最新刊期
      2015 年 第 38 卷 6 期

        同步辐射技术及应用

      • 资 明,魏向军,于海生,雷 勇,黄宇营
        2015, 38(6): 060101. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060101
        摘要：同步辐射共聚焦X射线方法是一种元素成分及其化学结构的三维无损分析方法，在地质、考古、环境、生物及材料等领域具有重要的应用。在上海光源的硬X射线微聚焦光束线站(BL15U)建立共聚焦X射线实验方法，并用于故宫彩绘样品的制作工艺及层状结构分析。基于BL15U的K-B聚焦系统，在能散探测器前采用会聚毛细管半透镜实现与K-B聚焦镜焦点的共聚焦状态，深度分辨在8.04 keV(Cu-K?)为31.5 ?m，可以开展共聚焦微束X射线荧光(Micro-X-ray Fluorescence, Micro-XRF)和共聚焦微束X射线吸收精细结构(Micro-X-ray Absorption Fine Structure, Micro-XAFS)实验研究。对故宫斗彩陶瓷和彩绘样品进行了元素及其化学态的深度分布分析，获得了斗彩陶瓷特有的三层釉结构以及彩绘样品内部颜料的化学信息。实验结果表明，该系统具有较高的空间分辨和探测灵敏度，是文物样品三维无损分析的有力工具。  
        关键词：共聚焦微束X射线荧光;共聚焦微束X射线吸收精细结构;深度分辨;三维;斗彩   
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        发布时间：2021-03-03
      • 董玉玺,高 飞,文雍梅,孙 森,王 莉
        2015, 38(6): 060102. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060102
        摘要：自由电子激光(Free Electron Laser, FEL)是一种以相对论高品质电子束作为工作介质，在周期磁场中以受激发射方式放大电磁辐射的新型激光源。束流稳定性的好坏是影响FEL性能的关键指标。波荡器段关键元件运行过程中的位置稳定性是影响束流位置稳定性的关键因素之一，其中上海软X射线自由电子激光(Soft X-ray FEL, SXFEL)和大连极紫外相干光源(Dalian Coherent Light Source, DCLS)科学研究装置中波荡器段间四极铁的位置稳定性要求较高。波荡器段间四极铁支撑平台为四极铁等关键元件提供支撑、定位及位置调节，从而间接地要求其具有高的稳定性。本文通过对一种平台的支撑方式进行模态和地基随机振动响应的有限元分析和测试，得到平台的结构动态特性，并进行稳定性分析，为段间平台的工程设计提供理论依据。  
        关键词：波荡器段间平台;稳定性;机械振动;模态   
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      • 杨 峻,马震宇,王 岩,侯洪涛,李 正,罗 琛,毛冬青,是 晶,刘建飞
        2015, 38(6): 060103. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060103
        摘要：能量回收直线加速器技术是近年来一项重要技术。针对能量回收直线加速器的主直线加速器，本文使用多种射频软件优化设计了一种新型的1 500 MHz 5-cell超导腔。该腔加速模TM010的R/Q值达到550Ω，可以有效降低低温损耗。该腔的端cell采用扩大束管传输有害高次模方案将高次模传输出超导腔，良好地抑制了高次模。新腔型保持了较低的表面峰值场强与平均加速梯度的比值：Epk/Eacc=2.06，Bpk/Eacc =4.22 mT/(MV?m?1)，避免了场致发射的风险，并且在中等加速梯度区域(15?20 MV?m?1)无二次电子倍增现象。模拟结果显示，该超导腔能够满足连续波、准连续波或高重复频率稳定运行的要求。  
        关键词：加速器;超导腔;高次模;模拟计算   
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      • 谢应猛,张善才,汤振兴
        2015, 38(6): 060104. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060104
        摘要：红外波段自由电子激光的小信号增益大小以及饱和功率对束流的能散非常敏感。为满足远红外自由电子激光对能散的要求，在合肥光源栅控直流高压电子枪的基础上，模拟了一种热阴极微波栅控直流高压电子枪。微波栅控直流高压电子枪采用微波栅控的方法，控制和压缩阴极引出电子束团的长度。再通过直流高压对电子加速后，在电子枪的出口可以得到量级为几十皮秒的束团。本文使用SUPERFISH、POISSON分别进行栅控微波场与高压电场优化计算，PARMELA (Phase And Radial Motion in Electron Linear Accelerators)进行束流跟踪与分析，得到一组能满足红外自由电子激光需求的电子枪参数。  
        关键词：微波栅控热阴极电子枪;束团长度;三次谐波;双频腔   
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      • 王 磊,罗 箐,王 琳,李为民
        2015, 38(6): 060105. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060105
        摘要：脉冲多极磁铁注入方法是近年来储存环上新兴的一种束流注入方案，具有注入元件少和对储存束流扰动小等优点。本文研究了在合肥光源(Hefei Light Source, HLS)上储存环采用单块脉冲八极磁铁实现束流注入的设计方案。通过物理过程推导和计算，在储存环上选择合适的八极磁铁的安装位置，初步确定相应的磁铁参数。对注入过程进行跟踪模拟，结果验证了注入束流的存活效率较高，对于储存束流的扰动比脉冲四极磁铁和脉冲六极磁铁注入方法更小，证明了在HLS上采用单块脉冲八极磁铁完成注入过程是可行的。  
        关键词：电子储存环;脉冲八极磁铁;束流注入;注入效率   
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        发布时间：2021-03-03

