透射质子的能损和散射角是质子照相成像模糊的主要来源。基于Zumbro聚焦成像磁透镜的质子照相技术, 可基本消除散射角引起的成像模糊, 实现几十μm的空间分辨, 但无法对能损信息进行优化是其空间分辨能力难以进一步提升的主要原因。为利用透射质子的能损信息, 进一步提高质子照相的空间分辨能力, 提出了一种新型的成像磁透镜, 称之为能损型聚焦成像磁透镜。基于11 MeV低能能损型质子照相的实验束线和Geant4模拟软件, 建立全过程照相模型, 研究11 MeV能损型成像束线的空间分辨能力。模拟研究表明: 对于10 μm厚的Al箔, 考虑点扩散函数等测量系统成像模糊的影响, 11 MeV能损型成像束线可实现约30 μm的空间分辨。与等大型Zumbro磁透镜相比, 空间分辨能力得到显著提升。

强流电子束束参数瞬态测量系统在直线感应加速器的复杂电磁环境中会受到强电磁的干扰，主要包括：干扰特性、干扰机理、数学描述、抑制措施、防范措施等，这些干扰既针对电路又针对系统，从而对束参数瞬态测量系统测量的稳定性以及测量数据的有效性都有很大的影响。介绍时间分辨测量系统的原理，分析了瞬态脉冲干扰的成因和抑制方法，给出了束参数测量系统的实验布局和特点，进一步探讨电子器件电性能受瞬态脉冲干扰后的抑制措施，其目的是为了达到减少或消除干扰，破坏干扰信号的传输条件，从而提高整个系统的抗干扰能力及可靠性。通过采用光纤传输控制信号可以很好地传输窄脉冲，减少信号延时抖动，以达到高速信号的可靠稳定传输；利用紧凑嵌入式方法，提高了抗电磁干扰的能力，可以更好保护测量系统电子器件，提高整个系统的抗干扰能力。

利用已经建成的4 MeV LIA注入器，结合时间分辨测量系统研究了三种测量技术：发射度测量法、无场准直器和磁场准直器测量法。介绍了强流束亮度定义和典型方法理论分析及测量技术的物理概念，提出了用于猝发多脉冲电子束发射度测量装置的设计与调试，通过对时间分辨测量系统的分幅相机记录的光强度分布信息处理，得到电子束束斑均方根半径和发射角，分析某一时刻数据，即可得到电子束某一时刻发射度，从而获得多脉冲电子束时间分辨发射度。在4 MeV LIA注入器上对多脉冲电子束流的发射度进行测量，得到电子束归一化均方根发射度约为114 mm·mrad、双脉冲456 mm·mrad的归一化发射度。最后结合电子束的高斯分布初步分析并给出均方根发射度、实测发射度和边发射度的关系。

切伦科夫辐射是一种方向性极好的辐射, 其辐射能量发射方向严格地与带电粒子的运动方向相关, 辐射光携带了带电粒子的方向信息, 利用这种特性可以进行电子束发散角及其分布的测量。在基于切伦科夫辐射原理的基础上, 考虑电子与物质作用时的多重库仑散射、电离等效应, 进行了电子束发散角测量的蒙特卡罗数值模拟程序的建模工作, 并完成了理想电子束及具有发散角分布的电子束的测量技术模拟工作。大量模拟结果显示, 这种测量方法是可行的, 具有对电子束发散角分布进行直接测量的能力, 并且其测量系统结构简单。

高能电子照相是一种新兴的无损探测技术,可以在不拆解客体的情况下对客体材料及其内部结构进行定量测量。与高能质子照相相比,其分辨能力更高,可达到亚μm量级,有望成为介观现象诊断的有力工具。为研究相互作用和成像束线对成像模糊度的影响,采用Geant4模拟软件,建立12 GeV电子束从客体到像平面全过程照相模型,主要分析了成像束线引起的色差模糊、客体纵向长度引起的模糊以及次级粒子造成的模糊。研究结果表明,高能电子照相成像模糊为亚μm量级,其中成像束线引起的色差模糊为主要贡献项,次级粒子和客体纵向长度引起的模糊可以忽略。

基于高增益自由电子激光饱和状态的统计物理方法，在不同的电子束相空间初始分布下对原有理论进行了发展和推广，借助于多重数值积分技术解决了粒子束一般动量初始分布带来的计算困难，并以更接近实际的高斯动量分布为例进行计算。作为对比验证编写高斯初始动量分布下的直接数值模拟程序，将高斯初始分布同“水袋”两种初始分布的“暖电子束”入射情形下自由电子激光达到饱和时系统的光强、聚束因子和粒子相空间分布均进行相应计算和比较。结果表明：数值模拟和统计计算结果相一致；在目前选取的参数范围内，两种初始分布的相应结果差异并不显著。

考虑电子束横向发射度和电子β振荡, 将2005年国际上提出的单通过高增益自由电子激光饱和状态分析的统计物理方法发展到三维情形。首先建立一种描述电子三维运动的归一化简化模型, 推导了一维光场下包含电子横向运动的Vlasov方程。在螺旋型波荡器情形下通过引入横向运动守恒量发展了三维统计物理分析方法, 并编写了相应计算程序, 计算自由电子激光达到饱和时系统的光强增益、聚束因子。作为对比验证, 编写包含N个电子自由电子激光系统的三维直接数值模拟程序, 结果表明数值模拟和统计计算结果相一致。对比文献中一维模拟和一维统计理论计算结果, 所得结果反映了电子束横向发射度以及电子在波荡器中的横向β振荡对饱和点参数的影响。

介绍了MOSFET调制器的基本原理,并对其并联分流和感应叠加两种开关结构进行了实验研究.基于可编辑逻辑器件设计了其触发电路,驱动电路采用高速MOSFET对管组成的推挽输出形式,加快了MOSFET的开关速度.利用Pspice软件对开关上有无剩余电流电路(RCD)两种情况进行仿真,结果表明,加装RCD电路可以有效吸收MOSFET在关断瞬间产生的反峰电压.实验中,电流波形用Pearson线圈测量,用3个MOSFET并联作开关,当电容充电电压为450 V,负载为30 Ω时,脉冲电流13 A,前沿20 ns,平顶约80 ns;用3个单元调制器感应叠加,当电容充电电压为450 A,负载为30 Ω时,脉冲电流强度为40 A,前沿25 ns,平顶约70 ns.