基于动态X射线荧光成像技术对高集光效率、单色化成像诊断设备的需求，提出了一种四通道球面弯晶成像系统设计。采用“圆锥体”空间排布方式，解决了多个通道耦合问题。通过调整弯晶姿态，实现了像点的合理分布。针对4.51 keV能点，采用Ge(400)球面弯晶作为成像元件，给出了四通道弯晶成像系统的光学初始结构参数。在实验中利用Ti靶X射线光管，对单个通道进行了网格背光成像，获得的二维图像放大倍数为7.8倍，空间分辨率达到15 μm，初步验证了系统的成像性能。四通道弯晶成像系统与分幅相机结合，能有效解决动态X射线荧光成像技术信号弱、图像信噪比低的技术难点。

针对中等气压、中等功率下射频容性耦合(CCRF)等离子体的放电特性, 采用基于流体模型的COMSOL软件仿真, 建立一维等离子体放电模型, 以Ar为工作气体, 研究同一气压时不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。同时依据仿真模型设计制作相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极, 实验测量了不同射频输入功率时放电等离子体的有效电流电压及发射光谱, 进而计算等离子体的电子温度及电子密度; 利用玻耳兹曼双线测温法, 得到光谱法下等离子体的电子温度及电子密度。结果表明: 当气体压强为250 Pa、输入功率为100～450 W时, 等离子体电压电流呈线性关系, 电子密度随功率的增大而增大, 而电子温度并未随功率的变化而有明显变化, 其与功率无关。运用仿真模拟验证了实验的准确性, 通过比较, 三种方法所得的结果相近。通过结合等效回路法、光谱法和数值模拟仿真法初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数, 提出了结合三种方法作为实验研究的方法, 使实验结果更具说服力, 证明其方法的可靠性, 也为进一步的等离子体特性研究提供依据。

研究了广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)的光学性质。阐述了广角VISAR的原理, 指出广角诊断靶中椭球镜的作用是将靶丸内表面成虚像在靶丸中心附近。使用Zemax模拟了成像弯曲对动态干涉条纹形成的影响, 提出使用异形光纤面板进行像面矫正。研究了工程误差对干涉仪成像的影响, 若要取得良好的成像效果, 椭球镜的位置偏差不得多于30 μm, 倾角不得超过4°, 长轴方向加工误差需小于0.1 μm, 短轴方向误差需小于4 μm, 镜面反射率应高于70%。讨论了广角VISAR光学研究的进一步发展方向如影响动态条纹的更多可能因素、像面矫正的其他方法、物与像面的光学对应等。

为了增大惯性约束聚变玻璃靶丸的磁悬浮力, 通过热处理工艺对其表面金属氧化物涂层进行晶态调控从而增强磁性能的方法对热处理温度控制精度要求极高, 需要从多方面对温度进行把控。目前基于圆图记录仪的温度测量手段已经不能满足惯性约束聚变对热处理温度开展实时多模态数据分析的要求。提出一种针对精密热处理过程温度测量的多模态重构方法, 首先将精密热处理过程的温度数据进行数字化传输与存储, 然后在计算机中进行多模态解析与重构, 最后基于空间拓扑关系与特征参数标定结果, 利用Corexy机构实现热处理温度的多模态重构。结果表明所提方法可以实现对温度调控过程的单一化模态分离与多模态重构, 实现误差一般小于5%。

能源系统（PCS）为固体激光装置片状放大系统提供匹配的电脉冲泵浦能量, 涉及到高压、大电流的充放电过程, 在这个过程中可能发生电容器短路、高低压母排短路等灾难性故障。针对上述情况, 建立了能源系统及其三种主要故障的数学模型; 通过仿真计算分析了氙灯负载非线性特性对系统模型的影响, 提出了加入补偿参数的修正模型, 并通过实验验证了其有效性; 分析了故障情况下关键元件（阻尼电感、调波电感、储能电容）的耐受能力以及保护措施。

为探讨电极表面发生变化的原因和烧蚀机理, 为提升电极工作稳定性提供理论依据, 分析了经过上万发次点灯测试的大功率脉冲氙灯稀土钨电极的表面形貌、元素深度分布及价态。结果表明：工作后的电极表面出现大量裂纹以及烧蚀坑; 表面各元素主要由W,La,O三种元素组成, 分布均匀; 电极表面La以La3+形式存在, W存在原子态和+6价两种价态, 占比分别为18.29%和81.71%; 随刻蚀深度增加后, La的价态仍为+3价, W6+迅速减少直至W价态全部变为W0。

提出了一种基于平移偏摆运动的非固定环带随机双面抛光的方法, 通过设计平移偏摆装置使得工件运动方式脱离固定环带的限制, 借助随机性运动进行迭代, 解决了行星式双面抛光等固定环带抛光过程中产生的周期性轨迹问题; 通过优化运动方式组合, 在随机性运动叠加情况下实现了大口径超薄元件面形稳定收敛控制。与行星式双面抛光相比, 不仅面形精度更好, 而且没有明显的周期性加工痕迹。该方法可以应用到对表面激光损伤阈值有特殊要求的超薄件批量生产当中。

在实验室天体物理研究中, 电子束离子阱(EBIT)是极端紫外(EUV)和X射线波段能谱分析的重要实验平台, 其中EBIT中心残余的中性气体对离子产生存在显著影响。研究了阱区中心残余中性气体对电荷态分布的影响, 发现阱区中心残余中性气体和高电荷态离子之间的电荷/能量交换过程不仅影响离子的电荷分布,而且对激发函数（离子分布比例随电子能量关系曲线）有着极大的影响。利用电离平衡分析方法成功诊断出阱区中心区域残留的中性气体分子数密度, 以及内腔室的真空度。

为研究离子辐照导致空心玻璃微球机械性能的变化, 利用Ar离子辐照与空心玻璃微球组分相同的微球玻璃薄片, 结合不同温度下的等时退火处理, 采用纳米压痕测试方法研究了辐照前后玻璃机械性能的变化。测试结果表明: 辐照后玻璃的硬度和模量均呈下降趋势, 恢复阻力明显升高; 退火后的未辐照样品硬度和模量呈上升趋势, 恢复阻力在误差范围内没有发生变化;退火后的模量呈下降趋势, 恢复阻力呈下降趋势; 在退火温度约为300 ℃时, 辐照样品退火后的恢复阻力与未辐照样品基本相同。

真空激光加速机制具有加速场梯度大、加速电子电量高的优点，目前制约真空加速机制研究发展的主要问题是如何产生具有一定初速度的电子并将其注入加速场。提出了一种利用强激光与锥型靶相互作用产生高能电子并实现真空加速的新方法，利用二维PIC(Particle-in-cell)粒子模拟程序对这一方法进行了研究。模拟结果显示，对于光强为1021 W/cm2量级的高斯激光脉冲，产生了能量为GeV量级、发散角约为1°的强流快电子束。此外还通过理论解析和参数模拟研究了靶半径对这种超热电子加速机制的影响。