针对太赫兹直线加速器，开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换，并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机，完成对光斑图像的采集，之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响，在采集到的图像中会存在椒盐噪声，因此使用卷积神经网络（CNN）对图像中的椒盐噪声进行抑制，最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明，CNN可以有效地消除椒盐噪声，并且系统的分辨率达到15.8 μm，满足系统设计要求。

对国际上用于单粒子效应(SEE)研究的准单能中子源进行了相关调研, 对产生准单能中子源的7Li(p, n)7Be核反应、装置布局以及表征中子场性质的中子注量率、中子能谱、中子束流轮廓及其均匀性、热中子本底等参数的理论计算及实验测量进行了系统的介绍。进行准单能中子SEE实验要求中子源有较高的中子注量率水平、较大的束流轮廓、较好的束流均匀性以及较低的热中子本底, 并且能测量出精确的中子能谱。对准单能中子SEE实验过程以及三种中子SEE截面的尾部修正方法进行了介绍。

针对基于闪烁屏-CCD(电荷耦合元件)相机的氘离子束横向强度分布测量系统，利用ANSYS软件模拟计算了在直流及脉冲模式下，能量100 keV、束斑直径3 mm氘离子轰击造成的Al2O3,SiO2以及锗酸铋 (BGO)三种候选闪烁体材料的表面温度变化。结果表明，在30 μA的直流氘离子束轰击下，闪烁体表面温度随辐照时间急剧地升高。持续时间10 min的氘离子束轰击将使三种材料前表面的温度分别升高131，234和649 ℃。对于峰值流强30 μA、重复频率1 Hz、脉宽5 μs的重复频率脉冲氘离子束，每个脉冲引起的三种闪烁屏表面的温度升高均小于0.05 ℃，且长时间的离子辐照基本不会造成闪烁屏的表面温度有明显的升高。对于脉宽5 μs的单脉冲氘离子束，三种材料的表面温度均随离子流强近似呈线性地增加。在单脉冲模式下，Al2O3，SiO2以及BGO闪烁屏能允许的最高离子流强分别为2.32，1.08和0.72 A，超过此流强其表面温度将达到熔点。

为了揭示激光与聚合物之间的相互作用机理, 以尼龙66(PA66)为研究对象, 采用刀刃法分析了半导体激光器的激光功率通量分布, 采用紫外-可见-近红外分光光度计测量了PA66和质量分数为0.3的玻纤增强尼龙66(PA66GF30)的光学参量, 分析了材料厚度及玻纤增强剂对PA66的透射率、反射率和吸收率的影响。通过非接触线扫描实验和数学模型研究了材料厚度及玻纤增强剂对PA66光散射的影响, 确定了激光透过PA66和PA66GF30后的激光功率通量分布。结果表明, PA66的透射率随着厚度的增加而减小, 反射率、吸收率随着厚度的增加而增大, 光散射随着厚度的增加而增大; 加入玻纤时, 透射率明显减小, 反射率稍有增大, 吸收率和光散射均明显增大。此研究对确定不同厚度热塑性塑料的光散射参量以及数值模拟在激光透射焊接中的更广泛应用是有帮助的。

为了在介质壁加速器中增大轴向加速电场,提高加速梯度的同时抑制径向电场对束包络的扩张,提出了在每个加速电极上添加金属栅网结构。采用基于粒子云网格方法的电磁粒子模拟软件对不加栅网与添加栅网的电极结构进行了数值仿真,分析了不同结构下加速管道中的电场分布和束包络变化。通过实验对比了两种不同结构下经过相同的加速长度获得的粒子能量。结果表明: 添加金属栅网结构相对于不加栅网的金属小孔式结构,轴向加速电场强度提高20%,同时径向电场得到有效抑制; 栅网结构下,被加速的粒子束在自由漂移空间中的径向发散基本得到抑制; 在相同的加速长度下加速H+3粒子,栅网结构得到的能量增益提高了一倍。

为探索激光在束流截面测量上的应用,在北京正负电子对撞机二期工程(BEPCⅡ)的负电子传输线上建立了激光扫描系统.研究了激光扫描测量束流截面的相关计算方法.对激光和电子束相互作用、光子在介质中的切伦科夫辐射等过程进行了GEANT4模拟.对脉冲激光器进行了调试,测量了激光的脉宽、尺寸、功率等各项参数.设计并搭建了激光扫描系统的光路,编写了激光系统的机械扫描部件的控制软件.搭建了用于探测康普顿光子的契伦科夫探测器系统.激光的扫描、控制、以及激光参数的在线监测等系统工作正常,能满足激光扫描实验需要.

提出一种非实验室条件下激光光束质量的简易评价方法，通过检测激光光斑轮廓特征来评价激光光束质量。根据原理定义一组表征激光光束质量的参量，给出测量方案和算法。利用灯抽运Nd∶YAG 电光调Q 脉冲激光器测试了谐振腔镜倾斜和不同调Q 状态两种失调态时激光器参量值的变化规律，结果显示参量值随着失调量增加而单调增大，当失调量较大时，可以用相邻两截面上参量差值的平均值来评价激光光束质量。研究结果表明，所提出的简易评价方法能够有效地评价激光器激光光束质量，测量过程仅需要光敏相纸、数码相机以及计算程序。对实验条件要求低，可用于非实验室条件下激光器工作状态的初步检测。

为了准确测量加速器氘离子的束流截面分布，开展了光学成像系统的设计研究。根据截面分布测量的要求，设计了光学成像系统的指标参数。采用光学设计软件ZEMAX进行了光学成像系统的设计，并通过标准白光光源和线对率板对成像效果进行检验。设计和检验的结果表明，该光学成像系统的总体成像质量较好，畸变小于0.05%，在光学分辨率为30 lp/mm的条件下，中心和边缘视场的调制传递函数(MTF)值均大于0.7。将完成设计加工的光学成像系统应用于氘离子束流截面分布测量实验，实验结果初步表明，基于荧光屏的光学方法测量束流截面分布是可行的。

提出了一种基于二次离子质谱分析技术的离子束流剖面分布的离线诊断方法，具有分辨率高、可同时给出束流剖面分布和成分信息的特点。利用数值模拟方法对该诊断方法的可行性进行了分析和讨论，并结合原理实验给出了验证结果。结果表明: 该方法可以用于真空密封型中子发生器离子束流剖面分布的诊断，能够成为其他诊断方法的验证手段和有力补充。

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数，本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法。该方法由热吸收体测量入射激光的总能量，由光电探测阵列测量光斑的时空分布。研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器。探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成，有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm，光斑测量空间分辨力为1.1 cm，时间分辨力为20 ms。该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点，适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量，并已成功应用于外场实验。