体探测器-三种不同种类、不同形状的探测器对质子放疗系统中不同能量的质子束斑大小进行测量,并将测量结果与加速器验收时束斑大小结果进行对比。结果 Matrixx One的束斑大小测量结果与验收结果相比偏差较大,其中230 MeV时的最大偏差达到41.25%。而Lynx-PT和XRV-124的束斑测量结果与验收结果相比,最大偏差分别为-7.35%和3.69%,Lynx-PT测量结果相较于验收结果系统性偏小。结论 Lynx-PT和XRV-124均适用于质子放疗系统束斑大小的测量,Matrixx One适用于束斑尺寸较大的质子放疗系统,相较于Lynx-PT和Matrixx One, XRV-124在旋转治疗室单能单点束斑尺寸测量中更有优势。

挑臂式钢箱梁面板-中纵梁构造细节疲劳性能研究及构造参数分析

为研究挑臂式面板-中纵梁构造细节的疲劳特性,运用大型通用有限元软件ANSYS建立精细化分析模型,结合热点应力法、Palmgren-Miner线性累积损伤理论及雨流计数法对该构造细节进行横纵向疲劳车加载应力结果计算分析,并开展构造参数影响研究。研究结果表明,轮载作用下该细节经历多次应力循环,应力影响线具有明显的轴重识别效果,采用横向应力/竖向应力研究其疲劳特性是合适的;该细节面板焊趾较腹板焊趾应力水平高,更易发生疲劳开裂,而腹板处焊趾具有无限寿命;面板厚度从12 mm增加到20 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力分别降低55%和40%,中纵梁腹板与附近U肋的间距从250 mm增加到400 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力增幅达61%和58%,而中纵梁腹板厚度从12 mm变化到20 mm,面板焊趾处和腹板焊趾处的热点应力基本不变,维持在53 MPa和22 MPa左右。建议在充分考虑安全性和经济性的情况下,合理选择面板厚度及中纵梁腹板与附近U肋的间距以提高面板-中纵梁构造细节的疲劳寿命。

基于遗传算法的低轨卫星点波束规划方法

针对低轨卫星“等通量”覆盖要求,提出了一种点波束规划方法。该方法结合遗传算法和逐层规划的思路,得出环形小区各层点波束最优的数目和大小,同时可以得到满足任意空间区域方向性覆盖要求的最优分层布局。以1000 km高度的低轨卫星为例进行分析,同典型的点波束规划方法相比,与理想“等通量”的误差由6 dB减小为0.2 dB,仿真结果表明该方法具有更高的满意度。

基于数学形态学的小孔径高斯光束光斑半径测量方法

为减小现有的激光光束光斑半径测量方法的测量误差,设计基于数学形态学的小孔径高斯光束光斑半径测量方法。对小孔径光斑几何特征进行划分,计算探测误差,获取光斑能量在探测器光敏面上的均匀分布函数,得到质心点到光斑轮廓点的距离。建立高斯光束光斑轮廓模型,获取位置轮廓的灵敏度,并计算其在某光斑点位的能量值,通过质心点的误差函数,得到光斑点的轮廓函数。基于数学形态学设计光斑半径测量方法,计算不同方向与尺度元素在对角线上的梯度幅值,得到激光光束光斑的半径长度。分析光照强度与发射角对测量精度的影响,实验结果显示:在该激光光束下,光照强度为80且发射角度为1.8时,测量误差最小。对比4种测量方法的测量误差,由数据可知,数学形态学的测量方法误差最小,可见该方法优于其他测量方法。

束斑直径和能量密度对锆石U-Pb定年准确度的影响研究

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)是锆石U-Pb定年常用的方法之一。应用LA-ICP-MS进行锆石U-Pb定年的过程中,束斑直径的大小和能量密度的高低是影响定年准确度的两个关键因素。本文开展了应用LA-ICP-MS在不同束斑直径和能量密度条件下对锆石标样91500和GJ-1 U-Pb定年结果准确度的对比研究,旨在优化LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的方法,提高分析准确度,也为其他实验室开展类似的研究工作提供一定的借鉴。实验结果表明:在剥蚀频率、扫描速度、载气流速保持不变的前提下,当能量密度固定,随着剥蚀束斑直径从25μm增大至65μm的过程中,锆石91500和GJ-1在互为标样和盲样的条件下实测年龄结果与推荐值之间的相对误差(RE)不断减小(RE分别为0.61%、0.41%、0.13%和0.08%),即增加束斑直径降低了相对误差,提高了定年准确度。而当束斑直径固定时,能量密度≤3.5 J/cm^(2)时,随着能量密度不断增大,实测年龄结果与推荐值之间的相对误差逐渐减小(RE分别为8.69%、3.48%、3.95%、4.16%和0.41%),定年准确度逐渐增加;但是当能量密度大于3.5 J/cm^(2)时,能量密度增大导致剥蚀速率显著增大,在深度方向上的分馏效应明显增加,对比3.5 J/cm^(2)条件下,此时的实测年龄结果与推荐值之间的相对误差增大(RE分别为2.40%和0.83%),定年准确度降低。因此,在实际测试中,考虑到样品大小和尽可能少地对样品进行破坏,合理的能量密度和束斑大小可以有效提高定年的准确度。

