The results of theoretical simulation of runaway electron generation in high-pressure pulsed gas discharge with inhomogeneous electric field are presented. Hydrodynamic and kinetic approaches are used simultaneously to describe the dynamics of different components of lowtemperature discharge plasma. Breakdown of coaxial diode occurs in the form of a dense plasma region expanding from the cathode. On this background there is a formation of runaway electrons that are initiated by the ensemble of plasma electrons generated in the place locally enhanced electric field in front of dense plasma. It is shown that the power spectrum of fast electrons in the discharge contains electron group with the so-called “anomalous” energy.

为了得到X射线条纹相机中CsI光阴极的高能电子份额数据, 通过蒙特卡罗方法建立模型来研究CsI光阴极在X射线照射下的光电发射特性。研究了CsI光阴极厚度为100~1000nm、入射X射线能量为1~30keV时的二次电子(SE)能量分布。模拟结果显示, 入射X射线的能量越高、CsI光阴极的厚度越大, 从CsI光阴极出射的二次电子中高能电子(大于50eV)的份额越高, 在入射X射线能量为30keV、CsI光阴极厚度为1000nm时, 出射电子中的高能电子份额可以达到10.8%。但是当CsI光阴极厚度保持为100nm、而入射X射线能量大于15keV时, 高能电子份额维持在3.4%左右而不再随入射X射线的能量增加而增加。

分析了超快电子枪处于扫描状态下电子束的传输特性，对飞秒量级的超短电子束脉冲通过偏转扫描系统时的偏转距离等物理量进行了数值计算。计算结果显示：为确保电子束能够顺利通过偏转扫描系统并最后轰击直径为30 mm的荧光屏，必须加一个700~1400 V的初始电压，以便抵消负斜坡扫描电压的作用；700~1400 V的初始电压和负斜坡扫描电压的共同作用，是扫描实验成功的一个前提。扫描实验成功的另一个前提是激发光电阴极的光路和控制扫描的电路之间的同步。讨论了前提一带给同步实验的巨大困难，并设计了一个可以在扫描实验中以较高效率调节光路延时的实验系统，该系统可解决脉宽测量实验中扫描斜坡电压信号和超快电子脉冲的同步难题。

对工作于扫描状态下的飞秒电子衍射系统电子枪偏转量的计算方法作了理论研究,讨论了超快电子脉冲的测量方法,比较了相对论效应对电子束的偏转量及对电子束脉冲宽度的计算结果的影响,并做了相应的数值计算。计算结果显示,在忽略了电场的边缘效应等因素后,电子束轴向速度的相对论修正与否对偏转距离和电子束脉冲宽度的影响分别达到61.4 mm和65 fs。研究结果对超快电子枪偏转扫描系统的设计、对超短电子脉冲宽度的测量方法,尤其是对超短电子脉冲宽度的测量过程中的同步实验具有一定的指导意义。

研发的超快电子衍射系统由超快电子枪、样品室、超快读出系统、电源系统，以及真空系统等组成，该超快电子衍射系统具有较高的时间分辩能力和较强的探测能力．光电阴极是蒸镀于MgFB₂窗上的35nm的银膜，该阴极对266nm的紫外光比较敏感，有较高的量子效率，又具有很好的化学稳定性．用短磁聚焦系统来实现对光电子的聚焦，有两对偏转板，其中的一对在测量时间脉宽时用作扫描板．用双MCP探测器来增强电子图像的强度，其增益在10⁴以上，具有单电子探测能力．系统的总时间脉宽设计为358fs．

报道了在20TW皮秒激光器上完成的p偏振激光与等离子体相互作用过程中产生的快电子的角分布和能谱测量结果.实验得到:当激光功率密度小于10¹⁷ W/cm²时,电子发射没有明显定向性,在激光入射面内多峰发射;当激光功率密度大于10¹⁷ W/cm²,小于10¹⁸ W/cm²时,电子主要沿靶面法线方向发射;当激光功率密度达到相对论强度时,电子主要沿激光传播方向发射;激光功率密度未达到相对论强度时,靶后表面法线方向快电子能谱拟合平均温度符合共振吸收温度定标率;激光功率密度达相对论强度以上时,靶后表面法线方向快电子能谱拟合平均温度高于已有的温度定标率.