带辐射管式辊底热处理炉安装技术

本文主要阐述热处理炉型相关结构,详细阐述了针对辐射管加热辊底式热处理炉的具体应用,指出热处理炉温度分区控制,并采用无水冷耐热辊传动,脉冲控制自身预热式烧嘴.相比传统炉型来说,能够降低钢材的烧损率;同时,SIE MENS S系列自动控制系统,能够实现热处理在线优化管理.此外,本研究主要针对在使用带辐射管的热处理中存在辐射管失效原因进行分析,能够从炉温变化、吊挂受力等多个方面进行分析,以提出辐射管解决措施,进一步提升辐射管使用寿命.

基于Fortran语言的地球外辐射带电子三维数据同化建模

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三维数据同化模型(Three-dimensional Data Assimilative Model of Outer Radiation belt Electrons,简称TDAMORE),实现对L^(*)=3~7、能量范围为0.1~5 MeV、投掷角范围为5°~90°的外辐射带电子时空变化过程的三维重构.通过对2018年8月期间外辐射带电子通量演化过程的重构,证实TDAMORE模型可以较好地重现不同能量和不同投掷角电子通量在磁暴前后的演化特征.通过分析电子通量的观测和同化结果之间的相关系数、平均误差、平均绝对误差和均方误差,发现对于能量低于4 MeV的电子,观测与同化结果之间的相关系数基本大于0.8且误差相对较低.而对于更高能量的电子,观测与同化结果之间的误差相对较高,这可能是同化模型忽略了电磁离子回旋波对电子的散射损失导致的.

哨声模合声波对辐射带电子扩散系数的多维建模及损失时间尺度建模研究

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对论电子的重要来源.因此,快速准确地计算合声波对辐射带电子的扩散系数,对于优化地球辐射带动理学建模并深入理解电子通量的演化机制具有重要作用.本研究利用Full Diffusion Code(FDC)定量计算了典型合声波波模对辐射带电子的弹跳平均投掷角、能量和交叉扩散系数,并建立了地球内磁层空间中L为2~7、背景环境参数α^(*)为1~13,投掷角α_(eq)为0°~90°、能量Ek为10 eV~10 MeV的电子散射系数矩阵数据库.在此基础上通过线性插值方法可以快速得到不同L和α^(*)参数条件下的合声波对辐射带电子的扩散系数,并计算相对误差验证应用线性插值方法的合理性和准确性.基于扩散系数矩阵数据库,本研究还计算了合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,建立了以L、α^(*)和Ek为输入参数的电子损失时间尺度经验模型,从而可以快速获取合声波散射电子的损失时间尺度.结果表明,扩散系数矩阵数据库构建和线性插值方法的使用大幅度减少了获取不同L和α^(*)对应的扩散系数所需时间,同时建立的三维损失时间尺度经验模型可快速得到不同L、α^(*)和Ek所对应合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,这些结果提高了地球辐射带动理学建模效率,对于空间天气预报具有重要意义.

基于范艾伦卫星观测数据的地球辐射带电子能谱分布的统计分析

利用范艾伦卫星2014年至2018年观测的高精度电子能谱数据,统计分析了不同辐射带高能电子能谱类型的时空分布特征.结果表明,辐射带电子能谱主要被分为三类:指数分布能谱、幂律分布能谱和反转能谱.指数分布能谱通常在等离子体层以外占主导地位.幂律分布能谱通常在磁暴的主相出现在高L处,并逐渐转移到低L处.在地磁活动平静时期,幂律分布能谱在高L处存在时间更长,占比更多.反转能谱在等离子体层内L>2.5处占主导地位,随着等离子体层层顶升高,反转能谱增加,指数分布能谱减少.在长时间的地磁活动平静年份,辐射带电子反转能谱局地峰值(约2 MeV)附近的电子通量明显较低,反转能谱占比较少.辐射带电子能谱类型对等离子体层层顶和地磁活动依赖性的统计分析表明,反转能谱发生率的峰值位置约位于L=(L_(pp)–2)(L_(pp)为等离子体层层顶位置),指数分布能谱发生率的峰值约位于L=(L_(pp)+1.5),幂律分布能谱的出现与电子的注入密切相关.磁暴越剧烈,反转能谱被指数分布能谱取代的L范围越广泛.在平静时期,由于等离子体嘶声的散射作用,等离子体层层顶内的指数分布能谱被反转能谱取代.本文给出了辐射带电子能谱类型长期的时空分布特征,可以为辐射带动态建模和高能电子通量预报提供理论参考.

