高斯信号具有对称性和完备性，因此高斯滤波方法在核信号处理以及辐射能谱分析时得到大量使用。目前构造实时处理核脉冲信号的真高斯成形滤波器尚有难度，实际常用数字类高斯成形算法主要是基于模拟核电子学中Sallen-Key滤波器和CR-（RC）ⁿ滤波器的电路微分方程推导而得到，其输出的类高斯脉冲信号对称性较差、单级使用时存在下冲等问题。本文提出一种卷积型类高斯成形滤波算法，它以梯形脉冲信号为基础，经过第一次卷积实现双极性脉冲成形，再次卷积进行累加求和从而得到左右对称的类高斯脉冲，利用Z变换方法推导出该算法的数字递推公式。通过仿真模拟研究了算法的有效性和成形参数对幅频特性的影响规律，成形参数n_a和n_c取值增大时，滤波器通频带减小，低频成分幅度相对增加，高频噪声抑制作用增强，但也导致成形脉冲变宽，增加了脉冲堆积概率。最后，利用搭建的X射线荧光测量系统实验平台获取实测核脉冲数据，分别应用类高斯成形算法和梯形成形算法进行离线处理，实验结果表明：该类高斯成形算法具有更好的堆积脉冲分离能力，在相同的X光管管压和管流条件下，设置相同的达峰时间，两者所得能谱的能量分辨率基本相当，但是类高斯成形的能谱具有更高的特征峰面积和总计数。

展开-合成技术常用于核辐射测量中的数字脉冲处理系统。本文提出了一种基于脉冲展开-合成技术的多项式数字脉冲成形方法，实现了平顶展宽尖峰脉冲成形算法。该算法首先将核脉冲信号展开为单位脉冲系列组合，然后合成冲激响应系统来形成尖峰形状，利用改进的平顶尖峰成形算法处理，并在幅值提取准确性、抗干扰能力和堆积识别等方面与传统的滤波成形算法进行比较分析。实验结果表明：针对¹³⁷Cs的γ特征峰，在相同的成形时间，平顶尖峰成形算法的能量分辨率为7.2%，优于梯形成形、三角成形和高斯成形算法，并且具有高计数率通过性能。因此，该方法可有效取代传统的脉冲成形方法，用于高精度、高计数率的γ能谱测量。

桶状抽样型电磁量能器（Electromagnetic Calorimeter，Ecal）是俄罗斯在建的重离子超导同步加速器（Nuclotron-based Ion Collider faсility，NICA）中多功能探测谱仪（Multi-Purpose Detector，MPD）上的一个重要探测器，主要用于探测10 MeV至几个GeV能域内电子和光子的能量、时间、位置信息。基于Geant4软件，使用单能电子研究了入射位置及闪烁体层数对探测器模块（module）能量分辨率的影响，闪烁体层数和电子能量对探测器单元（tower）时间分辨率和Ecal位置分辨率的影响。模拟结果表明：随着电子入射位置由module边缘向中心移动，闪烁体内能量沉积由718 MeV增加至758 MeV；在tower长度为415.5 mm条件下，随着闪烁体层数增加，module能量分辨率变差，tower时间分辨率变好，Ecal位置分辨率变差。在兼顾量能器的各项性能后，tower中闪烁体最佳层数为211层，Ecal能量分辨率好于4.35%，时间分辨率小于112 ps，位置分辨率好于2 mm；在相同条件下，电子能量越高电磁量能器的时间分辨率和位置分辨率越好。

采用坩埚下降法生长了NaI∶Zn（0，0.05%，0.08%，0.4%），Tl（0.18%）晶体。对晶体样品进行了X射线粉末衍射、电感耦合等离子体发射光谱以及紫外可见近红外透射光谱测试。结果表明，生长的晶体具有单一的物相，Zn和Tl离子掺杂并没有改变NaI的晶体结构；随着Zn掺杂浓度的增加，晶体内的Zn²⁺离子浓度增加、Tl⁺离子浓度下降；晶体透过率随Zn掺杂浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，Zn掺杂浓度为0.08%时，样品的透过率最高，且所有样品在350~700 nm波段的透过率均高于70%。经过切割、打磨、抛光、封装等工序将NaI∶Zn，Tl晶体封装成辐射探测元件。闪烁性能测试结果表明，在¹³⁷Cs放射源激发下，Zn掺量为0.05%、0.08%时的NaI∶Zn，Tl晶体的能量分辨率≤6.80%，光输出相对于NaI∶Tl晶体增加6%~10%，这有利于NaI晶体在高能粒子探测领域的进一步应用。

核脉冲信号的数字余弦函数（cos）成形，因成形简单、可操作性强和灵活性高等优势被用于核脉冲信号的数字成形处理中。本文从单指数衰减脉冲信号和cos脉冲信号的数学模型出发，推导了对称cos成形、零面积cos成形与对称零面积cos成形三种成形方法在Z域中的传递函数和级联公式，分析了成形参数对数字cos成形结果的影响。针对仿真核信号和实际采样核信号，分别实现了三种数字cos成形；基于现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）系统，实现了核信号的数字cos成形、幅度提取、能谱构建等功能。通过对¹³⁷Cs（NaI（Tl）探测器）γ能谱的测试，结果表明三种数字cos成形方法在能量分辨率和计数方面均表现良好，且对称零面积cos成形性能指标更为优异，具有较大的应用前景。

研究了钛膜的特性及调控机制，通过烘烤后处理工艺分析了临界温度随烘烤时间和烘烤温度的变化关系，发现临界温度随烘烤时间对数降低，但是随烘烤温度指数降低。拓展了二流体模型提取了超导相变边缘单光子探测器的温度灵敏度系数和电流灵敏度系数，并结合脉冲响应得到了器件的热容，进一步理论计算了能量分辨率对器件临界温度的依存性。最终，在器件制备过程中集成光学腔体，在1 550 nm波长的光子吸收效率接近100%。研制的超导相变边缘单光子探测器系统探测效率超过90%，能量分辨率约为0.5 eV，可分辨至少10个1 550 nm光子，满足快速时变天体的观测需求。

高斯脉冲具有信噪比高、弹道亏损小的优点，因此，在核辐射测量系统中常将核辐射探测器输出信号成形为高斯波形。核辐射探测器实际输出的核脉冲信号更接近于双指数信号，因此在小波变换的基础上，利用卷积运算的微分特性，提出了双指数信号高斯脉冲成形算法，并建立了成形系统的冲激响应。采用模拟核脉冲信号，从时域和频域两方面研究了成形参数对成形脉冲形状、滤波特性的影响规律；采用FAST硅漂移探测器（Silicon Drift Detector，SDD）测量标准Mn样品获得实测核脉冲信号，分别进行高斯脉冲成形算法和梯形脉冲成形算法处理，并生成能谱；通过对比5.89 keV特征峰峰面积、能量分辨率，研究两种成形算法在能量分辨率和堆积脉冲分离方面的性能。结果表明：当达峰时间为3.2~6.4 μs时，两种成形算法所得能谱的能量分辨率最佳，此时，两者之差小于5 eV；在相同达峰时间条件下，高斯脉冲成形算法的堆积脉冲分离能力优于梯形脉冲成形算法。