Scan Strategy in Electron Beam Selective Melting

In electron beam selective melting process, powder pushed-away phenomena and uneven temperature field are two main obstacles, which are greatly associated with the electron beam scan mode. In this paper, various scan strategies, including iterative scan mode, reverse scan mode, interlaced reverse scan mode, randomized block scan mode, and constant length scan mode, are investigated. The analyses for each scan strategy are presented based on the influence to the temperature field over the formation zone and the powder pushed-away phenomena. The most promising strategy, interlaced reverse scan mode, is approved by the ANSYS simulation and a two-dimensional scan experiment. The result shows interlaced reverse scan mode can improve the uniformity of the temperature field and reduce the powder pushed-away phenomena.     

利用蒙特卡罗模拟评估医用电子直线加速器非均整模式的光子束软化特性

本文利用蒙特卡罗模拟评估不同能量、不同射野下医用电子直线加速器非均整模式(Flattening Filter Free, FFF)光子束的软化特性.基于本院的Varian Edge加速器的组件参数和测量数据，利用通用蒙卡程序EGSnrc/BEAMnrc构建6 MV均整模式(Flattening Filter, FF)、6 MV FFF和10 MV FFF下的机头模型，使用EGSnrc/DOSXYZnrc程序模拟获得5 cm×5 cm和10 cm×10 cm射野下的百分深度剂量(Percentage Dose Depth, PDD)和横向剂量离轴比(Off Axis Ratio, OAR),与测量数据进行比较，确定不同模式的源参数；在此基础上模拟三种光子束模型在上述两种射野射野条件下非均匀模体(水-骨-肺-水)内的PDD,并对其相空间文件进行能谱分析，评估FFF光子束的软化特性.三种光子束模式在非均匀模体内的PDD趋势相似，但在小野时扰动更大，FFF模式相较于FF模式，包含更多的低能光子和更少的机头散射；在低能、小野时，6 MV FFF模式的光子束软化特性带来的剂量影响与6 MV FF模...     

电子束光刻设备发展现状及展望

 电子束光刻设备在高精度掩模制备、原型器件开发、小批量生产以及基础研究中有着不可替代的作用。在国外高端电子束光刻设备禁运的条件下,中国迫切需要实现高端国产化设备的突破。介绍了电子束光刻设备发展历程,列举了当前活跃在科研和产业界的3种设备（高斯束、变形束、多束）的主要厂商及其最新设备性能,并概括了国产化电子束光刻设备发展现状。通过国内外电子束光刻设备性能的对比,总结了国产化研发需要解决的关键性难题。其中,着重介绍了高端高斯电子束光刻设备国产化需要面临的技术挑战：热场发射电子枪、高加速电压、高频图形发生器、极高精度的激光干涉仪检测技术及高精度电子束偏转补偿技术。     

微波整流器谐振回路的计算机模拟

构造了圆柱腔圆极化TE111模式,采用自适应变步长四阶五级龙格-库塔法编写了跟踪单个电子运动轨迹的模拟程序,并计算了f=2.45 GHz时腔体的最优尺寸;分析了给定输入功率时,电子枪电压与电子束流及电子出腔时横向位移的关系;得到了外加磁场偏离谐振值±5%时,单个电子输出能量的离散性随电子枪加速电压变化的曲线;当电子与轴的距离小于5mm时,输出电子横向动能的离散小于1.8%.     

超声相控阵声束时空控制仿真研究

超声相控阵检测技术是工业无损检测领域新的发展方向,其中相控发射与相控接收过程在整个检测过程中是十分关键的环节,在此过程中通过控制声束偏转聚焦到检测的各个区域内,从而达到对整个检测区的扫描。在研究超声相控阵检测原理的基础上,建立了声束时空控制模型,仿真研究了声束偏转与聚焦过程。     

电子枪加热坩埚含有固-液界面熔池的传热研究

电子枪加热坩埚熔池高温蒸发是原子蒸气激光同位素分离（ＡＶＬＩＳ）铀循环系统的一个重要环节。为研究电子枪功率与束宽对熔池的流场、温度场分布的影响,从动量及能量方程出发,研究了电子枪加热坩埚内含有固—液界面熔池的传热特性,熔池中流场及温度场变化,固—液界面形状,表面环流,以及传热特性与金属原子蒸发量的关系。并得出电子枪束宽过窄,电子枪功率密度高于１５ ｋＷ／ｃｍ ２ 时,会使导热损失增加、蒸发量减少的结论。     