对一道范艾伦辐射带试题的深入分析及可视化仿真研究

北京市丰台区2021届高三上学期物理期末试题有一道题目提到这样一个有趣的现象,来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后,粒子将绕地磁感线做螺旋运动,形成范艾伦辐射带.运用磁镜理论对带电粒子在地磁场中的运动进行理论分析,再运用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对范艾伦辐射带现象进行可视化仿真,有效解决了学生对这道题目产生的种种疑惑.

基于AE9/AP9地球辐射带模型的太阳电池性能衰退仿真研究

作为航天器上重要的能源供应装置,太阳电池的性能表现对保证航天器的正常运行至关重要。在评估太阳电池的性能表现时,需要考虑的一个重要因素是航天器所处的轨道辐射环境。为了更准确地评估太阳电池在不同轨道环境下的工作效能,文章将AE9/AP9模型应用于太阳电池性能衰退模型中,并就GaAs太阳电池持续多年的轨道粒子环境对其造成的影响进行仿真实验,实验结果表明,所设计模型可以更加准确地评估太阳电池的在轨性能变化。

激光驱动的多层膜复合靶M带辐射光谱研究

时间分辨X射线吸收精细结构谱技术需要产生高亮度、均匀、宽光谱的X射线源。单一靶材产生的M带辐射源亮度高,但均匀性较差,因此提出了一种使用多种金属材料制备的多层膜复合靶产生M带辐射的方案。针对Si的K边X射线吸收谱实验,根据前期单一靶材M带光谱实验数据理论计算了最优的材料比例,制备了Au、Yb、Dy三种材料组成的多层膜复合靶,并在神光II激光装置上开展了脉冲激光驱动的多层膜复合靶辐射光谱测量,实验结果和理论计算基本一致。相比单一靶材,多层膜复合靶产生的M带辐射源具有光谱宽、整体亮度均匀的优点,在时间分辨X射线吸收精细结构谱中具有较大的应用潜力。

低密度SnO_(2)靶激光等离子体极紫外光及离带热辐射

极紫外光刻技术是我国当前面临35项“卡脖子”关键核心技术之首.高极紫外光转换效率和低离带热辐射的激光等离子体极紫外光源是极紫外光刻系统的重要组成部分.本文通过采用激光作用固体Sn和低密度SnO_(2)靶对极紫外光源以及其离带热辐射进行研究.实验结果表明,两种形式Sn靶在波长为13.5 nm附近产生了强的极紫外光辐射.由于固体Sn靶等离子体具有较强自吸收效应,在光刻机中心工作波长13.5 nm处的辐射强度处于非光谱峰值位置.而低密度SnO_(2)靶具有较弱的自吸收效应,其所辐射光谱的峰值恰好位于13.5 nm处.相比于固体Sn靶,低密度SnO_(2)靶中处于激发态的Sn离子发生跃迁所产生的伴线减弱,使其在13.5 nm处的光谱效率提升了约20%.另一方面,开展了极紫外光源离带热辐射(400-700 nm)的实验研究,光谱测量结果表明离带热辐射主要是由连续谱所主导,低密度SnO_(2)靶中含有部分低Z元素O(Z=8),导致其所形成的连续谱强度低,同时离带辐射时间短,因而激光作用低密度SnO_(2)靶所产生的离带热辐射弱于固体Sn靶情况.离带热辐射角分布测量结果表明,随着与靶材法线夹角逐渐增加,离带热辐射强度逐渐减弱,且辐射强度与角度满足Acos^(α)θ的关系.

高效热光伏发电系统新型窄带超材料辐射器数值研究

肖克利-奎伊瑟(SQ)极限为常规半导体光伏器件的效率设置了上限。热光伏系统(由热源、光谱选择性辐射器和低禁带光伏电池组成)可以作为一种替代方案,以突破这一理论效率的限制。为提高热光伏系统的发电效率,基于超材料设计了一个多层十字架结构的辐射器,对其几何尺寸优化后,该辐射器展示出良好的窄带发射光谱。这既减少了光伏电池禁带以下的低能光子损失,又避免了高能光子被吸收后加剧晶格振动而造成热损失。将该辐射器用于热光伏系统可以实现与禁带能量为0.6 eV的In0.69Ga0.31As电池完美匹配。通过对该辐射器与光伏电池联用系统的详细理论计算得到:在1117℃下可以实现发电效率突破SQ极限(41%);并且随着辐射器温度升高,发电效率会进一步提高,在2000 K时电池输出效率高达46.75%;此外,该窄带辐射器在0°~60°内具有良好的角度不敏感性以及极化不敏感性。

