小波去噪是效果较好的去噪算法，小波函数和分解等级的选择对去噪质量影响很大，但利用小波函数对X射线荧光光谱去噪存在优化困难。针对这一问题，提出了一种基于Russian roulette优化小波算法用于X射线光谱去噪。以土壤中Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Pb等8个重金属元素定量模型的决定系数（R²）求和为优化目标，通过Russian roulette优化策略更新小波函数和分解等级，经过设定的迭代次数后，选出实际土壤样品光谱较优的小波函数和分解等级。该方法在55个国家标准物质土壤样品的30 s测量的X射线荧光光谱进行验证，优化后8个元素的R²均有所提高，8个元素的定量模型R²之和从7.8383增大到7.8704。这将为小波去噪在X射线光谱的元素快速测量提供一种可选择的方案。

在低计数率背景下X射线谱的高精度测量受X射线流的统计涨落影响, 统计涨落决定了给定探测器能量分辨率的理论极限, 而其他因素的影响则可以通过适当的噪声滤除和电子技术来降低。 以往关于能量分辨率的研究大多利用谱反卷积对获取到的能谱进行后处理, 从而降低特征峰的半高宽(FWHM)。 这些后处理方法是基于将获取到的能谱建模为输入能谱和探测器响应函数这两个随机变量的函数, 往往计算量极大, 执行效率低。 针对上述问题, 提出一种多脉冲局部平均(MPLA)算法对X射线光谱数据处理平台进行优化, MPLA算法是一种在线实时处理的谱获取方法, 该方法在动态窗口内对脉冲幅度值进行了平均。 MPLA算法涉及两项可变参数, 一是平均窗口的大小r, 另一项参数则是每一次平均的脉冲幅度数量n。 该算法的执行流程包含以下几个步骤, 首先读取第一个脉冲幅度并定位一个平均窗口, 读取成功后更新当前平均窗口的脉冲幅度和脉冲个数; 第二步, 读取下一个脉冲幅度, 每次更新后即对平均窗口内的脉冲个数进行判断, 当其小于预设的参数n时继续执行第三步, 反之则执行第四步; 第三步, 继续读取下一个脉冲幅度; 第四步, 对相应平均窗口内的脉冲幅度进行平均, 得出的平均数即为需要更新计数的道址, 然后再对取平均值的窗口内脉冲幅度和脉冲个数进行清零。 本文在理论推导部分研究了应用MPLA过程时原始概率密度函数(PDF)的转换, 推导了应用MPLA后得到的概率密度函数的解析表达式, 证明了MPLA概率密度转换后具有以下特征: (1)对称分布, MPLA保留了均值和对称性。 (2)对于单峰对称分布, MPLA减少方差, 锐化分布峰。 在实验环节中, 以铁矿样品为测量对象, 将采用MPLA算法处理后的结果与传统的成谱方法得到的结果进行对比, 结果表明在具有正态分布PDF的频谱峰值的典型情况下, 即使仅对两个脉冲高度进行平均, 变换后峰的FWHM也变窄。

X射线光谱现场分析技术是在现场工作条件下对待测目标体中元素进行快速定性和定量分析的仪器分析技术, 被广泛应用于一些大型分析仪器和化学分析方法所不能直接应用的领域。 该文回顾了近二十年来我国X射线光谱现场分析技术的研究进展。 从现场原位分析和现场取样分析两个角度, 评述了现场X射线光谱仪的研究进展和主要技术特征; 探讨了X射线光谱现场分析数据处理的关键技术问题, 概括了X射线仪器谱解析方法的创新性和演变规律; 介绍了我国现场X射线光谱分析在地质普查、 环境污染调查、 文物现场鉴定、 合金分析中的重要应用; 评价了国际上X射线光谱现场分析仪的研究现状和进展。 提出了X射线光谱现场分析技术的研究方向, 以期在更多的应用领域得到长足发展。

