Research on Flange Spread of H-Beamon Universal Mill

The deformation process of H-beams was simulated by explicit dynamic FEM, and the influence of deformation parameters on the spread of rolling piece was obtained. The results show that the flange width, elongation ratio between flange and web and flange thickness are the maior influencing factors on the spread of rolling piece, and the inclination and diameter of vertical roll together with web inner width can also influence to some extent on the spread of rolling piece.

Consistency of the directionality of partially coherent beams in turbulence expressed in terms of the angular spread and the far-field average intensity

Under the quadratic approximation of the Rytov＇s phase structure function, this paper derives the general closed-form expressions for the mean-squared width and the angular spread of partially coherent beams in turbulence. It finds that under a certain condition different types of partially coherent beams may have the same directionality as a fully coherent Gaussian beam in free space and also in atmospheric turbulence if the angular spread is chosen as the characteristic parameter of beam directionality. On the other hand, it shows that generally, the directionality of partially coherent beams expressed in terms of the angular spread is not consistent with that in terms of the normalized far-field average intensity distribution in free space, but the consistency can be achieved due to turbulence.

A further study on the spreading and directionality of Gaussian array beams in non-Kolmogorov turbulence

It is found that in free space, the curves of the mean-squared beam width may each have a cross point at a certain propagation distance Zc. For Gaussian array beams, the analytical expressions of zc are derived. For the coherent com- bination, Zc is larger than that for the incoherent combination. However, in non-Kolmogorov turbulence, the cross point disappears, and the Gaussian array beams will have the same directionality in terms of the angular spread. Furthermore, a short propagation distance is needed to reach the same directionality when the generalized exponent is equal to 3.108. In particular, it is shown that the condition obtained in previous studies is not necessary for laser beams to have the same directionality in turbulence, which is explained physically. On the other hand, the relative average intensity distributions at the position where the Gaussian array beams have the same mean-squared beam width are also examined.

A permanent magnet electron beam spread system used for a low energy electron irradiation accelerator

The development of irradiation processing industry brings about various types of irradiation objects and expands the irradiation requirements for better uniformity and larger areas. This paper proposes an innovative design of a permanent magnet electron beam spread system. By clarifying its operation principles, the author verifies the feasibility of its application in irradiation accelerators for industrial use with the examples of its application in electron accelerators with energy ranging from 300 keV to 1 MeV. Based on the finite element analyses of electromagnetic fields and the charged particle dynamics, the author also conducts a simulation of electron dynamics in magnetic field on a computer. The results indicate that compared with the traditional electron beam scanning system, this system boosts the advantages of a larger spread area, non-power supply, simple structure and low cost, etc., which means it is not only suitable for the irradiation of objects with the shape of tubes, strips and panels, but can also achieve a desirable irradiation performance on irregular constructed objects of large size.

Intensity distribution properties of Gaussian vortex beam propagation in atmospheric turbulence

By using wave optics numerical simulation, the intensity-hole effect, beam spreading and wandering properties of Gaussian vortex beam propagation in atmospheric turbulence are investigated quantitatively. It is found that an intensity hole in the center of the beam pattern appears gradually as a Gaussian vortex beam propagates. The size of the intensity hole increases with the increase of the topological charge of the vortex phase. However, the intensity hole could to some extent be filled with optical energy by atmospheric turbulence, especially in strong turbulence. The radius of the intensity hole first decreases and then increases with the growth of turbulence strength. The effective radius of vortex beam with larger topological charge is greater than with a smaller topological charge. But the topological charge has no evident influence on beam wandering.

等离子体密度对尾场加速中最优束流负载的影响

探讨了当束团参数固定时,通过改变束团电荷量来改变束流的负载状态以达到最优束流负载条件,以及改变等离子体密度对束流负载特性的影响;通过实验发现,等离子体的入口和出口处均存在逐渐增加或降低的等离子体密度坡,并探究了该密度坡对束团相对能散的影响.利用QuickPIC对粒子的行为及其在等离子体中的演化状态进行了模拟;利用理论分析法对束团状态和相对能散的变化进行了综合分析和论证.结果表明:1)在传播方向上局部微调等离子体密度可降低尾随束团的相对能散;2)密度坡的存在会降低相对能散;3)改变等离子体密度,可实现欠负载、过负载,以及最优束流负载之间的切换,最终能散相较最优束流负载状态下的能散更低.

