该文设计了一种“十字-圆环”型结构超表面，并利用该结构实现了2-bit编码的相位梯度超表面(PGMS)设计。结合超表面阵列的特点，提出了一种改进的遗传粒子群算法(GAPSO)与阵列模式综合(APS)的组合优化算法GAPSO-APS，得到超表面编码矩阵的最佳排列，从而实现了宽带雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。对设计的超表面进行仿真，并与金属表面进行了对比。结果表明，设计的编码超表面可在3.1~29.7 GHz频带内实现10 dB的RCS缩减，有效地验证了所设计的编码超表面在宽频带内实现RCS的缩减以及算法的有效性。

研究了γ射线电离辐射效应对商用CMOS有源像素传感器(APS)性能参数的影响, 着重分析了量子效率、转换增益、暗电流、坏点和脉冲颗粒噪声等参数。研究结果表明: 当受到1 000 Gy辐射后, APS失去工作能力, 无信号输出或像素灰度值仅为0, 110, 255 DN。60Co γ射线的离位截面约为10-25 cm2(0.1 b)。当剂量率低于58.3 Gy/h且辐照时间较短时, 辐射对量子效率及转换增益无影响, 坏点产生数为0, 总剂量效应使3T-APS的本底噪声升高到4.62 DN但对4T PPD APS几乎无影响。脉冲颗粒噪声引起的各灰度值像素数量分布呈泊松分布, 并与剂量率正相关。

星敏感器是一种精度达到角秒级的空间姿态测量装置，它的成像组件包括光学镜头和图像传感器(以CMOSAPS 为主流)。本文主要关注星敏感器APS 的装配，从理论上推导了APS 的空间位姿参量对计算观测矢量的影响，从而提出了一种在装配过程中控制及标定这些参量的方法并研制了相应的实物系统。测试数据表明，该系统对倾斜的两个分量的标定重复性误差分别为±1.05″和±1.09″，对滚转的标定重复性误差为±9.4″，对偏心的两个分量的标定重复性误差分别为±0.53 μm 和±0.55 μm。

CMOS图像传感器（ CIS）相比于 CCD图像传感器具有可集成更多功能和集成度以及更小的系统尺寸、重量和功耗及成本（ SWaP-C）的优势， CIS技术的最新进步，特别在低读出噪声和高灵敏度的突破，使其不仅达到了相当于 CCD图像传感器的图像性能，同时也将其微光使用限定推进到了微光条件，介绍了一种高灵敏度低噪声大动态范围的微光 CIS组件，具备从白天到多云残月夜晚的实时单色成像能力，可作为一种在微光成像性能和 SWaP-C优选的可见光近红外（VIS-NIR）昼夜成像器件。

简述了ANSYS有限元瞬态热分析方法的基本原理和步骤, 推导了瞬态传导辐射微分方程, 利用此有限元方法对基于有源像元传感器的探测芯片在轨运行期间温度场进行了计算, 得出了详细的温度变化和分布云图情况, 研究了不同辐射率的空间辐射对芯片温度分布的影响, 比较了芯片在不同辐射率的空间辐射和无空间辐射时的温度分布情况, 并绘制了最值温度节点的时间温度曲线, 研究结果为相关芯片热设计提供了重要的理论依据。

介绍了中子成像探测技术的应用.由于直接在微通道板(MCP )玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究.通过在MCP玻璃中掺摩尔百分比为3%的Gd2O3,并沿用MCP的制作方法,完成了直径为50 mm和106 mm 的大面阵热中子敏感MCP的制作,并进行了基于这种大面阵热中子敏感MCP的中子事件计数成像探测器的中子成像实验.理论和实验结果都验证了掺摩尔百分比为3%的Gd2O3 MCP可取得对热、冷中子30%～50%的探测效率.最后,进一步介绍了目前开展的封装式中子敏感MCP增强管的研制工作.基于掺Gd2O3的MCP增强管并经光学耦合到CCD或CMOS相机的紧凑混合传感器结构是实现高时空分辨能力的中子照相无损检测技术的有效途径.

采用60Co-γ射线对某国产0.5 μm CMOS N阱工艺CMOS有源像素传感器(APS)的整体电路和像素单元结构进行了电离总剂量辐射效应研究, 重点考察了器件的饱和输出信号、像素单元输出信号、暗信号等参数的变化规律。随着辐射剂量的增大, 饱和输出信号逐渐减小且与像素单元饱和输出信号变化基本一致; 暗信号随总剂量的增大而显著增大。研究结果表明, 0.5 μm工艺CMOS APS电离总剂量辐射效应引起参数退化的主要原因是光敏二极管周围的整个LOCOS(Local oxidation of silicon)隔离氧化层产生了大量的辐射感生电荷。

互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素(APS)图像传感器作为光电成像系统的核心器件, 被广泛应用在空间辐射或核辐射环境中, 辐照损伤是导致其性能退化, 甚至功能失效的主要原因之一。阐述了不同辐射粒子或射线辐照损伤诱发CMOS APS图像传感器产生位移效应、总剂量效应和单粒子效应的损伤物理机制。综述和分析了辐照损伤诱发CMOS APS图像传感器暗信号增大、量子效率减小、饱和输出电压减小、噪声增大以及暗信号尖峰和随机电码信号(RTS)产生的实验规律和损伤机理。归纳并提出了CMOS APS图像传感器辐照损伤效应研究亟待解决的问题。

提出了一种适用于目标快速定位和图像输出的有源图像传感器(Active Pixel Sensor, APS)的设计方案。与传统的图像传感器不同，这种传感器可以根据目标信号的位置进行区域图像输出，从而实现目标的快速定位和图像输出。阐述了这种传感器的区域划分原则和区域图像输出控制方法。通过设计和仿真测试一个48×48的面阵，验证了这种传感器的目标快速定位能力。测试结果表明，这种传感器的帧频比传统的传感器高4倍以上。

研制了中荷耦合器件(CCD)与互补金属氧化物半导体有源像素图像传感器(CMOS APS)辐射效应测试系统,用于研究CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应并准确评估器件的空间辐射环境适应性。该系统采用光机电一体化结构设计, 包括光电响应性能检测、光谱检测、控制及数据处理3个分系统, 可对器件的光电响应性能、光谱特性进行全面的定量测试与分析。系统的光谱分辨率为1 nm, 工作波段为0.38~1.1 μm。目前, 该系统与新疆理化所现有的辐照装置结合, 构成了光电成像器件辐射效应模拟试验与抗辐射性能评估平台, 已为国产宇航CCD与CMOS APS图像传感器的研制、空间应用部门的成像器件选型工作提供了多次考核评估试验。应用情况表明, 该系统可定量检测与评价CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应与抗辐射性能, 为深入开展光电成像器件的辐射效应研究提供了完善的试验研究条件。