空心阴极与多弧离子镀TiN薄膜的表面形貌及性能

分别采用多弧镀、空心阴极离子镀及电子束强化多弧镀的方法在高速钢表面制备TiN薄膜,对其进行表面形貌及性能的研究。经光学显微镜、扫描电镜（SEM）、激光共聚焦显微镜（LSCM）对TiN薄膜表面形貌及断口观察分析表明,空心阴极离子镀薄膜表面较为平整,无熔滴颗粒（大颗粒）存在,空心阴极发射的电子束对多弧离子镀薄膜表面熔滴颗粒数量和尺寸有着明显的改善作用。随着电子束功率提高,多弧离子镀薄膜表面熔滴颗粒尺寸呈明显减小趋势,且数量呈减少趋势。     

带转动的相对论电子束在非中性等离子体柱状波导中传输的稳定性分析

首先利用相对论电子束的自电场与自磁场所产生的径向力平衡方程,计算出相对论电子束在稳态非中性等离子体填充的柱状波导中传输的转动频率。然后运用 MHD 方程,求得电子束静电扰动的本征方程和色散关系。发现电子束与非中性等离子体相互作用的不稳定性增长特性及静电扰动在高频长波被显著放大。     

北京同步辐射1W2B生物大分子束线双丝型BPM实时跟踪监测系统

同步辐射光束位置稳定性对光束强度至关重要,直接会影响到实验数据的质量,因此需要在实验过程中对光束位置进行实时监测.在同步辐射光束线上一般会使用双丝型的光束位置监测器(beam position monitor,BPM)扫描光束,获得光束的截面分布,同时在固定位置的双丝会对光束位置进行静态的实时监测.但是这种监测方式对于入射光束分布有特殊的要求,当光束较大地偏离原有位置时会对双丝BPM造成损伤的危险.北京同步辐射1W2B生物大分子实验站通过采用双丝型BPM实时动态跟踪监测方式,有效地解决了常规监测方式带来的光束分布和光敏丝损伤问题,为实验光束的稳定性研究提供了基础.     

平面波导基模端面衍射光束参量与波导结构参数关系的研究

采用指数函数拟合光束参量与波导归一化频率的关系,分别得到了以二阶矩和微分算子定义的近场模场半宽度、以二阶矩和微分算子定义的远场发散半角以及以二阶矩定义的光束传输因子和波导归一化频率V、波导芯层半宽度a的解析表达式.曲线拟合得到的基于V、a的解析函数的计算结果,与基于波导芯层参量U、包层衰减参量W、波导芯层半宽度a的解析函数的计算结果相比,非常接近.     

中性束加热等离子体温度演化研究

本文用Gill数值求解方法模拟了HL-2A装置在中性束加热条件下,电子、离子温度随时间的演化过程,模拟结果与实验结果有较好的一致性.我们对不同中性束注入条件下的电子、离子温度演化也进行了模拟,并分析了电子、离子温度的爬升速度的影响因素.     

厚板电子束焊缝的超声扇形扫描检测

针对传统超声斜角探伤法检测厚板焊缝宽度受限的问题,采用超声相控阵扇形扫描方法,对55 mm厚TC4电子束焊缝进行检测研究.对相控阵波束在TC4焊缝中的偏转聚焦特性及扇形扫描进行模拟分析,采用扇形扫描与D扫描、A扫描相结合的方法分析缺陷特征,给出缺陷的三维定位.结果表明：扇形扫描角度为30°～70°,采用双面检测的方法可以实现宽度有限的厚板焊缝的检测,扇形扫描图像能够更加直观地显示缺陷.在TC4电子束焊缝中检测出气孔、裂纹、未熔合和未焊透四种缺陷.通过合理设置坐标系,可以实现焊缝缺陷的三维定位,测得缺陷距离换能器楔块前沿的距离、埋藏深度和距离扫查起始位置的水平距离.     

