单胺氧化酶(Monoamine oxidases,MAOs)是一种膜结合的线粒体酶，通过催化氧化及脱氨反应来维持神经递质和其他生物胺在生物系统中的稳态。MAOs功能障碍与许多神经和精神疾病密切相关，因此，监测MAOs的活性及表达水平，对深入理解其生理功能及相关疾病的临床诊断都具有十分重要的意义。荧光探针具有原位、无创、可实时成像等优势，是准确监测MAOs活性的一种有效方法。本文综述了近年来MAOs荧光探针的研究进展，阐述了这些荧光探针在MAOs相关疾病诊断及治疗中的应用。

利用共面波导的S参数建立了一种计算亚太赫兹频率下材料介电常数实部和虚部的模型,并给出了该模型的详细推导过程和应用实例。基于该模型,利用测试得到的共面波导的S参数计算了200 GHz下衬底材料的介电常数,计算值与理论结果相符。建立的模型可广泛应用于各类材料在亚太赫兹频段介电性能的表征。

传统的粒子模拟软件在获得微放电阈值时需要进行多次微放电模拟，而且不具备自动功率扫描功能，在不考虑电子运动所产生的自洽场的情况下，提出了一种微波器件微放电阈值功率自适应扫描方法，对同一微波器件中的电磁场只计算一次并重复利用，改变输入功率，获得不同功率下的粒子数目变化的趋势，结合阈值功率判断方法，进而能够快速获得微放电阈值。首先，采用MSAT粒子模拟软件计算单位功率下微波部件中的电磁场分布，接着利用蛙跳法求解粒子运动轨迹，然后结合二次电子发射模型确定出射粒子数目。在微放电模拟过程中对粒子数目曲线进行分析，建立微放电阈值判据方法，根据二分法改变输入功率使得粒子模拟软件在给定初始功率后自动给出微放电阈值。以微波阶梯阻抗变换器与同轴腔体滤波器为研究对象，采用该方法分别计算其微放电阈值并与实验结果进行对比，结果表明，该方法具有准确性。

半导体断路开关的输出电压中的预脉冲现象, 严重影响了整个系统的输出脉冲前沿陡度和重复频率。针对半导体断路开关在反向截断过程中预脉冲产生的过程和机理进行了研究。利用Silvaco Atlas仿真软件对半导体断路开关正反向泵浦过程中载流子的迁移和电场的变化过程进行了详细考察, 发现预脉冲的产生是由双边截断过程中N-N+结截断所引起的脉冲前沿变缓现象, 其长短主要取决于P型轻掺杂区内的少子电子的迁移率, 而脉冲前沿的陡度则取决于双边截断过程中的PN结截断过程。同时, 对具有不同基区长度的器件, 对其在不同泵浦电流密度下的情况进行了模拟和对比, 发现器件基区越窄, 脉冲前沿越陡, 而预脉冲基本相等; 低电流密度条件下只发生N-N+结单边截断, 大电流密度条件下则发生双边截断, 而双边截断的延迟更长, 但脉冲前沿拐点更陡, 截断更快。

随着相对论返波管(RBWO)输出功率的提高, RBWO内部击穿问题日益突出。击穿过程中产生的等离子体, 会降低输出功率并导致脉冲缩短, 大大限制了RBWO的输出单脉冲能量。采用3维粒子模拟, 在反射器、慢波结构、提取腔局部区域产生等离子体, 建立了RBWO单点击穿及多点击穿模型, 获得了等离子体产生的区域和密度对微波输出性能的影响规律。模拟结果表明, 输出微波功率随等离子体密度增加而迅速降低, 多点击穿相对于单点击穿情况更容易引起输出微波脉冲提前终止, 且发射器击穿产生的等离子体效应更为明显。

实现输出模式控制和纯化是过模相对论返波管振荡器物理设计的关键.结合数值仿真和粒子模拟,对一种宽间隙反射器过模相对论返波管内的同频高阶模式激励及其抑制进行了研究,结果表明:模式转换和激励是同频高阶模式的直接来源,合理优化慢波结构、反射器和二极管参数,抑制由工作模式向高阶模式的转化效率,调整由二极管区反射回束波互作用区的模式相位,实现了过模相对论返波管的高效率工作和高模式纯度微波输出;所设计的宽间隙反射器过模相对论返波管输出微波功率中TM01模式的比例高于98%,功率转换效率约40%,工作频率为9.87 GHz.

通过T-CAD软件建立了PIN 二极管的电学模型和热学模型, 模拟了PIN 二极管的稳态与瞬态特性。研究了PIN 二极管器件在正反偏压和脉冲电压下的电学特性及热学特性, 讨论了PIN二极管的I层厚度与温度的关系, 模拟得到了不同I层厚度的稳态与瞬态响应曲线、得到了与器件内部温度的关系。模拟结果表明: 随着I层厚度的增加，器件内部最高温度增长减慢，器件内部最高温度区由结区位置向器件的中间位置移动。

为解决正交场返波管太赫兹源慢波结构的设计问题，研究了开放式单排矩形梳齿慢波结构的色散及耦合阻抗特性并给出了设计思路及结果。利用单模近似法和数值计算得到了各几何参数对慢波结构性能的影响。结果表明：慢波周期长度可相对独立地优化耦合阻抗；设计慢波结构时可根据工作频率、加工工艺和电子枪性能确定其余三个几何参数，主要是对慢波周期长度进行调节。进一步的数值计算给出了梳齿间距在0.010~0.025 mm 范围内、工作频率在300~420 GHz 范围内的开放式矩形梳齿慢波结构的具体尺寸。利用粒子模拟软件对一个设计结果进行了仿真，得到的工作频率验证了冷腔分析的结果。

提出一种高效率预调制型同轴虚阴极振荡器，进行了数值模拟研究。研究表明：径向束流预调制型同轴虚阴极振荡器利用在束-波互作用区加载金属圆环形成谐振腔，改变束-波互作用区的电场，对电子束进行调制。圆筒形金属形成的调制腔产生的电场既对电子束进行了调制，同时对微波频率进行了锁定，其谐振频率主要是由加载的金属圆筒的长度和两个圆筒之间的径向距离决定。经过优化设计，在600 kV，73 kA无外加引导磁场的条件下，预调制型同轴虚阴极振荡器获得了平均功率6 GW，频率为2.575 GHz的微波输出，效率达到13.94%。