孫 江，胡 楊，張金海，蔡 丹，蘇兆鋒，趙博文，孫鐵平，孫劍鋒，呼義翔，彭士香

(1.北京大學(xué) 物理學(xué)院 重離子物理研究所 核物理與核技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100871；2.西北核技術(shù)研究院 強(qiáng)脈沖輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710024；3.清華大學(xué) 工程物理系，北京 100084)

脈沖γ射線輻射裝置采用脈沖功率技術(shù)將電脈沖壓縮傳輸至γ射線二級(jí)管，通過軔致輻射產(chǎn)生高劑量率的γ射線[1-2]。單發(fā)次實(shí)驗(yàn)后，二極管受熱-力學(xué)損傷和濺射沉積污染無法再次使用，需更換負(fù)載。由于裝置中的真空單元部件在重新建立真空環(huán)境時(shí)需較長時(shí)間(2～3 h)，更換負(fù)載對(duì)實(shí)驗(yàn)效率影響較大。目前世界上最大的脈沖γ射線輻射裝置(美國圣地亞實(shí)驗(yàn)室的Hermes-Ⅲ裝置)每天可完成7發(fā)次實(shí)驗(yàn)，僅需更換1次γ射線二極管負(fù)載[3]。我國現(xiàn)在用于脈沖γ射線輻射效應(yīng)研究的強(qiáng)光一號(hào)裝置每次實(shí)驗(yàn)后均需更換二極管，每天最多可進(jìn)行4發(fā)次實(shí)驗(yàn)[4-5]。西北核技術(shù)研究院目前在建的大面積脈沖γ射線輻射裝置的真空腔體設(shè)計(jì)體積約為Hermes-Ⅲ的1/2，約是強(qiáng)光一號(hào)裝置真空腔體的15倍，無法僅依靠增加真空機(jī)組而提高實(shí)驗(yàn)效率。若γ射線二極管的壽命能提升到3～4發(fā)次更換1次二極管，實(shí)驗(yàn)效率就能有較大提升。本文通過分析γ射線二極管的物理過程，改進(jìn)二極管的陰陽極材料和結(jié)構(gòu)，對(duì)影響二極管壽命的關(guān)鍵因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，旨在降低陰極燒蝕、濺射沉積污染及陽極的熱-力學(xué)損傷，實(shí)現(xiàn)陰陽極復(fù)用至少3發(fā)次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，以提升輻射效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究效率。

1 γ射線二極管壽命影響因素

1.1 γ射線二極管物理過程

大面積脈沖γ射線輻射裝置主體設(shè)計(jì)由6臺(tái)Marx發(fā)生器、24條水傳輸線、12級(jí)感應(yīng)腔、1條真空磁絕緣傳輸線和γ射線二極管組成。其中，12級(jí)感應(yīng)腔可通過感應(yīng)電壓疊加原理將單級(jí)不低于0.8 MV的電脈沖疊加到次級(jí)磁絕緣傳輸線上，磁絕緣傳輸線輸出端將不低于9.0 MV的電脈沖傳輸耦合至γ射線二極管，保證陰極爆炸發(fā)射產(chǎn)生至少300 kA的束流轟擊陽極靶，通過軔致輻射產(chǎn)生劑量率大于109Gy/s、脈沖寬度約20 ns的γ射線，用于γ射線輻射效應(yīng)研究。

γ射線二極管的電子束包絡(luò)變化過程如圖1所示[6]，當(dāng)磁絕緣傳輸線的電脈沖到達(dá)二極管并超過陰極爆炸發(fā)射閾值時(shí)，陰極表面開始產(chǎn)生電子束并向陽極運(yùn)動(dòng)。隨電功率上升到峰值，電流逐漸增大，束流自磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，電子束的包絡(luò)由發(fā)散到弱箍縮再到箍縮，依次碰撞到二極管腔體側(cè)壁、陽極外環(huán)和中心區(qū)域。峰值過后，電功率開始下降，電流逐漸降低，束流自磁場(chǎng)逐漸減弱，電子束又由箍縮到弱箍縮再到發(fā)散，包絡(luò)依次由陽極中心區(qū)域、陽極外環(huán)擴(kuò)展到側(cè)壁。在電子束逐漸箍縮又發(fā)散的過程中，其作用到腔體和陽極的各位置時(shí)均會(huì)發(fā)生軔致輻射，由各方向的γ射線形成大面積的脈沖輻射場(chǎng)，可用于輻射效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[2]。

