国内首次成功进行W波段三次谐波回旋管实验。回旋管工作模式为TE61，磁场1.2 T，采用拍频法测定工作频率为94.86 GHz。电子束电压为45 kV时，电流1.6 ~ 4.4 A范围内都观测到了三次谐波振荡信号。采用焦热计测定最大输出功率4.9 kW，效率约 3%。

针对近年来发展的激光冲击强化技术，采用1级谐振8级放大的系统结构和模块化设计方法，研制出了激光冲击强化用短脉宽、大能量的Nd:YAG脉冲激光器，并对激光器技术指标进行了测试分析。在预热20 min后、环境温度变化小于2 ℃的情况下，单脉冲最大输出能量高达25 J，能量不稳定度小于3%，脉宽16~20 ns可调，脉宽不稳定度小于±1 ns，光束发散角小于等于2.5 mrad，重复频率达5 Hz。对TC4钛合金进行激光冲击强化实验，大幅度提高了TC4钛合金试件表面的残余压应力。结果表明，研制的激光器各项性能良好。

归纳了影响开关电极烧蚀量的因素，包括开关电极材料、放电条件等，分析了开关电极烧蚀特征与烧蚀后表面形貌，总结了开关电极烧蚀的主要机制——电极加热和电极材料去除机制。为了延长开关工作寿命，提出了减少开关电极烧蚀的措施，包括选用抗烧蚀性能优异的材料作为开关电极材料、采用合适的开关电极结构和优化的放电条件等。

传统单目视觉系统在测量物体空间方位角方面存在一定的局限性，只能检测出视场范围内物体的空间方位角，对于不在CCD视场范围内物体的检测难以实现。为此，提出一种旋转矩阵法来测量非可视区域下物体的空间方位角。旋转矩阵法根据张正友标定法原理，通过对合作目标上的特征点进行识别标定处理，求出合作目标旋转轴空间方位角，间接求出物体在CCD非可视区域下的空间方位角。实验表明，该方法具有一定的可行性和稳定性，采用该方法计算出的物体空间方位角的均方根误差均不高于0.06°。

分析了傅里叶望远镜接收信号，结果表明，接收信号中不仅包含了被测目标的图像信息，还包含了目标的二维速度矢量信息。通过提取接收周期信号的频率可以推算出目标各分量的速度，从而得到二维速度矢量。信号频率的提取采用快速傅里叶变换分析进行频率粗估计，频率精确校正采用加Hanning窗的比值校正法。仿真了利用傅里叶望远镜测量导弹飞行速度。结果表明：在无噪声影响下，利用该方法获取的目标速度几乎无误差；存在噪声时，若接收信噪比高于5 dB，测量的目标速度精度高于0.02%。说明从傅里叶望远镜接收信号中获取目标速度的方法精度高、抗噪性好，理论上是可行的。

全息模式波前传感器是利用复合全息元件对待测波前中像差模式进行直接测量的一种新型波前传感器，其中的复合全息元件可编码设计多阶Zernike像差模式。提出一种有效方案以编码设计振幅型复合计算全息元件，该方案通过将多个编码有某阶Zernike像差模式的透过率调制扭曲光栅叠加产生振幅型计算全息元件。在小像差近似条件下推导了传感器输出信号与Zernike像差模式系数的解析关系。编码设计了振幅型复合全息图，并研究了其对单阶和多阶Zernike像差模式的探测性能。利用液晶光阀加载复合全息图进行了验证实验。所得实验结果与数值模拟结果基本一致。

为满足高功率激光驱动器光束自动准直的高精度和实时性要求，提出了一种快速高精度的自动准直目标定位算法。首先利用变结构元广义数学形态学边缘检测算法在充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响，然后采用拉格朗日多项式插值算法对圆目标轮廓进行快速亚像素定位，最后利用最小二乘拟合以及几何形心拟合的方法实现图像中光斑目标中心的精确定位。该算法在神光Ⅱ升级装置的光路自动准直中得以验证，实验结果表明八路预放光路准直时间小于3 min，主放光路准直时间小于7 min，主放输出光束近场准直准确度优于0.2%，远场指向准确度优于0.2″(RMS)。

为了解决SUSAN滤波算子不能自适应调整滤波系数的问题，采用Geusebroek提出的各向异性高斯滤波器替代SUSAN滤波算子中的高斯滤波部分。由局部图像的方差和像素的邻域平滑度决定长短轴的方差，由该点的梯度方向决定滤波器的长轴方向，由局部图像的灰度值与均值差的一阶范数确定SUSAN滤波器的阈值，从而构造出各向异性SUSAN滤波器。将其用于红外弱小目标检测中，实验结果表明：各向异性SUSAN滤波器能够很好地保留图像中的边缘信息，使残差图像中弱小目标的信噪比增益和信杂比增益极大地提高，目标大小得到较好的保留，虚警率下降。

针对惯性约束聚变研究中高时间分辨测量的需求，详细分析并设计了一种新型的高时间分辨的全光扫描装置。该装置根据光生载流子效应、波导传输和棱镜色散原理，采用全光学元件，实现了全光器件的类条纹相机扫描功能。设计制作了具有棱镜结构和光偏转功能的全光扫描模块。以1053 nm激光为传输光，527 nm激光为泵浦光，完成了脉宽为8 ps的脉冲激光信号作用下的光偏转实验。从技术上验证了全光扫描技术的可行性。

