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强激光与粒子束 2021年第9期33卷 69-76页

作者：杜传报毛从光崔志同孙东阳郝佳吴伟陈伟吴志强邱扬西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 西安电子科技大学机电工程学院西安710071 北京航天晨信科技公司北京102300

为提高甚高频无线通信系统的抗高空电磁脉冲能力,基于易损性分析结果,确定了瞬态泄流和稳态滤波联合防护的设计思路以及设计指标,并研制了防护样件。使用20 ns/500 ns传导注入波形开展防护组件脉冲注入试验,比系统原始防护器残余电流峰... 详细信息

为提高甚高频无线通信系统的抗高空电磁脉冲能力,基于易损性分析结果,确定了瞬态泄流和稳态滤波联合防护的设计思路以及设计指标,并研制了防护样件。使用20 ns/500 ns传导注入波形开展防护组件脉冲注入试验,比系统原始防护器残余电流峰值减小60%,启动时间缩短75%,作用时间缩短80%,注入波形低频能量限制(20 MHz以下)提高1个量级;以某甚高频无线通信系统为被试品,开展了防护组件加固验证试验,防护组件残余电流控制在10 A水平以下,被试系统功能和性能指标正常,验证了防护组件设计的有效性。

关键词：高空电磁脉冲无线通信系统防护组件脉冲注入试验脉冲辐照试验

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无线通信系统HEMP性能降级效应研究

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现代应用物理 2022年第3期13卷 109-115页

作者：杜传报毛从光崔志同刘政黄权秦锋聂鑫方文啸强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西北核技术研究所西安710024 中国电子产品可靠性与环境试验研究所广州511370

为深入研究无线通信系统高空电磁脉冲(high altitude electromagnetic pulse,HEMP)效应机理,设计了一款工作在超短波频段的无线通信系统,开展了HEMP环境电磁耦合分析,确定射频前端为电磁脉冲主要耦合通道。开展了系统级脉冲辐照试验,确... 详细信息

为深入研究无线通信系统高空电磁脉冲(high altitude electromagnetic pulse,HEMP)效应机理,设计了一款工作在超短波频段的无线通信系统,开展了HEMP环境电磁耦合分析,确定射频前端为电磁脉冲主要耦合通道。开展了系统级脉冲辐照试验,确认被试系统出现接收灵敏度下降的性能降级效应现象。经效应机理分析确认,系统接收灵敏度下降由射频低噪声放大器发生损伤所致,损伤放大器所有管脚对的I-V特性呈低阻抗短路特性,内部两级三极管均出现不同程度损伤。基于自由空间损耗模型估计,当系统接收灵敏度下降40 dB时,通信距离将下降至原通信距离的1/100,严重影响实际设备的正常功能使用。

关键词：高空电磁脉冲无线通信系统脉冲辐照试验性能降级接收灵敏度

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中国散裂中子源在大气中子单粒子效应研究中的应用评估

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物理学报 2019年第5期68卷 44-53页

作者：王勋张凤祁陈伟郭晓强丁李利罗尹虹西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

由于缺少可用的散裂中子源,多年来我国在大气中子单粒子效应方面主要依靠模拟仿真和单能中子试验的方式开展研究.随着中国散裂中子源(CSNS)通过国家验收,基于CSNS开展大气中子单粒子效应研究成为可能.本文利用CSNS反角白光中子源开展多... 详细信息

由于缺少可用的散裂中子源,多年来我国在大气中子单粒子效应方面主要依靠模拟仿真和单能中子试验的方式开展研究.随着中国散裂中子源(CSNS)通过国家验收,基于CSNS开展大气中子单粒子效应研究成为可能.本文利用CSNS反角白光中子源开展多款静态随机存取存储器器件的中子单粒子效应试验,并与早期开展的高原大气试验结果进行对比,对CSNS在大气中子单粒子效应研究中的应用进行评估.结果表明,相同器件在CSNS反角白光中子源测得的单粒子翻转截面小于大气试验的结果,且不同器件的翻转截面与特征尺寸没有明显的单调关系.分析得到前者由于CSNS反角白光中子谱偏软;后者由于特征尺寸降低导致的临界电荷变小和灵敏体积变小对截面的贡献是竞争关系.针对截面偏小的问题,根据能谱差异分析了中子能量阈值对器件翻转截面的影响,发现能量阈值取12MeV进行计算时,器件在CSNS反角白光中子源和高原大气中子环境中能够得到较一致的截面.研究结果表明CSNS反角白光中子源能够用于加速大气中子单粒子效应试验.考虑到CSNS的运行功率正在逐步提高,且多条规划中的白光中子束线与大气中子能谱更为接近,预期未来CSNS将能更好地应用于大气中子单粒子效应研究.

