空间微波部件内二次电子累积及其与传输特性的关系

针对微放电过程中的电子累积效应,探索二次电子累积对微波部件传输特性的影响,提出二次电子累积“等效介质”的理论模型,通过将电子累积等效为“特殊介质”,从介质的角度探索电子累积对传输特性的影响,推导得到不同电子累积密度所形成不同“等效介质”的相对介电常数。仿真和计算结果表明,微放电过程中,电子累积密度从0增长至10¹⁶/m³数量级时,传输特性基本不发生变化; 但是当电子累积密度达到10¹⁷/m³数量级时,阻抗变换器的通带内回波损耗恶化了15dB;随着电子累积密度继续增大,“等效介质”对电磁波的反射迅速增强,微波部件的传输特性急剧恶化;在电子累积密度达到4×10¹⁷/m³时,电磁波在阻抗变换器中的传输处于完全截止状态。为了进一步探讨导致传输特性恶化的深层原因,发现在电子累积密度达到4×10¹⁷/m³时,在2.5~5GHz的频率范围内,电子累积形成“等效介质”的相对介电常数呈现为负值,电磁波传输截止,“等效介质”表现出单负介电常数超材料的特性,即导致阻抗变换器传输特性恶化的原因是单负介质材料的形成。研究有益于更深入地认识微放电形成过程中的深层物理机理及其对宏观电性能的影响,为寻求更加有效的抑制方法提供理论依据。     

Unsteady drag measurements for flow over a circular disk

对垂直于来流方向的圆盘进行非定常测力实验,研究上游二维干扰圆杆和圆盘绕流雷诺数(雷诺数范围为0.44×10⁵~2.74×10⁵)对圆盘阻力及其脉动特性的影响.实验结果表明,无论有无上游干扰,圆盘平均阻力系数均不随雷诺数改变.上游干扰圆杆在降低圆盘阻力系数的同时,使圆盘阻力脉动量增大,而且当圆盘绕流雷诺数大于1.84×10⁵时阻力脉动量的增幅将随雷诺数的加大而迅速增加.对圆盘阻力的频谱分析表明,在圆盘上游无干扰时,圆盘绕流形成的螺旋状涡引起的非轴对称波动频率(斯特劳哈尔数为0.135)为阻力脉动的主频.     

10 cm口径发散磁场离子推力器放电模型

为研究10 cm口径发散磁场离子推力器内部的放电过程并对后续工程改进提供参考，采用COMSOL多物理场耦合软件建立推力器放电模型，获得关键放电参数，并根据试验结果进行验证。模拟结果表明：放电室内部上游磁极和下游磁极之间形成具有强烈发散特性的磁场，并在正交电场的影响下，使电子发生以磁力线为导向中心的霍尔漂移运动；放电室内部气体压强分布均匀且基本在0.1～0.11 Pa范围内，大部分区域的中性原子密度约为1.5×10¹⁹ m^-3，流体速度在0.2～0.9 m/s的范围内且呈现明显的黏滞流特性；电子密度峰值出现在阴极出口区域，约为8.57×10¹⁸ m^-3，阳极壁面附近及栅极上游区域的等离子密度约为6.8×10¹⁷ m^-3。试验结果显示：采用E×B探针测量得到双核离子占总束流离子比为14.1%，根据COMSOL计算值得到的0.353 mA束流理论值与0.323 mA的束流实测值比对误差为9%，误差主要来自于仿真条件设置及试验测量。研究结果可为离子推力器工程化改进...     

150kV逆变电源性能优化及其束源特性

为了进一步提高电子束流发生系统工作的可靠性和稳定性,提高电子束加工质量,采用AC-DC-AC-DC-AC-DC的拓扑电路、新型功率变压器、高压脉冲检测技术、优化的束流反馈控制与灯丝加热电流闭环反馈控制技术等,分别优化了高压加速电源、偏压电源与灯丝加热电源。将所研制逆变电源与150 k V/30 k W电子枪、真空系统等组成了一套电子束流发生系统,测试了该电子束流发生系统输出的高压、最大束流以及灯丝加热电流、偏压变化对束流输出的影响。试验结果表明:经过优化的逆变电源高压输出达到-150 k V,高压输出线性度较好,最大束流达到200 m A;高压、灯丝加热电流给定时,随着偏压降低,束流输出逐渐增大;高压、偏压给定时,随着灯丝加热电流增大,束流输出存在死区、线性增大区和恒流区。     

