采用超短脉冲激光与固体靶作用产生光核中子的模型,使用蒙特卡罗程序Fluka研究了激光诱导光核中子源的特性。对不同材料和电子温度条件下中子产生的模拟表明,钨是最佳的靶材料,且对于不同的超热电子温度,存在不同的产额饱和厚度。对源尺寸的模拟表明,中子源的尺寸决定于入射电子束发散角和靶厚,可以通过增加靶半径的方式提升前向与侧向中子通量的比值至5。当电子温度大于4 MeV时,可以获得能谱结构稳定的光核中子源。对时间分布的模拟表明,中子源的脉宽小于30 ps,且飞行后的脉宽展宽系数为100 ps/mm。

采用超短激光脉冲对一台四通道超高速分幅相机曝光过程进行时间扫描, 测定超高速分幅相机时间响应特性.通过对四个通道的同时测定, 给出最短曝光时间下相机所有通道的时间响应特性曲线.由此曲线得到相机各通道的实际曝光时间、开/关门时间、曝光过程中的响应变化以及四个通道不同的响应特性等诸多信息.通过对相机时间响应特性的测定, 考核相机的实际工作性能与工作状态, 并为实验数据解读提供参考.超短激光脉冲扫描法可以作为高速摄影类设备时间响应特性测定的标准方法.

康普顿照相是用于压缩靶丸成像、诊断内爆压缩对称性的一种有效技术手段。如何屏蔽成像过程中的背景噪声是康普顿照相技术的重点问题，同时也是一个难点问题。分析了靶环境以及各种背景信号的来源，并提出了相应的屏蔽建议。通过分析可以看到，在中子产额小于1013 sr-1、压缩靶丸中心温度小于5 keV时，通过使用相应的屏蔽措施并采用合适的诊断措施和记录设备，可以把背景噪声降至109 sr-1以下，使康普顿照相中的面密度测量精度达到5%左右。

在“星光Ⅲ”实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验, 使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号, 利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布, 通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型, 通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比, 结合标定的灵敏度数据, 获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱, 能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04×108 sr-1。

采用Monte Carlo程序Geant4对激光固体靶相互作用正电子产生进行了研究。研究了超热电子能量分布函数对正电子产生的影响，结果表明采用不同的分布函数，最多可致正电子产额约3倍的差异，分布函数的最大截止能量在30 MeV以上时正电子产额趋于饱和。研究了正电子产生与超热电子发散角的关联，结果表明发散角模型对正电子产额影响不大，而正电子角分布对超热电子发散角较为敏感，且靶背鞘场对正电子发散角的减小贡献巨大。模拟结果显示靶厚度的增加可导致正电子发散角的增大，而当靶厚度超过2 mm时，发散角基本保持不变。此外，模拟了超热电子发散角、靶厚度及靶背鞘场对正电子电子份额比及正电子γ份额比角分布的影响。

激光等离子体相互作用高分辨硬X射线光谱的测量通常采用柱面透射弯晶谱仪实现。利用几何光学模型对柱面透射弯晶谱仪的关键技术参数进行了理论计算和数值模拟，给出了谱仪弯晶曲率半径、光源到晶体的距离、光源尺寸和探测器的位置等因素对谱仪测谱范围和分辨能力的影响情况，分析了光谱分辨水平随能点的变化。分析结果表明：晶体曲率半径对测谱范围和谱分辨能力影响大，在光源尺寸较小时，随着探测器与罗兰圆距离的增加，谱线之间距离增加的速度大于光谱线宽增加的速度，使得分辨能力增加。

超短超强激光打靶产生的超热电子与固体靶相互作用时会产生轫致辐射X射线。利用蒙特卡罗方法，对电子在固体靶中传输产生的轫致辐射X射线进行了模拟。1 MeV电子束与固体靶作用产生的轫致辐射谱模拟结果表明，轫致辐射谱高能段斜率受靶厚度及靶材料的影响不明显。麦克斯韦分布的电子束及单能电子束与30 μm铜靶作用的模拟结果显示，两种电子源产生的轫致辐射谱在电子束能量或温度较高时基本一致。给出了一种利用轫致辐射谱斜率反推超热电子温度的定标方法。模拟了不同温度下超热电子产生的轫致辐射光子的能量角分布及光子数角分布，结果显示辐射光子能量通量和光子数随着电子温度的提高越来越向前倾，并给出了另外一种由轫致辐射能量角分布反推超热电子温度的定标关系。

建立了适用于研究PI-LCX：1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型，采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5~30.0 keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱，给出了CCD探测X射线的效率曲线，其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响，结果表明在有效探测范围内，Si片越厚探测效率越高，而对较高能量的X射线，此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题，结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献，在5~30 keV之间X射线能量越高，能量沉积效率越低，多像素污染效果越弱。