镱原子二级冷却的实验研究

介绍了镱原子光钟中的二级冷却实验过程。在一级冷却的基础上,将冷镱原子成功转移至555.8nm磁光阱中。用时间飞行法测量174Yb超冷原子的温度约为100μK,171Yb超冷原子的温度约为30μK。     

基于冷原子的量子真空计量技术研究进展

在国际单位制量子化变革背景下,随着激光冷却碱金属原子技术的发展,基于冷原子的真空测量技术研究成为实现超高/极高真空范围量子化测量的突破点.本文对基于冷原子的真空测量方法进行原理解析,分析该方法的优缺点,并介绍了国内外计量机构对基于冷原子真空测量装置的研究进展情况,及项目组设计的基于冷原子量子真空测量装置原理及运作方式....     

快速精确调节稳频点的远共振线激光稳频方法

原子磁强计、激光冷却等技术需要将激光频率稳定在远离原子跃迁频率几兆赫兹的大失谐处,法拉第旋光光谱稳频方法能够实现远共振线的大失谐处的稳频,但是存在稳频点调节不便的问题。在法拉第旋光光谱稳频方法的基础上进行改进,提出了一种快速精确调节稳频点的远共振线激光稳频方法,能够在几十至几百兆赫兹范围内对稳频点频率进行快速精确的调节。基于该方法使失谐为-6.2 GHz的稳频点精确频移130 MHz,并实现频率漂移3.3 MHz/h,波动均方根值0.6 MHz/h的激光频率稳定度,满足原子磁强计对失谐及频率稳定性的要求。另外,分析了温度对该稳频方法的影响,推导了预估稳频点频率的物理参数,并将温度调节和声光调制器（AOM）调节相结合,以更好地实现在远共振线大失谐处对激光频率的长期稳定和精确控制。      

内冷却紧凑式固体除湿器实验研究

在叉流板翅式换热器结构基础上,研发制作了一种粘贴型内冷却紧凑式固体除湿器,并对这种新型除湿器的性能进行实验研究.除湿器使用硅胶作为吸湿剂,通过导热胶将硅胶颗粒粘贴在除湿器主边的气流通道壁面上.实验分为4组,分别在高湿度和低湿度环境工况下,测试本文研制的除湿器在有内冷却和无内冷却条件下的除湿运行效果以检验内冷却气流对除湿器性能的影响.实验表明,内冷却紧凑式固体除湿器工作性能优良,在除湿器有内冷却的条件下,工作周期内除湿器的平均除湿量显著提高.在高湿度条件下,硅胶在20min内的动态吸湿率可达12.4%,高于目前已知的常压下硅胶对水蒸汽的动态吸湿率.      

基于地面实验的蒙皮换热器高空换热性能分析

面向未来我国大功率机载电子设备冷却需求,需要发展新型机载冷却方式,减少对传统环控制冷系统的依赖,为此研究了一种气/气蒙皮换热器用于电子设备热管理.该蒙皮换热器是一种无能耗被动换热方式,在不增加飞机代偿损失的情况下实现大功率电子设备热管理.为了考核所设计的蒙皮换热器机载飞机环境换热性能,设计加工了实验样件,在地面开展了换热性能实验研究工作,获得热边流动传热准则和对流换热系数.在此基础上推演出高空巡航状态下的蒙皮换热器换热性能,获得传热最不利安装位置和改进位置时的传热性能.研究工作预期为未来我国基于蒙皮换热器的飞机综合热管理提供设计及机载应用技术支持.     

微波泄漏对光抽运铯束频标准确度影响的分析

微波泄漏是影响光抽运铯原子钟准确度的主要因素之一. 傅里叶变换分析法是分析其影响的主要手段,但该方法只能用来分析有效原子速度分布很窄的情况.通过分析和计算,推导出频移随漏场的位置、相位和幅度变化的关系式.计算和分析的结果表明,漏场引起频移大小和漂移区的长度、输入微波功率值和漏场的相位、强度和位置等有关.所得的结果和用傅里叶变换方法分析所得的结果是一致的,分析的方法不受原子有效速度限制.     

