借助蒙特卡罗方法模拟闪光照相过程，研究了模糊和散射因素对边界检测的影响。结果表明：模糊与边界退化量的变化关系依赖于相邻飞层的材料、密度和尺寸；相同客体结构下，模糊越大，边界退化量也越大；客体结构不同，相同模糊下的边界退化量也不同；散直比越大，散射对边界检测结果的影响也越大，当散直比大于50时，散射引起的边界检测误差超过1个像素。

在高能闪光照相流体动力学实验中,模糊问题严重影响诊断结果的精度。模糊图像的边界检测结果与真实边界之间往往存在位置偏移,称为边界退化量。在照相布局和客体确定的条件下,模糊尺寸越大,边界退化量越大。利用边界退化量与模糊尺寸的这一关系,提出一种从边界检测中测量系统模糊尺寸的新想法,从闪光照相成像物理过程角度阐释了方法的原理,然后通过数值实验分析了方法的处理过程,建议测量实验利用倒锥准直器对球形客体成像。模拟结果表明：采用该方法模糊函数的FWHM误差小于1个像素。最后借助数值模拟对台阶客体照相实现了对模糊尺寸测量结果的验证。

提出了一种基于射频直线加速器的多脉冲X光照相系统, 有望用于材料动态性能诊断等流体物理动力学研究。基于射频加速器的特点, 该套照相系统能够产生时间跨度10 μs以上、数个脉冲间隔可调、脉宽为几十至一百ns的脉冲电子束, 产生电子束束斑半高宽尺寸小于1 mm。通过蒙特卡罗模拟程序Geant4, 分析计算了特定的几何布局以及不同厚度及电子束束斑条件下, 电子束打靶后在靶中的能量沉积, 靶中的电子束散射对X光焦斑的影响, 以及1 m处的照射量, 探讨了这套X光照相系统的应用可行性。结果表明, 在30 MeV,400 nC电子束轰击厚度为1 mm的靶条件下, 1 m处照射量约为9.1 R, 靶厚在1~2 mm范围内并未引起X光焦斑的明显增大。较小横向尺寸的电子束会引起靶体局部升温严重, 将会制约脉冲数量; 采用旋转靶能够提升脉冲数量, 通过分析二维旋转靶的应力, 分析了靶材升温以及钽/钽合金屈服强度对脉冲间隔的限制作用。

针对闪光照相基本布局,从照相物理过程出发,确立网栅相机下含各种物理参量的成像公式。为了获得尽量简化的成像公式,采用数值模拟和理论分析方法,探讨了网栅相机在抑制噪声、散射和模糊等方面的能力及其使用方法。结果表明：网栅相机不仅具有灵敏度高、降散射能力强和模糊小的特点,采用有/无陡坡准直器和客体的两次照相可以获得主要含光源模糊的透射率图像,极大减少了图像分析中的不确定性因素。

为了实现高度准直同时较好地保留飞层界面信息, 针对高能闪光照相实验中常用的准直技术, 改进了设计方法, 以法国实验客体(FTO)为例, 利用蒙特卡罗程序对光子电子耦合输运过程进行数值模拟实验, 验证了所提出的准直器的性能, 对采用该准直器技术下的模拟照相结果进行了准直器光程扣除方法研究, 结果表明: 改进的准直器将客体芯部区域的散射照射量降低99.8%, 接收平面处的客体信号动态范围降低99.7%, 同时在图像中完整地保留了客体外界面信息；对准直器轴向分层照相的方法可以获得误差小于0.1的客体光程。

正向成像技术是正向计算与反演相结合的密度重建技术的基础。为了正确获取闪光照相面光源下复杂客体的正向计算数值图像，提出了面光源点源化的思想，并用窗口化的探测系统模糊、径迹法等技术得到了更加准确的、含系统模糊的正向投影矩阵以及方程。利用含系统模糊的正向投影方程计算实验客体的正向投影，获得了与实验结果一致的边界信息。含系统模糊的正向投影方程和逆问题求解的约束共轭梯度法合成了整体密度重建方法。整体密度重建方法应用于FTO客体的模拟图像和实验图像，都能够将模糊控制在1~2个像素。

与X射线闪光照相相比，GeV级质子照相因质子的穿透能力更强而更能满足流体动力学最佳光程、更小不确定度的要求。质子照相用于提取阴影客体信息的过程比X射线闪光照相复杂。为了便于分析质子照相过程及其特性，以质子照相的输运过程为基础，逐步考虑了质子与物质相互作用的各种过程--核反应、多次库仑散射、准弹性散射和弹性散射，并获得含各种过程的质子照相理论计算表达式。在含准直的系统中，理论计算公式中包含了多次弹性散射和准弹性散射项。通过与QMCPrad计算结果的对比得知弹性散射高斯近似下的理论计算结果与蒙特卡罗方法(MC)计算结果一致，与更准确的“黑体”模型的相对误差为3%~5%。这意味着在某种程序上，当研究质子照相规律或设计系统时，高能质子照相的理论计算公式能够替代MC模拟。

为了减小X射线辐射照相蒙特卡罗模拟中成像平面上电子结果的涨落，尝试了一种新指向概率虚拟源方法。该方法利用指向概率法产生成像平面电子的主要来源--虚拟X射线源，不仅在一次历史中增加了模拟电子的概率，而且使一次模拟对更多的记录点有贡献。使用指向概率虚拟源方法模拟结果表明：在X射线辐射照相中，指向概率虚拟源方法有效地减小了电子贡献的涨落，改善了模拟结果，提高了MCNP模拟X射线辐射照相过程的能力。

为了快速、精确地计算高能X射线照相中的散射光子分布，提出了将该过程中的粒子输运问题近似为一个有效的纯光子输运问题。针对该纯光子输运方程提出了一种适合于计算机计算的逐级迭代求解公式，并将该公式进行了离散化，然后编写成了计算机离散程序。用蒙特卡罗程序MCNP模拟得到了该程序所需要的参数和分布函数。最后用MCNP对该程序进行了检验。对于薄客体离散程序的计算结果与MCNP符合较好，但对于厚客体二者有较大偏离。目前可以把该程序应用于一些定性的计算分析。

在介绍照射量计算方法的基础上，依据散射的主要来源，给出了一种从实验上检验蒙特卡罗散射模拟精度的方法。该方法的核心是: 构造一对有关联的照相布局--二者具有相同的直穿强度和不同的散射强度，两种照相布局的成像图像之差对应于它们的散射之差，其中前者可以用实验测量得到而后者可以用蒙特卡罗模拟得到,我们对三组客体模型进行了闪光照相实验和蒙特卡罗数值模拟，发现每一种客体模型下的成像图像之差及散射之差的分布形状都非常相似，并且具有几乎一致的比例系数约为4.95。