关键词：大气中子单粒子效应中国散裂中子源反角白光中子源

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架空线缆高空电磁脉冲传导环境参数的计算与分析

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现代应用物理 2021年第2期12卷 62-68页

作者：刘政黑东炜毛从光聂鑫陈伟崔志同杜传报西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

本文充分考虑了高空电磁脉冲源区与架空电力线缆之间相对位置的随机性,利用多项式混沌方法,计算了不同地磁倾角及不同架空高度下的电力线缆高空电磁脉冲传导环境。结果表明,不同地磁倾角及不同架空高度下,电力线缆终端设备所处的高空电... 详细信息

本文充分考虑了高空电磁脉冲源区与架空电力线缆之间相对位置的随机性,利用多项式混沌方法,计算了不同地磁倾角及不同架空高度下的电力线缆高空电磁脉冲传导环境。结果表明,不同地磁倾角及不同架空高度下,电力线缆终端设备所处的高空电磁脉冲传导环境不尽相同,脉冲电流峰值的变化范围为2~6 kA,脉冲上升沿的变化范围为4~12 ns,脉冲半宽的变化范围为70~150 ns。

关键词：高空电磁脉冲架空线缆传导环境地磁倾角多项式混沌

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4m高度同轴馈电线栅型垂直极化EMP辐射波模拟器的辐射特性分析

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现代应用物理 2021年第2期12卷 52-61,85页

作者：朱湘琴吴伟贾伟西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

基于完全理想磁导体镜像的同轴馈电模拟器天线辐射场并行FDTD方法,研究了高度为4 m的同轴馈电线栅型垂直极化辐射波电磁脉冲模拟器的线栅截数、底部金属实体圆锥的高度、线栅的数目与半径、介质支撑圆柱及加载电阻对模拟器辐射场的影响... 详细信息

基于完全理想磁导体镜像的同轴馈电模拟器天线辐射场并行FDTD方法,研究了高度为4 m的同轴馈电线栅型垂直极化辐射波电磁脉冲模拟器的线栅截数、底部金属实体圆锥的高度、线栅的数目与半径、介质支撑圆柱及加载电阻对模拟器辐射场的影响。结果表明,模拟器设计时,选择线栅截数为1可消除线栅连接处对辐射场的不利影响;底部金属实体圆锥的高度越高,模拟器的辐射场越接近全部金属实体模型的辐射场;为保证模拟器的辐射场达到一定的电场强度峰值,底部金属实体圆锥必须达到一定的高度;当线栅数目在24~60变化时,距离中轴线4 m测点的电场强度峰值不小于全部金属实体模型时相应位置的电场强度峰值的93%;线栅半径在1.5~4 mm变化对模拟器的辐射场几乎没有影响;为减弱介质支撑圆柱对辐射场的不利影响,实验验收点不要选择在圆柱的对称面上,可选择在支撑圆柱对角线的延长线上;加载电阻可使某些测点的辐射场时域波形的半高宽变窄,模拟器的有效测试区域可能增大。

关键词：线栅辐射特性垂直极化辐射波模拟器同轴馈电 PMC镜像

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质子单粒子效应试验束流强度监测系统研制

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现代应用物理 2021年第3期12卷 98-102,111页

作者：王迪王敏文杨业王忠明闫逸花王茂成刘卧龙赵铭彤吕伟王百川陈伟西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

针对质子单粒子效应试验的需求,研制了适用于束流强度监测的电离室探测器,并在西安200 MeV质子应用装置的辐照终端进行了测试,分析了影响探测器测量结果的各项因素,并进行了不确定度评定。测试结果表明:所研制的基于电离室探测器的束流... 详细信息

针对质子单粒子效应试验的需求,研制了适用于束流强度监测的电离室探测器,并在西安200 MeV质子应用装置的辐照终端进行了测试,分析了影响探测器测量结果的各项因素,并进行了不确定度评定。测试结果表明:所研制的基于电离室探测器的束流强度监测系统,在106~1010 s-1束流强度范围内可稳定工作,测量结果的相对不确定度小于10%。

关键词：质子单粒子效应束流强度监测系统电离室不确定度

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LTD型多路并联15 MA Z箍缩装置的电流波形调控方法

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现代应用物理 2022年第4期13卷 89-95页

作者：卢元博王振宇王志国姜晓峰魏浩孙凤举吴坚西安交通大学电气工程学院西安710049 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 西北核技术研究所西安710024

针对Z箍缩装置的电流波形前沿、幅值及调控范围等装置输出能力的重要指标,研究了LTD(linear transformer driver)型多路并联大型Z箍缩装置的电流输出能力及调控方法。首先,基于20路LTD并联的15 MA Z箍缩装置电路模型,获得了15 MA装置典... 详细信息

