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中国核学会2021年学术年会

作者：马武英姚志斌何宝平陈伟王祖军缑石龙薛院院董观涛西安交通大学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

以40nm-n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)为研究载体,探索了其总剂量效应与热载流子效应之间的耦合机制。分别对试验载体进行了先热载流子注入后辐照试验,以及先辐照后热载流子注入试验。辐照试验在开态偏置条件下利用10keV-x... 详细信息

以40nm-n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)为研究载体,探索了其总剂量效应与热载流子效应之间的耦合机制。分别对试验载体进行了先热载流子注入后辐照试验,以及先辐照后热载流子注入试验。辐照试验在开态偏置条件下利用10keV-x射线源进行。试验结果表明:先辐照后热载流子试验时,器件最终表现出的敏感参数是阈值电压的漂移,其敏感位置是栅氧化层,辐照导致的关态漏电流增加Ioff在随后应力试验过程中发生恢复;而先热载流子后辐照试验时,最终表现的敏感参数为关态漏电流Ioff,隔离氧化层STI是辐射敏感位置,热载流子导致的阈值电压正向漂移量,在随后的总剂量试验过程中发生恢复。论文给出了辐射与可靠性耦合潜在物理规律和机制。

关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管 x射线辐照电离总剂量热载流子

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西安200MeV质子应用装置控制系统的设计与实现

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现代应用物理 2021年第3期12卷 56-64页

作者：王茂成程诚邹运胡闯王强魏崇阳赵晨朱益江杨扬付振秋胡卫杰王敏文刘卧龙赵铭彤王忠明王学武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 清华大学工程物理系北京100084

基于实验物理与工业控制系统(EPICS)设计开发了分布式西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)控制系统。该系统结合EPICS的3层系统架构特点,包括数据与控制、连锁保护及同步与事件触发3个网络,通过类似插件的方式将服务器、IOC及OPI等接入到树... 详细信息

基于实验物理与工业控制系统(EPICS)设计开发了分布式西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)控制系统。该系统结合EPICS的3层系统架构特点,包括数据与控制、连锁保护及同步与事件触发3个网络,通过类似插件的方式将服务器、IOC及OPI等接入到树形拓扑局域网中,实现了对所有被控设备的监测、控制和触发功能,并保护电源、磁铁等各类设备安全稳定运行。同时开发了数据存储系统,用于存储装置的运行数据。测试结果表明,XiPAF控制系统具备运行稳定、可靠性高及维护方便的特点,满足XiPAF调束和运行的需要。

关键词：西安200MeV质子应用装置控制系统 EPICS 连锁保护系统数据存储系统

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束团相空间分布重建技术在西安200MeV质子应用装置的应用

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现代应用物理 2021年第3期12卷 41-47,55页

作者：王敏文王忠明郑曙昕王迪杨业刘卧龙王百川王茂成张辉闫逸花吕伟邱孟通邢庆子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 清华大学工程物理系北京100084

采用迭代重建的方法,基于多个不同相移下测量的截面重建束流横向相空间分布,给出了西安200 MeV质子应用装置直线段出口束流的横向相空间分布,与利用发射度仪直接测量结果相比,相空间分布Twiss参数的偏差在17%以内。进一步将迭代重建中... 详细信息

采用迭代重建的方法,基于多个不同相移下测量的截面重建束流横向相空间分布,给出了西安200 MeV质子应用装置直线段出口束流的横向相空间分布,与利用发射度仪直接测量结果相比,相空间分布Twiss参数的偏差在17%以内。进一步将迭代重建中的横向动力学计算拓展到同步环纵向动力学计算,实现了同步环束流纵向相空间的重建。

关键词：横向相空间纵向相空间迭代重建 Twiss参数截面测量

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基于粒子模拟的一种多路并联磁绝缘传输结构过渡区域的电流损失研究

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现代应用物理 2022年第4期13卷 27-36,43页

作者：曹聪刘轩东吴撼宇刘美琴西安交通大学电气工程学院西安710049 西安交通大学电子与信息工程学院西安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

为减小大型脉冲功率装置中磁绝缘传输线复杂的中心汇聚结构产生过渡电流损失,设计了一种新型多路并联竖直三板磁绝缘传输线结构。该磁绝缘传输线结构是在中心汇流区域由并联竖直三板线过渡为单层圆锥结构。经过3维粒子模拟验证,该磁绝... 详细信息

