为了测量脉冲时间宽度小于20 ns时的γ射线时间分辨图像, 发展了新型无机闪烁体Yb: YAG, 并实验测量了晶体的发光衰减时间、X射线激发发光光谱、相对发光效率和空间分辨等性能, 研究了Yb: YAG晶体的发光性能。实验表明, Yb: YAG发光有三种衰减成分, 快成分衰减常数为1.2 ns, 慢成分衰减常数与射线种类有关; X射线激发发光光谱在250~800 nm范围, 有三个发光峰, 分别为320, 380和500 nm, 且320 nm处强度最大; 相对发光效率为1900 ph/MeV; 使用钨分辨卡测得Yb: YAG空间分辨能力为2 lp/m, 使用刀口法测得空间调制传递函数为0.5时的频率为0.7 lp/mm。结果说明Yb: YAG晶体性能能够满足所需测量要求。

在辐射成像系统测量辐射源边界中, 有闪烁体时间弥散效应得到的边界值与没有闪烁体时的真实边界值存在差别, 影响辐射源尺寸变化计算。研究构建了一类辐射源强时间宽度、半径扩散速率与边界相对强度不同的辐射源, 应用卷积和图像强度梯度法, 对选用BC408, LaBr3和LSO闪烁体得到的边界与真实边界的偏差进行了数值模拟计算。结果表明, 拍摄时间为20 ns时, 由BC408闪烁体得到的边界值偏差最小; 若偏差小于1 mm认为闪烁体适合测量, BC408, LaBr3和LSO测量的强度时间宽度最小值分别为33 ns, 133 ns和266 ns; 拍摄全积分图像时偏差大小不受闪烁体不同的影响; 最终得出的偏差计算公式较好地反映了真实偏差的变化趋势。

重建算法是计算机断层成像（CT）技术的核心。在解析法CT重建过程中，结合先验信息和引入优化约束条件较为困难。通过对滤波反投影(FBP)原理及其重建图像与理想CT 图像差值关系的分析，构造了以FBP 为基础的迭代循环，解决了解析重建过程中先验信息的利用和优化约束条件的引入问题。为抑制迭代FBP 产生的图像伪影，将全变分(TV)模型引入重建过程，建立了TV 约束迭代滤波反投影CT 重建方法。在数值模拟中，针对完善投影数据、稀疏投影数据、含金属投影数据和有限角投影数据等不同情况，重建出了与原始模型高度一致的CT 图像，研究表明TV 约束迭代滤波反投影方法是一种精度高、适应性较强的CT重建方法。

利用Nd:YAG 激光器产生的1064 nm 激光束(光斑直径为100 μm，脉冲能量为60 mJ，脉冲宽度为200 ps)聚焦击穿大气形成激光大气等离子体。采用全息干涉技术对激光击穿空气等离子体的电子密度分布进行了诊断，获得的无限宽条纹图直观反映了位移量的等位线，从有限宽条纹图获得了电子密度的分布，结果表明激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向不对称，而垂直激光束方向对称分布，且最大电子密度为1018 cm-3量级。

为去除X射线CT图像中的环形伪影,建立了一种投影数据预处理方法。该方法通过对各角度投影数据逐一进行分段多项式拟合的方式建立异常探元的备选校正因子集合,再根据备选校正因子的概率密度分布确定最可几校正因子。介绍了方法的物理依据、原理及其实现步骤,并分析了其在复杂条件下的适应性。结果表明:该方法对稀疏环形伪影、密集环形伪影以及伴随强噪声污染的CT图像环形伪影均可去除;与中值滤波等方法相比,可以更好地保持图像的空间分辨率。该方法可用于多材质检测对象CT图像的处理。

通过分析不同情况下雾化场全息图像中粒子数随阈值变化的规律，建立了基于粒子数变化的阈值估计算法，并给出不同情况下最优阈值的选择依据。针对粒径20 μm 以下的雾化场全息图像，选择粒子数随阈值变化的一阶微分最小值所对应的阈值为最优阈值。该方法已应用于超燃冲压发动机燃烧室雾化场实际测量工作中，并获得了较好的结果。

从理论上分析了中子在CCD相机拍摄图像中引起的瞬态干扰噪声的机理,并针对两种不同类型的CCD相机,在能量为14 MeV和2.5 MeV的低强度稳态中子源上开展了实验研究,分析了噪声特征与入射中子能量、入射角度、注量及CCD相机结构的关系。实验结果表明中子瞬态干扰噪声主要表现为脉冲噪声,且出现斑点现象,与理论分析结果相吻合。研究得出了噪声特征随入射中子注量变化的规律,比较了不同能量及不同入射角条件下的噪声特性,并分析了两种不同结构的CCD相机响应特性的差别。

针对雾化场光学全息测量存在干板湿化学处理繁琐、再现像采集耗时的问题,提出光学全息与数字全息联合测量的方法，建立由同轴光学全息、同轴数字全息以及数字延迟信号发生器组成的测量系统，并以双孔直射式喷嘴产生的雾化场为测量对象，利用该测量系统在一次测量中同时获得雾化场的光学全息和数字全息的再现图像，两者具有很好的一致性。光学和数字再现图像相对应的视场范围分别为27.87 mm×4.77 mm和27.59 mm×6.67 mm，数字方式获得视场范围内单一层面再现像的时间仅为8 s，而光学方式将近1 h。结果表明，光学全息与数字全息联合测量时，通过数字全息的雾化再现图像能够对实验总体效果进行实时评估，提高了雾化场全息测量的实验效率。

为了获取静电雾化场中雾滴的空间位置、尺寸和速度信息, 利用同轴数字显微全息方法, 设计并搭建了雾化场测量装置,横向测量范围12.5mm, 空间极限分辨率90.5LP/mm, 能够实现直径8μm雾滴的测量。在该装置上, 进行了单毛细管和多毛细管在稳定锥-射流模式下雾化场的测量, 取得了不同流量下雾滴平均直径和平均速度随流量的变化关系。结果表明, 该装置能够在单次测量中同时给出雾滴空间位置、尺寸和速度信息。该研究对于雾化参量的测量以及静电雾化研究有重要意义。

圆柱筒式脉冲均匀光源在各种光学标定中有广泛应用。应用Monte-Carlo方法对光子进行跟踪模拟，通过变权重法和固定权重法两种算法得到出光面接收的相对光照度。当内壁反射类型、光源的位置、圆柱筒的高度与直径比不同时，出光面形成的光照度均匀性不同。通过模拟结果可知，当内壁为漫反射时，圆柱筒长度与直径比越大，出光面的光照度越均匀; 但当比值大于3/2时，均匀性已无明显变化。最终得到满足标定实验要求的圆柱筒的最佳结构。