圖1 γ射線二極管電子束包絡(luò)變化過程Fig.1 Variation of electron beam envelope in γ-ray diode

1.2 陰陽極損傷因素

研究表明，百kA量級(jí)的電子束在幾十ns的時(shí)間內(nèi)沉積在陽極上，會(huì)引起陽極溫度急劇升高，形成熱激波，產(chǎn)生熱-力學(xué)損傷效應(yīng)，引起陽極的形變和破損，影響陽極的壽命[4-7]。與此同時(shí)，陽極溫度升高和受粒子轟擊后，表面出射的粒子向陰極運(yùn)動(dòng)，在陰極表層形成濺射沉積污染，會(huì)影響陰極壽命[8]。在二極管工作過程中，大電流通過陰極表面，由于歐姆加熱而導(dǎo)致表面燒蝕，也會(huì)影響陰極的壽命[5]。圖2為強(qiáng)光一號(hào)裝置γ射線二極管實(shí)驗(yàn)后的陰極和陽極形貌，陰極為不銹鋼襯底上粘貼天鵝絨作為電子發(fā)射源，陽極采用厚度0.6 mm正方形鉭片作為軔致輻射靶。圖2a中陰極燒蝕和濺射沉積污染均較嚴(yán)重，部分天鵝絨已完全燒蝕，非發(fā)射區(qū)也被污染；圖2b中陽極中心位置熱-力學(xué)損傷嚴(yán)重，中心已破損變形。因此，γ射線二極管在單發(fā)次實(shí)驗(yàn)后即需更換，以保證下一發(fā)次實(shí)驗(yàn)輸出的輻射場(chǎng)能滿足要求[4-5]。

a——陰極；b——陽極圖2 強(qiáng)光一號(hào)裝置γ射線二極管實(shí)驗(yàn)后的陰陽極Fig.2 Cathode and anode of γ-ray diode on Qiangguang-Ⅰ facility after experiment

2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

2.1 實(shí)驗(yàn)等效性分析

大面積脈沖γ射線輻射裝置驅(qū)動(dòng)源尚處于建設(shè)階段，γ射線二極管的壽命實(shí)驗(yàn)當(dāng)前僅能在強(qiáng)光一號(hào)裝置上開展研究，兩者的二極管和輻射場(chǎng)參數(shù)列于表1，其中，V為二極管峰值電壓，I為峰值電流，tFWHM為γ射線的脈沖時(shí)間寬度，φ為陽極靶直徑，D為二極管間隙，j為束流密度，E為能量密度。與強(qiáng)光一號(hào)裝置相比，大面積脈沖γ射線輻射裝置二極管區(qū)的能量密度和束流密度相對(duì)較小、熱-力學(xué)效應(yīng)和濺射效應(yīng)均相對(duì)較弱。因此，只要在強(qiáng)光一號(hào)裝置上完成二極管的壽命提升關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證，就可應(yīng)用于大面積脈沖γ射線輻射裝置。

表1 強(qiáng)光一號(hào)裝置和大面積脈沖γ射線輻射裝置參數(shù)比較Table 1 Parameter comparison of Qiangguang-Ⅰ facility and large area pulsed γ-ray radiation facility

2.2 強(qiáng)光一號(hào)裝置輸出參數(shù)

