开展了轻气炮加载条件下材料动力学微观响应测量的实验研究。基于脉冲宽度约25 ns的商业化闪光X射线源，采用积分式记录设备，建立了轻气炮加载条件下的实时X射线衍射诊断系统。介绍了实时X射线衍射测量原理及系统，讨论了由于冲击过程持续时间短，且闪光源输出X射线脉冲时具有延时和抖动，X射线脉冲与冲击波到达样品被探测区域难以同步的问题。最后，提出了采用精细的多层靶结构设计和纳秒响应的压电探针实现探测X射线脉冲和冲击波精确同步的方法，并获得了轻气炮加载下LiF晶体峰值压缩状态的实时X射线衍射图像。实验结果显示: 加载压力为2.33 GPa时，LiF晶体的晶格形变量为1.73%。该实验技术为开展轻气炮加载下材料微观特性研究提供了一种有效技术途径。

为实现材料在冲击加载下微观动力学响应测量, 基于小型闪光X射线源开展衍射成像系统设计.利用直流X光机及高纯锗探测器实现系统衍射光路的精确调节, 克服了闪光X射线瞬时强度高及连续辐射本底强导致的衍射角度确定困难, 并采用Scandiflash AB公司TD-450S和成像板建立了衍射成像系统.应用该系统在冲击加载实验中获得了LiF单晶单脉冲的Mo-Kα线静态及动态衍射图像.该闪光X射线衍射系统时间分辨率可达25 ns, 为冲击压缩实验中材料瞬时结构变化测量提供了新的实验方法.

在轻气炮加载实验平台上, 利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究, 得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明: 沿［100］晶向加载, LiF晶体晶格发生了压缩, 压缩量与衍射峰偏移量相关; 基于小型闪光X射线源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量, 同时具有体积小、操作简单等优点, 为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。

为实现μs档条纹相机扫描非线性标定, 建立了基于延时可调信号源和外触发激光器的条纹相机μs档扫描非线性标定系统, 弥补了标准具法的不足。系统通过延时值的递增, 得到条纹相机扫描速度在全扫程的变化。系统中时间关系抖动来源主要是测试设备延时抖动和条纹相机触发延时抖动。时间抖动测试与分析显示, 条纹相机延时抖动±0.6 ns, 测试设备延时抖动±0.3 ns, 系统总时间抖动±0.7 ns。系统时间抖动会造成最终时间轴信息的起伏。大量数值模拟分析表明, 时间轴起伏对系统时间抖动的影响±2 ns, 在可以接受的范围内。因此, 该系统能够胜任条纹相机μs扫程时间信息的测量标定。

在“强光一号”装置上研究了表面绝缘对平面钨丝阵早期过程的影响。通过对实验结果的唯象分析，发现相对于标准丝阵，表面绝缘丝阵X射线辐射被强烈延迟，并与丝阵宽度有较强的依赖关系，在X射线辐射之前存在较强的阴极发射; 表面绝缘丝阵X射线辐射副脉冲幅值是标准丝阵两倍，且存在较长的平台期，其单丝等离子体膨胀导致的温度降低效应比标准丝阵强; 在快速内爆开始之前，两者形成了类似的宏观磁流体不稳定性结构。

针对中子散射成像建立了一种快速反投影重建方法，这种方法首先根据每一个散射事件确定粒子可能所在的空间范围，然后该空间范围中进行重建，大大减少了重建的运行时间。应用所建立的方法对模拟的成像数据进行处理，结果表明：重建源与实际源的位向一致,对1000个散射数据进行处理，用时约3 s；对5探测单元成像得到的模拟数据处理，得到重建后点源的位向分辨为8.0°；重建源的位向分辨不随设定重建平面的位置而改变，但重建平面距探测平面越近，重建速度越快；当重建平面达到一定尺寸时，继续增加大重建平面尺寸，重建的运行时间增加不明显，该方法在大视场空间探测成像应用中，具有较高的重建效率。

为解决超快光学诊断系统（如条纹相机，像增强器选通型分幅相机等）中记录 CCD相机的性能评价问题，分析得出记录 CCD相机对探测下限和动态范围更加看重，提出了适用于超快光学诊断系统记录 CCD相机光学性能评价的两个原则: 1）将有物理意义的像素群作为性能比较的单元，这样能去除 CCD相机像素大小和像素数目带来的差异; 2）宜使用最小可探测光强和光学动态范围作为 CCD相机探测性能的衡量参数，这样能去除 CCD相机数字化灰度、输出噪声起伏等带来的差异。在上述原则基础上，建立了不同种类 CCD相机光学探测性能对比测试示例系统，对某型科学级 CCD相机和某型 EMCCD相机进行了对比测试。测试结果表明， EMCCD相机比科学级 CCD相机具有更低的最小可探测光强和更宽的动态范围。上述 CCD相机探测性能比较方法已经在 Z箍缩超快光学诊断系统建立过程中得到成功应用。

介绍了一套用于多间隙气体开关光学诊断的光纤探测系统，该系统主要由光纤阵列探测器和沉入式日盲型光纤探测器构成。用该系统研究了多间隙气体开关的详细击穿过程，并分析触发电压、气压及紫外光预电离对开关性能的影响。光纤阵列探测器定时精度小于0.6 ns，脉冲响应3.2 ns；日盲型光纤探测器光谱响应为260~320 nm，通过实验可知，气体开关击穿次序为：3#-2#-1#-4#-5#-6#，统计时延和过压击穿时延占主要部分；提高开关的触发电压、降低开关的工作气压，主要影响开关击穿过程的前半部分，从而降低开关的击穿抖动；如果能够产生强度稳定的紫外光，可以改善开关的抖动性能。

提出了一种利用光纤波长色散测量脉冲光谱的方法。由于具有较宽光谱的脉冲光在一定长度的光纤中传播时会发生波形展宽，需要根据测量和标定结果校正展宽的波形才能得到光源的实际光谱曲线。标定时首先利用ps级脉冲光源对测量系统进行时间响应标定，得到系统的时间响应函数; 接着测量不同波长光的走时，得到不同波长的群折射率; 最后测量光纤中的光谱衰减，得到各种波长的相对衰减或传输效率。利用以上3个标定结果，对波形进行数字逆卷积，并进行走时校正和衰减系数校正，即可对所得到的波形进行恢复。经实验测量和数据处理，得到了一种红光闪烁体的发光光谱曲线，其中心波长与用其他方法测到的中心波长的差小于2 nm，谱线形状基本一致。研究显示，在脉冲光的脉冲宽度远小于其色散展宽时，可以利用光纤的波长色散对脉冲光的光谱进行测量。