为了在聚爆装置上对目标靶进行光谱分析及成像诊断, 设计了超环面晶体 X射线成像系统。从理论上分析了 Johann型弯曲晶体结构的成像像差, 利用模拟软件对基于布拉格结构的弯晶系统进行仿真成像, 研究布拉格角与成像空间分辨力的关系。采用 Oxford射线管、 X射线检测器及云母超环面晶体对金属网格进行了 X射线背光成像实验, 实验获得了网格的 X射线图像及铜的 Kα射线光谱, 结果表明超环面晶体能够进行微米级的高分辩成像, 也可用于检测 X射线光谱。

利用均匀色散云母弯晶分析器，在“阳”加速器上测量了铝丝阵Z箍缩等离子体的时间积分X射线光谱。采用碰撞辐射模型，通过测量Al的Ly-α/He-α以及Ly-β/He-ε的强度比推断出平均电子温度，分别为512 eV和489 eV。针对记录的连续辐射，由连续谱斜率拟合得到了等离子体核心电子温度为1215 eV。对圆柱箍缩温度径向轮廓的研究表明，此次聚爆实验的电子温度从箍缩轴心向外缘近似线性降低。谱线强度比法是诊断平均电子温度的有效手段，而连续谱拟合法为诊断铝丝阵箍缩核心区的等离子体电子温度提供了重要信息。

利用X射线衍射仪, 对γ射线辐照处理前后的竹材进行X射线光谱分析, 得出竹材结晶度和微纤丝角在辐照过程中的变化规律。 随着辐照剂量的增加, 竹材纤维素结晶度呈现先升高后降低的趋势, 微纤丝角变化不明显, 表明微纤丝角不是影响辐照过程中竹材物理、 力学性能变化的主要因子。

设计了可用于X射线成像用的聚焦型超环面晶体谱仪，讨论了基于布拉格几何结构的超环面及球面弯曲晶体聚焦特性，给出了基于超环面晶体X射线2维单能成像的光源、晶体及探测器的最佳位置，在中国工程物理研究院激光聚变研究中心进行了X射线背光成像实验。利用超环面弯曲晶体作为成像器件，其弧矢及子午平面的曲率半径分别为290 mm及190 mm，该曲面晶体具有极高的聚光效率。实验中利用X射线成像板获取了Cr的Kα射线辐射形成的金属栅格2维图像。实验结果表明,研制的超环面晶体能够用于X射线单能成像;分析图像的光谱信息可知,在弧矢方向的空间分辨力约为100 μm，实验结论符合预期目标。

为了准确诊断激光等离子体的电子密度，提出了一种基于极化光谱的类氦共振线与互组合线相对强度比诊断电子密度的方法.该法考虑了激光等离子体发射的X射线存在极化的特性，用极化光谱理论对测量的类氦共振线和互组合线光谱相对强度比进行精密校正，再推导等离子体的电子密度.在2×10 J激光装置上进行了实验，使用极化PET(002)晶体谱仪测量了Al类氦离子光谱，利用光谱的极化特性推出Al等离子体的电子密度约为1.5×1020 cm－3.结果表明极化X光谱推导等离子体电子密度方法适合激光高温高密等离子体诊断.

为了对激光等离子体偏振状态进行诊断，研究了X射线偏振度的测量方案及推算方法，利用两台晶体谱仪分别在相互正交的两方向对等离子体辐射的X射线进行探测，以确定其偏振度。光谱仪采用PET晶体作为分光器件，成像板接收X射线光谱信号，其接收面积为15 mm×35 mm，在2×10 J激光装置上进行了偏振检测实验。实验结果表明在两方向同时得到Al的类He谱线及类Li伴线，依据类He共振线w及互组合线y两方向光谱相对强度计算出共振线偏振度数据，利用不同发次实验分析入射激光能量和X射线偏振度的关系，探索了X射线偏振度对激光等离子体电子温度诊断的影响。