焦面二维精密调整机构研究

针对大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器对调焦和调偏流的要求,本文基于高刚度、高强度滚珠花键结构和高精度滚珠丝杠结构,提出了一种焦面二维精密调整机构,能够实现调焦和调偏流目的。焦面二维精密调整机构结构紧凑,占用空间小,质量轻,并具有足够的强度、刚度、良好的自锁性能及抗冷焊性能。机构的质量为5.5 kg,调焦范围为±2 mm,调焦分辨力为0.17μm,调偏流范围为±5°,调偏流分辨力优于0.000 2″,对机构进行精度检测,各项参数均满足指标要求,适合在大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器空间光学遥感器中使用。

用 EGS4 分析 9 MeV 行波直线加速器屏蔽系统

采用了国际上广泛使用的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟计算程序ＥＧＳ４对海关集装箱检测系统用加速器屏蔽系统进行了辐射模拟分析，与实际测试数据进行分析、比较，解释了特殊剂量分布的原因，提出了系统改进的参考方案。

亚微米聚焦离子束的漂移现象

研究了亚微米聚焦离子束（FIB）系统的漂移现象，给出了测量漂移的方法，分析引起漂移的原因及降低漂移的措施。发现了偏转电极上钝化层及污染物充电电荷所引起的漂移现象；测出了各电极电压变化所引起漂移的大小；发现了由于外壳温度不均匀引起离子枪轴线相对样品变化所引起的漂移。提出了制作透镜电极时保持轴对称、特别是限制光栏必须位于透镜光轴上的必要性。所给出的漂移数据既包含早期曾研制的单级透镜FIB系统的数据，也包含近期研制的二级透镜可变束流FIB系统的数据。

IH型永磁漂移管加速腔初步设计

设计了一个用于加速低能质子的永磁聚焦IH型漂移管加速腔。通过迭代设计,使得束流通过每个漂移管中心的束流相位与预设值一致。设计的永磁聚焦IH型漂移管加速腔将质子束从0.75 MeV加速到2.5 MeV,长度0.96m,分流阻抗约90 MΩ/m。不考虑束晕和误差因素,50mA流强下该漂移管加速腔中的束流损失可以控制在0.1%量级。

宽幅相机一体化焦面调整机构设计与精度分析

针对空间宽幅相机对调焦和调偏流的要求,设计了一种一体化焦面二维调整机构,能够同时实现调焦和调偏流功能,并基于蒙特卡罗法对机构进行了精度分析。机构总重12kg,调焦范围为(-4^+4)mm,调焦单元定位精度优于0.0045mm,调焦分辨力优于2.1μm;调偏流单元调偏流范围为(-5^+5)°,定位精度为1.48",调偏流分辨力优于0.18",各项指标均满足设计要求。一体化焦面二维调整机构结构紧凑,占用空间小,结构强度好,承载能力强,适用于大尺寸焦面空间相机。

国产首台交变相位聚焦漂移管加速器的冷测与试运行

质子直线注入器是质子治癌系统的重要组成部分。出于项目进度的考虑,上海先进质子治癌示范装置APTRON采用了进口自美国的直线注入器。为了加快质子治癌产业进程,掌握质子放疗关键技术,保证产业链安全可控,注入器团队研发了国产医用质子直线注入器。该直线注入器采用了电子回旋共振(ECR)离子源和四翼型射频四极加速器(RFQ)的技术方案,并在漂移管加速器(DTL)段创新性地采用了交变相位聚焦(APF)结构。在这个过程中,通过研究APF DTL的束流运动规律和设计思想,自主开发了APF DTL的底层物理设计软件,相继完成了物理设计、电磁设计、机械设计、加工建造、腔体冷测、高频老练和载束实验等多个阶段的工作,最终成功引出了7 MeV、7 mA的质子束流。经过束诊系统的测量分析,认定束流中心能量为6.975 MeV,动量分散在±0.35%以内的束流流强为6.07 mA。成为国产首台医用质子直线注入器和首个实现成功载束的APF加速腔。

刀口扫描聚焦光斑法激光束漂移测量

高精确度直线度测量多采用激光方法,但激光束随机漂移影响其稳定性,极大地限制了直线度测量精确度.本文采用刀口法高精确度高分辨率地测出激光束漂移值,以进行补偿修正.给出测量原理、设计出测量系统.刀口位移分辨率高于0.05μm,激光束漂移的最大值为0.05μm左右,两路间漂移的不一致性最大为0.2μm左右.

激光远场聚焦特性实验研究

为使发射光束以会聚形式传播,进行了室外450 m和300 m激光聚焦实验。将扩束准直后的光束通过伽利略望远系统,采用精密位移台调整负透镜与正透镜间距,实现不同距离的光斑聚焦。然后用功率计测量450 m焦点处的功率均值为47.67 mW,标准偏差0.67 mW。并利用光束质量分析仪测量聚焦光斑的能量分布。进而采用Matlab中EDGE函数以及Sobel算子进行边界提取,同时进行中值滤波和53H法滤波,最后得到在给定边界提取阈值下的光斑直径为5.56 mm,标准偏差为0.24 mm;光斑中心漂移0.56 mm,占光斑直径10.43%。实验测量聚焦光斑能量损失严重,初步分析为3个因素:受限孔径衍射、激光传输衰减、像差引起光斑弥散。其中衍射和像差引起的衰减占主导,如果进行系统优化设计,可使这两项影响降至最小,通过初步实验研究,为后期进行系统设计提供数据参考。

射频漂移管加速器的电聚焦作用

利用透镜近似方法，研究新型质子直线加速结构射频漂移管加速器（ＲＦＤ）的性质，推导出其运动方程、透镜转换矩阵及稳定加速条件．