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。     

双环路电流模式正弦振荡器的AOA实现

为获得高频率、高精度、高稳定度和易集成的电流模式正弦振荡器,以基本RC网络的带通、低通特性为基础,利用2个AOA设计了双环路电流模式正弦振荡器,该电路的振荡频率大于200MHz,振荡幅度与振荡频率可独立调节,振荡频率取决于电阻比,因而输出频率精度高.两AOA输入端"虚地",较少受寄生电容的影响,因而频率稳定性高.一电容接地,另一电容"虚地",电路易集成.此外,电路的频谱选择性较好.计算机仿真证明该滤波器正确有效.     

HLS数字低电平系统的研制与在线调试

研制了数字低电平系统(DLLRF)替换了合肥光源(HLS)原模拟系统,实现储存环高频腔的频率调谐和高频加速场的快速幅相反馈控制。该系统主要由模拟信号变频和基于FPGA的数字处理两大功能模块构成。经过离线和在线调试,DLLRF闭环控制下高频场的无载幅相稳定度达到±0.1%和±0.1°。带束流运行后进一步优化了环路参数,储存环最高流强达到460 m A,并成功实现了300 m A TOP-OFF运行模式,高频场的载束幅相稳定度达到±0.2%和±0.2°。     

S波段高功率行波谐振环路

IAE(原子研究所)建立了一台3 db定向耦合S波段高功率行波谐振环路。该装置由一个脉冲速调管馈送功率,环路内处于10~(-7)mmHg高真空。在脉宽为2.1μs,重复频率为50次/秒,环内达到的最高脉冲功率为25 MW,此时环路输入功率为5.2 MW。在重复频率为240次/秒时,环内达到的最高平均功率为10 kW。环路功率“倍增”系数为4.8,环路衰减为0.37 db,环路电压驻波比和环路输入臂电在驻波比均小于1.2。该装置已用于高功率微波元件的耐功率试验。     

RFQ低电平控制系统频率跟踪与幅相反馈的设计与实现

射频四极场(Radio Frequency Quadrupole,RFQ)的动态调谐一般是通过控制腔翼和腔壁上冷却水的水温来实现的。为了方便RFQ老练和调试过程中的功率提升,设计了一个使用直接数字合成技术(Direct Digital Synthesis,DDS)和锁相环(Phase-locked Loop,PLL)技术的RFQ低电平控制系统,该系统可以同时实现对RFQ谐振频率的动态跟踪与幅相反馈控制。即使冷却水没有达到热平衡,RFQ也可以加载功率并形成加速场。该控制系统在以FIR(Finite Impulse Response)滤波器为基础的模拟腔实验平台上进行了测试。测试结果表明:该方案能在对虚拟腔谐振频率进行跟踪的同时,实现±0.5%的幅度稳定度和±0.5o的相位稳定度。     

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.     

蒋家沟流域现代泥石流物质选频光释光特征初步研究

采用BG2003释光仪研究了云南蒋家沟流域的大凹子沟、蒋家沟、泥得坪沟及其多照沟4个泥石流沟底泥石流物质的选频释光特征,确定了发射光子的特征发射频率.在蓝光(480 nm)激发下,在波长为300nm、310nm、320 mn、400 nm和460nm下,大凹子沟与蒋家沟泥石流物质吸收的光子数都极为接近.用绿光(532nm)激发上述相同的样品,发现大凹子沟与多照沟底的泥石流物质吸收的光子数在波长为310nm、320 nm时也十分相近;进而在相同实验条件下,用绿光激发东北地区沙漠砂样品,得出沙漠砂物质的吸收光子数远大于泥石流物质的吸收光子数.     

C-ADS注入器I快调谐控制方法研究

介绍了麦克风效应和洛伦兹力作用对C-ADS注入器I的Spoke012超导腔的影响以及腔的压电陶瓷快调谐传递函数的特性,并详细叙述了依据传递函数特性搭建频率控制基本环路及利用阻尼技术来对腔的特定频率边带进行抑制的方法。所设计的PI控制基本环路和特定频率边带抑制环路在实际运行中得到使用,前者有效抑制了低频振荡,后者抑制特定频率振荡幅度达到15 d B。     

