介绍了均方根（RMS）、半高全宽（FWHM）和50%调制传递函数（MTF）等效均匀分布等焦斑尺寸评价方法。针对一台直线感应加速器，通过建立理论模型和开展逐束片PIC模拟研究了长脉冲（约100 ns）电子束的聚焦过程，分析了能量、流强与平顶区差异较大的脉冲上升/下降沿对FWHM和MTF焦斑尺寸的影响。研究结果表明：能散度较大的束流上升/下降沿会导致束流焦斑，尤其是MTF焦斑显著增长，在模拟结果中FWHM尺寸增长约9%，而MTF尺寸增长达到约24%，是目前导致束流底宽偏大的主要因素之一。

针对大型激光装置使用纹影法无法实现旁瓣光束弱信号区域光强分布精确测量的问题，提出了基于旁瓣光束衍射反演的纹影法强激光远场焦斑测量方法。采用逆向推演间接测量的研究方法，沿光路传播逆方向推导，以旁瓣光束衍射光强图像和相位图像作为输入，通过计算获得未遮挡前旁瓣光束远场焦斑分布。相比传统基于纹影的远场焦斑测量方法，本文的主要改进和优化措施为：首先，基于旁瓣光束衍射反演的原理和间接测量的思想，改进纹影法强激光远场焦斑测量数学模型，从理论角度揭示该模型的合理性；其次，实验仿真强激光远场焦斑测量的整个过程，主要步骤为旁瓣光束衍射、加噪去噪、旁瓣光束衍射反演、焦斑重构等，验证了该方法的可行性；最后，将改进的DnCNN算法用于去除主瓣和旁瓣光束12位科学CCD图像不同级别（0~75 dB）的噪声，提升了远场焦斑的重构精度。实验结果表明：该方法不仅消除了纹影小球对旁瓣光束衍射的影响，而且获得了真实的旁瓣光束弱信号区域的光强分布，包括旁瓣光束各个波峰的幅值和位置、动态范围比值等远场焦斑测量重要参数，其中重构焦斑动态范围比值与理论焦斑动态范围比值之间的误差为3.20%，提高了基于纹影的强激光远场焦斑测量的可信度和实验精度。

X射线光源的焦斑尺寸和焦深对X射线光谱学, 尤其是对于微区X射线衍射与荧光分析等领域十分重要的参数。 如何高效而准确的表征这些参数对于X射线光源的应用和发展至关重要。 现有的光源参数表征方法, 尤其在表征微焦斑光源的参数时, 都存在自身的局限性。 锥形单玻璃管X射线聚焦镜是一种常用的X射线聚焦器件。 根据锥形单玻璃管X射线聚焦镜滤波特性和几何特点, 分析得到聚焦镜的聚焦光能量上限的大小受到光源焦斑尺寸的影响, 提出这个能量上限与光源尺寸和光源到聚焦镜入口的距离之间的数学关系。 设计了一种基于锥形单玻璃管X射线聚焦镜的表征X射线光源参数的方法。 对锥形单玻璃管X射线聚焦镜的参数进行测量和确定后, 将聚焦镜放置要测量的光源前, 与光源形成聚焦光路。 在光路准直并确保只有在聚焦镜内发生单次全反射的X射线射出聚焦镜的情况下, 通过改变聚焦镜与光源焦斑距离并利用能谱探测系统来探测聚焦光并得到多个对应的聚焦光能谱。 对所得能谱进行计算与分析, 得到各能谱中的能量最大值, 即聚焦光的能量上限。 利用聚焦光能量上限、 光源焦斑尺寸和光源到聚焦镜的距离之间的关系并结合线性拟合法, 可同时得到光源焦斑尺寸和焦深。 选用制造商给出焦斑尺寸约60 μm, 焦深为20 mm的微焦斑钼靶光源作为测量对象, 利用基于锥形单玻璃管X射线聚焦镜的表征方法测量的结果为焦斑尺寸为60.1 μm, 焦深为19.7 mm。 用小孔成像法表征该光源焦斑尺寸为60.3 μm, 焦深为20.1 mm。 相较于现有的方法, 基于锥形单玻璃管X射线聚焦镜的表征X射线光源参数方法对表征微焦斑光源有一定优势, 对表征高能X射线光源有潜在发展和利用价值。

通过针孔成像法得到X光源强度空间分布图像，直接读取图像数据得到X光源的半高宽焦斑（FWHM）尺寸，对图像数据进行傅里叶变换得到调制传递函数，并计算得到X光源的等效焦斑尺寸（50%MTF）。应用针孔成像法测量多脉冲电子直线感应加速器产生的X光源焦斑尺寸，测量结果表明，加速器性能稳定。定义焦斑形状因子参数并用于描述X光源分布，结果表明，该加速器X光源分布在高斯分布和本涅特分布之间变化。

针对基于纹影的高动态范围远场焦斑测量数学模型没有考虑噪声对测量结果影响的缺点，本文对基于纹影的远场焦斑测量方法从三个方面进行优化.首先，改进基于纹影的远场焦斑测量数学模型，将噪声作为影响实验结果的重要因素引入数学模型中，使该数学模型和真实的实验环境相匹配，提高了该数学模型的实用性和理论支撑作用；其次，将基于卷积神经网络的去噪算法（DnCNN）引入主瓣和旁瓣CCD图像去噪处理中，并改进该去噪算法存在的不足，使得能够有效去除主瓣和旁瓣12位图像、不同级别（0~75 dB）的噪声；最后，完整仿真了远场焦斑测量实验的全过程，包括分光、衰减、加噪声、纹影小球遮挡、去噪、衰减倍率放大、焦斑重构等，获得了有效的焦斑重构实验结果，其中重构焦斑图像和理论焦斑图像的相关系数为0.998 9，重构焦斑动态范围与理论焦斑动态范围之间误差为3.22%.仿真实验结果表明，通过该数学模型和DnCNN去噪算法的改进措施，验证了改进的数学模型必要性和DnCNN去噪算法在提高重构焦斑二维分布和动态范围精度方面的优越性能，提高了基于纹影的高动态范围远场焦斑测量的可信度，满足了高动态范围远场焦斑测量对于精度和效率的要求.