改进铷原子频标中微波功率频移的试验研究

微波功率频移是影响铷原子频标中长期稳定度的重要因素之一。本文对形成铷原子频标中微波功率频移的机理进行分析研究,对铷原子频标的C场场强、光强和微波场强的均匀性进行优化改进,以减小铷原子频标的微波功率频移敏感性。通过试验测试,进一步验证了形成铷原子频标微波功率频移的机理;总结了铷原子频标微波功率频移的主要特点;并得出在铷原子频标信噪比最大处,铷原子频标的微波功率频移系数优于3.5×10^-12dB^-1。     

小型化铷原子频标微波高次倍频器的设计与研究

依据阶跃恢复二极管高次倍频原理,采用同轴滤波器,设计了一种小型化铷原子频标的微波高次倍频器.测试结果表明:该倍频器的输入信号频率为40 MHz;倍频次数为171;输出信号频率为6840 MHz;微波输出功率优于- 25 dBm.该倍频器接入铷原子频标系统,实现了闭环锁定,符合小型化铷原子频标的要求.     

CYCIAE-100紧凑型回旋加速器低温板排气系统理论和实验研究

根据CYCIAE-100紧凑型回旋加速器的结构特点,设计了一套大抽速低温板排气系统,插入到CYCIAE-100紧凑型回旋加速器主磁铁谷区中,该套排气系统将使CYCIAE-100紧凑型回旋加速器加速腔内真空度好于5×10^-6 Pa。目前该套低温板排气系统已设计完成,用Monte-Carlo方法对其进行了优化,并进行了加工、安装和初步调试,调试时低温冷板上温度达19 K,CYCIAE-100紧凑型回旋加速器加速腔内真空度达到8×10^-6 Pa。     

阶跃倍频器温度敏感性对铷原子钟频率稳定度的影响

阶跃管倍频器是铷原子钟温度敏感性的重要因素,通过试验测定和研究了铷原子钟阶跃倍频器温度敏感性的规律,研究了阶跃倍频器温度敏感性对铷原子钟频率稳定度的影响。测试结果表明,随着阶跃倍频器温度的升高,阶跃倍频器的输出功率逐渐减小,在温度较高的条件下微波功率输出变化越大;温度敏感性对铷原子钟稳定度的影响主要是由于温度变化引起了阶跃倍频器输出微波功率发生变化,产生了微波功率频移。     

制备125I的堆照循环回路模拟系统调试

利用中国先进研究堆（CARR）辐照制备¹²⁵I的循环回路为全封闭的不锈钢细长管路系统。在入堆安装使用前,需对系统进行严格的调试实验,并测试系统的密封性,使其满足设计要求。本研究根据CARR的场所条件要求,设计¹²⁵I制备循环回路模拟系统并进行调试,包括真空调试和氙气充气收气实验。采用长管路分段调试验证系统真空度并测定真空泄漏率;系统安装调试合格后,充入不同压力的天然氙气进行循环回收模拟实验。结果表明,设计的¹²⁵I循环回路系统为细长多弯曲管路,系统密封性好,经氦质谱检漏测定值小于10^-6 Pa•m³/s;天然氙气在系统中的导气实验结果表明,回收时间约为120 s,符合堆照生产¹²⁵I的要求。实验结果证实了系统入堆安装调试的可行性,可为建立反应堆辐照制备¹²⁵I回路系统提供参考。     

加速器质谱测量岩石样品中41Ca的初步研

⁴¹Ca在核天体物理及地质年代学方面可能具有较高的应用价值。为测量天然岩石样品中⁴¹Ca的本底水平,探讨了⁴¹Ca-AMS测量中岩石样品的CaF₂制备,提出了二次氟化的制备方法。在此基础上,通过对导电介质与靶锥的改进,设计了一种提高CaF^-₃束流引出强度的方案。该方案可有效提高CaF^-₃束流引出强度。实验结果表明,天然岩石样品中⁴¹Ca/⁴⁰Ca（⁴¹Ca、⁴⁰Ca原子个数比）的本底水平低于8×10^-14。     

用于n/γ混合场测量的涂硼电离室研制

研制了一种能同时测量混合场中γ和中子注量率的涂硼电离室,并实验测试了其性能。涂硼电离室由两个大小和结构一致的腔室组成：1个仅对γ灵敏,另1个对γ与中子均灵敏。用强度为2.7×10⁷ s^-1 的Am-Be源测得电离室的中子灵敏度达9.2×10^-16 A/(cm^-2•s^-1),在剂量率为5.24 μGy/h的¹³⁷Cs γ场中,电离室的γ灵敏度达7.36×10^-16 A/(MeV•cm^-2•s^-1)。涂硼电离室I-V曲线坪长为600 V,坪斜小于4%/100 V,在工作电压为-400 V时,其γ补偿修正系数<5%,可用于核设施周围的混合场监测。     