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 孙鹏飞,邓 彪,杨 群,杜国浩,佟亚军,肖体乔
        2015, 38(6): 060201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060201
        摘要：有序子集最大期望值算法(Ordered Subsets Expectation Maximization, OSEM)具有较高的图像重建质量和较短的计算时间，已经被应用于内源CT（如SPECT、PET、同步辐射X射线荧光CT）的图像重建中。本文提出了一种具有加速因子的OSEM算法应用于X射线荧光CT的图像重建，通过引入加速因子h来调制校正因子的步长加快OSEM算法的收敛速度，研究了不同加速因子和不同子集数的AOSEM算法对重建图像质量的影响。计算机模拟及实验结果表明，在获得同等质量重建图像的同时，具有加速因子的OSEM算法的重建速度是常规OSEM的两倍。  
        关键词：同步辐射;X射线荧光CT;图像重建质量;有序子集最大期望值算法   
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        发布时间：2021-03-03
      • 刘默寒,陆 妩,马武英,王 信,郭 旗,何承发,姜 柯
        2015, 38(6): 060202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060202
        摘要：本文研究了不同偏置条件下国产商用NPN型锗硅异质结双极晶体管(Silicon germanium hetero-junction bipolar transistors, SiGe HBTs)在60Co γ辐射环境中电离辐照响应特性和变化规律。实验结果表明，在0.8Gy(Si)?s?1剂量率辐照下，总累积剂量达到1.1×104 Gy(Si)时，发射结反向偏置条件下60Co γ射线辐照对SiGe HBTs造成的损伤最大，零偏次之，正偏损伤最小；经过一定时间的退火后，零偏恢复程度最小，而正偏和反偏时的恢复趋势以及程度相同。分析了不同偏置状态下其电离辐照敏感参数随累积总剂量以及退火时间的变化关系，讨论了引起电参数失效的潜在机理。  
        关键词：锗硅异质结双极晶体管;总剂量效应;偏置条件;退火   
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        发布时间：2021-03-03
      • 黄展常,杨建伦
        2015, 38(6): 060203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060203
        摘要：采用137Cs激发塑料闪烁体发光，应用单光子计数法测量塑料闪烁体发光衰减曲线。根据测量原理搭建了实验平台，测量了ST401和EJ232两种闪烁体的闪烁时间特性。实验结果用双指数拟合法进行分析可得，ST401发光衰减常数为2.9 ns和50 ns，EJ232发光衰减常数为1.6 ns和30 ns。实验平台所测幅度动态范围大于104，时间分辨小于0.8 ns。从统计学分析单光子计数法的物理过程，并采用蒙特卡罗方法模拟整个探测过程，探讨单光子计数法的适用条件。实验结果与数值模拟结果相洽。若终止探测器平均探测到的光子数不大于0.1，则多道测量结果可以近似为塑料闪烁体发光衰减曲线。  
        关键词：塑料闪烁体;闪烁时间特性;单光子计数法;蒙特卡罗方法   
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        发布时间：2021-03-03
      • 田 耕,欧阳晓平,渠红光,张显鹏,刘金良,李海涛
        2015, 38(6): 060204. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060204
        摘要：针对低强度脉冲中子束测量，使用高速数字示波器作为数据采集设备，配合BC501A液体闪烁体探测器组建了数字式脉冲形状甄别(Digital Pulse Shape Discrimination, DPSD)测量系统，实现了中子的n/γ分辨测量。系统工作时采集并存储探测器输出的中子与γ射线的脉冲波形及其记录时刻，利用DPSD方法甄别中子实现了中子脉冲高度谱统计；系统具有连续记录和具备时间戳的采集窗记录两种工作方式以适应不同的脉冲中子束强度，并通过分析数据记录中脉冲波形的位置或时间戳，实现了中子事件的时间信息统计。使用该系统在Am-Be中子源上使用采集窗工作模式开展了实验，成功获得中子脉冲幅度谱、中子时间谱以及n/γ甄别谱。  
        关键词：脉冲中子束;中子能谱;时间谱;n/γ分辨;数字式脉冲形状甄别   
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        发布时间：2021-03-03