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。

基于ICESat-2/ATLAS和特征参数的森林地上生物量反演

大区域森林生物量估算是植被遥感应用研究的重要内容。利用ICESat-2/ATLAS数据中ATL08产品的高度信息,结合Sentinel-2影像提取的森林覆盖度构建新型特征参数(h_(cover)_#),对原始光子参数,以及加入h_(cover)_#后两种数据,分别利用随机森林方法分析索诺玛县森林区域白天和夜晚强弱光束反演生物量的能力。结果表明:(1)相对于仅利用原始光子数据,加入新型特征参数后,四种场景的生物量估算精度均有不同程度的提高,其中,R^(2)分别提升了0.08、0.16、0.07、0.09,RMSE分别降低了7.56 Mg/ha、13.02 Mg/ha、6.45 Mg/ha、8.25 Mg/ha,rRMSE分别降低了5.13%、10.16%、4.23%、5.76%;(2)在夜晚强光束场景下,联合原始光子参数与新型特征参数构建的生物量模型预测精度最优,R^(2)=0.64,RMSE=73.50 Mg/ha,rRMSE=48.16%。

动态束源和电磁参数下高压电子枪聚焦特性

以国产ZD-VEBW系列高压电子枪为研究对象,通过理论分析电子枪轴上电位与束腰和束斑直径之间的映射关系以及带电粒子经过聚焦线圈时的运动轨迹,借助于CST仿真平台,构建了电子枪仿真模型。仿真得到了电子束束斑直径在不同静电聚焦结构参数下的变化规律,依据此规律设计了不同孔径的偏压杯、阳极,构建了电子束焊接试验平台;动态调整阴阳极距离和束源参数,进行了电子束焊接的单参数以及正交试验的研究。结果表明:阴阳极距离的增加会导致束斑直径增加,偏压杯孔径的增加会导致束斑直径的减小,阳极孔径对束斑直径的影响存在最优参数,聚焦电流的增加会导致束斑直径的减小;阴阳极距离取28.40 mm、偏压杯孔径取6.00 mm、阳极孔径取10.00 mm时,能够显著提高试验型号设备同功率下电子束焊缝的深宽比,有效提高国产化ZD-VEBW系列高压电子枪的焊接性能,验证了理论和仿真分析的正确性。

90／10刀口法测量激光高斯光束束腰的实验研究

利用90/10刀口法测量高斯激光光斑尺寸及光束束腰尺寸,克服了传统方法过程繁杂的缺点,精度高、效率高,操作简单。

光斑模式对PSD定位的研究

以多光束模拟实际光束中的多模式及能量分布不均的现象，建立了ＰＳＤ定位与上述能量不均匀之间的关系，从而从理论和实验上均验证了ＰＳＤ定位只取决于光斑能量重心。

双轴定位点波束天线波束指向计算

可移点波束天线是卫星系统对目标定位和跟踪的重要组成部件,该天线依靠双轴定位机构来实现在俯仰和方位两个方向上精确运动和定位。由于天线波束反射中心与定位机构转动中心不重合,双轴定位机构偏转角与波束中心指向角间存在复杂的数学关系。针对点波束天线指向计算问题进行了详细的分析,获得了一种基于单变量非线性方程求根的迭代计算方法,并对算法的正确性进行了仿真计算验证。

激光光斑及束腰光斑尺寸的测量研究

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数。本文探讨用 CCD作为探测传感器精确地测出激光光斑尺寸和束腰光斑尺寸 ,克服了传统测量的繁杂过程 [1] ,并用计算机进行控制及数据处理 ,大大提高了测量精度和效率 。

环形斑激光束在非线性克尔介质中环半径的偏移现象

对于非线性克尔介质中的环形斑调制光束 ,通过数值求解非线性 Schrodinger方程发现 :当入射光强度超过一定值时 ,光束在传输过程中将发生环半径偏移现象 .并对环半径偏移产生的条件、偏移的特点 ,以及自聚焦焦点上光强度的横向分布与环半径偏移之间的关系进行了详细的研究 .

环形斑光束在非线性克尔介质中的自聚焦效应

通过数值求解非线性Schr¨odinger方程 ,详细讨论了环形斑光束在非线性克尔介质中的传输特性 .当入射光超过一定的功率时 ,光束产生多级自聚焦现象 ,自聚焦焦点出现在离轴的环上 ;自聚焦阈值与环形光束的半径有关 ;传输过程中光斑存在横向分裂现象 ,并且分裂与聚焦交替进行 ;当两个半径不同的同轴环状光束同时在非线性介质中传输时产生耦合效应 ,耦合效应使其自聚焦增强 .

大功率TEA CO_2激光远场发散角评估方法

在大功率激光远距离定向传输中,远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO2激光具有功率高、光束直径大等特点,常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题,提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO2激光的远场发散角。首先,从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角,分析了影响激光束发散角的主要因素;然后,采用光斑烧蚀法试验测量近场(≤20 m)光斑数据,基于光束质量(M2)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小,从而推导出激光束远场发散角;最后,对比分析了以上两种方法的计算结果,讨论了结果存在偏差的原因。结果表明,近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO2激光束远场发散角。

大气湍流中高斯空心涡旋光束的焦面光强分布

运用广义惠更斯-菲涅耳原理和相位结构函数的平方近似,研究了聚焦高斯空心涡旋光束通过湍流大气传输后在焦平面内的光强分布的理论模型,同时分析了不同大气折射率结构常数C2n、聚焦距离、光束拓扑荷和湍流外尺度对焦面光强分布特性的影响.结果表明:随着聚焦距离的增加,焦面光强分布由中央凹陷状向高斯分布转变.弱湍流对焦面光强分布的影响可以忽略;高拓扑荷光束在湍流大气中传输时光波奇异性的保持较低拓扑荷奇异光束要强;随着湍流外尺度增加,焦面光强分布的中央凹陷状变浅,光强分布变平滑.