流体脉冲测试仪

7月7日，国家重大科技基础设施强流重离子加速器（HIAF）增强器BRing二极铁首台电源暨国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”非谐振快上升速率磁铁电源测试总结会在甘肃省天水市召开。由中国科学院近代物理研究所等单位研制的国际首台大型非谐振全储能快循环脉冲电源通过专家组现场测试。　　强流重离子加速器装置是中国科学院近代物理研究所主持建造的国家重大科技基础设施，其中增强器BRing是HIAF装置最核心的组成部分。BRing要求电源输出3900安培的大电流、15兆伏安峰值功率、高达38000安培每秒电流上升速率，以及17—4800伏的极宽动态工作范围和小于200毫安的输出精度。BRing二极铁电源特殊的脉冲工作模式会在电流脉冲波形上升段和下降段产生极大能量吞吐，对电网产生巨大冲击，给电源系统设计提出了前所未有的挑战。　　针对上述难点，中国科学院近代物理研究所加速器团队创新性地提出了一种非谐振变前励全储能解决方案。该团队经过4年半集中攻关，解决了41个技术问题，在4项核心技术难题上取得了突破，解决了大功率快循环脉冲电源对电网周期性强冲击和极宽电压范围下的高精度输出指标要求等问题。该电源进入批量生产阶段后，又不断迭代优化工艺方案，实现了电源的模块化、集成化和标准化设计，大幅度提升了电源的可靠性、可维护性和电磁兼容性。7月7日，该电源批量生产阶段的首台电源产品下线，并通过了专家组现场测试，标志着强流重离子加速器的建设又迈出了坚实一步。　　大功率非谐振变前励全储能脉冲电源的研制成功，使得大型加速器绿色低碳运行成为可能，在重离子治癌装置及其他应用场合有广泛应用前景，为世界大型加速器特种脉冲电源提供了一种新的实现方案。

概伦电子宣布与北京大学集成电路学院及上海交通大学电子信息与电气工程学院相关团队联合研发的新一代高精度快速波形发生与测量套件FS-Pro HP-FWGMK正式发布，填补了其半导体参数测试系统FS-Pro在短脉冲测试(PIV)的空缺，是又一国内产学研深度合作的典范。在先进器件研究过程中，新材料、新结构与新工艺的应用都可能带来未知的变化。研究者不但要关注精确的静态电流电压特性，更希望观察到细微快速的动态行为。同时随着半导体尺寸不断减小，一些现象需要在极短的时间内才能观察到，例如MOS器件的BTI效应，因此短脉冲测试是非常有必要的。此次发布的最新一代高精度快速波形发生与测量套件FS-Pro HP-FWGMK由黄如院士在北京大学和上海交通大学的团队与概伦电子联合研发。作为短脉冲IV(PIV)测试技术的先行者，黄如院士带领的团队经过了十余年的努力，在实践过程中掌握了一整套短脉冲产生、测量以及分析技术。概伦电子基于其提供的包括测试方法、电路原型、方案框架、版图设计及PIV应用在内的指导意见继续精细开发，满足高增益与高带宽的同时，有效抑制放大电路的非线性失真，最终实现了最小脉宽130ns的高精度测量。增加短脉冲IV(PIV)技术后，概伦电子半导体参数测试系统FS-Pro更如虎添翼，几乎所有半导体器件的低频特性表征都可以在FS-Pro测试系统中完成。FS-Pro全面而强大的参数测试分析能力极大地加速了半导体器件与工艺的研发和评估进程，并可无缝的与概伦电子低频噪声测试系统9812系列集成，其快速DC测试能力进一步提升了9812系列产品的噪声测试效率。基于在产线测试与科研应用方面的优异表现，FS-Pro全面的测试能力在科研学术界受到了广泛关注和认可，并已被数十所国内外高校及科学研究机构所选用，同时也被众多芯片设计公司、代工厂和IDM公司所釆用。“ 我们很荣幸与黄如院士在北京大学和上海交通大学的高校团队合作，共同研发出具有国际竞争力的高端测试仪器，填补了国内短脉冲测试(PIV)的空缺，是产学研融合的又一次成功探索，也为概伦电子打造完整的制造EDA流程丰富了现有技术及解决方案。”——概伦电子董事、总裁、首席运营官杨廉峰博士