基于CFD的10 cm氙离子推力器阳极推进剂供给方式优化

离子推力器阳极推进剂在放电室内的浓度分布及其变化梯度的设计是放电室放电模式可靠性设计的关键技术之一，直接影响到放电室内推进剂的电离效率及放电稳定性。针对航天器在轨多目标飞行任务对10 cm氙离子推力器的应用需求，为提高10 cm氙离子推力器放电室空腔内阳极推进剂供给的均匀性，实现推进剂利用率的有效提升，运用计算流体动力学（CFD）理论，建立了包括阳极推进剂、进气管和分配环在内的CFD阳极环模型，研究了未发生气体放电情况下，不同供给方式时阳极环内阳极推进剂的压强与流速变化情况。在此基础上，分析了阳极推进剂供给方式对10 cm氙离子推力器放电室空腔内阳极推进剂分布特性的影响作用关系。将优化前后的阳极环在10 cm氙离子推力器中进行了性能对比，结果表明:优化后阳极推进剂电离损耗由277.9 W/A降至241.2 W/A，放电室阳极推进剂利用率由91.7%提升至98.4%，验证了CFD计算结果的正确性与方法的可行性。研究结果为离子推力器放电室拓扑结构设计与优化提供了方法。      

一种新型双层介质结构Butler矩阵研究

提出并实现一种基于双层微带结构的新型8×8 Butler矩阵。利用双层微波电路结构将器件分置于上下层以省略跨接器;采用两段近似λ_g/8阶梯耦合微带线Schiffman结构实现宽频带移相;采用三分支线定向耦合器作为宽带电桥。采用该方法设计并实现工作于C波段的8×8 Butler矩阵样品;实测结果表明,其可在(4.2~5.3)GHz范围内实现各端口回波损耗不大于10dB、端口隔离不小于17dB、功分比误差不超过±1.5dB、相位误差不大于±12°等指标,实测平均插入损耗约2.5dB。新型Butler矩阵较之采用跨接器的经典结构损耗小,更加适用于较大规模多波束成型网络。     

10 cm考夫曼型离子推力器放电室关键参数优化

放电室构型设计是离子推力器结构设计的基础与核心，直接影响到放电室工作能效及整机工作寿命。针对新型航天器在轨飞行任务对大推力、长寿命连续变推力离子推力器的应用需求，探究了影响10 cm离子推力器整机效能的放电室关键参数因子，揭示了发散场放电室的磁场发散度、电子通道面积及阴极位置等敏感参数对放电室性能的影响作用关系。开展了10 cm离子推力器放电室参数构型的优化与验证。结果表明：在不改变整机结构的情况下，通过优化放电室关键参数，10 cm离子推力器最大输出推力由20 mN提升至25 mN，提升近25%，推力调节范围由1～20 mN扩展至1～25 mN，全范围内推力分辨率均优于50μN，且推力器在20 mN最佳工作点的阳极电压由43.5 V降至38.4 V，放电损耗由345 W/A降至308 W/A，预估整机寿命将由15 000 h提升至17 500 h。研究为推动10 cm离子推力器的在轨扩展应用提供了一定的技术支撑。     

纳秒脉冲电子束冲击强化金属表面的研究

讨论了纳秒强脉冲电子束(功率密度为10⁹W/cm²)辐射金属表面后产生的强化作用.纳秒脉冲电子束瞬间在材料表面局部区域注入巨大能量,使金属表面微区瞬间产生高温高压和冲击作用,并产生骤热急冷过程,使材料表面硬度、耐腐蚀性和其他物化性能发生明显变化.文中讨论了脉冲电子束导致快速熔凝的热传导过程,并分析了从扫描电镜照片观察到的金属急冷过程的显微结构.纳秒强脉冲电子束注入是金属材料表面改性的新手段.     