44 MHz高频功率源的初步设计

44MHz高频功率源为100MeV强流回旋加速器的粒子加速提供能量,高频功率源的稳定度直接关系着束流的品质,因此,高频功率源在提供高功率的同时,也要考虑频率稳定、电压稳定和相位稳定。为满足上述要求,高频功率源主回路包括数字频率合成器、幅度和相位调制器、300W固态放大器、10kW中间级功率放大器、100kW末级功率放大器等。数字频率合成器可保证振荡器的输出频率满足频率稳定度的要求。它可通过改变分频比方便地将工作频率在43~45MHz间调节,频率稳定度优于±3×10-8,频率步进可变。幅度和相位调制器使系统工作在设定的功率水平上,以达到D…     

CRAFT-ICRF低电平控制系统的设计和实现

在聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)的实验中,为了稳定控制射频功率和满足复杂的物理实验需求,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)芯片的低电平控制系统。通过上位机输入射频信号功率参数,采用对数检波器AD8307、直接数字频率合成器(DDS)、高精度的模数转换器(ADC)以及模拟衰减器等芯片,完成了射频功率测量与稳定输出、射频功率的反馈控制以及多阶功率调制等功能设计与实现。搭建了一套能够高效开展低电平控制系统的测试平台,通过实验验证该系统的功率反馈控制与多阶调制的有效性的同时,实现±0.3%的幅度稳定度和±0.3°的相位稳定度,且达到长时间稳定运行的要求。     

基于直方图的数字化束流位置处理器检测方法

数字化束流位置处理器(DBPM)是基于北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)和高能同步辐射光源(HEPS)等工程需求研发的束流位置测量核心设备之一。针对DBPM模拟数字转换(ADC)模块的批量测试需求,提出了用直方图检验ADC性能的方法。直方图的形状可确定ADC的锁相功能和输入信号幅值。使用分离算法获取直方图中每个峰对应的数据,并计算统计量。建立每个峰的统计量与时钟抖动和信噪比(SNR)的映射关系。分别用仿真和实验的方式验证该方法的有效性。直方图法是一种简单、快速且准确的测量DBPM ADC性能的方法,该方法已植入DBPM自动测试平台,成功应用于DBPM产品的批量检测。     

自由电子激光器中稳定波长反馈的理论研究

改进了一维含时间变量的自由电子激光振荡器程序，加入稳定波长反馈,考虑了电子束能量变化引起的电子束脉冲间隔的变化。对稳定波长反馈引起的输出激光功率的调制振荡现象进行了理论研究,证实了实验观测,计算得到的调制频率和深度实验结果很好吻合。发现这种类极限环振荡的产生机制来源于主要由超辐射引起的频率蠕变,电子在有质动力势阱中的同步振荡亦有重要影响。研究、分析了稳定波长反馈系统的稳定性和对反馈系统带宽的要求。对于随机因素引起的波长变化,所需反馈系统的带宽取决于随机变化的频率。而对于自由电子激光内在非线性效应引起的波长变化,稳定波长所需带宽频率很高,很难实现,效果也不明显。对于高增益高功率自由电子激光,由于边带的发展,采用负反馈稳定波长的可行性及其后果还需要进一步研究。     

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。     

Wavelength Dependence in the Analysis of Carbon Content in Coal by Nanosecond 266 nm and 1064 nm Laser Induced Breakdown Spectroscopy

The wavelength dependence of laser induced breakdown spectroscopy(LIBS) in the analysis of the carbon contents of coal was studied using 266 nm and 1064 nm laser radiations.Compared with the 1064 nm wavelength laser ablation,the 266 nm wavelength laser ablation has less thermal effects,resulting in a better crater morphology on the coal pellets.Besides,the 266 nm wavelength laser ablation also provides better laser-sample coupling and less plasma shielding,resulting in a higher carbon line intensity and better signal reproducibility.The carbon contents in the bituminous coal samples have better linearity with the line intensities of atomic carbon measured by the 266 nm wavelength than those measured by the 1064 nm wavelength.The partial least square(PLS) model was established for the quantitative analysis of the carbon content in coal samples by LIBS.The results show that both of the 266 nm and 1064 nm wavelengths are capable of achieving good performance for the quantitative analysis of carbon content in coal using the PLS method.     

