全面、 准确表征钢中非金属夹杂物特征, 有利于发现和认识新夹杂物, 也是实现非金属夹杂物的调控和钢材质量提升的前提。 分别采用扫描电镜-能谱、 拉曼光谱、 高分辨率透射电镜和微区X射线衍射等检测方法, 结合夹杂物电解萃取技术和图像分析技术, 表征了锆脱氧钢中非金属夹杂物形貌、 尺寸、 数量、 分布、 成分、 晶体结构等特征参数, 对比分析了四种夹杂物表征方法的优缺点。 结果表明, 采用SEM-EDS方法分析锆脱氧钢中夹杂物主要由Zr、 O和少量Al元素组成。 基于锆氧化物和铝氧化物的化学计量关系, 分析得出夹杂物由94% ZrO2和6% Al2O3组成。 统计锆脱氧钢中夹杂物尺寸分布, 夹杂物的平均尺寸为0.62 μm, 0.7～0.8 μm范围内夹杂物数量最多。 采用SEM结合电解萃取夹杂物技术, 可以观察到钢中非金属夹杂物的三维形貌。 采用EDS方法可以逐一定性分析夹杂物中元素组成和元素分布情况, 结合夹杂物的化学计量关系, 可以定量分析具有单一价态夹杂物的成分。 但是, 对于价态种类较多和价态不明的非金属夹杂物, 仅采用EDS方法不能准确分析得出夹杂物的物相和成分。 采用拉曼光谱结合电解萃取夹杂物技术, 检测到锆脱氧钢中存在单斜相二氧化锆。 通过TEM衍射花样标定及能谱分析单个夹杂物, 检测到有单斜相的二氧化锆。 采用微区X射线衍射法结合电解萃取夹杂物技术, 检测到单斜相与四方相的二氧化锆, 并得到了二氧化锆夹杂物的晶格参数。 此三种方法均未检测到含铝物相。 拉曼光谱分析法、 透射电子显微镜、 微区X射线衍射法均能够定性分析电解萃取后夹杂物物相和成分, 但是对于含量较低物相, 三种方法无法准确表征。 透射电子显微镜、 微区X射线衍射法均能够表征夹杂物晶体结构、 晶格参数。 透射电子显微镜和扫描电镜只能逐一表征各个夹杂物。 微区X射线衍射法和拉曼光谱分析法能够表征检测区域内所有夹杂物物相, 是具有统计意义的夹杂物表征方法。 因此, 采用扫描电镜-能谱分析结合微区X射线衍射分析可以较为全面、 准确表征夹杂物特征。

在空气中和真空中，利用波长为1070 nm的连续（CW）激光辐照三结砷化镓（GaAs）太阳电池，通过测试激光辐照前后电池的电流-电压曲线，并利用激光诱导电流（LBIC）成像系统和X射线光电子能谱仪（XPS），研究了三结GaAs太阳电池的损伤情况。结果表明，当激光功率密度为8.4 W/cm2、辐照时间为10 s时，在空气中，底电池Ge熔融短路；在真空中，顶电池Ga0.5In0.5P和底电池Ge均发生短路，说明三结GaAs太阳电池的底电池最容易受到破坏，且电池在真空中比在空气中更容易受到损伤。该研究结果可为三结GaAs太阳电池的激光无线能量传输和损伤机理的研究提供一定的参考。

利用扫描电镜—能谱仪分析不同温度产生的生物质炭的化学与结构特性。 结果表明: 随温度升高, 芒草碳的平均碳含量和最大碳含量均呈现增加趋势, 平均碳含量和最大碳含量与最高处理温度之间为显著正相关关系(r值为0.76和0.86)。 平均碳含量和最大碳含量与高温灼烧法测定的碳含量之间为显著正相关关系(r值为0.83和0.91), 最大碳含量的相关性好于平均碳含量。 因此, 应用该方法获得芒草炭的碳含量与温度相关性好, 最大碳含量可以用于生物炭组分分析; 电镜扫描结果可以有效分析芒草炭的结构特性。 基于该方法快速、 简便、 稳定以及可对生物质炭的结构和组分同时分析的优点, 它是一种极具发展前途的分析方法, 有助于生物质炭等其他材料的结构特性与组分研究。

采用1064 nm纳秒脉冲激光辐照单晶Si、单结GaAs太阳能电池, 针对不同强度激光辐照太阳能电池的损伤特性进行了实验研究, 得出激光光斑聚焦在电池栅线上时, 电池更易损伤, 单晶Si电池的栅线打断之后仍能很好工作, 单结GaAs电池却完全失效, 这是由于高掺杂的基底锗熔融凝固连接栅线, 导通电池正负极.实验结果还表明, 激光辐照在电池表面时, 对单晶Si电池基本没有影响, 而GaAs电池输出性能也没有很大幅度的下降.理论分析了纳秒激光对电池的损伤主要是热、力效应共同作用的结果.热效应使材料熔化、气化, 力效应主要沿着激光传输的方向, 垂直于材料表面.常温下Si材料对1 064 nm有较强的本征吸收, GaAs电池的GaAs层透过1 064 nm, Ge基底本征吸收1 064 nm, Ge材料的熔点低于Si材料且其禁带宽度更窄, 故其初始损伤阈值略低.通过SEM扫描电镜、激光拉曼材料分析及X射线光电子能谱仪等分析手段对实验结果进行了验证.