电子束选区熔化精密落粉铺粉系统的研究

电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting,EBSM)是一种以高能量密度电子束作为加工热源,对金属粉末材料进行选择性熔化成形的先进增材制造技术,可实现复杂异形零件和复杂内流道结构零件的快速成形制造,在生物医疗和航空航天等领域有着广泛的应用前景。针对该技术工艺过程中落粉和铺粉两个关键步骤,设计了一套精密落粉铺粉系统,包括精密落粉系统、柔性铺粉系统等,并开展应用验证,结果表明:该系统在电子束选区熔化过程中具备可控精密落粉能力,落粉最小分辨率为5 g,落粉形态呈长条状,可覆盖最大打印范围;具有柔性铺粉能力,可避开成形区域附着的飞溅熔滴,提高铺粉精度。

100MeV质子双环双散射体扩束方案设计

为满足质子单粒子效应实验对大面积、均匀化质子束流的需求,针对中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器提供的100 MeV质子进行了双环双散射体扩束方案设计.Geant4模拟表明该方案可在2.4 m位置产生一个均匀性为±1.89%、半径为8 cm的照射野,在5 m位置产生一个均匀性为±5.32%、半径为20 cm的照射野.此外,利用Geant4对双环双散射体扩束方法的基本原理进行了进一步探索,并对第二散射体后加速器管道、初始束斑尺寸、照射野形成距离、改变入射质子能量等实际中各种可能因素对该方案扩束效果的影响进行了讨论.

部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中的展宽与漂移

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,交叉密度函数以及Rytov's相位结构函数二次近似,利用傅里叶高斯变换推导出部分相干高斯-谢尔(GSM)光束在大气湍流中的强度分布表达式,并在此基础上分析了大气湍流对光束展宽、以及光束漂移的影响。数值模拟表明:光束展宽和光束漂移与光束的初始半径、波长、光源的相干宽度以及发射机的位置高度有关,并提出了减小湍流影响的措施。

大气湍流对激光信号传输影响的研究

在不同的大气条件下,分析和研究了大气湍流对激光信号传输时所产生的强度起伏、光束漂移、扩展和相位起伏及到达角起伏等现象,并在此基础上设计了相应的实验方案,对各种效应进行了具体测试。实验结果表明,随机大气信道湍流效应对激光信号传输的影响很大,在不同的条件下,大气湍流效应的不同影响程度、湍流的强弱与阳光的强烈程度有关。晴天中午前后最强,其他时间较弱。这为激光大气通信在大气湍流效应方面提供了一定的依据。

发射系统遮拦比对均强聚焦光束光斑扩展的影响

利用数值模拟方法讨论了发射系统遮拦比对均强聚焦光束湍流大气传输光斑扩展的影响。结果表明,对于均强聚焦光束湍流大气传输,在弱湍流效应条件下,光斑扩展受遮拦比影响较大;在较强湍流效应条件下,不同遮拦比光斑扩展变化趋势相同,此时远场光斑扩展主要还是受湍流效应强弱的影响。获得了常用遮拦比条件下均强聚焦光束光斑扩展和湍流效应特征参数的定标关系。

斜程大气传输激光束的平均光强与短期光束扩展

基于广义惠更斯-菲涅耳原理、修正von Karman湍谱、贝塞耳权重函数的高斯函数近似和误差小于4%的波结构函数平方近似,研究得出了包含湍流尺度影响的湍流大气中传输高斯光束的平均光强新关系和包含湍流外尺度影响的光束短期扩展因子。研究了高斯光束等效半径与传输距离、初始光束束径和光波波长间的关系,结果表明,在给定折射率结构参量和传输距离情况下,存在极小短期光束扩展对应的特征初始束径和特征光波波长。

热变形谐振腔的激光模式理论分析

应用微扰理论 ,对微热变形腔的激光模式进行了理论计算与分析 ;给出了激光模式之间的耦合以及等效光束发散角与镜面变形量之间的关系。结果表明 :镜面中心处热变形量越大 ,模式之间的耦合越强 ,激光腔模式发生畸变就越严重 ;当镜面中心处热变形量为 0 .5λ时 ,基模 TEM0 的中心光强将下降 50 % ,其等效光束发散角将增大到镜面无变形时的 2倍。

大气湍流对激光信号传输影响的分析研究

文中介绍了激光信号通过随机大气信道时,大气湍流效应造成了光束抖动、强度起伏,光束扩展和像点抖动等现象。对强度起伏、光束漂移及扩展和相位起伏与到达角起伏进行了理论分析,并在理论分析的基础上设计了实验研究方案,最后得出了相应的实验结果。