微型气相色谱法测定H2中杂质气体

为了满足氢同位素分离系统、 等离子体排灰气处理系统和贮存与供给工艺系统对进气品质的要求,需建立准确、快速、高精度的杂质气体分析方法。针对H₂中体积分数为10^-2~10^-3的气体组分He、Ne、N₂、Ar、CH₄、CO和CO₂,本研究首先采用配有1个Pora PLOT U通道和1个MS5- 通道的微型气相色谱仪,以H2为载气,建立H2中杂质气体的分析方法并优化测量参数。结果表明,杂质气体组分测量精密度优于0.2%,-0.5%<测量相对误差<0.5%,分离度>1.5,检出限为1.3×10^-6~8.5×10^-6,定量限为4.5×10^-6~36.3×10^-6,分析时间<2.5 min。在优化后的测量条件下探讨分别以He、Ne和Ar为载气测量H2中杂质气体的可行性,得到了标准气体色谱图。所建立方法能够满足工艺系统对进气的分析要求,并可拓展应用到其他氢同位素气体的杂质组分分析。     

AMS-14C样品制备系统的研制及其性能研究

为了开展加速器质谱仪（accelerator mass spectrometry, AMS）在¹⁴C测量方面的研究,研制了可采用锌法、氢法、氢化钛法制备¹⁴C样品的装置,该制样系统以石英玻璃为主要结构材料,分为以下三个单元：系统真空维护单元、CO₂纯化单元和CO₂还原单元。为验证此装置的可靠性,进行了系列 ¹⁴C样品的制备实验,得到的石墨产率基本达到80%,同时对商业碳粉、树木的含碳量与实验过程中测量区域对应的CO₂量进行了线性拟合,结果呈现明显的线性关系。对一批标准样品和本底样品进行AMS测试,结果显示每个样品¹²C^-的引出束流均大于20 μA,系列空白样品的测量结果表明,¹⁴C/¹²C丰度比平均值为1.061×10^-15,样品制备系统稳定且在制样过程中引入的碳污染较小,符合制样要求,现代木头样品的AMS绝对测量值为（9.13±0.05)×10^-13,与预期值~9.0×10^-13相符合。上述结果表明,该系统结构紧凑,能避免相互污染,高效且便于操作,满足AMS对¹⁴C样品的测试要求。     

30%TBP-煤油-HNO3体系的α辐解行为Ⅰ.溶剂辐解生成DBP/MBP的规律

用气相色谱法研究了²³⁸Pu为α源的30%TBP-煤油-HNO₃体系的辐解产物DBP和MBP的生成情况,研究了反萃剂、反萃条件和钚等因素对DBP/MBP分析的影响,考察了辐照累积剂量、剂量率和稀释剂等因素对DBP和MBP生成量的影响。结果表明：DBP和MBP生成量随吸收剂量、剂量率的增加而增大;在剂量率73.7Gy/min、累积剂量5×10⁵Gy时,DBP浓度达到7.09×10^-2mol/L,MBP浓度达到9.84×10^-3mol/L;在吸收剂量5×10⁵Gy时,加氢煤油、正十二烷和特种煤油中的DBP生成量分别为4.45×10^-2、4.44×10^-2 、4.35×10^-2mol/L,MBP生成量为3.52×10^-3、3.50×10^-3、3.52×10^-3mol/L,在吸收剂量5×10⁵Gy时,三种稀释剂的DBP和MBP的生成量近似相等;在吸收剂量5×10⁴Gy时,α辐照的DBP和MBP的生成量分别为5.57×10^-2mol/L和5.10×10^-3mol/L,对应的γ辐照的为2.50 ×10^-3mol/L和3.14×10^-4mol/L,α辐照产生的DBP和MBP的生成量明显大于γ辐照的。     

S波段高功率微波测试台架的研制

S波段高功率微波测试台架主要由磁控管、调制器、微波传输元件及高功率测试装置和保护装置组成。该台架采用量热法利用水负载吸收微波功率,通过工频校准测量微波部件的承受功率能力。利用水负载高功率测量装置对小功率计测量系统校准,测量微波部件在高功率状态下的插入损耗、隔离度、输入电压驻波比等性能指标,从而实现微波部件的高功率考验与测试。此外,采用高功率环行器和微波反射快速保护装置,确保测试台架的高功率稳定运行。     

SHINE腔式BPM系统射频信号调理前端研制

基于低温超导直线加速器的上海硬X射线自由电子激光装置（SHINE）需1个分辨率可达200 nm的束流位置测量系统,以实现电子束与光子束在波荡器中的紧密相互作用和能量交换。现已研制的束流位置测量系统不能完全满足上述要求,为此,基于对关键技术指标的分配,设计研制了一个由C波段腔式探头、低噪声系数的单路下变频至低中频的射频信号调理前端以及专用数字信号束流位置处理器构成的CBPM系统样机。而作为连接腔式探头和数字信号采集电子学之间的桥梁,射频信号调理前端（radio frequency front end, RF前端）的结构和性能也直接决定了CBPM系统的性能。本文从SHINE对CBPM系统的整体需求为出发点,分析了系统对射频信号调理前端的指标分配,提出了一种放大器开关切换型RF前端的方案设计,并成功搭建了1套可模拟束流条件的离线全锁相采样测试平台。此外,在上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）中搭建了测试平台并完成了射频信号调理前端的带束性能评估,束流实验结果表明,在束团电荷量为100 pC、系统动态范围在±100 μm的条件下,采用腔式探头射频信号一分二的评估方法,位置分辨率可达71 nm,优于设计指标需求。     

