采用蒙特卡罗程序Geant4模拟2~10 keV线偏振X射线光子在几种常用工作气体中的极化光电过程，明确了光电子出射位置、方位角分布与入射光子偏振方向、能量之间的响应关系。光电子的出射方向在入射光子偏振方向上的分布概率最高，且出射光电子的方位角分布可近似为余弦平方函数。光子能量增大时，各角度光电子计数不同程度地减少，但都呈现出在方位角为0或π（-π）时有极大值的统计规律。此外，揭示并量化了气体厚度、气体组成、气体体积分数之比和光子能量对探测效率的影响规律。气体厚度越大、平均原子序数越大，则探测效率越高。光子能量增大会导致探测效率降低，而对于由Xe或Ar组成的工作气体，当光子能量大于某壳层电子结合能时，由于相应壳层电子开始被弹射出，探测效率会有一定程度的提高。这些结果可为X射线偏振探测器的结构设计提供理论依据和数据支持。

与传统的激光测高技术相比,单光子激光测高技术具有数据量大、质量轻、测距精度高等优势,是激光测高技术的发展趋势。建立数学模型对单光子激光测高特性进行研究,用数值计算估计了单光子激光测高的性能,并建立了地物模型,用蒙特卡罗方法进行了仿真,提出了测高数据的滤波方法和一种利用遥感图像优化高程信息的算法。结果表明:在正午阳光背景最强烈的条件下,典型地物模型单光子激光测高的均方根误差为6.1 cm,用算法优化后的误差为2.6 cm。

为了掌握微通道板探测器的X射线脉冲信号观测能力, 利用X射线脉冲星地面实验装置, 开展了长时间的不同流强和不同背景噪声强度下的微通道板探测器脉冲信号探测实验, 并建立了一套X射线探测器脉冲观测能力评估方法, 推导出基于光子计时模式下X射线探测器的脉冲信号信噪比、脉冲轮廓相似度、脉冲到达时间精度和最小可探测功率的关系表达式.实验中, 利用面积20 cm2的微通道板探测器开展了8组10 000 s的实验, 采集到有效观测数据, 然后搜索最佳脉冲周期, 重构观测脉冲轮廓, 估计脉冲轮廓特征参数.实验表明, 微通道板探测器具备良好的X射线脉冲信号观测与恢复能力, 在较弱脉冲信号强度(光子流量密度为0.05 ph/cm2/s)和较强背景噪声(背景噪声强度是脉冲信号的16倍)下获取观测脉冲轮廓的信噪比、相似度、脉冲到达时间观测精度分别为35.73、88.38%、51.53 μs和64.89、89.72%、29.24 μs, 验证了微通道板探测器具备一定的暗弱X射线脉冲星观测能力, 且微通道板探测器的脉冲探测能力随着脉冲信号强度增加、背景噪声强度减弱、累积观测时间增加而提升.

自X射线通信的概念被提出后, 大部分研究集中在发射源、收发天线和探测器等关键器件上, 而关于传输理论的研究较少。文中旨在建立X射线通信的理论模型, 首先建立了X射线通信的功率传输模型和链路方程; 其次建立了基于泊松噪声的X射线通信误码率模型, 随后建立了X射线通信中的核心参数: 通信距离, 通信速率, 误码率与传输功率之间的关系; 最后对不同阳极高压与不同调制方式下探测器端信号光子数进行实验监测, 对功率传输方程及误差模型进行验证, 测试了X射线通信系统的误码率, 理论与实验较为符合, OOK和4 PPM的误码率可达10-4~10-5量级, 为空间X射线通信研究建立了理论基础, 同时有望对空间X射线通信的工程化提供一定的参考。