针对Z箍缩装置的电流波形前沿、幅值及调控范围等装置输出能力的重要指标,研究了LTD(linear transformer driver)型多路并联大型Z箍缩装置的电流输出能力及调控方法。首先,基于20路LTD并联的15 MA Z箍缩装置电路模型,获得了15 MA装置典型触发时序下的电流输出参数;其次,基于装置参数,建立了与电路模型耦合的波形调控算法;最后,以Z refurbishment(ZR)装置3种标准波形及材料实验中的典型电流波形为目标,分析了15 MA装置的波形调节能力,并讨论了隔离时间对装置调节能力的影响。结果表明,15 MA装置具备200~800 ns的脉冲波形输出能力,能输出ZR装置几种标准波形、材料实验中高速飞片实验脉冲波形和高平台双斜坡脉冲波形;但受隔离时间限制,装置对长脉宽波形的调节能力较弱。同时,15 MA装置LTD组件触发方式允许稳定调节时序系数,有利于平滑负载侧输出脉冲波形。

关键词： 15 MA装置 LTD 波形调控算法隔离时间触发时序系数遗传算法

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基于Open XAL的西安200MeV质子应用装置同步环调束软件开发

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现代应用物理 2021年第3期12卷 48-55页

作者：张辉杨业王忠明王茂成魏崇阳王敏文西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

以Open XAL为基础开发了西安200 MeV质子应用装置虚拟加速器、虚拟磁铁和调束软件等。其中同步环调束软件开发过程经过前期需求调研、功能开发、界面开发和虚拟运行测试等,全部工作于2018年年底前完成,经调束实验验证,5种调束软件发挥... 详细信息

以Open XAL为基础开发了西安200 MeV质子应用装置虚拟加速器、虚拟磁铁和调束软件等。其中同步环调束软件开发过程经过前期需求调研、功能开发、界面开发和虚拟运行测试等,全部工作于2018年年底前完成,经调束实验验证,5种调束软件发挥了辅助调束作用。

关键词：调束软件 Open XAL 西安200MeV质子应用装置虚拟加速器 EPICS

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HEMP传导环境下变压器等效电路模型的建立及验证

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现代应用物理 2021年第2期12卷 39-44页

作者：秦锋毛从光崔志同聂鑫陈伟西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

本文基于无源系统电路的建模基本准则,通过阻抗分析仪获取电源变压器端口阻抗,根据端口阻抗随频率的变化规律,建立高空电磁脉冲传导环境下的等效电路模型,并通过自定义函数拟合的方法获取等效电路的关键参数,设计了变压器等效电路模型... 详细信息

本文基于无源系统电路的建模基本准则,通过阻抗分析仪获取电源变压器端口阻抗,根据端口阻抗随频率的变化规律,建立高空电磁脉冲传导环境下的等效电路模型,并通过自定义函数拟合的方法获取等效电路的关键参数,设计了变压器等效电路模型的验证试验及其全电路仿真模型,通过对比试验与仿真获得的电压、电流时域波形及HEMP传导环境主要频段内的端口阻抗,证明了本文建模方法的有效性。

关键词：电源变压器高空电磁脉冲传导环境电路模型

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GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池不同能量质子辐照损伤模拟

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物理学报 2020年第9期69卷 289-299页

作者：李俊炜王祖军石成英薛院院宁浩徐瑞焦仟丽贾同轩西安高科技研究所西安710025 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西北核技术研究院西安710024 湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105

以GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,开展了能量为0.7, 1, 3, 5, 10 MeV的质子辐照损伤模拟研究,建立了三结太阳电池结构模型和不同能量质子辐照模型,获得了不同质子辐照条件下的I-V曲线,光谱响应曲线,结合已有实验结果验证了本文... 详细信息

以GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,开展了能量为0.7, 1, 3, 5, 10 MeV的质子辐照损伤模拟研究,建立了三结太阳电池结构模型和不同能量质子辐照模型,获得了不同质子辐照条件下的I-V曲线,光谱响应曲线,结合已有实验结果验证了本文模拟结果,分析了三结太阳电池短路电流、开路电压、最大功率、光谱响应随质子能量的变化规律,利用不同辐照条件下三结太阳电池最大输出功率退化结果,拟合得到了三结太阳电池最大输出功率随位移损伤剂量的退化曲线.研究结果表明,质子辐照会在三结太阳电池中引入位移损伤缺陷,使得少数载流子扩散长度退化幅度随质子能量的减小而增大,从而导致三结太阳电池相关电学参数的退化随质子能量的减小而增大.相同辐照条件下,中电池光谱响应退化幅度远大于顶电池光谱响应退化幅度,中电池抗辐照性能较差,同时中电池长波范围内光谱响应的退化幅度比短波范围更大,表明中电池相关电学参数的退化主要来源于基区损伤.

关键词：三结太阳电池辐照缺陷质子辐照模型数值模拟

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