強(qiáng)光一號(hào)裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示[4-5]，驅(qū)動(dòng)源主要由直線變壓器驅(qū)動(dòng)源(LTD)、中儲(chǔ)電容、主開關(guān)(MS)、脈沖形成線(PFL)、多針開關(guān)(S)、輸出線(OL)、絕緣堆棧、磁絕緣傳輸線(MITL)、等離子體斷路開關(guān)(POS)和二極管組成。二極管所用陰陽極如圖2所示，天鵝絨陰極直徑為120 mm，正方形陽極鉭靶邊長為120 mm，陰陽極間隙可調(diào)，常用間隙為28.8 mm。輻射場(chǎng)的劑量由二極管陽極前方布置的LiF熱釋光劑量片測(cè)量，γ射線脈沖時(shí)間譜由Si-PIN探測(cè)器測(cè)量，裝置的劑量率參數(shù)由劑量與時(shí)間譜波形的半高寬(FWHM)相比給出[9-10]。強(qiáng)光一號(hào)裝置滿電壓運(yùn)行條件下，負(fù)載二極管上可獲得超過4.0 MV驅(qū)動(dòng)電壓，電流可達(dá)120 kA，裝置正前方的劑量率可達(dá)109Gy/s以上，是目前國內(nèi)重要的脈沖γ射線輻射模擬考核設(shè)備之一[1-2,4]。

圖3 強(qiáng)光一號(hào)裝置結(jié)構(gòu)Fig.3 Schematic of Qiangguang-Ⅰ facility

2.3 陰陽極壽命提升方法

從γ射線二極管的物理過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，陰極發(fā)射導(dǎo)致的燒蝕、陽極的熱-力學(xué)損傷和陽極對(duì)陰極表面的濺射沉積污染是陰陽極損傷的重要因素。為提升陰陽極壽命，必須在滿足二極管輻射劑量率大于109Gy/s的條件下，盡量減少上述3個(gè)因素的影響。

陰極發(fā)射導(dǎo)致的燒蝕源自歐姆加熱，這與陰極發(fā)射的總電流、面積及自身材料的性質(zhì)有關(guān)。輻射效應(yīng)研究要求輻射場(chǎng)具有一定的面積和劑量率，考慮到二極管與脈沖功率驅(qū)動(dòng)源阻抗的耦合，二極管的總電流、陰極半徑和陰陽極間隙無法做更多的調(diào)整[3]。因此，在陰極壽命提升實(shí)驗(yàn)研究中主要從陰極材料自身的物理性質(zhì)和陰極發(fā)射特性出發(fā)，嘗試實(shí)驗(yàn)多種材料的陰極，并對(duì)發(fā)射區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化。

陰極表面的濺射沉積污染源自陽極表層粒子被碰撞和受熱蒸發(fā)兩個(gè)過程，這兩個(gè)過程均與陽極表面接收到的束流密度相關(guān)。陽極的熱-力學(xué)損傷源自電子束的能量在陽極中的瞬間沉積，熱量無法快速擴(kuò)散，形成熱激波，熱激波在縱向傳播和壓縮形成較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致陽極材料發(fā)生形變和破損[2]。因此，在陽極壽命提升實(shí)驗(yàn)研究中，一是減少電子束在陽極單位面積上的能量沉積，二是隔離熱激波的傳播壓縮過程，防止熱應(yīng)力超過材料的應(yīng)變閾值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 陰極壽命提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將強(qiáng)光一號(hào)裝置天鵝絨陰極換成金屬材料(黃銅、鋁、不銹鋼、鈦合金)和復(fù)合材料(鋁基碳化硅、鋁基碳化硼)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用于測(cè)試不同陰極材料抗燒蝕和濺射沉積污染的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，換用不同陰極，對(duì)二極管的阻抗和輻射場(chǎng)影響不大。這主要是因?yàn)椴煌帢O的發(fā)射機(jī)制和發(fā)射閾值不同，各種陰極材料的發(fā)射閾值約為100～250 kV/cm，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件(峰值電場(chǎng)強(qiáng)度約為1 200 kV/cm)下，無論是天鵝絨、金屬還是復(fù)合材料，均在脈沖上升沿的3～5 ns內(nèi)就形成電子束發(fā)射，對(duì)二極管工作的過程影響相當(dāng)小[11]。實(shí)驗(yàn)后的黃銅陰極形貌如圖4a所示，與圖2a的天鵝絨陰極相比，陰極的燒蝕和濺射沉積污染稍弱，且實(shí)驗(yàn)后無需重新粘貼表層的天鵝絨即可用于下次實(shí)驗(yàn)。所使用的復(fù)合材料陰極由于鋁基底表層的碳化硅和碳化硼易于脫落，在如此高的強(qiáng)流條件下不是較好的選擇。其他金屬材料中，鋁因?yàn)槿埸c(diǎn)低，實(shí)驗(yàn)后熔融物重新凝固導(dǎo)致陰極表面平整度下降，不再采用；不銹鋼和鈦合金抗燒蝕能力好，但由于硬度高，不便于打磨。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黃銅作為二極管的陰極材料燒蝕情況較好，打磨方便，易于復(fù)用。