场致发射三极管的结构模拟

以场致发射原理为基础，对场致发射三极管器件结构进行有限差分的模拟计算．在保持其它参数不变的条件下，改变尖锥曲率半径、栅孔半径，分析对电场强度、发射电流密度及电子轨迹的影响．针对电子注的发散问题，讨论双聚焦情况．     

离子通道的形成机理与动态特性分析

研究了离子通道的产生背景及物理机制,利用电磁场理论导出了离子通道的聚束条件和通道半径所满足的方程,并对各区域的相对介电常数作了分析.同时,针对离子通道的动态特性,对所导出的电子振荡运动方程作了定性的讨论.     

e型电子枪中非均匀磁场偏转系统的聚焦特性研究

利用永磁铁结构的偏转聚焦系统产生的非均匀磁场,改进了目前e型电子枪电子束偏转聚焦特性,同时缩小了枪体体积,减小了功耗.采用边界元法与等效磁荷法,模拟了偏转聚焦系统的非均匀磁场,再利用龙格一库塔法模拟出电子在该系统中的运动轨迹.为获得良好的聚焦特性,电子发射速度和发射位置应进行优化选择,同时电子束保持水平出射.研究结果表明:电子枪阳极板端点与阴极灯丝中心点保持水平可满足电子水平出射;非均匀分布的磁场对e型电子枪中电子束具有良好的聚焦作用;所设计的偏转聚焦系统在电子束流为50～100 mA时,束斑小于3 mm.     

脉冲电子束照射下材料表面熔化深度的数值解析

根据温度场热传导基本方程,建立用于脉冲电子束加工的有限元模型,提出一种脉冲电子束对材料表面熔化深度进行数值解析的方法.采用均匀体热源的热加载方式,对电子束熔化材料表面后的温度场进行数值解析,分析不同加速电压、电子束能量密度以及能量均匀性对材料熔化深度的影响,归纳了能量均匀度0.9～1.0、能量密度2～17 J/ cm2、加速电压25～50 kV情况下材料表面熔化深度曲线,得到了表面熔化层深的变化规律,为电子束对模具表面精密光整加工提供了理论依据.     

瞬态热冲击下热电材料梁的温度场及热应力分析

基于热电材料特性,通过热电平衡方程和本构方程,得出热电材料梁瞬态模型的控制方程.采用分离变量法结合模型的初始条件和边界条件求出热电材料梁的非线性瞬态温度场,根据热应力理论分析求出瞬态热应力场,利用数学软件MATLAB给出了热电材料梁的呈抛物线分布的瞬态温度场和瞬态热应力场的特性曲线,研究了热冲击载荷下的热电材料梁在热电耦合环境中的热应力分析.讨论了不同时刻温度场和应力场随厚度的变化,以及对比p型和n型Bi₂Te₃热电材料梁热应力特性曲线.结果表明:瞬态温度场受其瞬态项的影响随厚度增加有增有减;瞬态温度场和瞬态热应力场随时间的增加最终趋于稳态不再随时间变化;趋于稳态后的Bi₂Te₃热电材料梁的热应力最值大于瞬态下的热应力最值;p型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力总是大于n型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力.     

磁电子漂移波的非线性演化

论文采用布热津斯基流体方程[1] ,研究非磁化非均匀等离子体中存在耗散效应情况下的非线性磁化电子漂移模 .首先导出扰动磁场和扰动温度的非线性耦合方程组 .采用Stenflo方法 ,得到描述振幅演化的类Lorentz模的非线性方程组 .对方程组的数值研究表明 ,在参数空间的不同区域可以出现有序和混沌结构 .     

两级回旋行波放大管非线性分析

对两级开槽回旋行波放大管注波互作用进行了自洽非线性数值计算,详细分析了分隔段的长度、位置以及第一级、第二级高频波导的长度对注波互作用的影响规律,同时还模拟了直流磁场、电子注速度离散对注波互作用的影响情况。电子注的运动为绕轴大回旋运动。     

激光等离子体相互作用中产生的磁场与电子热传导

本文应用三维相对论电磁粒子模拟程序,研究超强超短脉冲激光与等离子体薄靶的相互作用中产生的磁场与电子热传导。研究结果表明,被激发的磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。对这些物理过程的细致研究对更好的理解快点火物理中自生磁场的产生,快电子输运等过程有重要意义。