为了研究Yb3+: LuLiF4晶体在反Stokes荧光制冷过程中的热负载管理机制, 开展了在常压(1.0×105 Pa)和高真空(2.5×10-3 Pa)状态下的激光制冷实验。掺杂浓度为5 mol%的样品由两根光纤支撑, 被放置在真空状态不同的腔体内。利用波长1 020 nm, 功率3 W的激光激发样品。在常压下, 样品温度相对室温下降了ΔT≈12 K; 在高真空下, ΔT≈26 K。对于常压状态, 空气热对流负载约11.23 mW, 光纤热传导负载约0.03 mW, 腔体热辐射负载约4.8 mW。对于高真空状态, 空气热对流负载约0.03 mW, 光纤热传导负载约0.07 mW, 腔体热辐射负载约10.4 mW。实验结果表明, 当腔体压强由-105 Pa降至-10-3 Pa时, 空气热对流负载几乎忽略不计, 而腔体热辐射负载则成为作用在制冷样品上最主要的热负载。

随着航天遥感应用对大视场、高分辨率探测的需求, 红外探测器规模越来越大。红外探测器需封装在杜瓦内工作, 杜瓦热负载是杜瓦一个重要指标。本文设计并搭建了大规模探测器杜瓦热负载测试实验装置, 测得长波杜瓦组件不同外壳温度下的热负载, 为实际工程应用提供了重要数据。

杜瓦真空失效造成光电转换探测系统的核心部件故障，依据真空物理稀薄气体理论，分析探讨了真空失效考核方法。检测组件在工作状态下的降温时间是否符合用户要求，是确认真空失效最直接有效的方法。制冷机额定制冷功率与杜瓦最大无功功率之差，即设计允许最大热负载增加量。在特定时间区间内，利用液氮蒸发原理测量热负载增加量，达到扩展不确定度30 mW(k=3)时，可以认为杜瓦真空有用寿命不符合用户要求。用户定制15年真空有用寿命，则要求杜瓦漏气速率小于5×10^-15 Pa?m³/s，真空失效的气体压力大于1×10^-2 Pa。

针对变包含角平面光栅单色器前置平面镜(PM)受热负载而导致的单色器分辨率降低问题，提出优化聚焦常数(Cff)补偿分辨率的方法。首先，计算不同Cff值时PM的热功率吸收谱，在此基础上对镜面热负载进行热-结构耦合分析，得到不同热负载时PM表面热变形的变化量; 然后，结合理想分辨率公式和光线追迹软件求出加热负载的单色器分辨率; 最后，优化Cff实现分辨率的补偿。研究结果表明，以软X射线谱学显微光束线站为例，当出射光能量为1 000 eV时，将Cff由18优化至184，单色器分辨率即可与无热负载时的相同，该优化方法可有效补偿单色器分辨率的降低。

实验研究了脉冲氙灯在高负载条件下掺铈石英玻璃管壁的特性,并对实验结果进行了分析。在氙灯的输入能量为爆炸能量的60%的高负载条件下进行实验,随着运行发次的增加,氙灯的电极出现龟裂;氙灯灯管内壁出现白色花纹、块状乳白色积淀物和丝状裂纹;石英玻璃释放出的氧气使管内气体的高频火花放电颜色由紫蓝色变为绿色。放电过程中,灯管主要受冲击波和热负载两方面的作用。通过对冲击波和热负载对灯管作用机理和实验结果的对比分析得出,热负载是氙灯灯管内壁出现圆环形丝状裂纹等现象的主要原因,冲击波会加速灯管的破裂。