空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台研制

介绍了中国科学院国家空间科学中心新建成的空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台.该平台由中、高能极弱流电子加速器以及内置多维真空转台的真空靶室试验终端组成，用于对星载空间电子辐射探测器进行地面加速器测试定标.重点描述了为得到中能极弱流均匀平行束，采用电子轨迹程序Egun对中能极弱流电子加速器进行的物理设计和模拟计算，给出球形结构电子枪在栅网孔不加栅网、加理想栅网和直径1mm孔栅网以及在不同加速管出口能量情况下，初聚系统和加速管以及经过二次扩束时输运段中电子轨迹的模拟结果.最终得出能够实现电子枪初始束流减弱8个数量级，获得满足测试定标试验需求的极弱流均匀平行电子束（在试验终端直径50mm靶上束流面密度为105~109cm-2·s-1）的结论.      

铷频标物理系统的改进研究

物理系统是铷频标的核心部件,通过分析影响频率稳定度的因素,对物理系统内部结构进行了改进。改进后的物理系统采用分离滤光的三泡结构,增加了光学滤光技术,此外,物理系统还选用了磁控管微波腔。经测试,改进后的铷频标温度系数为9.7×10^-14/℃,频率稳定度约为1×10^-12/τ（1s≤τ≤10 000s）。     

碘工质射频离子推力器栅极系统束流特性仿真

为分析碘工质射频离子推力器束流特性,应用粒子云网格算法（PIC）,对碘工质射频离子推力器栅极系统进行三维数值仿真。碘工质电离产物中除了大量存在的I⁺,还包含少量I₂⁺、I²⁺、I³⁺几种多价离子。对添加多价离子前后束流特性的仿真结果进行对比,得出该栅极系统离子空间分布、电势分布、离子相空间分布以及束流、束流发散角,并对变密度工况下束流大小进行统计。计算结果表明,程序能较好地模拟离子在栅极系统中的运动情况：添加多价离子后,等离子体悬浮电势有所上升,鞍点电势有所下降,但整体电势分布的变化幅度较小;添加多价离子后束流大小略有增加,束流发散角略有减小,通过理论分析可知仿真所得理论推力及理论比冲均有小幅度增加;放电室等离子体数密度增加到约2.4×10¹⁷m^-3时,该栅极系统达到了束流引出的极限,后续增大等离子体密度引出束流不增反降。模拟结果可以为碘工质射频离子推力器栅极系统的设计提供参考。     

γ测井仪计量特性在高品位铀模型上的验证CSCD

我国原有铀矿γ测井模型标准铀含量上限为1.09%,应用其校准的γ测井仪对高品位铀矿的测量结果曾饱受争议。在2014年研建高品位(1.83%、5.09%)铀模型后,用其对γ测井仪的计量特性在进行了试验验证后,结果表明仪器死时间和铀含量灵敏度没有显著变化,说明γ测井仪在铀含量5%以内的测量结果仍然可靠。     

Energy content of accelerated electrons and ions in intense solar flares

The energy content of nonthermal particles in solar flares is shared between accelerated electrons and ions. It isimportant for understanding the particle acceleration mechanism in solar flares. Yohkoh observed a few intense flares which produced both strong gamma-ray lines and electron bremsstrahlung continuum. We analyze energy spectra of X-class solar flares on October 27, 1991(X6.1), November 6, 1997 (X9.4), July 14, 2000 (X5.7) and November 24, 2000 (X2.3). The accelerated electron and proton spectra are derived from a spectral analysis of their high-energy photon emission and the energy contents in >1 MeV electrons and >10 MeV protons are estimated to be 6×l0²⁸ – 4×10³⁰ and 2×10²⁸ – 5×10²⁹ erg, respectively. We study the flare to flare variation in the energy content of >1 MeV electrons and >10 MeV protons for the four Yohkoh gamma-ray flares. Ratios of >1 MeV electron energy content to >10 MeV proton energy content are roughly within an order of magnitude.     

Interplanetary scintillations of PKS 2314+03 during occultation by comet Halley

Strong interplanetary scintillations (IPS) of the quasar 2314+03 were recorded at 103 MHz at Thaltej-Ahmedabad, India with a transit type correlation interferometer on 18, 19 and 20 December 1985, as the radio source was predicted to be occulted by the ion tail of the comet Halley.

