基于强激光辐照的电磁辐射屏蔽研究

摘要

惯性约束聚变作为一种可控聚变方式，受到全世界的广泛关注，而强激光与物质相互作用的过程中产生的电磁脉冲强度大，频带宽(几十MHz-5GHz)，同时伴有高能射线，敏感诊断设备长期处于这种复杂环境下，极易造成设备的失灵，数据丢失甚至设备的损坏，所以对于设备的电磁防护刻不容缓，因此，研究强激光打靶复杂环境下的电磁防护至关重要。　　本文基于强激光与物质相互作用时产生的复杂环境进行电磁屏蔽研究，首先介绍了电磁干扰耦合原理和电磁屏蔽原理，基于传输线原理进行电磁防护，利用电磁屏蔽原理和电磁屏蔽效能的计算原理进行后续的实验设计与数据分析。针对神光激光装置实验过程中产生的中子、伽马射线和超强电磁脉冲，设计了一种同时可以实现中子、伽马射线和电磁脉冲的多层屏蔽材料通过实验和模拟相结合，发现多层屏蔽材料越厚，屏蔽效果越好；实验发现0.5mm的聚四氟乙烯、0.4mm的铜膜和2.4mm的铅可以实现干扰信号450倍以上的衰减，同时实验表明同轴线缆的干扰耦合不可忽略，在实际屏蔽操作中必须予以重视，模拟表明0.5mm的聚四氟乙烯、0.4mm的铜膜和2.4mm的铅可以实现干扰信号1200倍以上的衰减。同时发现对于高强度、高频电磁脉冲的屏蔽，在相同厚度下，电导率越高导电性能越好的材料，其电磁屏蔽效果越好，金属铜材料的屏蔽效果＞金属铝材料的屏蔽效果＞金属铁材料的屏蔽效果；对于同一种材料，材料越厚越好；对于相同厚度的金属材料，金属网孔越密，屏蔽效果越好。当屏蔽要求较高而散热通风要求较低时，金属网孔目数越大越好，实验表明200目的金属网孔可以将干扰信号降低到噪声量级，而模拟则表明200目的金属网孔可以实现电磁信号80dB以上的衰减；而对于对散热通风要求高，对屏蔽要求略低的电子设备100目或者150目金属网孔更加适合。　　本文设计了一种可以同时对中子、伽马射线和电磁脉冲进行有效屏蔽的多层结构，模拟和测量了屏蔽效能，对神光系列装置电磁干扰具有重要的参考价值；在此基础上，进一步研究有散热通风要求的电子设备的电磁防护，提供了特殊要求下的电磁防护的方法。本文所做的研究工作对增大惯性约束聚变实验中敏感诊断设备的安全运行和数据精确性具有现实意义。

目录

声明

第1 章绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 强激光打靶辐射电磁脉冲

1.2.2 电磁屏蔽设计

1.3 论文的结构与组织

第2 章 电磁干扰定律及电磁屏蔽原理

2.1 电磁辐射危害

2.2 电磁干扰传播与耦合

2.3 电磁屏蔽原理

2.4 屏蔽效能和屏蔽理论

2.5 本章小结

第3 章 复杂环境多层材料电磁屏蔽研究

3.1 超高频 B-dot 环型天线

3.2 多层材料电磁屏蔽测量与结果分析

3.2.1 高能射线屏蔽

3.2.2 实验设置

3.2.3 薄多层材料电磁屏蔽实验结果分析

3.2.3 厚多层材料电磁屏蔽实验结果分析

3.3 多层材料电磁屏蔽模拟与结果分析

3.3.1 模型建立

3.3.2 模拟结果分析

3.4 本章小结

第4 章 复杂环境金属材料电磁屏蔽研究

4.1 超频段微带天线介绍

4.2 金属材料电磁屏蔽的模拟结果

4.2.1 模型建立

4.2.2 不同材料对电磁屏蔽效能的影响

1.2.3 不同厚度材料对电磁屏蔽效能的影响

4.2.4 不同金属网孔对电磁屏蔽效能的影响

4.3 复杂环境金属网孔电磁屏蔽的测量

4.3.1 法兰同轴测试法

4.3.2 实验设置

4.3.3 实验结果分析

4.4 本章小结

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果