软X光能谱仪(SXS)是惯性约束聚变黑腔辐射流、辐射温度测量的主要诊断设备。根据神光Ⅱ升级装置实验需求，完成软X光谱仪系统研制，并开展了性能研究。谱仪采用环形透镜成像准直方法保证瞄准精度，通过固定角度平面镜安装机构来减少角度偏差。利用滤片、平面镜以及X光二极管(XRD)探测器的标定实验结果，得到谱仪测量能区为0.05～4.97 keV。在短脉冲激光装置上开展通道时间响应性能研究，确定系统时间分辨力为99.22 ps。

南秦岭沙河湾石英二长岩中的钾长石、 榍石和锆石具有明显的成分环带。 利用电子探针（EPMA）波谱仪（WDS）、 扫描电子显微镜（SEM）及其附带的能谱仪（EDS）和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）对造岩矿物环带钾长石、 榍石和锆石的显微结构与微区组成进行表征。 结果表明: 钾长石中K+被Na+, Ca2+, Ba2+, Fe2+和Ce3+不同程度替代。 榍石中Ca2+被V3+, Ce3+和Ba2+等替代, Ti4+被Fe2+和Al3+等替代。 锆石含Fe, Th, U, Nb, Ta, Y, Hf, Yb和Pb等稀土和微量元素。 钾长石中元素浓度由高到低为Si, Al, K, Ca, Na, Mg和Ba, 其中K和Na互补, 较亮处Ba含量高, 越靠近边缘, Si升高、 K升高与Na降低趋势越明显。 榍石中元素浓度由高到低为Ca, Si, Ti, Ba, V, Ce, Al和Fe, 较亮处Fe含量较高。 锆石中元素浓度由高到低为Zr, Si, Nd, Ce, Hf, U, Pb和Th, Hf与Zr呈明显的互补关系, 核部Zr含量较边部高, 核部Hf、 U和Th含量较边部低。

确定了影响辐射温度测量的软X光能谱仪各种光学元件、电子器件的不确定度及还原算法等不确定度来源。建立了基于蒙特卡罗随机采样的不确定度分析方法，获得了各种不确定度综合影响下的辐射温度不确定度。通过单独对谱仪各个探测通道时间对齐进行的分析，显示这一因素对辐射温度不确定度有较大影响。

对梯度掺杂结构GaN阴极表面进行了化学清洗，清洗后利用X射线光电子能谱仪（XPS）分析了阴极表面，分析表明化学清洗能有效去除阴极表面的油脂和加工中残存的无机附着物；然后在超高真空室内710 ℃下对阴极进行了高温退火清洁，去除化学清洗后残留在阴极表面的C、O等吸附物，使阴极表面达到制备高性能负电子亲和势(NEA)光电阴极所需的原子级清洁程度。最后通过阴极激活实验加以验证，结果证实化学处理后热退火方法能有效净化梯度掺杂结构GaN阴极表面。

惯性约束聚变实验中, 14通道软X光能谱仪是测量软X射线能谱、等效积分温度和辐射能流时间过程的重要诊断设备。基函数法是还原能谱分布的一种常用方法。通过对双峰谱形的还原,对不同类型基函数的选择、基函数参数的设置和求解方法等影响解谱的因素进行了比较分析。根据大量算例的结果, 使用优化后的基函数和求解方法对实际测量辐射谱进行了计算, 并与透射光栅谱仪的测量结果进行了比较。结果显示,根据谱仪通道响应选择三次样条的节点, 能够较好还原软X射线的能谱。

使用多道软X光能谱仪测量黑腔辐射能流时间过程并使用最小二乘法将多道谱仪的响应函数线性组合为等效平响应。针对惯性约束聚变实验中软X光能谱强度分布不均匀、等效平响应局部不平带来的误差, 提出了辐射能流求解的加权改进算法。对不同谱形和等效积分温度的能谱进行了计算, 比较了不同方法得到的能流还原能力。改进后的方法应用于实验数据的处理, 得到了修正后的等效积分温度随时间的演化过程。