近日，上海光源线站工程取得关键进展。储存环内安装的国内首台无源超导三次谐波腔模组将束团长度拉伸约3倍，结合束团纯化系统，实现了混合束团填充模式下单束团流强高于20mA（图1），支持快速X光成像线站在国内首次成功实现了基于同步辐射光源的单脉冲超快硬X射线成像，其成像时间分辨率达到60 ps，并被应用到气泡动力学的超快测量，清晰观测到在激光烧蚀后不同时刻水中气泡的形核、长大、破裂以及射流过程的超瞬态图像，尤其是清晰观测到传统光学诊断手段无法观测到的微射流过程（图2），为气泡动力学这一经典问题的深入研究带来了崭新的手段。 　　上海光源储存环采用被动式的超导高次谐波腔，运行频率1500 MHz，自2006年进行理论与模型腔设计研究，后在上海光源线站工程加速器性能拓展中作为束团长度控制系统的工程任务，开展了超导腔、恒温器、调谐器和高次模吸收器等的国产化自主研制。2021年2月，完成4.2K下模组的水平测试，结果表明Q0~ 4.0×108 @ Eacc = 7.5 MV/m和Q0 ~ 3.8×108 @ Eacc = 10.0 MV/m；2021年8月，完成隧道内安装就位、降温和信号调试；2021年11月9日以来的带束调试，在储存环均匀填充四个束团串共556个束团时，束团长度（半高宽）从55 ps拉长至122 ps；混合填充1个单束团和520个束团串时，束团长度（半高宽）拉长至165.7 ps，拉伸倍数约3倍，且单束团内的流强高于24 mA，皆优于系统设计指标，为快速X光成像线站的测试提供了良好的束流条件。 　　快速X光成像线站是一条硬X射线能量段、实现从毫秒到亚百皮秒时间分辨和微米级空间分辨成像的光束线站，该线站配置有先进的材料动态响应实验平台、高速流体动力学实验平台、动态显微CT实验平台（图3），其液氮冷却低温波荡器、液氮冷却双晶单色器、单脉冲超快X射线成像探测器（最短成像曝光时间60 ps）、高速X射线成像探测器（成像帧频达到5 M fps）、快速X射线成像探测器（成像帧频达到100000 fps）、快门系统（控制通光时间 ICCD相机组合成双幅单脉冲超快X射线成像探测器（图4a）；与微通道板和高速CMOS相机组合成多幅单脉冲超快X射线成像探测器（图4b）；可一次拍摄双幅或多幅单脉冲成像图像，时间分辨率可达60 ps，空间分辨率可达1.3 μm，对于不可重复的超快过程可实现连续、高分辨、单脉冲超快X射线成像。如图5所示，为基于研制的双幅单脉冲超快X射线成像探测器拍摄得到激光加载后两个时刻上的水中气泡的瞬态图像，可以清晰观测到一次激光加载后，水中气泡在两个时刻上不同的结构变化，两幅图像之间最短时间间隔为1.44 μs（为电子绕储存环一周的时间）。 　　此外，实验站还配备了一级轻气炮、霍普金森杆、燃油喷雾室、高温样品室、力学加载试验机等原位装置和自动换样机械手。该线站的建成表明，上海光源自主建设高水平硬X射线光束线站的能力登上了新台阶，我国已成功突破了同步辐射X射线超快成像的关键技术并取得重要进展，这将为我国在材料冲击响应、结构动力学、高速流体动力学、软物质动力学等方向的基础和应用研究提供了有力支撑，特别是为航空航天复合材料、推进剂和轻质合金动态服役行为研究提供了超快显微观测能力，并对关键工程材料设计具有重要指导意义。