过渡金属原子掺杂硅团簇不仅可以提高硅团簇的稳定性，还可以使其产生许多新颖的物理和化学特性，在新能源和材料领域应用广泛。本文基于密度泛函理论并结合粒子群优化算法程序卡利普索，对CoSi₁₆^-和Co₂Si₃₂^2-团簇的几何结构、电子、光谱和热力学特性进行了系统研究。结构优化发现，CoSi₁₆^-和Co₂Si₃₂^2-团簇基态结构分别为Co原子被包裹在Si笼内部的高对称D_2d和D_2h点群对称笼状结构。在此结构基础上，分析了两体系的磁性和键级等特性。此外，根据拟合的光电子能谱、红外和拉曼光谱，对两体系的主要特征峰进行了归属分析。最后，研究了体系的热力学特性，讨论了热力学参数C_v 和 S随温度变化的规律。

采用微波等离子体化学气相沉积，在不同的沉积条件下得到两种微米金刚石颗粒薄膜，通过拉曼光谱仪和X射线仪分析了两种薄膜的成分，用扫描电子显微镜分析了两种薄膜的表面形貌，用二级结构的场发射装置研究了薄膜的场发射性能，最终分析并讨论了场发射性能优异的微米金刚石薄膜的特征。

采用微波等离子化学气相沉积方法, 以甲烷和氢气为反应气体, 在镀有金属钛的陶瓷衬底上, 制备了微米金刚石聚晶薄膜。利用扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱对薄膜的化学组成、微观结构和表面形貌进行了表征。用二级结构的场发射仪和扫描隧道显微镜研究了薄膜的场发射性能, 结果表明微米金刚石聚晶薄膜发射点主要来源于聚晶颗粒。进一步研究了单个聚晶颗粒表面不同区域的发射性能, 发现多种因素对场发射的性能有影响。

利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD), 在镀金属钛的纯平陶瓷衬底上制备出一层微米量级的类球状金刚石聚晶颗粒碳膜。通过拉曼光谱仪、X射线衍射仪分析了碳膜的成分, 通过扫描电子显微镜观察了碳膜的外部形貌。最后利用场发射的二级结构装置测试了碳膜的场发射性能。讨论了金刚石聚晶碳膜的场发射机理, 得出碳膜场发射性能优异的原因是金刚石聚晶碳膜表面存在强大的场增强现象。

应用于高能闪光X光照相技术的X射线源焦斑大小是闪光照相装置的关键参数,直接影响成像的分辨能力。由于高能X射线的强穿透性和强辐射环境,给焦斑测量带来一定困难。介绍了一种间接测量方法,采用滚边装置(rollbar)成像得到X射线源的边扩展函数,微分后得到光源的线扩展函数并计算调制传递函数(MTF),而后从MTF为0.5所对应的空间频率之值确定出光源的光斑大小。给出了神龙二号加速器电子束聚焦调试实验中得到的X射线焦斑测量结果,分析影响测量结果的因素并提出了解决方法。

基于解耦算法研究了并联式六维加速度传感器的误差特性和容错策略。通过引入“辅助角速度”的概念,并借助于四元数将旋转参量扩展至四维空间,得到了两个形式简单的递推公式,实现了六维加速度的完全解耦。通过剖析解耦机理,找到了影响解耦精度的3类误差源,并分析了它们的产生原因。通过构建辅助角速度误差与源误差、输出误差之间的映射关系,推导出了3组基本误差方程的解析表达式,据此揭示了各误差因素的影响规律。仿真试验与数学推导的结果吻合得较好,验证了误差方程及规律的有效性。从尺度约束的角度挖掘出弹性体拓扑构型中隐藏的变形协调条件,推导出了3个力协调方程,由此给出了一种可解决93个组合故障问题的容错处理方案。样机试验结果显示,局部支链出现故障后重构系统的综合解耦误差不超过8.5%,基本满足测量要求,验证了容错处理方案的可行性,同时也表明并联式六维加速度传感器具备一定的鲁棒性。

针对六维加速度传感器的输入、输出量较多，且其动力学方程的解耦参数难以辨识的问题，提出了“四步法”对并联式六维加速度传感器的25个解耦参数实施分组辨识。设计并加工了基于双曲柄滑块机构的标定平台，为参数辨识提供外部激励; 在LabVIEW平台上开发了虚拟仪器，为参数辨识提供软件支持。在静态情况下对预处理后的采集数据求均值得到“零值漂移”，完成第一组参数辨识; 将传感器安装在标定平台上做1~2 Hz的纯线性运动，使动力学模型简化成关于“刻度质量比”的线性代数方程，运用最小二乘法完成第二组参数的辨识; 做1~2 Hz的纯角运动，将动力学模型简化成关于“惯性质量比”的线性代数方程，完成第三组参数的辨识; 做4~5 Hz的纯线性运动，通过关于“刚度质量比”的一维搜索完成第四组参数的辨识。试验结果表明：运用辨识后的参数对六维加速度实施解耦，最大误差为7.479%，比参数辨识前的解耦误差降低了1个数量级。结果验证了基于“四步法”实现并联式六维加速度传感器的参数辨识是有效、可行的。

研究了基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量与重建。利用蒙特卡罗方法对神龙一号直线感应加速器的X射线源穿过不同厚度铝时的衰减透射过程进行模拟实验。解谱方法采用迭代扰动法，对不同的初始能谱估计和测量噪声水平条件下的能谱重建进行计算分析。结果表明:实验测量不包含噪声时，选择合适的初始能谱可以获得比较准确的能谱重建结果；在实验测量数据包含5.0%高斯随机噪声情况下，X射线能谱重建计算结果仍比较稳定，与真实值偏差相对较小。

在直线感应加速器束参数测量系统实验的基础上，给出了束参数测量系统的实验布局和特点，分析高能电子辐照对直线感应加速器中测量系统电子器件介电性能的影响和变化规律；进一步探讨电子器件介电性能受高能电子辐照后的抑制措施。针对电磁空间干扰情况，主要通过采用光纤传输控制信号的措施，能很好地传输窄脉冲，信号延时抖动小，达到了高速信号的可靠传输要求，利用紧凑嵌入式方法，提高了抗电磁干扰的能力，这样可以更好保护束参数测量电子器件。