为了提高CCD的扫描速率并将其应用于百纳秒级瞬态超快现象的探测, 提出一种基于面阵CCD的高时间分辨的瞬态光谱测量方法, 并对其进行了实验验证.该方法采用帧存储的工作思路, 对面阵CCD的工作时序进行改进, 以实现高时间分辨率的探测.LED脉冲光实验结果表明, 探测帧频可达10 Mfps, 时间分辨率达到100 ns, 并且能够连续成像2 048次.该方法对扩展CCD在瞬态光谱检测领域的应用具有借鉴意义.

光子增强热电子发射型太阳能转换器是一种理论效率极高的新型太阳能利用技术.提出利用指数掺杂GaAs材料作为光子增强热电子发射型太阳能转换器阴极，基于能量守恒及电子扩散漂移发射模型，理论计算了指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转化器的转化效率.结果表明：指数掺杂GaAs可以显著提高光子增强热电子发射效率;指数掺杂GaAs光子增强热电子太阳能转化器转化效率随聚光倍数的增加和阴极表面电子复合速率减小而单调上升;当太阳基数大于200、阴极表面复合小于104 cm/s时，指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器效率可达30%.

为了得到均匀分布的硅表面微结构，提出了一种利用多束激光干涉光刻的方法来实现对硅表面微结构分布特征的控制.利用空间光调制器实现飞秒激光多光束干涉，形成分布均匀、周期可控的空间点阵，利用聚焦的空间点阵在单晶硅表面烧蚀得到规则分布的凹坑状结构，并通过改变附加给空间光调制器的相位实现对微结构分布特征及间距的控制.用扫描电子显微镜和分光光度计分别对结构的形貌特征和光学特性进行了测量，结果表明：采用底角为2°的四棱锥镜相位形成四光束干涉，通过10×物镜聚焦，在激光功率25 mW、曝光时间30 s时，可以形成间距约为3.3 μm的密排凹坑微结构,所形成的凹坑结构具有良好的减反效果，在1.2~2 μm近红外波段的透过率相对抛光硅平均提高了11.5%.

针对瞬态光谱检测中对CCD线扫描速度要求高的特点， 提出一种基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法。 该方法通过改变面阵CCD的电荷转移方式， 以实现基于面阵CCD的高速线扫描。 为了探究此方法的可行性， 初步通过改变线阵CCD的电荷转移方式， 建立了基于线阵CCD的单点超快探测系统。 在发光二极管(light emitting diode, LED)光脉冲探测实验中， 系统分别工作在单点超快探测模式和正常模式下。 测试结果表明， 基于线阵CCD的单点超快探测方法是可行的， 单点探测速率可达20 MHz。 从而在理论上证明， 通过改变CCD电荷转移方式以实现基于面阵CCD的瞬态光谱检测也是切实可行的。

针对爆轰时刻光谱的特点， 结合多光谱测温的理论基础， 采用高速率线阵CCD， 设计了瞬时多光谱爆轰测温系统。 通过FPGA对各个模块进行控制， 完成数据的采集、 存储和传输； 结合多项式回归算法， 拟合出爆轰瞬间光谱信息的动态波形图。 在标定过程中， 采用两束激光特征谱线630和532 nm进行CCD的标定， 确定出对应的像元序号分别是175和270。 对卤钨灯的表面温度进行实时监测表明： 基于高速线阵CCD的多光谱测温系统可以完成多个时刻的瞬时光谱采集； 在40 MHz的高速时钟驱动下， CCD的帧频可以稳定工作在73 kHz。

为满足X射线针孔分幅相机在神光Ⅲ原型中的安装与正常测试，在原有分幅相机成像理论的基础上，研制了新型结构门控针孔分幅相机。设计了锥筒针孔成像系统，用于排除系统内杂散光干扰，从而在原型靶室内顺利实现小孔成像。设计了新型分幅像管结构，利用长微带结构充分改善了耦合匹配参数，利用新型荧光屏结构和装夹方式以及两块光纤面板耦合结构，实现在有限空间内成像仍为16幅。使用了屏压脉冲加电方式，使像管使用安全性能大大提高。设计了圆柱桶式真空密封结构，将相应的高压脉冲发生器和各种相机状态监测设备全部装入，并可通过PC104进行远程控制。

设计出一种非接触式高速运动物体速度测量系统，在CCD单帧曝光时间内利用闪光灯对飞行中的物体进行两次闪光照明，CCD对两个不同位置的飞行物体成像,设定两个光脉冲之间的时间间隔以及测量出两个物体像之间的距离即可算出其飞行速度.该系统能够进行实时测量，突破了空间单点测量技术的局限，可在同一幅图像上记录下不同时刻多个空间点目标的图像信息，以及同一时刻不同空间点目标的图像信息，从而可以获得目标运动的瞬时速度.

通过理论计算研究装架精度对条纹管性能的影响.计算条纹管偏差装架时的电子轨迹；计算条纹管偏差装架时的空间调制函数以及阴极面处圆图案在最佳相面处的图像，从而研究条纹管装架过程中各电极的偏差安装对条纹管空间分辨率、图像畸变程度的影响.结果表明.各电极的同轴度以及电极筒本身的加工精度是影响条纹管性能指标尤其是空间分辨率的主要因素.

为了使条纹相机输出图像达到更高的测量准确度，提出一种基于图像处理的扫描非线性修正算法. 该算法根据给出的标称扫描速度拟合出扫描速度曲线，求出每道的扫描速度，取其算术平均值作为一个标准，根据每道的扫描速度与该标准的大小关系来修正像素的位置和亮度. 实验结果表明，可以将测量非线性由原来的8%减小到2%以下.

高速行波选通的X射线皮秒分幅相机的时间分辨率受皮秒选通脉冲的宽度和幅值的非线性关系直接影响。针对微通道板(MCP)行波选通皮秒分幅相机中的“增益压窄效应”,在高斯型皮秒选通电脉冲作用下,通过计算MCP分幅管的时间分辨率和对增益压窄效应的分析,得到MCP皮秒选通分幅管的增益压窄指数约为10.0,分幅管的时间分辨率约为选通脉冲脉宽的1/3.16。并在脉冲参数(250 ps,－1 100 V)和(220 ps,－900 V)下进行了分幅相机时间分辨率理论计算和实验测试,分别得到了理论时间分辨率为78.8 ps和67.6 ps,相机实验时间分辨率为76.4 ps 和66.5 ps的结果。