原子层沉积纳米钝化层薄膜厚度测量技术研究

原子层沉积无机纳米薄膜技术广泛应用于军民领域。本文通过在原子层沉积系统加装原位石英晶体微天平测量系统，通过原位石英晶体微天平研究原子层沉积无机薄膜生长过程并进行薄膜厚度的在线测量。通过研究原子层沉积反应条件，实现原子层沉积无机薄膜厚度的石英晶体微天平在线测量结果替代薄膜厚度线下光学测量结果，解决各类复杂腔体内壁原子层沉积薄膜厚度无法精确测量的问题。     

冷原子干涉技术原理及其在深空探测中的应用展望

简要介绍了基于冷原子干涉技术的陀螺仪与重力仪的特点以及国内外研究现状,重点介绍冷原子制备、冷原子分束、反射以及原子内态探测等冷原子干涉关键技术的基本原理及其实现方法。结合深空探测特点,冷原子干涉技术在深空探测领域潜在的应用有两个方面:一方面可应用于深空探测器在飞行、交互、对接以及着陆过程中的自主导航;另一方面可应用于深空探测器引力助推过程中的重力以及加速度的精密测量。     

基于光纤延迟的光脉冲有源复制器

根据高速光脉冲测量系统应用的需求,提出了使用循环式光纤光脉冲有源复制器实现模拟短脉冲信号的低噪音、低失真复制的一种方法.针对有源复制器中半导体光放大器(SOA)带来的放大自发辐射(ASE)光噪声与非线性失真,建立了SOA的计算模型,并对光脉冲在复制器中的循环传输性能进行了仿真和分析.仿真结果证明了使用外加直流光注入方法抑制波形失真的有源复制器方案是可行的,同时为合理选择注入直流光功率及环内损耗等参数,实现复制器的优化设计提供了依据.     

一种基于载波相位的原子频率标准远程校准方法

为了实现对原子频率标准的远程校准,利用北斗和GPS相结合的方法,兼顾GPS校准精度高和北斗系统具有我国自主知识产权的优势。在分析对比各种校准方法的基础上,采用了载波相位方法。试验表明,此方法实验结果与检定结果吻合,能够有效实现对原子频率标准的远程校准。     

一氧化氮冷却率的变化及其作用

利用最新的NO经验公式,计算了近两个太阳活动周期100-200km间NO的冷却率,研究了太阳和地磁活动对NO和O冷却率的影响。进一步证明了NO冷却是120km以上热层的主要冷却过程。      

氮气分配器设计及其在模拟器中的应用

在风扇换热器组件冷却方案的基础上,提出氮气分配器通风冷却方案并进行合理设计。两种方案下模拟器的流场和温度场数值模拟比较表明氮气分配器方案下发热部件冷却效果更好,该设计方案能使模拟器内部温度保持在各部件正常工作的温度范围里,氮气最大温差控制在设计目标内,对微波布线提供了重要的参考依据。     

静压气浮直驱转台热特性

以开发满足精密工程应用的静压气浮直驱转台为目标,研究静压气浮直驱转台结构的热稳定性.首先,分析了静压气浮直驱转台的发热-传热特性,建立了三维热特性有限元模型,计算了气浮直驱转台的温度场云图;用间接耦合的分析方法,将温度场作加载条件,进行转台热-结构耦合分析;然后,对比研究了两种直驱电机安置结构对转台热稳定性的影响,提出了静压气浮直驱转台的空气强制对流冷却方案;最后,完成了无框力矩电机后置式静压气浮直驱转台的温度场检测实验.实验结果表明,静压气浮直驱转台测试点的计算与实测温度的最大误差为1.93 ℃,稳态温度场分布计算精度较高;温度分布稳态时,气浮转台止推轴承气膜单侧间隙的变化量为0.55 μm,在空气轴承气膜设计允许的波动范围内,对轴承性能不产生明显的影响.电机后置式直驱静压气浮转台结构的热稳定性好,适合工业应用.     

月球氦-3资源的原位开采热释放行为研究

月球氦-3资源的原位利用不仅可以解决深空探测的能源供给问题,而且能够极大地减少深空探测的成本.选取钛铁矿作为月壤的代表矿物,建立了氦-3原子以空位和间隙两种缺陷赋存于钛铁矿中的分子动力学模型,阐述了不同温度下氦-3原子在钛铁矿中的扩散和释放行为.模拟计算结果表明:当氦-3在钛铁矿中扩散时,这些原子倾向于聚集成气泡.根据氦-3释放量随温度的增长率,整个加热释放的过程可以划分为两个阶段.月球氦-3资源原位开采的最优加热温度应在1000K以上,该温度下以不同形式赋存的氦-3均可以大量释放.      

太阳风质子的波能串级-回旋共振加热机制的初级模型

空间飞船Helios 1和2的观测表明, 由0.3AU, 至1AU, 质子的磁矩T_p⊥/B随日心距离增加而增加, 而纵向绝热不变量T_p∥B2/N_P2则随日心距离增加而下降。这说明质子在垂直于行星际磁场方向上受到加热, 而在平行磁场的方向上受到冷却。以往没有理论能满意地解释上述现象, 本文在Alfvén脉动串级理论的基础上利用回旋波的准线性理论分析研究了串级能量转化为太阳风质子热能的机制, 解释了上述观测事实。      

New line profiles of Li–H2 for brown dwarfs

In order to calculate the opacity of a gas it is necessary to consider how its constituent atoms are perturbed by the surrounding medium. This is required both in order to calculate the equation of state, and in order to determine the profiles of the spectrum lines. In this work we report new theoretical Li line profiles perturbed by H₂ and their dependence with temperature.     

