为实现包装盒纸质基底层和透明膜层缺陷的同步检测，开展了对纸和膜缺陷的同步成像研究。首先，分别建立了标准球面积分光场、椭球面积分光场和弧面积分光场模型，并利用COMSOL Multiphysics 5.6对3类光场进行射线仿真，对比分析了球面积分光场下射线角度均匀性及辐照均匀性，通过正交仿真优化椭球面积分光场参数；其次，在椭球面积分光场环境、亮场前打光环境、暗场前打光环境下对包装盒成像。与此同时，对包装盒的油污、抵触、开口、泡皱、破损5项常见缺陷依次进行物理检测和机器视觉检测，验证缺陷成像的有效性。试验结果表明，在椭球面积分光场下成像，图像对纸质基底层缺陷特征、透明膜层缺陷特征均有较好的呈现效果，图像上油污、抵触、开口、泡皱、破损的物理检出率分别为96.2%、92.5%、100%、95%、92%，异常检出率分别为98.6%、97.5%、100%、100%、98.4%，缺陷类别检出率分别为97.6%、96%、100%、97%、96%。研究结果表明，椭球面积分光场光路角度和辐照强度均匀，覆透明膜包装盒的缺陷特征呈现清晰，满足工业生产的检测要求。

微波加热不均匀性一直以来都是从事微波加热控制方向研究人员心目中的热点问题。根据微波加热装置的物理结构建立了炉内各层表面的温度静态差分模型结合实验以求得微波加热的实际功率。再基于传热学的有限差分法建立三维空间中的温度分布模型，利用MATLAB以及COMSOL仿真对比验证了模型的有效性。假定微波均匀加热求得被加热介质的平衡温度与不均匀加热时的温度进行比对以找出微波加热过程中介质的部分温升平衡点，最后互相比对找出最优点为控制对象进行专家PID（proportion-integral-derivative）微波加热。实验结果表明，该方法能较为精确地测量出被加热介质任何时刻的平衡温度，使得微波加热在工业生产上有着更加广泛的应用。

通用热源（General-Purpose Heat Source，GPHS）是同位素温差电池（Radioisotope Thermoelectric Generators，RTG）中应用最成熟的热源模块，在同位素电源的研制与测试过程中，GPHS是电加热模拟热源等效性的关键参考。为满足同位素电源系统非核单元等效性测试与验证的需求，基于GPHS的各项实际性能参数，设计并仿制了一种电加热模拟热源。基于仿真计算与实验测试结果，分析评价了仿GPHS模拟热源的热输出特性、等效替代性及其在不同应用场景下的运行效果。当输入功率为250 W时，仿GPHS模拟热源表面平均温度可达515 K，且温度随功率变化的趋势与仿真结果相吻合。经实验测试，在250 W热源功率下，RTG模块的能量转化效率可提升至6%左右。本文提出并构建的仿GPHS模拟热源等效性良好，且可适用于同位素温差电池，对同位素电源的性能评价提供一种有效的、统一的参考标准。

均匀生长大尺寸光学级金刚石膜一直是微波化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition, MPCVD)金刚石研究领域的热点和难点, 沉积台的结构与位置对于金刚石膜均匀性以及厚膜生长的长期稳定性至关重要。本研究通过COMSOL模拟结合实验研究了沉积台高度对衬底表面电场均匀性、等离子体状态和温度均匀性的影响规律, 优化了光学级金刚石膜均匀生长的工艺参数, 在最佳沉积台高度(2 mm)下沉积得到的2英寸金刚石膜(最大厚度337 μm), 厚度不均匀性<11%, 从膜中心到边缘的拉曼半峰全宽为3~4 cm^-1, 可见光波段内最高透过率为69%~70%, 10.6 μm处红外透过率为70%。结果表明: 金刚石膜的厚度和品质较为均匀, 实现了两英寸光学级金刚石膜的均匀沉积。沉积台高度对衬底表面的电场分布、等离子体形状和温度分布都有一定影响, 随着沉积台高度增加, 衬底表面电场分布均匀性和温度均匀性得到明显改善, 且衬底表面的等离子体分布更均匀, H原子和含碳基团的浓度增加。