为减小大型脉冲功率装置中磁绝缘传输线复杂的中心汇聚结构产生过渡电流损失,设计了一种新型多路并联竖直三板磁绝缘传输线结构。该磁绝缘传输线结构是在中心汇流区域由并联竖直三板线过渡为单层圆锥结构。经过3维粒子模拟验证,该磁绝缘传输线结构汇流区域的低磁区位于大半径处,可形成良好的磁绝缘。基于空间粒子的相互作用,研究了阴极发射电子和中性气体电离时汇流区域的电流损失。仿真结果表明:中性气体的碰撞电离也是造成电流损失的重要因素之一,当H原子的原子数密度为10^(21)m^(-3)量级时,过渡区域下游阳极的最大电流损失接近2%。此外,计算了脉冲并联数目分别为12,14,16,18,20时,中心汇聚结构电参数的动态变化。计算结果表明,电流损失与并联路数成正比,并联路数增加会降低真空电感,从而增强空间电荷效应,导致阻抗失配加剧,但仍能保持良好的磁绝缘。本文的设计研究结果,有助于深入理解多路并联磁绝缘传输结构的电流损失机理,为磁绝缘的实际应用和下一代脉冲功率装置的发展提供参考。

关键词：过渡电流损失中性气体电离并联数目磁绝缘

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脉冲辐射探测信号模拟光纤传输系统

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光电子．激光 2019年第9期30卷 906-911页

作者：吕宗璟盛亮张雁霞田耕阮林波陈彦丽罗通顶西北核技术研究院强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室

为实现极端实验环境下脉冲辐射探测信号的远距离传输,采用电光转换和光电转换的方法设计了一套模拟光纤传输系统。该系统基于DFB激光器的强度直接调制特性实现了电光转换;以运算放大器为主体构建了激光器驱动电路;利用专用集成芯片MAX1... 详细信息

为实现极端实验环境下脉冲辐射探测信号的远距离传输,采用电光转换和光电转换的方法设计了一套模拟光纤传输系统。该系统基于DFB激光器的强度直接调制特性实现了电光转换;以运算放大器为主体构建了激光器驱动电路;利用专用集成芯片MAX1968实现了激光器半导体PN结的无死区温度控制。为提高系统测试精度,光接收端采用带有暗电流校正的平衡PIN前置放大器将光信号还原为电信号,以提高系统动态范围。最后,实验测试了系统性能指标。结果表明,系统的-3 dB带宽为DC^155 MHz,线性动态范围> 40 dB(100倍),输出噪声峰-峰值<3 mV。该系统适用于对传输带宽、安全性等要求高的科学研究中。

关键词：辐射探测模拟光纤传输系统电光转换和光电转换 DFB 激光器 PIN 型光电二极管

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西安200MeV质子应用装置准直测量与数据处理

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现代应用物理 2021年第3期12卷 85-91页

作者：吕伟闫逸花董岚王小龙李波门玲鸰罗涛马娜王铜梁静何振强柯志勇王迪刘卧龙王百川王敏文王茂成张辉杨业赵铭彤王忠明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 中国科学院高能物理研究所北京100084

针对西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)建设过程中影响准直测量精度的测量方式、数据处理方法及外界条件等因素,研究了每种因素对测量结果的影响机制及如何减小测量偏差的方法;研究了校正磁铁表面测量方式对标定精度的影响,提出应尽量减... 详细信息

针对西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)建设过程中影响准直测量精度的测量方式、数据处理方法及外界条件等因素,研究了每种因素对测量结果的影响机制及如何减小测量偏差的方法;研究了校正磁铁表面测量方式对标定精度的影响,提出应尽量减少间接测量的测量原则;基于间接平差中的边角网平差方法对激光跟踪仪多站测量的结果进行数据处理,与传统的把平差结果向全部设备拟合的方法不同,提出了一种将平差结果只向关键设备拟合的数据处理方法,对于关键设备得到了更为精确的测量结果;最后,比较了两次全面测量数据,结果表明,新建厂房的地基沉降对XiPAF主装置的准直安装带来了较大偏差,后续应对厂房地基形变进行定期观测。

关键词：质子加速器准直测量激光跟踪仪边角网平差

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铀氢锆燃料辐照释氢行为对西安脉冲堆中子学特性的影响

铀氢锆燃料辐照释氢行为对西安脉冲堆中子学特性的影响

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中国核学会2021年学术年会

作者：王立鹏张信一姜夺玉胡田亮苏春磊袁建新孔令体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上海交通大学材料学院

随着西安脉冲堆服役时间增长,其铀氢锆燃料元件特性会发生改变,本文完成了铀氢锆燃料辐照释氢模型的建立,给出铀氢锆燃料辐照释氢定量分析结果,结合声子态密度的计算研究了氢化锆热中子散射特性的变化规律,建立了西安脉冲堆铀氢锆燃料... 详细信息