圖4b為通過粒子模擬(PIC)獲得的二極管黃銅陰極不同發(fā)射位置的電子束動(dòng)力學(xué)分布[12]，可看出，除環(huán)上發(fā)射位置外，在黃銅陰極其他區(qū)域，特別是凹槽位置也有很多粒子發(fā)射。從圖2和圖4的實(shí)驗(yàn)后陰極形貌可知，這些區(qū)域的濺射沉積污染也相當(dāng)嚴(yán)重。由于空間電荷限制，在特定電壓條件下，陰極總的發(fā)射流強(qiáng)是一定的，可增大陰極的發(fā)射面積來減小發(fā)射電流密度及減少陰極表面的燒蝕[13]。圖5a為改進(jìn)后的陰極(深槽黃銅陰極)結(jié)構(gòu)，圖5b為通過PIC獲得的改進(jìn)后的陰極所發(fā)射電子的動(dòng)力學(xué)分布，對(duì)比圖4b的模擬結(jié)果可知，陰極環(huán)上發(fā)射的粒子增加，凹槽位置的發(fā)射減少。深槽陰極既增加了陰極表面積，又加大了凹槽區(qū)域與陽極靶的距離，在陰極復(fù)用時(shí)，有利于減小已污染的深槽部分陰極發(fā)射的均勻性和穩(wěn)定性的影響。

在強(qiáng)光一號(hào)裝置上進(jìn)行圖5a所示結(jié)構(gòu)的黃銅陰極實(shí)驗(yàn)，同一陰極重復(fù)3發(fā)次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)陽極采用相同的鉭多層陽極靶。3發(fā)次實(shí)驗(yàn)后的深槽黃銅陰極表面形貌如圖6所示，陰極的黃銅顏色受燒蝕影響逐漸變黑，同時(shí)由于濺射沉積污染逐漸覆蓋了濺射物。3發(fā)次實(shí)驗(yàn)中二極管的輻射劑量率分別為1.5×109、3.7×109、5.9×109Gy/s，均大于1×109Gy/s，滿足γ射線輻射效應(yīng)考核的實(shí)驗(yàn)要求。改進(jìn)的陰極可達(dá)到連續(xù)復(fù)用3發(fā)次的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。每發(fā)次二極管的輻射劑量率稍有不同，這是由強(qiáng)光一號(hào)裝置POS開關(guān)的工作不穩(wěn)定導(dǎo)致二極管耦合功率變化引起的[4]。

圖4 黃銅陰極及其發(fā)射的電子束Fig.4 Copper cathode and its beam emission

a——第1次實(shí)驗(yàn)后陰極表面形貌(Shot19407)；b——第2次實(shí)驗(yàn)后陰極表面形貌(Shot19409)；c——第3次實(shí)驗(yàn)后陰極表面形貌(Shot19410)圖6 深槽黃銅陰極復(fù)用3次的表面形貌變化Fig.6 Morphology evolution of deeper-slot copper cathode reutilized for three times