        核电子学与仪器

      • 陈 峰,夏晓彬,张志宏,蔡 军,陈明明,涂传火
        2015, 38(6): 060401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060401
        摘要：在核设施的工作场所中要求对放射性α气溶胶进行快速、连续的监测，以保护工作人员的辐射安全。针对放射性α气溶胶的监测需求，介绍一种放射性α气溶胶监测仪多通道数据采集系统的设计。该系统采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)为控制核心，完成对A/D转换器、数据存储器、数据通信等模块的控制。将采集的数据放入到存储器中，实现了对探测系统产生的电压脉冲信号的连续采样，并进行模拟仿真和采样实验的验证。实验结果表明，该数据采集系统能实时、快速、高精度地完成对信号幅度的获取，满足了放射性α气溶胶监测仪的要求。  
        关键词：α气溶胶;现场可编程门阵列;数据采集;A/D转换;高精度   
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        发布时间：2021-03-03
      • 李海波,沈 莉,周国仲,翟 军
        2015, 38(6): 060402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060402
        摘要：详细分析了中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)直线加速器前端离子源引出电源工作原理，针对设计指标要求，提出了一种由40个功率MOSFET管串联组成的高压调制电路方案。在引出脉冲电源系统中对多个MOS管串联存在的问题，包括MOS管串联均压、保护电路、MOS管驱动信号一致性等关键问题进行了分析研究，并给出了有效的解决办法。最后在一台输入为AC220V、脉冲幅值25 kV、脉冲电流600 mA、平均功率为375 W输出的试验样机上验证了理论分析的正确性。经测试，实验结果表明离子源引出脉冲电源满足各项设计指标要求。  
        关键词：高压调制电路;功率MOSFET管串联;高频变压器   
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        发布时间：2021-03-03
      • 李伟男,杨朝文,周 荣
        2015, 38(6): 060403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060403
        摘要：从对数字化波形基线求取的准确性、实时性、灵敏度以及算法对硬件资源占有量等方面出发，分析直方图统计法和平均值法的优劣，提出了一种动态实时提取随机信号数字化波形基线的方法，并利用基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的数字多道脉冲幅度分析器对几种方法进行了测试。直方图统计法具有较高的准确性，将其结果与动态实时提取随机信号数字化波形基线方法的实验结果进行比较，验证了该方法在占有较少硬件资源和计数率较高的条件下，同样具有较高的准确性、实时性和灵敏度，并且对能谱分辨率有所改善。  
        关键词：数字化多道脉冲幅度分析器;基线估计;高计数率;灵敏度;能量分辨率   
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        发布时间：2021-03-03

