中子数字成像试验中,现场可编程门阵列(FPGA)是重要的成像逻辑控制器件。然而,中子辐照易引起FPGA的单粒子效应,对中子成像引入本底噪声,因此必须采取措施,减少中子辐照对FPGA成像的影响。结合图像周期性的特点,采用三判二的技术方法替代三模冗余,裁决成像关键信号; 采用硬件实现的中值滤波算法,平滑由于RAM区单粒子翻转等原因呈现在图像上的噪点。仿真结果表明,本文采用的两种技术方法不但降低资金成本,提高FPGA资源冗余度,而且在取得良好的抗辐照滤波效果的同时,保留图像细节。时序仿真和硬件平台验证了设计的正确性。

研究了用掠入射散射法测量光学表面散射分布实验中存在的异常散射现象。首先,介绍了实验装置, 并用原子力显微镜(AFM)测量了样品的表面粗糙度, 给出了工作波长为0.154 nm时不同样品在不同掠入射角下的表面散射分布。然后,分析了异常散射角与临界角的关系。最后,对影响散射强度的因素进行了分析。实验结果表明: 当掠入射角大于临界角时能观测到光学表面的异常散射现象。在波长一定的情况下, 异常散射角与样品材料有关, 与掠入射角和表面粗糙度无关; 异常散射角略小于临界角, 误差变化为-8.6%~-0.9%。另外, 镜像反射强度随着入射角和表面粗糙度的增大而迅速减弱, 但异常散射强度与镜像反射强度的比值(峰值比)反而随着掠入射角或表面粗糙度的增大而增大, 其比值在0.012~2.667变化。结果证明样品的材料和表面形貌是影响异常散射分布的两个重要因素。

作为色球层光谱的主要成分，莱曼阿尔法辐射在太阳物理学和日冕物理学中具有非常重要的地位。通过观测莱曼阿尔法光谱，可以分析出太阳色球层的主要结构和动态。采用内部遮挡结构，从光学要求出发设计了口径40 mm、焦距590 mm的反射式日冕仪，用以观测太阳在1.1R⊙~2.5R⊙(R⊙为太阳半径)范围内莱曼阿尔法波段日冕的辐射。该结构应用两片非球面反射镜和一片球面反射镜成像，一片平面反射镜对光路进行偏折。该系统的光学传递函数接近衍射极限，杂散光水平为太阳光球辐射的10-6倍，满足莱曼阿尔法波段日冕的测量要求。

介绍了掠入射X射线散射法(GXRS)测量超光滑表面的原理及基于商业用X射线衍射仪改造而成的实验装置。选择3片不同粗糙度的硅片作为实验样品，根据一级矢量微扰理论对各个样品所测量的散射分布进行处理。结果表明，GXRS法得到的样品功率谱密度函数(PSD)与使用原子力显微镜(AFM)所测量的结果基本相符。分析了探测器接收狭缝的宽度和入射光发散度对实验结果的影响，结果表明，在其他实验条件理想的情况下，当探测器接收狭缝宽度＜0.02 mm，入射光发散度＜43″时，在空间频率＞0.03 μm-1的范围内，由其引起的PSD函数测量误差＜2%。随着探测器接收狭缝宽度和入射光发散度的减小，测量误差呈指数迅速减小。在所测量的空间频率范围内，PSD函数的误差随频率的增加而减小,仪器的重复精度优于2.6%。