等离子体层嘶声散射辐射带电子的损失时间尺度建模研究

等离子体层嘶声(Plasmaspheric hiss)是地球辐射带中的一种常见哨声模波动,主要存在于等离子体层中.嘶声波可以通过回旋共振散射辐射带电子,在辐射带槽区的形成过程和反转能谱的演化过程中具有重要作用.因此,在辐射带动态建模中需要考虑嘶声波的作用,常用的方法是在辐射带电子扩散方程中加入嘶声波导致的损失项,用损失时间尺度(loss timescale)代表电子损失的快慢.本文基于等离子体层嘶声对辐射带电子的投掷角散射系数模型计算了嘶声波导致辐射带电子损失的时间尺度.建立了包含L(范围为3~6)、冷等离子体参数α*(范围为3~30)以及电子能量(范围为1 keV~10 MeV)的电子损失时间尺度参数化模型.基于该模型,可以快速计算电子在嘶声波散射效应下的损失时间尺度.通过与卫星实际观测的电子损失时间尺度对比,验证了本文建立的嘶声波损失时间尺度模型的合理性,可为实现辐射带的快速建模提供有利支持.

内辐射带高能质子对磁暴响应的统计研究

范艾伦卫星-A观测表明内辐射带高能质子通量在磁暴主相期间显著下降,在恢复相时与地磁SYM-H指数同步恢复.磁暴期间内辐射带高能质子通量变化对磁场变化的响应是绝热的吗?基于刘维尔定理和第一和第三绝热不变量守恒,定量地评估了高能质子在内辐射带中的完全绝热效应.两个事件研究表明,理论计算的绝热效应导致的高能质子通量变化与范艾伦卫星观测结果吻合良好.本文进而对2013-2016年期间发生的67次磁暴事件进行了统计研究.结果发现磁暴主相和恢复相期间,内辐射带高能质子通量变化的90%贡献是完全绝热效应.相空间密度的调查结果也支持这一结论.最后通过对比研究磁暴前后高能质子通量的变化,我们发现大部分磁暴(56/67)期间,绝热效应能解释内辐射带高能质子通量的变化;另外11次磁暴事件中非绝热效应可能起着重要作用.

OFDM系统PAPR和OOB辐射联合抑制算法研究

正交频分复用(OFDM)技术具有频谱效率高和抗多径衰落能力强的优点,但存在高峰值平均功率比(PAPR)和高带外(OOB)辐射的固有缺点。部分PAPR抑制算法会导致OOB辐射升高,因此需要一种联合抑制OFDM系统的PAPR和OOB辐射的算法。本文提出了一种新的结合线性压扩和简化限幅滤波的混合式PAPR和OOB辐射联合抑制算法,该算法采用连续分段线性压扩(CPLC)算法抑制信号PAPR,并对压扩后的信号进行频域滤波;然后采用简化限幅滤波(SCF)算法降低频域滤波导致的峰值再生,保证信号的OOB辐射不再升高。接收端采用迭代接收算法提高系统的误码率性能。仿真结果表明,与CPLC、SCF方案相比,所提算法可以达到更好的PAPR和OOB辐射联合抑制性能,同时通过迭代接收算法获得与原始信号相近的误码率(BER)性能。

哨声模波对高能电子槽区和外辐射带的调节作用

本文利用磁层哨声模嘶声和合声波的幅度分布模型、近赤道背景电子(能量在eV量级)的数密度分布模型和IGRF10磁场模型建立了一个高能电子(能量大于50keV)准线性扩散模型.模型的数值结果表明,在不同的地磁条件下,等离子体层顶位置的变化改变了磁层背景电子数密度的空间分布,从而改变了哨声模嘶声对高能电子有效的投掷角扩散(损失)区域,同时也改变了哨声模合声波对高能电子有效的动量扩散(加速)区域.哨声模嘶声对电子投掷角扩散区域的变化和CRRES卫星探测到的高能电子的槽区变化是一致的,而合声波对电子的动量扩散区域的变化和卫星探测到外辐射带的变化相同.这种对应关系说明:在不同的地磁条件下,哨声模波对高能电子扩散区域的变化是造成高能电子槽区和外辐射带的空间位置和大小变化的一个重要因素.在一些强磁暴期间,由于嘶声对部分能量范围电子的投掷角扩散作用消失,这些电子的槽区也随之消失,从而使内外辐射带连接在一起.

星内粒子探测器观测结果与辐射带模型的比较

我们将资源一号卫星星内粒子探测器的观测数据与辐射带模式AE8/AP8的预测结果进行了对比,发现在南大西洋异常区的高能电子和质子的通量与辐射带模型的预测结果基本相同,而在两极极光带的电子通量比AE8模型预测的低得多.根据NOAA卫星的观测结果,可以认为这一差异主要是因为在南大西洋异常区(内辐射带)和两极极光带(外辐射带)的粒子投掷角分布的差异造成的.在南大西洋异常区粒子倾向于各向同性分布,而在极光带粒子各向异性明显,投掷角接近90°的粒子通量比0°投掷角附近的粒子通量大得多.