耗氧型惰化系统反应器性能理论

为了研究耗氧型燃油惰化系统中反应器的工作特性,在Fluent 17.0软件多孔介质模型基础上以用户自定义变量（UDS）形式添加固相能量方程来建立气-固两相耦合传热的两温度反应器模型,以大庆RP-3燃油为对象并通过实验测试了其反应动力学方程,然后以用户自定义函数（UDF）源项的形式添加化学反应,对反应器进行了仿真。研究了不同工况对反应器惰化效率的影响,以及反应器在惰化过程中的内部温度及RP-3浓度变化特性。结果显示:反应物浓度对转化率的影响与氧浓度饱和值有关系,在没有额外冷却的情况下反应器会飞温,化学反应主要发生在反应器的后半段,且靠近反应器轴线处。因此在未来设计反应器时,应当考虑额外冷却措施以防止飞温,使催化床温度均匀分布来提高反应器工作效率。      

适用于月面高温环境的嫦娥三号地形地貌相机热设计

“嫦娥三号暠月面探测器上安装的地形地貌相机工作时直接暴露在月面高温环境下,受月表红外辐射影响很大,给热控设计带来很大难题。为解决设备工作时的高温问题,在外热流分析的基础上提出了以“最佳散热位置暠为核心的热控方案,设备处于“最佳散热位置暠时能够获得较好的初始温度和最快的降温速率;另外通过把散热面布置在月表红外辐射热流最小的位置并在除散热面以外的其他表面包覆多层隔热组件这两个措施,可以最大程度减小月表红外辐射的影响。地形地貌相机在轨开机工作前的各飞行阶段遥测数据均满足存储温度指标要求并且有较大余量;开机工作环拍一周的遥测数据满足工作温度指标要求并且与热分析结果符合较好,初始温度与遥测温度数据偏差为-1灡7曟,温升速率和降温速率偏差分别为14灡9%和16灡9%。这表明该热控方案正确可行,可为后续中国深空探测类似热控问题参考。     

地磁暴恢复相中间层低热层高纬温度响应

利用TIMEGCM模拟了2005年9月10日至20日由日冕物质抛射引起的地磁暴事件,研究了此地磁暴恢复相高纬度中间层低热层（MLT）区域温度的变化,揭示了磁暴恢复相时温度、垂直风、总加热项和NO辐射冷却的内在联系.结果表明:地磁暴恢复相刚开始时,温度对磁暴的响应在晨侧为负扰动（降温）,在其他地区都为正扰动（增温）;随着磁暴的恢复,整个北半球都变为正的温度扰动（增温）.这种高纬MLT区域的温度响应主要与垂直风密切相关.当垂直风为正时,总加热为负,增温减弱;当垂直风为负时,总加热为正,增温变强.辐射冷却特别是NO辐射冷却作用在热层被称为恒温器,降低了磁暴期间80%的热层增温.但是,在MLT区域NO辐射冷却作用不明显,一般比总加热项小一个量级,对温度响应造成的影响较小.      

真空条件下多孔平板发汗冷却试验研究

发汗冷却是解决高速飞行器关键部位热防护问题的有效途径。以不同材料的多孔平板为研究对象,以水为冷却剂,利用自行设计搭建的试验平台对多孔平板发汗冷却过程进行瞬态试验测量,得到了不同热流加热环境下不同材料多孔平板内外壁温度变化,并分析冷却剂对不同材料的冷却效果。结果表明:发汗冷却极大降低了多孔平板内外壁温度,起到了有效的主动热防护作用。对于镍、铜金属多孔平板,保持冷却剂水流量约3.5 g/s,在热流密度小于120 kW/m2的条件下,多孔平板内外壁温度稳定在30~50℃。对于陶瓷多孔平板,保持冷却剂水流量约0.32 g/s,在热流密度小于220 kW/m2的条件下,多孔平板内外壁温度基本稳定在30~40℃。在高热流密度315 kW/m2的条件下,对于镍、铜金属和陶瓷多孔平板,发汗冷却时平板内壁温度变化不大,外壁温度分别稳定在约260℃、110℃和130℃。外壁冷却剂处于完全汽化状态,且冷却剂汽化相变位置在多孔平板内部。若无发汗冷却,多孔平板内外壁温度快速升高,其平衡温度较有发汗冷却时大幅提高,进一步表明发汗冷却的巨大应用潜力。