围绕康普顿散射成像和测量实验需求，开展了X射线康普顿散射实验系统研发及实验研究。针对系统准直器对成像分辨率及光束集光立体角的影响进行仿真，并设计了实验系统的结构。在研究探测器对不同能量X射线的探测效率的基础上，建立了光通量计算模型，分析了探测器参数对散射X射线光通量的影响，提高了实验系统的探测效率。在对X射线康普顿散射实验的研究中，获得了清晰的散射图像，初步测量了PMMA（polymethl methacrylate，聚甲基丙稀酸甲酯）的散射强度。该系统可以用于康普顿散射成像演示实验和物质散射分析的研究。

束流准直器作为加速器的关键部件，用于吸收不在预定轨道的束晕粒子。因良好的电导率和良好的准直效率，铜被广泛应用于准直器中作为挡块材料。通常，挡块位于超高真空环境中，承受高功率束流载荷冲击，其不同表面处理工艺直接影响传热性能及放气率。为评估无氧铜表面处理工艺对相关性能的影响，分别对其进行表面化学腐蚀发黑处理、高温氧化处理以及仅机械加工处理，结果表明：无氧铜表面发黑处理后，其热辐射系数明显增加，同时也伴随着放气率的明显增加；而通过高温氧化处理后的铜块，其表面热辐射系数与仅机械加工后的铜块差异不大，放气率有一定程度的增加。以散裂中子源二期项目中的动量准直器为研究对象，在一定的束流载荷作用下，挡块选用发黑无氧铜，可将其最高温度控制在125 ℃以下，同时增加两台离子泵可使该准直器所在区域真空度满足运行要求。

研究动态调强放疗方式下多叶准直器角度改变对左侧全乳大分割放疗内侧、中间和外侧瘤床同期推量的剂量学影响。选取2018年01月至2023年01月间于遵义第一人民医院收治的左侧乳腺癌保乳术后行全乳大分割放疗瘤床同期推量患者60例，按瘤床位置分为内侧、中间和外侧3组，分别对比各组患者多叶准直器角度改变的放疗计划（标记为Plan-A）与多叶准直器角度为0°的原放疗计划（标记为Plan-O）的靶区、心肺剂量学参数差异。结果显示：3组患者的Plan-A较Plan-O，靶区处方覆盖（V_{处方（%）}）、适形度指数（Conformity Index，CI）和均匀性指数（Homogeneity Index，HI）均无显著差异；在内侧组采用Plan-A相较于Plan-O，左肺（V₅、V₁₀和D_mean）、心脏（V₈和D_mean）和冠状动脉左前降支（LAD）（D_max和D_mean）均降低，差异有统计学意义（p<0.05）；同时Plan-A较Plan-O，在中间和外侧组中仅外侧组LAD（D_max和D_mean）明显减小（p<0.05），其余心肺受量参数均无显著差异。准直器角度改变对左侧全乳大分割放疗瘤床推量靶区剂量学参数无明显影响，但能使内侧组患者的心肺受量较原放疗计划明显减小，故对于左侧大分割单纯全乳放疗内侧瘤床制定放疗计划建议选择改变多叶准直器角度。

本文基于Hygeia公司GMX-1型钴（⁶⁰Co）放射外科系统，采用蒙特卡罗模拟程序GEANT4设计了一款新型准直器并进行了实测分析。该准直器在锥形通孔内置锥形环孔聚焦结构。EBT3胶片测量结果表明，在放射源活度、源轴距、射野尺寸等保持不变的条件下，该改进型准直器的射野半影比原来减小17.6%，吸收剂量率是原来的2.12倍。该改进型准直器在中心点吸收剂量率、射野半影两个关键技术参数上具有显著优势。

为了满足光电探测设备对不同温度环境下多波段的目标模拟需求，设计了一种便携式红外目标模拟器，选用可切换的黑体光源来进行照明，实现3~5 μm和8~14 μm的中波红外和长波红外的辐射特性。作为准直系统的平行光管口径为110 mm，考虑到中心遮挡问题，采用离轴反射式光学结构。在装调时利用该结构对300 mm口径的参考平面镜进行测量，测试结果PV值为0.356λ（λ=632.8 nm），RMS值为0.047λ。采用MSC. Patran进行建模，利用有限元分析方法完成了系统的光机热分析，在−10~50 ℃工作环境下，由温度变化引起的主次镜面形变化为纳米级别，对中红外波段可实现实时稳定成像，为光电探测设备提供宽波段的多种直接模拟目标。

水下光学成像是重要的水下探测方式。现有水下相机成像检测方法受到水体本身以及测量方法的影响，难以准确进行成像分辨率检测。提出了基于水下平行光管的水下相机成像分辨率检测技术，通过在水中产生平行光束，直接对水下相机成像分辨率进行检测。通过仿真得出：水下平行光管在水中可见光和空气中单波长的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)基本一致。利用这一结论，提出了水下平行光管空气中装调检测的方法。针对实验室所研制的一款水下相机开展实验测试，其在水中可见光与空气中635 m光源照明条件下的分辨率相同。实验结果表明，所提出的基于水下平行光管的水下相机成像分辨率检测方法可有效消除水体对分辨率测量的影响，实现水下相机成像分辨率的准确测量。

传统基于单个固定折射率透镜和渐变式折射率透镜制备光纤阵列准直器的方法，存在阵元数扩展困难、封装工艺复杂且集成化困难等缺点。利用光学微透镜易阵列化且阵元特性一致性好等优点，提出了基于平凸微透镜阵列制备光纤阵列准直器的方法。根据高斯光学和矩阵光学理论，对光纤阵列准直器的准直特性进行了理论分析和仿真，确定了光纤阵列准直器的相关设计参数，据此加工制备了四阵元一维排布光纤阵列准直器，其阵元间距为250 μm。通过远场光斑法对光纤阵列准直器的主要性能参数远场发散角进行了测量，并采用蒙特卡洛法对测量不确定度进行了分析与评定。光纤阵列准直器各通道远场发散角的测量值分别为0.69°，0.67°，0.71°，0.68°，测量扩展不确定度为0.02°，该测量结果在设计容差（0.68±0.03）°之内。该光纤阵列准直器具有良好的准直特性，能够满足光纤通信系统中光纤阵列准直器小型化和集成化的需求。

为了精确测量与修正大口径望远镜主次镜弯沉，从而保证成像质量及指向精度，从大口径望远镜自身结构特点出发，分析了主次镜位姿变化的影响因素，提出了一种基于内调焦光管的光学测量方法。对主次镜间距5.5 m的某望远镜进行测量，测得水平方向径向偏移最大为196 μm，垂直方向径向偏移最大为16 μm，水平方向角度偏转最大为2.6″，垂直方向角度偏转最大为12.8″。最后对该方法的测量不确定度进行分析，测量径向偏移的合成标准不确定度为9 μm，测量角度偏转的合成标准不确定度为0.65″，满足大口径望远镜光学系统的对准精度要求。