加速器靶前正前方1 m处的照射量是衡量加速器光源辐射能力的重要物理参量。电子束轰击高原子序数靶产生的X射线空间分布具有很强的前冲性, 照射量空间分布与电子束的发射度密切相关。采用高斯函数对不同电子束发射度条件下入射电子的空间分布和角度分布进行建模。应用蒙特卡罗方法对电子束打靶的轫致辐射过程进行模拟, 分析电子束发射度对照射量的影响。同时还对整靶结构和叠靶结构下的轫致辐射光源照射量进行计算比较。结果表明, 电子束的发散角是影响轫致辐射光源照射量的主要因素。与采用整靶结构相比, 采用叠靶结构所获得的照射量空间分布基本一致, 在正前方小角度范围内(0~4°)的照射量有2%~3%的降低。

通过理论分析，给出了网栅或光源横向偏离束轴、网栅或光源相对束轴有小角度倾斜、光源不在网栅聚焦点上等失聚焦照相条件下的直穿辐射损失率，计算了利用膜片堆叠制造网栅造成的影响。并通过蒙特卡罗数值模拟验证了理论分析结果。结果表明，网栅失聚焦或膜片堆叠制造的影响相当于网栅孔的尺寸减小，孔内其他位置的直穿辐射量保持不变。

康普顿探测器可以获得脉冲X射线照射量随时间变化的波形,探测器特性主要由收集体、介质和金属外壳的材料、尺寸决定。针对神龙一号加速器产生的X射线的能谱结构,应用蒙特卡罗模拟方法,进行探测器结构尺寸设计,获得最佳的有机玻璃介质厚度为30 mm。探测器灵敏度系数随X光能量变化的曲线表明其能量响应较差,分析与计算结果表明在收集体前加低Z金属可有效改善能量响应特性并提高灵敏度系数。计算得到用于测量神龙一号加速器的X射线照射量的康普顿探测器的灵敏度系数为6.86×1011 (C/kg)-1。

针对基于将X光转换成可见光接收的硬X光光电成像系统,研究了系统面密度分辨能力的理论模型,获得了系统面密度分辨能力的上下限的表达式;建立了对硬X光成像系统对面密度分辨能力的测量方法。利用自制面密度分辨率板,实验测量了由射频X光机、转换屏、光纤锥耦合和CCD相机组成的硬X光光电成像系统在不同照射量下的面密度极限分辨能力的上下限值。实验结果与理论分析模型分析趋势一致,在未饱和条件下面密度分辨力上限随着照射量的增加而不断增加,而面密度分辨力下限随着照射量的增加将减小。

在分析高能闪光照相中传统实验方法不足的基础上,提出了采用Monte Carlo模拟结果来建立底片光学密度与照射量之间的关系,并对一个球对称客体进行了实验照相.采用Monte Carlo方法分析了底片光学密度分布左右不对称的各种因素,认为底片光学密度分布左右不对称主要是照相器件几何对中不理想造成的,并说明了底片光学密度左右平均的合理性.在此基础上介绍了H-D曲线的生成方法,采用Silberstein理论得到了具有较高精度的H-D曲线.这种结合Monte Carlo模拟的H-D曲线测量方法不但避免了照射量测量误差,而且还考虑了H-D曲线对X射线能谱的依赖关系,更能体现实际情况,具有较高的精度.可用于球对称客体或柱对称客体的辐射照相.

考虑了光子与物质的三种相互作用方式,用解析分析法确定光子在材料中能量的一次散射转化几率,并由此求得闪光照相系统中成像平面上的散射和最小直散比的表达式.用该公式求得的FTO客体的最小直散比约为1.0,与美国NIH实验结果0.5～1.5近似符合.

针对高能电子束撞击重金属靶产生轫致辐射光子,利用蒙特卡罗方法详细研究了电子束半径与发射度以及靶的厚度对X光源特性的影响.结果表明:电子束半径与发射度不仅是影响照射量的主要因素,也是造成照射量分布不均匀的主要原因;给定电子束,存在一个靶厚度使得靶前1m处的照射量最大.因此,在X射线成像系统的设计和模拟过程中,应综合考虑电子柬半径与发射度和靶厚的影响.

用解析法和Monte-Carlo法研究了钨球闪光X光照相的散射照射量空间分布随钨球半径、系统中元件构成以及保护器件与记录平面间距的变化规律.指出散射照射量的空间分布是不均匀的,它随球半径增加而变大;保护器件是散射照射量的主要来源,增加从保护器件到记录平面的距离,可以降低散射分布不均匀性,以及有效地减少散射.

直线感应加速器(LIA)产生的高能、强流电子束与轫致辐射靶作用能够产生具有高剂量、小焦斑的X光,但伴随产生的回流离子会导致电子束束斑变大与X光分辨率降低,在多脉冲情况下更会影响到后续电子束的束靶作用等.叠靶结构能够增大束靶作用的立体空间,降低在靶面的能量沉积,可有效抑制回流离子的产生.对叠靶结构模型进行了理论计算与实验研究,并与单靶情况相比较,证实了在两种靶结构下所得到的X光照射量大小与角分布基本相同,但对于叠靶情况下靶面没有出现烧蚀现象,从而从根本上抑制了由靶面产生回流离子而对束流产生的过聚焦效应。