兰渝铁路辐射带经济空间差异研究

认识铁路辐射带经济发展的空间格局对制定相关发展规划、铁路带沿线产业合理布局具有重要意义。以兰渝铁路沿线120 km范围内的主要行政单元为研究对象,选取衡量经济发展的9个指标,运用主成分分析法揭示辐射带经济差异,同时运用GeoDa软件提供的空间分析方法揭示辐射带经济差异的空间特征。分析结果表明:①辐射带经济发展水平存在显著差异,在地理空间上存在集聚性;②铁路的重庆段为铁路经济发展的热点区,辐射带内除重庆外无二级节点城市引导经济发展,重庆的经济辐射能力随距离的增加呈现出明显的衰减效应。基于兰渝铁路辐射带经济空间分异的现状,提出了相应的发展对策。

高空核爆炸注入辐射带电子的大气扩散损失

利用辐射带电子大气倾角扩散的福克-普朗克方程,通过推导与拟合处理扩散系数表征式,构造二阶精度有限差分格式,给出辐射带捕获电子大气扩散损失的数值计算方法.计算高空核爆炸裂变β谱电子注入辐射带后在不同L壳上的通量损失和能谱变化,结果表明,当L<1.3时,大气作用引起的扩散损失效应明显,低能电子比高能电子消失要快,电子通量初始阶段衰减很快,随后逐渐近似成时间指数函数形式衰减.

带电粒子在辐射带中的运动轨迹模拟

根据辐射带捕获粒子的基本理论和带电粒子与大气相互作用的机理,建立了带电粒子在地磁场和大气作用下运动径迹模拟方法。带电粒子在地磁场作用下的运动方程采取随时间"推进"的二阶精度中心有限差分格式求解。带电粒子与大气发生库仑碰撞引起的方向偏转依据其散射概率分布应用蒙特卡罗方法抽样确定,每一步的能量损失由单位长度上的能量损失方程计算得到。利用该方法对不同条件下带电粒子注入辐射带后的运动行为进行了模拟计算,得到的特征参数与解析分析结果相符。

辐射带高能电子通量波动与地磁暴警报

地球磁场捕获带电粒子形成辐射带,地磁场的扰动将导致带电粒子通量的变化.根据磁暴期间外辐射带高能电子通量起伏和波动的特点及规律,利用GOES卫星实时发布的5 min分辨率高能电子微分通量数据,构建了高能电子通量波动指数,并分析了该指数与地磁活动的关系.结果表明,所提出的高能电子通量波动指数与地磁事件有很好的相关性,能起到地磁暴发生的指示剂作用,相对于目前空间环境业务化预报过程中广泛使用的3 h K_p指数,高能电子通量波动指数能更早地警报地磁暴的发生,是潜在有效的地磁暴警报辅助手段,能为空间环境预报中的地磁暴实时警报提供重要参考.

地磁长期变化引起的低高度卫星轨道辐射带粒子环境的变化

利用ＩＧＲＦ２０００模式计算了几个典型轨道辐射带粒子环境并与ＩＧＲＦ１９７０模式计算的结果进行了比较．计算结果表明，在辐射带的低部，对应某些倾角的能量大于 ０．1ＭｅＶ质子的轨道积分通量变化达到 ２个量级，而能量大于 １０ ＭｅＶ的辐射带质子的轨道积分通量变化达到 １个量级；轨道积分通量的最大值变化为 １个量级．能量大于 ０．０４ ＭｅＶ辐射带电子的轨道积分通量变化在某些倾角达到 ３个量级，但轨道积分最大值的变化低于 １个量级． １０００ ｋｍ以上高度辐射带粒子环境的变化很小．

细水雾在大气窗口波段的光谱与谱带辐射特性规律

研究了细水雾在3~5μm和8~14μm这两个大气窗口波段的红外辐射特性规律。通过对光谱辐射特性规律的研究，发现光谱散射系数与光谱吸收系数近似以1/2光谱消光系数为轴成对称关系，并且随着细水雾均值粒径的增大，对称关系趋于明显；通过对谱带辐射特性规律的研究，建立了细水雾在3~5μm和8~14μm两个波段内谱带衰减系数的近似计算公式；经过误差分析发现，细水雾均值粒径大于20μm时，该近似公式可以保证三种谱带衰减系数的相对误差不超过5%。