行波电子直线加速器稳频系统的鉴频方法

稳频系统的频率稳定度取决于谐振腔体的有载品质因素。因电子直线加速器的功率源是脉冲磁控管，其功率谱为形状，无限增大品质因素是不正确的，由帕息维尔定理知道腔体平方律检波器输出信号的面积正比于腔体输出能量，于是当磁控管振荡频率改变时，该信号面积的变化等效于腔体输出能量的变化，根据上述原理获得了品质因素的上限和推荐表达式。     

基于PLC自动搜频AFC系统研究

自动频率控制（AFC）系统是电子直线加速器关键系统之一,由于磁控管强烈的频率突变或温度对它的影响极易造成磁控管频率偏移,导致AFC系统失效,并使加速器剂量率急剧下降。为克服现有AFC系统存在的问题,本工作根据磁控管调谐位置和剂量率反馈信号研究设计具有自动搜频功能的AFC系统。实验结果表明,该系统可有效防止频率偏移,维持加速器最大剂量率输出。     

Room-temperature test system for 162.5 MHz high-power couplers

Fundamental power couplers are crucial components for feeding radio frequency power to accelerating cavities. Couplers must be tested and conditioned on a room-temperature test stand to evaluate and potentially improve their performance before being installed in an accelerating cavity. A new test system has been designed and is under construction at the institute of modern physics.For this test system, multiple conditioning modes, including the pulse mode, CW mode, and amplitude-sweeping mode, have been embedded in the low-level radio frequency system of the test stand. All of these conditioning modes can be run manually or automatically. In addition, a novel test cavity is proposed and has been designed, which facilitates non-contact conditioning and a multi-purpose test stand.     

A cathodic arc enhanced middle-frequency magnetron sputter system for deposition of hard protective coatings

1Introduction Hard coating is a type of coating that includes metallic nitrides,metallic carbides,diamond,dia-mond-like carbon(DLC),and ceramic.These coatings can effectively reduce friction coefficients and wear rates of the workpieces and increase surface hardness,toughness,and resistance to chemical corrosion;hence,they are widely used as protective coatings on cutting tools and on wear-exposed components.[1-3]Plasma chemical vapor deposition(PCVD),magnetron sput-tering,and cathode arc d…     

基于CMS程序包的环形燃料堆芯物理计算分析

为研究在大型商用压水堆中采用环形燃料元件的可能性,需分析环形燃料的堆芯物理性能。本文研究了CASMO5程序计算环形燃料组件物理参数出现偏差的原因及其处理方法,分析了4组环形燃料先导组件加入秦山二期核电站平衡循环堆芯之后的堆芯物理参数。计算结果表明,装载的环形燃料先导组件对堆芯物理性能影响较小,基于CMS程序包开展环形燃料堆芯物理性能分析计算是可行的。     

An experimental study of natural convection in a volumetrically heated spherical pool bounded on top with a rigid wall

Flooding of the reactor cavity is being considered as a cooling strategy to prevent vessel thermal failure in the case of severe core damage accidents in which relocation of core material into lower vessel head occurs. A recent study carried out at UCLA showed that the flooding of cavity could indeed be a viable option. However, one important factor contributing to uncertainty in that study was the internal natural convection heat transfer coefficient. In the present work, experiments were conducted to examine natural convection heat transfer in internally heated hemispherical pools with external cooling. In the experiments, Freon-113 contained in a Pyrex bell jar, was used as a test liquid and the vessel was cooled from the outside with water. The pool was bounded with a rigid wall at the top, and was heated with a 750 W magnetron taken from a conventional microwave oven. The vessel inner wall temperature was not held constant and varied from the stagnation point to the equator. A series of chromel alumel thermocouples was used to measure the pool and wall temperatures at different locations.Experiments were performed for pools with nearly insulated and cold rigid walls at the top. The depth of the pool was varied parametrically. Both local and average heat transfer coefficients based on maximum pool temperature were obtained. The results have been compared with the correlations obtained for pools with free surface.     

基于DRS4波形数字化的高速数据采集系统设计

针对一些粒子物理实验中高采样率、多参数测量以及长距离传输等要求,设计了一套基于DRS4波形数字化的高速数据采集系统。该系统由波形数字化前端板、高速数据传输板和上位机软件组成。测试结果表明,该数据采集系统具有较高的数据传输速率和较低的误码率,采集到的数据能很好地重建和还原输入信号波形。该数据采集系统具有一定的通用性,适用于对采样率和传输距离有较高要求的粒子物理实验。