大气湍流中激光波束斜程传输的展宽、漂移特性

根据推广的Huygens-Fresnel原理推导了不同接收机高度斜程传输情况下波束的扩展半径。同时结合Mellin变换,导出了考虑外尺度情况下准直激光波束漂移方差模型,可以退化到不考虑外尺度时漂移方差。数值计算中应用ITU-R公布的随高度变化的大气结构常数模型,结果表明,斜程大气湍流中波束的漂移方差、扩展半径依赖于接收机高度和初始波束半宽。随仰角的增加,波束的有效半径和漂移方差不断减小;累积效应斜程传输波束受大气湍流的影响比水平传输要小得多。

偏振部分相干激光波束在湍流大气中传输的扩展和漂移(英文)

基于广义Huygens-Fresnel原理,利用Collins公式,讨论了偏振部分相干激光波束在湍流大气中传输的交叉谱密度函数,推导出经过偏振后的高斯-谢尔模型光束在外场不同距离水平传输时,光谱强度、束腰宽度及重心位置漂移的解析表达式.对偏振激光在大气湍流中传输时光束扩展和漂移进行数值仿真,得到相同传输距离下,偏振角、初始束腰及波长取不同值时,激光波束的扩展和漂移的变化情况.分析了相同偏振角度下,不同传输距离对光束扩展和漂移的影响.研究结果表明:大气湍流中偏振激光波束的扩展和漂移依赖于波束的波长、初始光束的偏振角和初始束腰;随着偏振角的变化,偏振部分相干激光波束的扩展和漂移关于45°呈现对称变化,当波束初始束腰小于或等于0.5mm时,大气湍流对波束扩展和漂移的影响明显.

带电粒子束自生力对束流扩散的影响

带电粒子束由于受到静电斥力作用 ,它在传输时总是扩散的。本文根据相对论的罗仑兹变换以及牛顿运动定律 ,研究了带电粒子束在其自生空间电荷力作用下通过外层空间的真空中传输时的扩散现象 ,得出了粒子束传输的扩散方程 ,提出了一种计算粒子束扩散半径的方法。然后讨论了影响粒子束传输的各种因素 ,包括粒子束类型、能量、束流、出口初始束半径以及散角等。最后从传输技术角度指出了宜选择高能小流初始半径大的电子束 ,研究结果不仅同国外研究相符合 ,而且将为研究粒子束传输技术提供科学依据。

远场光束扩展对光斑瞄准偏差影响的实验

在远场大气环境下的激光瞄准过程中，大气湍流效应会造成光束的漂移和扩展，从而影响激光器的瞄准精度。本文基于修正的Von Karman湍流谱和部分相干光在湍流大气中的传输理论，设计了高斯光波经过大气湍流后的光场模拟软件，并在一定气象条件下，通过一种激光光轴瞄准偏差测试系统进行外场实验。该测试系统光束直径≤9mm，接收部分为120mm大口径光学镜头。研究了3km范围内强湍流条件下光束的传输特性；结合实验数据，分析了在湍流大气中远场光传播时波束扩展对激光瞄准精度的影响。基于文中研究结果设计的瞄准偏差补偿方案可提高系统在大气能见度10km范围内的瞄准精度。在激光传输距离〈3km，斜程仰角为0～45°时，激光光斑偏移计算误差≤0．1mrad。

部分相干光在湍流大气中传输的研究进展

简要回顾了部分相干光在湍流大气中传输的主要研究方法,包括广义惠更斯-菲涅尔原理、交叉谱密度函数、相干模态分解、光束有效参数和ABCD矩阵等理论解析法,以及随机相屏近似、相干模态重构和随机光脉冲等数值模拟方法;介绍了几种典型的部分相干光的定义及其真空传输衍射性质,从光束扩展、光强起伏和到达角起伏三方面介绍了部分相干光在湍流大气中传输特性的研究状况和主要研究成果;提出了应进一步深入研究的问题。

远场激光瞄准过程中光束扩展的影响分析

基于修正的Von Karman湍流谱和Hufnagel-Vally湍流模型上的近似积分理论,结合一种激光光轴瞄准偏差测试系统,利用激光光斑远场实验数据,在一定气象条件下,研究了不同传输距离和波束扩展的变化关系,进而分析了高斯脉冲光束在湍流大气中远场传播时的波束扩展对激光瞄准精度的影响。该研究可为激光光斑瞄准偏差补偿方案的优化设计提供科学依据。