基于蒙特卡罗模拟软件FLUKA和有限元软件COMSOL对大连先进光源（DALS）束流垃圾桶的设计进行了初步研究。采用FLUKA软件进行了束流垃圾桶和主体建筑的建模，理论公式和模拟计算保证径向和轴向束流垃圾桶沉积能量在99%以上，计算中引入减方差技巧，降低计算结果的统计误差，相应的计算结果的误差在5%以内。同时计算给出侧墙和顶板位置的辐射剂量率的大小，侧墙两边的剂量率大小分别为1.84 μSv/h和1.15 μSv/h，顶板位置处的剂量率大小约为1.14 μSv/h，保证了工作人员的安全与健康。利用COMSOL软件计算束流入射情况下束流垃圾桶的温度分布和热应力的大小，得到稳态情况下束流垃圾桶的最高温度为55.1 ℃，最大热应力大小为54.5 MPa，小于材料的熔点和屈服强度，保证束流垃圾桶在装置运行过程中的稳定性。

针对当前单次通过型数字束流位置探测器（BPM）有效采样点数少、数据信噪比低、测量分辨率差的问题，提出了一种基于“束流单次通过”的数字BPM测量改进算法。该算法通过模拟信号的功分-延迟-合成，增加了有效采样数据，并通过采样数据的截取与数据拼接、数字滤波等数据处理方式，提高了采样数据的信噪比，并最终实现了BPM测量分辨率的提高。实验结果表明，该算法在不改变模数转换器（ADC）采样率的情况下，将单次通过型BPM的测量分辨率提高了约2倍。该测量方法为提高单次通过型BPM的测量分辨率提供了一种新的解决方案，已成功应用于北京正负电子对撞机（BEPCII）和高能同步辐射光源（HEPS）直线加速器项目中。

引出系统是中国散裂中子源快循环同步加速器的核心组成部分，对束流精确打靶和加速器稳定运行具有重要意义。首先，详细介绍了快循环同步加速器的引出系统和束流引出方案，重点介绍了一些引出系统相关的关键技术。其次，对引出束流调试进行深入研究，包括纵向束流调试、横向束流调试、引出束流分布优化等，其中纵向束流调试主要针对8个引出Kicker定时进行精确标定，横向束流调试主要指Lambertson型磁铁、8个Kicker磁铁、高能输运线模式的匹配设置。最后，对引出束流束损进行深入研究和针对性优化，探索引出束流损失的各种来源，对Lambertson型磁铁漏场、引出束团长度、Kicker波形平顶、Kicker波形变化进行深入研究并对一些新的测量方法进行详细论述。同时，对Lambertson型磁铁入口产生超大辐射热点的现象进行深入研究，寻找其产生大量束流损失的根源，并提出最终解决方案，降低引出束流损失和辐射剂量，使其满足加速器运行要求。

实验上通过相干渡越辐射（CTR）能谱分析法测量束团长度以及进行纵向束团形状重建已成为一种有效的束流诊断手段。通过迈克尔逊干涉仪测量太赫兹辐射能谱，通常实验所用探测器只能测量辐射的强度谱的幅值，且由于缺少相位无法直接进行束团形状重建。目前重建算法主要有Kramers-Kronig（K-K）相位分析法和代数迭代重建算法。利用这两种算法分别对高斯分布和带拖尾的高斯分布模型进行验证并进行了对比，其中K-K得出的重建结果存在一定的误差，迭代算法在解决重建反转歧义、重建噪声抑制等表现良好。同时利用这两种算法对兰州高能电子成像平台CTR实验结果进行了重建及分析，得出了对应的重建结果，为后续高能电子束成像平台的束流诊断反馈提供了一种参考手段。

负离子源中性束注入（NNBI）系统是聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）的组成部分，其目标是开展NNBI相关的科学与工程问题研究，为未来聚变堆NNBI系统的研制与运行积累经验。加速器的束流光学特性决定着最终形成束流的发散性，进而影响着束流在加速器和束线中的传输效率，这对NNBI系统的高功率、高能量、长脉冲运行至关重要。为此，采用IBSimu离子束流模拟程序对目前CRAFT NNBI的400 keV加速器电极系统的物理设计进行束流光学特性分析与评估。目前该套电极结构的设计与ITER负离子源类似，束发散的计算结果满足设计要求。在负离子束流密度较高时（100～300 A/m²范围内），具有更小束发散角；引出距离（5～7 mm范围内）和加速距离（88～110 mm范围内）的适当增加，也呈现出束发散角下降趋势。

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。

为了高效地对直线加速器输出束流能量进行调节，设计了合肥光源（HLS-II）直线加速器束流能量调节方案。该方案在调试阶段通过能谱分析系统观察束团状态并测量束流能量，储存环注入阶段使用3个束流位置探测器（BPM）对束流能量进行在线测量；使用自动相位扫描程序对速调管输出相位进行扫描，获得各加速段的能量增益公式；定量调节速调管的输出相位和高压，实现直线加速器输出束流能量的快速调节。在线应用结果表明，该方案能快速实现束流能量调节，调节后的束流具有良好品质，束流横向能散小于0.22%，注入速率明显改善。

提出基于束流相空间拍频产生锁模多色自由电子激光的方案，利用带有能量啁啾的电子束流和上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）上的两个调制段-色散段结构，在束流中通过拍频形成多个流强脉冲串，并在此基础上进行高次谐波辐射，产生锁模多色自由电子激光辐射脉冲。模拟结果表明，利用264 nm的种子激光，可在束流中形成18次谐波的群聚分量，并能最终产生中心波长约14.58 nm 的锁模多色FEL辐射。

研制了冷链食品包装箱表面辐照消毒灭菌成套装置，重点针对装置的核心部件小型电子帘加速器进行设计和调试，应用E-gun电子束轨迹跟踪程序对加速器的束流光学进行了计算，合理设计了栅极和聚焦极形状，获得了对束流包络的理想控制，应用多物理场仿真软件CST进行高压结构优化，使电子帘阴极表面高压区电场分布均匀，降低了打火几率。对电子帘加速器进行了整机调试，针对调试中出现的高压打火现象进行了分析，并给出了结构优化设计方案，使得最终调试主要技术参数达到了140 keV/20 mA，束流不均匀度小于10%。通过了连续8 h稳定性运行测试，达到了工业加速器辐照应用标准。