采用磁控溅射SnSe-ZnSe-Cu硒化物靶和Sn-Zn-Cu金属单质靶的方法制备两种Cu2ZnSnSe4(CZTSe)预制层，并将两种预制层采用相同的硒化工艺制备出CZTSe薄膜吸收层。分别采用XRD、Raman、SEM、EDS等分析了薄膜的晶体结构、相的纯度、表面及截面形貌和元素组分，结果发现采用硒化物靶制备的CZTSe吸收层薄膜更为平整致密且无明显孔洞。同时采用Hall测试和J-V测试对太阳电池薄膜的电学性质进行了表征，结果表明硒化物靶制备的CZTSe太阳电池的电流密度以及光电转化效率要高于金属单质靶，金属单质靶制备的CZTSe薄膜电池的开路电压为356 mV，短路电流密度为20.61 mA/cm2，光电转换效率为2.18%，而硒化物靶制备的CZTSe薄膜电池的开路电压为354 mV，短路电流密度为28.41 mA/cm2，光电转换效率为3.33%。

·OH在众多领域中具有非常重要的作用,在国际上引起了广泛关注,而大气压等离子体射流由于不需要真空、装置简单易于携带,且具有高浓度活性粒子、高电子温度、低射流温度等优点,具有极强的应用前景,成为气体放电领域的重要研究课题.特别是如何诱导等离子体射流中·OH的产生已成为等离子体射流领域一个新的研究热点.国外率先报道了将水蒸汽以一定的比例混入等离子体射流工作气体中以诱导产生大量·OH的研究,然而当含水量较高时,射流会剧烈摆动,放电变得十分不均匀、不稳定.为此,本文设计了一种大气压双环电极氩气等离子体射流诱导水产生·OH的装置,通过引入超声雾化装置增加等离子体羽周围的湿度以提高·OH含量,重点研究了不同电压、流量下诱导水生成OH(A2Σ+)的生成规律;利用发射光谱法测试了装置产生·OH的含量;并利用810.41和811.48 nm这两条Ar原子光谱线,计算了等离子体羽中的电子温度.结果表明等离子体羽可以诱导周围的水产生·OH,且随电压从20 kV增大到28 kV时,OH(A2Σ+)的产量逐渐增大;而当氩气流量从100 L·h-1增大到200 L·h-1时,·OH产量随着流量的增大而增大,但是当氩气流量从200 L·h-1增大到600 L·h-1时,·OH产量随着流量的增大而不断减小.OH(A2Σ+)的产量和电子温度变化趋势完全一致,证明了·OH的产量主要受电子温度的影响.

为获得能够实际应用的飞秒时间分辨软X射线变像管，提出并完成了一种新的扫描变像管管型的理论设计。新管型采用五电极平面对称静电柱透镜,它易于对电子束进行强聚焦，且没有轴对称透镜的电子束聚焦交叉点，由此可以缩短变像管长度，减小渡越时间弥散和抑制空间电荷效应，从而提高动态范围和时间分辨率。通过模拟计算得到：在光电子初能量色散半高宽为1.6 eV、狭缝面积为10 mm×20 μm、时间分辨能力为500 fs时，软X射线变像管有用的动态范围约100倍。

为改善大偏转角度的偏转像质，设计了一种高时间分辨、大扫描长度的扫描变像管电子光学和行波偏转系统。对变像管后加速技术进行了实验研究，结合图像外增强技术，解决了大面积扫描图像的探测灵敏度问题，达到了同时扩展扫描变像管的时间量程和提高时间分辨力的目的，研制出了宽时间量程、高时间分辨力的扫描变像管。初步实验表明，在量程为5 ns时，时间分辨力达到5 ps，也就是时间分辨力与时间量程之比达到1/1 000。

优化设计和研制了一种旨在获得大的动态范围的皮秒时间分辨软X射线扫描相机系统.该相机阴极有效面积Φ30 mm，聚焦电压8 kV，有效防止了打火对动态范围的影响；摒弃了微通道板内增强器，引入了后加速系统，以保证足够高的荧光屏量子效率；采用了大动态范围的像增强器进行图像外增强.借助于皮秒激光器动态测试和标定系统对其性能进行了实验评价，获得了动态范围大于2 000的结果.

基于非成像光学的原理，设计并研制了一种用于弱光探测器的复合抛物面聚光镜.提出基于遗传算法的优化设计聚光镜电子光学系统的新方法，将探测器阳极对光电子的接收率作为遗传进化的目标函数，把复合抛物面聚光镜系统的几何结构参量和电参量作为优化设计的搜索变量，通过控制遗传算法的遗传进化方向，进行全局优化调整.仿真实验结果表明，优化后的聚光镜在会聚光线的同时可以对光电子实现有效的会聚.当入射角为30°时，光透过率高于75％，电子收集率为100%，可以满足具有反射式光电阴极和大探测面积的弱光探测器要求.

提出并设计了一种旨在获得大动态范围的软X射线扫描变像管.该管型在保证大的阴极有效使用面积的情况下，通过减小电子的渡越时间来减小空间电荷效应对扫描变像管性能的影响，从而改善扫描变像管的动态范围.借助于YAG皮秒激光器对其性能进行了实验评价，获得了时间分辨率优于31 ps和动态范围大于922的结果.

提出了一种新型的基于共面线结构的多阳极光电倍增管（CPWMA-PMT），可实现大的工作面积、反射式光电阴极和近贴式聚焦方式。阐述了CPWMA-PMT的工作原理，分析了设计与研制中的关键问题。对所研制的CPLMA-PMT进行了参量测试，验证了在近贴聚焦工作条件下采用共面线多阳极结构的可行性，并提出了进一步的改进方向。

对微通道板的动态特性进行了数值模拟,得到了电子的渡越时间与入射时刻的关系曲线。获得了光电子的倍增次数随入射时刻而变化,并在考虑了入射电子为一高斯电子脉冲的情况下,分析了选通脉冲的幅度、宽度和波形对选通特性的影响。结果表明:随着倍增次数增多,渡越时间越大;当电压幅度不同时,增益曲线的峰值所对应的电子入射时刻也不同。

对皮秒高压脉冲驱动下微通道板中电子的渡越时间特性和增益特性进行了数值模拟，在电压脉冲波形分别为高斯形、三角形和梯形时，得到了电子渡越时间与电压脉冲宽度、幅度的关系曲线。在考虑入射电子为一高斯电子脉冲的情况下，获得了增益曲线的半峰全宽和峰值随脉冲电压幅度、宽度的变化规律。分析结果表明：当微通道板两端所加电压为梯形波时，微通道板中电子的渡越时间特性和增益特性较加三角波和高斯波要好。