3.2 陽極壽命提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果

強(qiáng)光一號(hào)裝置原有的鉭陽極靶實(shí)驗(yàn)后熱-力學(xué)損傷較嚴(yán)重，單發(fā)次實(shí)驗(yàn)后靶中心區(qū)域就發(fā)生破損。這是由于電子束流密度較高，在陽極上沉積高密度能量后導(dǎo)致鉭陽極靶的熱-力學(xué)效應(yīng)較強(qiáng)，引起熱-力學(xué)損傷[3,7]。為降低陽極靶面處電子的束流密度，在0.6 mm的鉭陽極表面涂覆1層20 μm的石墨進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，單發(fā)次實(shí)驗(yàn)后石墨-鉭復(fù)合陽極與鉭陽極實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。增加石墨涂覆層后，電子束在陽極靶面沉積的均勻性有所改善，中心區(qū)域不再破損。為驗(yàn)證石墨-鉭復(fù)合陽極實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性，測(cè)試多個(gè)石墨-鉭復(fù)合陽極，陽極靶中心區(qū)域均未損壞(圖7)。這說明采用增加低原子序數(shù)、高比熱的涂覆層的復(fù)合靶能提高陽極的抗熱-力學(xué)損傷能力。可能的原因是，電子束在低原子序數(shù)的石墨材料單位厚度沉積的能量少，石墨材料比熱大，陽極表面更不易發(fā)射離子，箍縮效應(yīng)變?nèi)?，不?huì)在陽極中心處出現(xiàn)高電流密度的束流[14]，從而保證了陽極靶中心不再破損。

將圖7所示的單發(fā)次實(shí)驗(yàn)后的石墨-鉭復(fù)合陽極重新安裝在強(qiáng)光一號(hào)裝置進(jìn)行第2次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后，陽極靶中心處出現(xiàn)了破損，原因是在第1次使用時(shí)，復(fù)合陽極表層20 μm的石墨已破壞，退化為單純的鉭陽極，僅能復(fù)用1發(fā)次。這也說明表層的石墨涂覆層在降低電子束束流密度、減小熱-力學(xué)損傷效應(yīng)上起到了關(guān)鍵作用，因此可認(rèn)為石墨-鉭復(fù)合陽極的壽命為2發(fā)次。

圖7 鉭陽極與石墨-鉭復(fù)合陽極實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Morphology of tantalum anode and graphite-tantalum anode after experiment

除降低電流密度，還可從熱激波傳播與壓縮過程進(jìn)一步考慮陽極的優(yōu)化。將0.6 mm的鉭陽極更換為鉭多層陽極靶(每層0.05 mm，共12層)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，單發(fā)次實(shí)驗(yàn)后的陽極表面形貌如圖8所示，可看出，鉭多層陽極實(shí)驗(yàn)后的表面形貌與圖7所示的兩種陽極形貌具有顯著不同：多層陽極的電子束束斑和損傷區(qū)域較鉭陽極大，但比石墨-鉭復(fù)合陽極小，破損處未構(gòu)成貫穿，僅是表面出現(xiàn)了熔融，可判斷鉭多層陽極的熱-力學(xué)損傷程度介于其他兩種陽極之間。采用鉭多層陽極后，抗熱-力學(xué)損傷能力提升的原因可能是多層結(jié)構(gòu)隔斷每層之間的熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致熱激波被限制在單層或鄰近的幾層材料內(nèi)，損壞的僅是電子束能量沉積峰值附近的幾層，熱激波無法縱向傳播和壓縮，不會(huì)引起整個(gè)陽極的層裂和形變。

