为了更好地实现对重金属污泥的资源化利用，研究了高温无害化处理重金属污泥与建筑渣土混合渣料磨细粉对硅酸盐水泥基材料工作性、力学性能、早期收缩变形、抗氯离子渗透性能及重金属浸出的影响及机理。研究结果表明，随着磨细粉掺量的增加，硅酸盐水泥基材料的工作性没有降低，但其力学性能均有一定程度下降，这说明磨细粉与硅酸盐水泥的需水比相差不大，但其掺量越大水泥基材料中水泥的量越低，其强度均会有一定程度下降。磨细粉不会引起硅酸盐水泥基材料的体积安定性问题，可以提高早期抗裂性，但会降低其抗氯离子渗透性能。含磨细粉试件中重金属的浸出浓度、水胶比的下降与龄期的上升呈负相关，且在28 d龄期下含40%(质量分数)磨细粉的硅酸盐水泥基材料中重金属Cu、Ni、Zn和Cr的浸出量均低于GB 30760-2014《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》规定的浸出浓度限值。

建立了理论热脱附和原位程序升温脱附方法研究III族氮化物光电阴极部件的热除气过程。基于Malev吸附-扩散除气理论搭建了光电阴极的平板模型，利用Fick第一和第二定理计算得到了除气过程中样品吸附气体浓度、瞬时除气速率以及总的气体脱附量随时间变化的表达式。为便于直观研究，通过截取四阶近似给出不同扩散系数量级下的以上参量随时间的变化曲线。在III族氮化物光电阴极TPD动态法实验中，研究并分析了光电阴极部件在不同恒温除气阶段的残余气体谱图，由此得出进入真空中的脱附气体种类。采用最小二乘法拟合得到: 恒温1 000 K的条件下，N2的扩散系数为5×10-5 cm2/s。通过理论分析结合TPD实验，III族氮化物光电阴极部件热清洗的有效去除污染加热温度得到了有效的评估和验证。

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算了InP/InGaAs转移电子光阴极吸收层材料的电学结构和光学性质，交换关联能采用杂化泛函HSE06来描述。首先对闪锌矿结构GaAs材料能带图进行计算验证，接着建立标准InGaAs材料体结构模型，并对模型进行了动力学的自洽优化，在优化后的基础上进行了非自洽的计算，得到标准InGaAs材料的复介电函数，然后根据Kramers-Kronig关系推出标准InGaAs材料光吸收系数。最后，结合转移电子光阴极量子效率模型，在给定P型标准InGaAs材料非平衡少子扩散长度分别是0.8、1.0、1.2、1.4、1.6和2.0 mm的条件下，得到对能量在0.780 260～0.820 273 eV区间内、间距为0.002 eV的不同光子能量优化的InP/InGaAs转移电子光阴极吸收层厚度。

考虑用传统的成像技术检测光生电荷信号时易受模数转换噪声干扰，本文提出了一种基于单光子灵敏雪崩光电二极管(GM-APD)的光子计数成像方法。该方法以单光子灵敏GM-APD作为探测单元，以全数字化方式实现微弱光学信号的有效检测。建立了GM-APD光子流响应模型，利用马尔科夫更新过程分析了光子探测盲区对GM-APD瞬态响应的影响，得到了GM-APD输出的数字脉冲频率与光子流密度之间的关联表达式。搭建了二维扫描成像实验验证装置，通过实验得到了不同密度光子流条件下的光子计数图像。采用标准化互信息量分析得到，在光子流密度为3.0×104 count/s的条件下，该实验装置仍然可以实现可视成像; 当光子流密度达到2.7×105 count/s时，标准化互信息量大于0.5;实现了在低光子流密度时采用光子计数方式对目标物体的有效成像。

通过研究GaAs半导体材料厚度对量子效率的影响入手，提出一种利用分光光度计直接测量多层半导体厚度的新方法。根据光学干涉原理，将分光光度计测量出的反射率波谷值代入编写的JAVA程序进行计算，从而可直接得出多层半导体材料厚度，使用该方法得到的半导体层厚度误差＜9%，满足测试精度要求。此方法可用于半导体外延片材料分析、工艺提高以及批量无损测量。