随着西安脉冲堆服役时间增长,其铀氢锆燃料元件特性会发生改变,本文完成了铀氢锆燃料辐照释氢模型的建立,给出铀氢锆燃料辐照释氢定量分析结果,结合声子态密度的计算研究了氢化锆热中子散射特性的变化规律,建立了西安脉冲堆铀氢锆燃料元件辐照释氢的中子物理计算模型,确定了铀氢锆燃料的辐照释氢对反应堆安全的影响。结果表明:西安脉冲堆全寿期内辐照释氢对中子学k的最大影响为-233.5 pcm,不会对XAPR的运行安全造成不利影响,同时Zr Hx不同声子态密度模型造成的k最大偏差有744pcm,需要根据不同材料状态选用合适的声子态密度模型,Zr Hx从H/Zr较高的ε相向H/Zr较低的δ相转换的过程会引起k的增加。

关键词：铀氢锆燃料辐照释氢西安脉冲堆热中子散射中子学计算

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时间—能量三维谱测量系统构建

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核电子学与探测技术 2019年第1期39卷 31-36页

作者：渠红光王晶田耕李海涛韩光王玲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

针对传统多道谱仪无法同时获得脉冲射线能量谱和相关时间信息的问题,开展了基于FPGA的定时多道技术研究。该方法在获得辐射信号能量信息的同时还能够得到每个脉冲事件发生的时间信息,使用上位机数据采集谱分析软件对脉冲信号进行符合统... 详细信息

针对传统多道谱仪无法同时获得脉冲射线能量谱和相关时间信息的问题,开展了基于FPGA的定时多道技术研究。该方法在获得辐射信号能量信息的同时还能够得到每个脉冲事件发生的时间信息,使用上位机数据采集谱分析软件对脉冲信号进行符合统计后,得到被测信号的分时能谱及时间一能量三维谱图,实验表明,此研究可为获取脉冲辐射源的反应参数随时间的变化关系提供关键技术支撑。

关键词：辐射探测多道定时三维谱 FPGA

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感应电压叠加器感应腔磁芯直流去磁研究

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强激光与粒子束 2019年第4期31卷 44-48页

作者：杨实呼义翔曾江涛任书庆何德雨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

根据感应电压叠加器感应腔的工作需求,针对感应腔磁芯的高效可靠应用,一般在感应腔工作前都要对磁芯进行去磁,以实现磁芯的利用最大化,减少磁性材料用量,降低设备体积和造价。通过对磁性材料性能的研究分析,得出了相对于传统的脉冲去磁... 详细信息

根据感应电压叠加器感应腔的工作需求,针对感应腔磁芯的高效可靠应用,一般在感应腔工作前都要对磁芯进行去磁,以实现磁芯的利用最大化,减少磁性材料用量,降低设备体积和造价。通过对磁性材料性能的研究分析,得出了相对于传统的脉冲去磁方式,直流去磁具有电压低、电流小、易绝缘、电极烧蚀小、对变压器油无污染、成本低等优点的结论。根据去磁电流引入位置的不同,研究了两种使用直流对感应腔磁芯进行去磁的方法,并对这两种直流去磁的方法进行了深入地分析和模拟计算,验证了直流去磁的可行性和优越性。

关键词：感应电压叠加器感应腔磁芯去磁

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基于伴随粒子的快中子成像系统角分辨研究

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原子能科学技术 2020年第5期54卷 850-856页

作者：孙世峰欧阳晓平华北电力大学核科学与工程学院北京102206 华北电力大学非能动核能安全技术北京市重点实验室北京102206 西北核技术研究院强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

不同于传统的快中子成像系统,采用伴随粒子成像技术无需机械准直即可消除大部分γ射线和散射中子的干扰,实现对厚重物体的高对比度成像。角分辨是影响系统成像质量的一项重要参数。通过理论分析,研究了入射离子的初始动量、靶点尺寸和... 详细信息

不同于传统的快中子成像系统,采用伴随粒子成像技术无需机械准直即可消除大部分γ射线和散射中子的干扰,实现对厚重物体的高对比度成像。角分辨是影响系统成像质量的一项重要参数。通过理论分析,研究了入射离子的初始动量、靶点尺寸和探测器空间分辨等多个因素对系统角分辨的影响。利用基于GEANT4的模拟程序,计算了不同参数下被标记中子出射角分布的二维图像。分析及模拟结果表明,靶点直径和α探测器空间分辨率是影响角分辨的重要因素。为满足系统角分辨小于1°的设计目标,入射离子的初始动量变化范围应较小,靶点直径应小于1 mm,同时α探测器的空间分辨率应小于0.5 mm。

关键词：伴随粒子角分辨快中子成像 α探测器

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