分频电路在核电子学中的应用

在数字系统中各个模块所需的时钟频率往往各不相同,通常采用分频的方法由系统时钟得到所需频率.根据分频原理,基于SE120A芯片,提出了一种应用于核电子领域的2～64之间任意整数分频的实用电路,并对该电路进行了测试和分析,结果显示该分频电路基本无噪声,分频效果良好,稳定性好.     

Stability analysis on single-phase natural circulation in Argonne lead loop facility

One-dimensional linear stability analysis was performed for single-phase lead–bismuth eutectic (LBE) natural circulation. The Nyquist criterion and a root search method were employed to find the linear stability boundary of both forward and backward circulations. It was found that the natural circulations could be linearly unstable in a high Reynolds number region. Increasing loop friction makes a forward circulation more stable, but destabilizes the corresponding backward circulation under the same heating/cooling conditions. The characteristic wavelength of an unstable disturbance is roughly equal to the entire loop length.     

Root Cause Analysis of Vibration Exceeding and Design Optimization of Stagnant Branch of Reactor Coolant Loop

During the hot function test of nuclear power plant, it was found that the vibration of a stagnant branch of reactor coolant loop (RCL) exceeded the limit. According to the natural modal analysis, acoustic modal analysis and the variation trend of measured vibration with temperature, it is inferred that the acoustic vibration of the fluid in the pipeline causes the resonance of the pipeline. According to the calculation of vortex shedding frequency and acoustic vibration frequency, it is inferred that the acoustic vibration and the vortex shedding frequency of fluid at the tee are locked, which leads to the amplification of acoustic vibration excitation. Based on the analysis result and measured data above, it is determined that the cause of the vibration exceeding is the fluid-acoustic-structure coupling vibration. The pipe supports were optimized to avoid resonance frequency of acoustic structure coupling. The fillet at the tee was used to weaken the vortex shedding, so as to reduce the amplitude of flow-excited acoustic resonance. The vibration of the optimized branch will be significantly reduced to ensure the safety of the pressure boundary.     

主回路滞流分支管振动超标的原因分析与设计优化

在某核电厂热态功能试验中,巡视发现主回路的某滞流分支管振动超标。根据实测振动随温度变化的趋势、管道固有声模态分析和模态分析等,推测管道内流体的声振动激励引发管道共振。根据滞流管三通处流体的漩涡脱落频率计算和声振动频率计算,推测漩涡脱落与滞流管内流体的固有声振动频率锁定,引发声振动激励放大。综合分析计算和实测结果,确定滞流管振动超标的原因为流声固耦合振动。对管道支架进行了优化,以错开声固耦合共振频率,在三通处倒圆角削弱漩涡脱落,以降低流声耦合的声振动幅值。优化后的分支管振动会明显降低,以保证承压边界的安全。     

230 MeV超导回旋加速器高频低电平系统设计与桌面实验研究

中国原子能科学研究院正在研发一台230 MeV医用超导回旋加速器,用于天津肿瘤医院的质子治疗项目。为满足加速器高频系统的腔体负载Dee电压稳定度、高频频率稳定度及加速电压幅度平衡度的要求,本文研制一套包含模拟数字混合型幅度环、数字型调谐环和数字型电压平衡环3个环路的低电平控制系统。该低电平系统通过串口与上位机进行通信,以实现本地调试;利用Profibus-DP通信协议,实现低电平系统和PLC组网的交互通信。在1个缩比例无氧铜实验腔体上完成了低电平系统低功率桌面实验与联合调试,验证了电压调平衡算法的有效性,并实现了低电平控制系统的一键启动,无需人工干预,满足了加速器高频系统对低电平控制系统的需求。     

铷原子频标物理部分改进

本文对星载铷原子频标物理部分进行技术改进。改善磁控管微波腔的结构,使信噪比得到了提高;优化了物理部分光路系统,使光电探测信号强度提高了25%。此外,通过Ansoft HFSS仿真软件建立了微波腔的模型,对腔内场型分布和谐振频率进行了仿真,数字仿真和性能测试显示这种微波腔的谐振模式为TE₀₁₁模式,且拥有较大的质量因子。最后,对改进后的铷原子频标系统进行了初步测试,发现短期稳定度达到了6.0×10^-13τ^-1/2（τ为取样时间）。研究结果表明,改进后的物理部分满足铷原子频标的研制需求,适合应用于高性能的星载铷原子频标。