基于23×23阵列GAGG（Ce）探测器以及行/列读出电路设计并研制了适用于核退役场景的康普顿相机系统，探测器由阵列式掺铈钆铝镓石榴石［GAGG（Ce））耦合硅光电倍增管（Si-PM）而成；开发了基于GPU加速的SOE（subset-driven origin ensemble iteration）算法，用于加速重建过程。完成研制后，评估了探测器及系统性能：探测器性能方面，所研制相机的能量分辨率为6%±0.6%@662 keV（半峰全宽），位置分辨率为2.2 mm，探测器能量线性度良好（线性拟合优度R²=0.991）；成像性能方面，对于活度为1.11×10⁷ Bq的¹³⁷Cs点源，将其放置在成像系统正前方3.4 m处的初步成像时间仅需20 s，成像系统角分辨率为7°@JND（just noticeable difference）。最后针对应用场景进行了模拟，结果表明：本文研制的康普顿相机可在π视场范围内同时对多个放射源进行成像定位，可用于核退役放射性测量过程，减少作业人员受照剂量。

为实现14 MeV D-T中子源旋转靶活化特性计算与分析，首次采用一种新的技术途径，将自主研发的活化程序BURNDOT与蒙特卡罗自动建模系统MCAM、蒙特卡罗粒子输运程序MCNP相结合，通过中子输运、材料活化、光子输运模拟计算的耦合，考察了材质、栅元、主要活化核素对靶室活化特性的影响。结果表明，约以辐照后68 h为界，材料铜、316不锈钢先后作为旋转靶室活度的主要贡献者，前者其产生的缓发γ剂量因62Cu,64Cu核素的存在而达到活化剂量最大值，后者因有长半衰期核素55Fe,57Co,54Mn等的存在，但其产生的剂量率值低于安全限值10 μSv/h。采用新方法的计算结果与采用欧洲活化程序FISPACT-2007的计算结果符合较好。

出于对放射性核素各种应用和安全的考虑, 需要性能良好的康普顿γ相机。通过蒙特卡罗方法模拟了双层阵列式康普顿相机, 散射探测器材料为Si, 吸收探测器材料为CZT(碲锌镉)。利用反投影图像重建算法进行了图像重建, 采用极大似然法对重建结果进行优化, 有效地提高了重建图像的分辨率。当放射源与探测器距离100 mm时, 经过10次极大似然法迭代计算, 位置分辨率与角分辨率分别达到5.1 mm与7.3°。检验了极大似然法对于康普顿相机放射源图像重建的优化作用。

主要采用了蒙特卡罗方法对激光聚变实验装置外表面的中子和光子能谱及剂量进行模拟与分析, 引入了MCAM软件绘制激光聚变实验装置的三维模型图, 并自动转化为MCNP的输入文件, 进行了靶室屏蔽性能的蒙卡模拟, 从辐射防护的角度为屏蔽系统的建立、人员的辐射防护以及靶室材料的选择提供理论依据。通过模拟结果得出, CLAM钢作为靶室材料时, 其屏蔽中子产生的瞬发光子剂量, 在非孔道处是铝合金的1/2左右, 40 cm厚的混凝土屏蔽层对中子和光子起到了很好的屏蔽作用, 均降低了一个数量级, 另外在孔道处的中子和光子剂量, 加了混凝土的情况反而比裸靶室时高10% 左右, 建议对靶室孔道外部考虑额外的防护。

为提高紫外焦平面组件成像质量, 提出了可用于紫外焦平面的像素级数字化读出电路结构。针对紫外信号微弱及焦平面探测器像素面积小的特点, 设计了基于电容反馈跨阻放大器(Capacitive Trans-Impedance Amplifier, CTIA)结构、模数转换器和锁存器的紫外焦平面像素级模数转换读出电路, 并给出了实现像素内模数转换的工作原理。详细讨论了像素内模数转换的实现方法, 各模块的设计要求及其具体实现, 并基于0.35μm DP4M CMOS工艺设计制造了面阵规模128×128、像素单元面积50μm×50μm的读出电路芯片。电路性能测试与成像实验表明: 电路的精度达到1mV以下, 有效位数达到11位, 实现了紫外焦平面读出电路的低噪声数字化输出。

利用振动台和频谱分析仪对碲镉汞中波光导器件的噪声进行了研究.随机振动的实验结果表明，振动环境中测量到的噪声随着随机振动功率谱密度的增大而线性增加，其比例系数是分段的，当振动功率谱密度小于0.01 g2/Hz，为32 μVHz0.5/g2，大于0.01 g2/Hz，为80 μVHz0.5/g2.对实验结果进行了初步分析，认为振动能量以一定的内耗系数转化为热能，以声子的形式在碲镉汞材料内传递，改变了晶格振动的能级，影响了材料的散射特性，从而影响器件的输运特性、电阻率等电学特性，产生了附加的振动噪声.

振动环境中, GaN基p-i-n器件的噪声会急剧增加, 这限制了器件的探测能力。利用力锤和振动台分别模拟冲击振动和随机振动环境, 研究了器件噪声在不同振动条件下的变化规律。实验结果表明, 在冲击振动中, 器件噪声呈现出周期特性, 但噪声幅度随着时间减小。器件噪声主要的频率成分为429Hz,此频率下的器件噪声与激励力的大小、振动加速度的幅度成线性关系。随机振动的实验结果也表明, 振动环境中测量到的噪声随着随机振动功率谱密度的增大而线性增加。

介绍了一种便携式电晕放电检测紫外相机的设计方案。该相机选用320×256元AlGaN基“日盲”紫外 焦平面作为探测芯片, 其波长范围为240 ? 280 nm, 具有可见光和紫外两个通道, 充满电后能持续工作6 h以上。实验 结果表明, 该相机可以成功获取清晰的紫外目标图像, 并可实现对紫外信号的实时监测。

近几年紫外探测技术在电晕放电检测以及局部放电故障诊断方面的作用越来越突出。然而电晕放电过程中的电光特性, 以及紫外辐射强度与电晕电流强度之间的量化关系仍然是一个值得深入研究的问题。在不同交流电压和湿度下, 通过对电晕电流强度和紫外探测器响应的光脉冲数的测量, 发现电晕电流强度和光脉冲数随极间电压的升高而显著升高, 并且随着相对湿度的增加呈大致减小的趋势。在此基础上, 通过电光传递函数研究了电晕电流强度和紫外光脉冲数之间的量化关系。结果表明, 在不同电压和湿度下, 传递函数变化并不大, 保持在2.45～3.53之间, 因此可以用紫外光脉冲数来表征电晕电流强度等级。这对于直接从光学角度定量表征放电等级, 提高放电故障光学测量的准确率具有重要意义。