利用六波长瞬态光学高温计测量了“神龙一号”加速器发射的高能电子束与靶材作用后靶受作用区的温度变化过程。获得了厚度为0.1~0.25 mm的Ta, Al和Cu片靶与强流电子束作用后的温度变化过程, 最高温度接近9000 K, 达到了温密物质区域。实验结果表明, 利用“神龙一号”加速器发射的强流电子束与特定靶材作用可以获得可供观测的温密物质, 而多波长瞬态光学高温计是测量这种温密物质的温度变化的有效手段。

计算了多脉冲相对论强流电子束入射钽-石墨叠靶的能量沉积和轫致辐射谱。能量沉积采用Geant4程序计算，轫致辐射谱根据基本的辐射理论和蒙特卡罗方法计算。结果显示，各层的热区能量沉积呈由大到小的递减分布，截面轫致辐射分布和电子束径向分布主要受钽层的影响。石墨层的低能量沉积率和高热容能改善叠靶的性能。对于单脉冲，钽-石墨层厚比为1∶1时，石墨能全部吸收相邻钽层的热沉积，轫致辐射效率为35.4%；4脉冲情况下，钽-石墨层厚比应为1∶13，总轫致辐射效率降到19.9%。考虑轫致辐射剂量和质量，钽-石墨两者的厚度比为1∶5时，钽层的总厚度应为1.2 mm；当钽-石墨层厚比为1∶10时，钽层的总厚应降到0.7 mm。

利用能量约450 keV、焦斑直径1~4 mm的低能X光对神龙一号直线感应加速器束靶作用后钽靶的破坏进行诊断, 利用增强型电荷耦合器件(ICCD)对诊断过程记录, 得到束靶作用后数μs时间内钽靶材料密度的变化。结果表明：在束靶作用后约1 μs内靶材料密度基本没有变化, 且该时间段内ICCD相机没有观察到有靶前钽靶材料的微粒喷射。

采用束包络方程分析了单脉冲和多脉冲情况下回流离子对强流相对论电子束聚焦的影响。分析结果表明, 单脉冲情况下通过缩短焦距, 仍可以获得较小的积分焦斑, 而在多脉冲情况下回流离子将导致电子束完全散焦。通过数值模拟和实验研究了利用薄膜阻挡回流离子的可行性, 对不同薄膜在电子束作用下的温升及动力学行为的模拟结果表明, 在1.06 μs的时间尺度内, 薄膜虽然发生了不同程度的膨胀, 但是仍然有足够的材料可以阻挡离子回流。在神龙一号加速器上, 通过法拉第筒测量了靶前放置和不放置薄膜情况下的离子信号, 实验证实了薄膜至少能够将离子约束在薄膜和转换靶之间长达数十μs。

研究了强流脉冲电子束与钽金属靶相互作用后靶材流体动力学膨胀的轴向约束问题。由于电子束在金属钛和钽内的能量沉积存在差异, 未完全气化的钛箔对气化膨胀的钽材能够起到约束作用, 并且可以通过吸收钽的能量来降低钽的膨胀速度。通过分析比较电子束在靶上形成孔洞的形貌以及高速相机拍摄得到的不同时刻靶材喷射的图像, 证实了钛箔能够对钽金属靶的轴向膨胀起到一定的约束作用。尤其是电子束打靶过后1 μs内的初始阶段, 约束效果比较明显。

神龙一号直线感应加速器(LIA)产生的强流高功率的脉冲电子束与 X光转换靶作用后可以产生高剂量的X光,同时由于转换靶的被烧蚀破坏在靶面产生回流离子,该回流离子的存在影响到电子束的聚焦。设计了4套法拉第筒及其对应的偏压电路,法拉第筒被放置在神龙一号X光转换靶上游不同位置,分布在电子束轴线两侧,电路设计最高偏压为1 kV;对神龙一号LIA 的X光转换靶面产生的回流离子进行了实验测量,分别得到回流正离子密度约在1021/m3,离子运动速度可达2～3 mm/s。计算比较表明,该离子流强度与神龙一号靶前电子束流相差很大,只有电子束流强的0.27%,对神龙一号电子束聚焦不会造成影响。

叙述了用高速摄影技术研究强流脉冲电子束与钽金属靶相互作用后靶材的回喷现象,得出了靶材回喷的速度.并且采用EGS4程序和Euler流体力学方程组分别模拟了电子束在靶内的能量沉积和束靶相互作用的动力学过程.实验表明,钽金属靶在强流脉冲电子束轰击下,回喷靶材的轴向速度大于2.9 mm/μs,而模拟结果表明理想情况下回喷靶材自由面的轴向速度可达9.7 mm/μs.实验和理论计算为阻挡回喷靶材的快门设计提供了必要的参数.

强流高功率脉冲电子束聚焦成mm量级的束斑后,打击到轫致辐射靶的过程中会产生回流离子,它会导致电子束被提前聚焦,在预定的靶面形成散焦.描述了法拉第筒对12MeV直线感应加速器的轫致辐射靶面可能和生的离子及其参数进行的实验测验,并对实验结果进行了分析讨论.结果表明在靶前60°～70°方向未发现回流离子.