        核物理、交叉学科研究

      • 雷 蕾,韩利峰,徐海霞,李勇平
        2015, 38(6): 060501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060501
        摘要：EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)控制系统与商用的SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)软件相比，还没有统一的方式进行软件规范管理。各个科学装置EPICS软件的布局及调用方式千差万别，完全随开发人员的喜好决定。对于诸如钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor, TMSR)、热核聚变堆、质子治疗等项目，软件模块的科学规范管理尤为重要，它能够从结构上保障系统的可靠性、可维护性和易用性。本文结合Linux目录配置标准(Filesystem Hierarchy Standard, FHS)、软件包管理器(Red Hat Package Manager, RPM)以及系统编程等技术，针对TMSR EPICS仪控系统核心软件模块进行目录管理、软件包管理和服务管理，实现核心软件的自动化部署、开机自启动及规范调用。经测试，该套方案运行良好，大量减少了人工操作，有助于实现TMSR仪控系统软件平台的统一和完全自动化。  
        关键词：EPICS;目录管理;软件包管理器;服务   
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        发布时间：2021-03-03
      • 刘合凡,葛良全,谢希成,赵剑锟,罗耀耀
        2015, 38(6): 060502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060502
        摘要：为研究探测器立体角在X射线荧光(X-ray fluorescence, XRF)分析仪的设计对测量结果的影响，运用蒙特卡罗方法对XRF仪进行建模。结果表明，探测器脉冲计数随着探测器与样品之间距离的增大指数衰减；随着探测器立体角的增大，特征峰计数非线性增大，源峰探测效率指数递减；探测器本征探测效率与探测器立体角无关。本文研究方法和结论可为一些XRF仪的设计提供参考。  
        关键词：探测器立体角;X荧光分析;蒙特卡罗方法;拟合优度   
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      • 姜立朋,张怀文,谷珊珊
        2015, 38(6): 060503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060503
        摘要：利用数学形态学算法计算EBT3胶片拍摄的近距离治疗中放射源的位置准确性。目前验证192Ir放射源到位精度的方法主要包括胶片、Fricke放射量测定器、平板探测器、简单的直尺结合计量仪方法等，数学形态学算法自动计算曝光胶片放射源的位置未见报道。本研究用EBT3免冲洗胶片分别获得不同步进长度和已知驻留位置误差的影像。采用Contourlet变换对胶片图像进行去噪，求得放射源步进长度的误差小于±0.2 mm，源驻留位置的误差在±0.5 mm以内，符合临床要求。结果表明本方法简单，且结果可靠。  
        关键词：192Ir;近距离放射治疗;胶片;数学形态学;质量保证   
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        发布时间：2021-03-03

        核能科学与工程

      • 何泽鸿,叶民友,王忠伟,毛世峰,徐 坤
        2015, 38(6): 060601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060601
        摘要：中子通量密度分布和核热分布计算是聚变堆设计过程中至关重要的一环，其代表性计算软件是基于蒙特卡罗方法的MCNP程序，但计算结果不能直接导入后处理软件Ensight、Paraview、ANSYS等作分析处理。为此开发一款耦合应用程序支持MCNP计算结果数值逻辑操作和到各种后处理软件格式转换，以提升相关人员对MCNP数据分析效率。  
        关键词：蒙特卡罗方法;后处理;Ensight;ANSYS;Paraview;MCNP   
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      • 李 静,宋 婧,龙鹏程,刘鸿飞,江 平
        2015, 38(6): 060602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060602
        摘要：在基于蒙特卡罗粒子输运方法的反应堆模拟中，如裂变堆、聚变裂变混合堆等，达到可接受的统计误差需要大量的计算时间，这已成为蒙特卡罗方法的挑战问题之一，需通过并行计算技术解决。为解决现有方法中通信死锁的问题并保证负载均衡性，设计了基于双向遍历的临界计算并行算法。该方法基于超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统SuperMC进行实现，以池式钠冷快堆BN600基准模型进行验证，并与MCNP进行对比。测试结果表明，串行和并行计算结果一致，且SuperMC并行效率高于MCNP。  
        关键词：临界;并行计算;蒙特卡罗;SuperMC   
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