通过解析分析和数值模拟, 比较了钛Kα线(4.5 keV)与铜Kα线(8.0 keV)等X射线源背光透视物体情况下, 菲涅耳波带板直接成像与投影式相衬成像对被透视物体的空间分辨能力。结果表明, 波带板成像可实现优于1 μm的高空间分辨能力, 而且使用较大尺度背光源更有利于成像。对于高透射或弱吸收的透视物体, 波带板难以成像, 可采用投影式相衬成像实现μm级空间分辨。计入了以前文献没有考虑到的更高阶影响后, 解析给出了点光源照射下相衬像的强度分布与对比度。模拟了微焦点X射线源照射存在厚度起伏的薄膜靶以及密度空间调制靶的相衬成像, 点光源情况下模拟结果和解析结果相符。讨论了光源大小、成像距离等参数对相衬成像对比度和空间分辨能力的影响, 结果表明, 通过减小光源尺度和调节物体到探测面的距离, 空间分辨能力可优化到1～4 μm。

菲涅耳波带板直接成像, 应用到激光等离子体或惯性约束聚变靶的X射线成像诊断, 可实现μm甚至亚μm的空间分辨能力。在对成像进行数值模拟时, 考虑到光源的光谱带宽和几何尺度对成像的影响, 要进行菲涅耳-基尔霍夫衍射积分与卷积等数值计算, 需占用大量计算机内存并且耗费运行机时。改进了数值计算方法, 采用了蒙特卡罗积分法和新的卷积算法。模拟了菲涅耳波带板对大尺度多色X射线源的二维成像, 新算法与以往算法相比, 可显著减少运算机时, 在台式机上实现模拟成像的快速计算。结果表明随着光源尺度增大、光谱带宽增加, 像的背景增强, 导致反衬度与成像质量下降。

利用流体力学计算软件对两种结构气体靶进行了数值模拟和分析。对于充气型毛细管气体靶，在充气达到稳定状态后，形成稳定的层流。气体密度的空间分布均匀，两进气口之间的密度不均匀性仅约1%。毛细管的结构参数如进气口的位置和宽度对气体密度分布的边缘有较大影响，但是对管内气体密度分布影响很小。采用锥形喷气靶可使气体密度分布的边缘更陡些，但是这种靶的超声流动可出现湍流，导致不稳定的气体流动以及更不均匀的气体密度分布。

利用双荧光层复合靶产生的Kα特征线强度比诊断了靶内超热电子的温度, 即通过实验测量复合靶中两种不同材料荧光层辐射出的Kα特征线强度比, 结合ITS3.0程序模拟结果, 对超热电子温度进行诊断。将诊断结果与实验中利用电子磁谱仪测量的超热电子温度进行了比较, 二者基本一致。结果表明, 选取适当的荧光层靶厚, 可以利用双荧光层复合靶产生的Kα特征线强度比对靶内的超热电子温度进行诊断。

在SILEX-Ⅰ超短超强激光装置上, 研究了30 fs,1.0×1019 W/cm2超短超强激光脉冲与薄膜靶作用产生的发射光谱。对于3 μm厚的铜靶, 在激光沿靶面的镜面反射方向观测到二倍频和3/2倍频光谱, 且都发生了红移。由红移量推测出等离子体反射面的后退速度约为2.6×108 cm/s。对于200 nm厚CH靶, 沿激光传播方向观察到超连续光谱, 光谱波长范围从约300 nm延伸至约940 nm。利用MULTI-1D流体程序, 模拟了超强激光的预脉冲与薄膜靶相互作用过程, 结果表明,预脉冲对预等离子体的密度分布有显著影响, 是导致实验观测光谱差异的原因。

超短超强激光与固体靶相互作用, 可以产生大量的Kα特征谱线发射。这种Kα线光源在背光照相、医学成像和超快诊断等方面具有显著优势。为了寻求获得Kα线高产额的方法, 利用ITS蒙卡模拟程序, 对超短超强激光产生的超热电子在固体靶中产生的Kα线发射进行了模拟。系统研究了Kα线发射强度随出射角度、靶厚度和超热电子温度等参数的变化情况。研究发现在恒定的激光功率密度或超热电子温度下, 存在最佳的靶厚度, 使得Kα线光子产额最大, 并用模拟结果对已有实验数据进行了解释。

概述了谱学光子筛的设计原理, 计算了其透射率, 并对设计的软X光谱学光子筛的衍射模式在光学波段进行了模拟计算和实验表征。结果表明, 这种新型色散元件具有良好的、与设计预期一致的单级衍射特性, 3级及以上的高级衍射能被有效抑制。与传统的透射光栅和以前设计的单级衍射光栅相比, 新设计的软X光谱学光子筛更易于实现自支撑, 可望在极紫外和软X光谱测量过程中得到广泛应用。

采用坐标变换方法自编光线追迹程序模拟了Kirkpatrick-Baez镜在X射线波段的掠入射成像，获得了视场、分辨率等结果.比较了给定参量条件下Kirkpatrick-Baez镜与菲涅耳波带板两种高分辨X射线成像的特性,给出两者各自适用范围.Kirkpatrick-Baez镜成像有比较高的系统效率,在视场中心的空间分辨能力可达0.71 μm，但偏离视场中心±200 μm，空间分辨能力显著下降至6 μm,适用于较小视场的成像.菲涅耳波带板成像不仅在视场中心可以实现0.39 μm的空间分辨能力，偏离视场中心达±13 mm，空间分辨能力也几乎不变，可实现大视场高分辨成像.

利用数字信号发生器及示波器对积分束流仪(ICT)的输入输出特性进行了标定, 给出了不同脉冲宽度及幅度的输入信号与ICT输出结果的电荷量比值关系、输入脉冲对ICT的输出脉冲宽度的影响以及ICT对连续脉冲信号的输出响应等。标定结果显示:ICT的输入输出满足很好的线性关系;当输入连续脉冲的间隔小于一定程度时, ICT将会视为一个信号输出;ICT的输出脉冲形状及脉冲宽度与输入信号的形状及幅度无关。

在超短超强飞秒SILEX-Ⅰ激光装置上,开展了薄膜靶激光质子加速的实验研究。实验发现激光预脉冲、靶厚度对质子加速有很大的影响。在激光强度3×1018~3×1019 W/cm2条件下, 采用前表面厚度为3 μm铜、后表面镀4 μm厚CH靶, 质子的最大能量达到3.15 MeV。而对190 nm厚CH膜靶, 质子的最大能量为0.54 MeV。初步研究了激光偏振对质子加速的影响, 相同激光功率条件下, 圆偏振激光加速产生的质子最大能量略低于P偏振打靶。这些结果与靶后鞘层加速机制相一致。