On 18th through 20th very strong scintillations, with periodicities of 1 sec average were observed, their amplitude progressively decreasing as the source approached the tail-end. The rms variations of scintillating flux of the source on 18, 19 & 20 were about 18, 11 & 4.7 Jy, as against 3.3 Jy on control days 17 and 21 December for solar elongation of 87°.

Assuming Gaussian irregularities with weak scattering, the rms density variations, ΔN, of 10, 6, 3 and 1 elec./cm³ on 18 through 21 December, from the comet nucleus towards its tail-end, varied as (ΔN) ∝ r^−3.3 as against (ΔN) ∝ r⁻² in the solar plasma.

Quasi-periodic modulations of the enhanced scintillating flux possibly imply 10⁴ km scale-size ion condensations and mean electron density of 10³ to 10⁴ electrons/cm³ in the Halley's plasma tail.     

Two new hot white dwarfs in a region of exceptionally low hi density

We report the discovery of two hot white dwarfs which have the lowest line-of-sight neutral hydrogen column densities yet measured. The stars were found independently by the ROSAT EUV, Montreal-Cambridge-Tololo, and Edinburgh-Cape surveys. Follow-up observations made using the Voyager 2 ultraviolet spectrometer reveal strong continua shortward of the 912Å Lyman limit from which we deduce that the neutral hydrogen column densities are 1.3 × 10¹⁷ and 2.0 × 10¹⁷ atoms cm⁻².     

High spectral resolution Fabry-Perot interferometer measurements of comet Halley at H-alpha and 6300 Å

A 40.6 cm Newtonian telescope has been interfaced to the Fabry-Perot interferometer at the Arecibo Observatory to make high spectral resolution measurements of Comet Halley emissions at 6562.72 Å (H-alpha) and 6300.3 Å (OI). In March 1986 the H-alpha surface brightness for a 5′.9 field of view centered on the comet nucleus decreased from 39±7.8 rayleighs on 12 March to 16±3.8 rayleighs on 23 March. The atomic hydrogen production rate on 12 March 1986 was 1.62±0.5 × 10³⁰ s⁻¹, and on 23 March 1986 it was 6.76±2.3 × 10²⁹ s⁻¹. Using spectral resolution of 0.196 Å, we found the atomic hydrogen outflow velocity to be approximately 7.9±1.0 km s⁻¹. In general, the H-alpha spectra are highly structured, and indicative of a multiple component atomic hydrogen velocity distribution. An isotropic outflow of atomic hydrogen at various velocities is not adequate to explain the spectra measured at H-alpha. The 6300.3 Å emission of O(1D) had a surface brightness of 81±16 rayleighs on 15 March 1986, and 95±11 rayleighs on 17 March 1986. After adjustment for atmospheric extinction, the implied O(1D) production rate on 15 March is 6.44±3.0 × 10²⁸ s⁻¹, and the production rate on 17 March is 5.66±2.7 × 10²⁸ s⁻¹. These spectra included a feature at 6300.8 Å that we attribute to NH₂. The brightness of this emission feature was 37±11 rayleighs on 15 March.     

First results of plasma and neutral gas measurements from Vega-1/2 near comet Halley

Based on the ion, electron and neutral gas observations, performed by five of the six sensors comprising the PLASMAG-1 experiment on board VEGA-1 and -2, the following results are discussed: (1) the existence of the bow shock and its location at 1.1×10⁶ km for VEGA-1 inbound; (2) the existence of a cometopause and its location at 1.6×10⁵ km for VEGA-2 inbound; (3) the plasma dynamical processes occurring inside the cometosheath; (4) the phenomena taking place within the cometary plasma region including mass-spectroscopy of cometary ions at distances 1.5×10⁴ km; (5) the existence of keV electrons near closest approach to the nucleus; and (6) the radial dependence of the cometary neutral gas and the comparison with model calculations, yielding a mean ionization scale length of 2×10⁶ km and an overall production rate of 1.3×10³⁰ molecules s⁻¹ for VEGA-1 inbound. The results are also discussed in the context of the other, both remote and in-situ, observations, performed on board the VEGA- and GIOTTO-spacecraft.