若將鉭多層陽極看作第1層是50 μm鉭涂覆的鉭陽極，電子束的束斑應(yīng)小于石墨-鉭復(fù)合陽極，甚至與鉭陽極一致，在中心區(qū)域形成高密度束流，引起中心破損，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鉭多層陽極較鉭陽極電子束束斑和損傷區(qū)域大，說明多層結(jié)構(gòu)的陽極對(duì)電子束的箍縮起到了抑制作用，其原因可能與層間空隙和二次粒子有關(guān)。圖8a為Shot19330所用的未改進(jìn)的陰極實(shí)驗(yàn)后表面形貌，與圖2a和圖4a實(shí)驗(yàn)后的陰極表面形貌相比，采用鉭多層陽極顯著降低了陰極的濺射沉積污染，說明電子束密度降低和熱激波的隔離對(duì)陰極復(fù)用也有促進(jìn)。此外，對(duì)比圖8a和圖6可知，采用鉭多層陽極的條件下，改進(jìn)后的深槽陰極的濺射沉積污染和燒蝕均減弱，這也說明深槽陰極相對(duì)更具優(yōu)勢(shì)。

在強(qiáng)光一號(hào)裝置上將同一鉭多層陽極進(jìn)行4發(fā)次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后的陽極表面形貌如圖9所示，除Shot19413發(fā)次實(shí)驗(yàn)采用原有陰極(圖4)外，其余3發(fā)次均采用相同的改進(jìn)陰極(圖5)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，每發(fā)次實(shí)驗(yàn)后鉭陽極靶均未破損，4發(fā)次實(shí)驗(yàn)中二極管的輻射劑量率分別為1.2×1010、4.9×109、2.9×109、4.2×109Gy/s，均滿足γ射線輻射效應(yīng)考核的實(shí)驗(yàn)要求，說明鉭多層陽極已達(dá)到復(fù)用4發(fā)次的能力。由圖9可知，每次實(shí)驗(yàn)后陽極靶表面形貌均發(fā)生了變化，說明在目前的實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件下，即使陽極發(fā)生了一定的形變，仍可保證復(fù)用時(shí)的輻射劑量率。從Shot19413的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，陽極靶仍未損壞，可繼續(xù)復(fù)用。值得一提的是，每發(fā)次實(shí)驗(yàn)電子束斑的中心區(qū)域發(fā)生了變化，這可能與強(qiáng)光一號(hào)裝置所采用的等離子體斷路開關(guān)的工作狀態(tài)和磁絕緣傳輸線的偏心有關(guān)。

圖9 鉭多層陽極靶復(fù)用4次的表面形貌變化Fig.9 Morphology evolution of stacked tantalum anode reutilized for 4 times

4 結(jié)論

為提高大面積脈沖γ射線輻射裝置的實(shí)驗(yàn)效率，對(duì)γ射線二極管壽命的影響因素進(jìn)行了分析，并給出了壽命提升的改進(jìn)方法。由于目前裝置處于在建階段，從二極管電流密度和能量密度角度分析，只要在強(qiáng)光一號(hào)裝置上完成二極管的壽命提升關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證，就可應(yīng)用于大面積脈沖γ射線輻射裝置。

強(qiáng)光一號(hào)裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同陰極材料的發(fā)射機(jī)理和發(fā)射閾值對(duì)二極管工作影響不大，陰極結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)更加重要，通過采用深槽結(jié)構(gòu)的陰極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電子束流密度降低，陰極燒蝕和濺射沉積污染均有下降，實(shí)現(xiàn)了陰極復(fù)用3發(fā)次的目標(biāo)。采用石墨-鉭復(fù)合陽極能抑制電子束箍縮，均勻性得到較大改進(jìn)，陽極壽命提升到2發(fā)次。使用鉭多層陽極能隔離熱激波的傳播和壓縮，抗熱-力學(xué)損傷能力有較大提升，電子束斑較鉭陽極稍大，對(duì)束流箍縮也起到了一定的抑制作用。鉭多層陽極獲得實(shí)驗(yàn)復(fù)用4發(fā)次的結(jié)果，能滿足γ射線二極管壽命提升的目標(biāo)。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為擬建成的γ射線輻射模擬裝置的二極管研制提供新的方法和思路。