搭建了两台高功率、低量子损耗的1018 nm短波长掺镱光纤激光器，进行了全光纤结构下两路光纤激光器的相干合成实验。获得了功率为55 W、合成效率为90.2%的相干输出，这是当前严格单模1018 nm光纤激光器的最高功率水平。同时，验证了Michelson腔自组织相干合成技术能够实现光纤激光器的高功率单模输出。

由于红外图像与可见光图像对比度不同，常用基于梯度幅值的特征匹配方法难以正确配准。在分析红外图像与可见光图像成像机制的基础上，提出了一种结合相位一致性边缘检测与Hough变换的多源图像配准新方法。该算法首先采用高通滤波和平台直方图均衡方法对红外图像进行预处理以提高红外图像的对比度，再利用具有图像对比度不变性的相位一致性边缘检测法提取两幅图像的边缘，结合Hough变换选取图像空间中最长的线作为特征，采用改进相位相关法作为相似性度量，在对数极坐标域下计算出两幅图像的几何变形参数。仿真实验结果表明，该方法能够以较高查准率实现红外与可见光图像自动配准，并具有较强的鲁棒性。

建立了能够反映激光、流场和结构相互作用的热流固耦合数值计算方法，用于模拟超声速气流（马赫数1.2~4.0）作用下强激光辐照靶体结构的失效行为。分析了不同耦合策略对数值计算结果的影响。研究了激光功率密度及来流马赫数对屈服失效和熔融失效行为的影响。结果表明:激光功率密度对失效辐照时间影响显著；存在一个临界马赫数，使得达到屈服失效和熔融失效的辐照时间最长。通过定量分析激光辐照下不同马赫数的气动生热、散热及能量分配，解释了临界马赫数存在的机理。

基于定标的三通道偏振成像系统的校正方法在对通道响应度非一致性的标定过程中操作繁琐，无法根据实际环境的变化随时校正，影响了三通道偏振成像系统的实用性。为了解决这一问题，提出了一种基于场景的三通道成像系统的校正方法。该方法基于对场景中偏振信息的统计，分离出复杂场景中无偏振性的场景分量，简单快速地修正了各通道的灰度响应差异。实验结果表明：该方法克服了通道响应度非一致性的影响，突出不同材质物体的偏振差异，使三通道偏振成像系统的成像效果接近单通道偏振成像系统水平，极大地提高了系统的实用性。

利用矢量角谱法和稳相法，研究了涡旋洛伦兹高斯光束的远场矢量结构特征，导出了横电项(TE项)和横磁项(TM项)远场电磁场和相应能流的解析表达式。通过相应的数值计算，分析了拓扑电荷数对涡旋洛伦兹高斯光束及其矢量结构项远场能流分布的影响。TE项由位于竖直方向的2瓣或3瓣组成，TM项可由TE项旋转90°得到。涡旋洛伦兹高斯光束在拓扑电荷数小时内部中空，外部亮环均匀分布。增大拓扑电荷数，涡旋洛伦兹高斯光束外部亮环上的能流呈起伏分布，内部变化相对复杂。涡旋洛伦兹高斯光束及其矢量结构项的光斑尺寸随拓扑电荷数的增大而增大，但会饱和。研究显示，涡旋洛伦兹高斯光束在实际应用时拓扑电荷数不宜过大。

利用光学元件激光损伤测试平台，测试了355 nm皮秒激光辐照下熔石英光学元件的初始损伤及损伤增长情况，并通过荧光检测分析了损伤区缺陷。研究结果表明：皮秒激光较高的峰值功率导致熔石英损伤阈值较低，前表面损伤阈值为3.98 J/cm2，后表面损伤阈值为2.91 J/cm2；前后表面损伤形貌存在较大差异，后表面比前表面损伤程度轻且伴随体内丝状损伤；随脉冲数的增加后表面损伤直径增长缓慢，损伤深度呈线性增长；皮秒激光的动态自聚焦和自散焦导致熔石英体内损伤存在细丝和炸裂点重复的现象；与纳秒激光损伤相比，损伤区缺陷发生明显改变。

基于广义惠更斯菲涅耳原理，推导出部分相干厄米高斯（HG）光束通过斜程大气湍流传输的均方根束宽和角扩展的解析表达式，并用以研究了传输路径和光束阶数对部分相干HG光束传输的影响。引入相对束宽和相对角扩展来定量描述光束抗拒大气湍流的能力。结果表明：在相同条件下，部分相干HG光束斜程传输受大气湍流的影响要小于水平传输，与水平传输相比斜程传输更有利于部分相干光束在大气湍流中的传输，光束阶数越大部分相干HG光束受大气湍流的影响越小。

基于广义惠更斯菲涅耳原理，推导出啁啾脉冲高斯光束在湍流大气中传输的光谱解析表达式，并对解析表达式进行了数值仿真。结果表明：啁啾参数越大，光源谱宽越宽；当光源相对谱宽大于0.336时，轴上点光谱产生蓝移；湍流使得轴上点光谱的相对频移量减小，相对频移量随源光谱宽的增大而非线性增大；增大光束束腰半径可减小湍流对光谱频移、光束展宽的影响。

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITUR大气折射率结构常数模型，考虑内尺度及从发射机到目标和从目标到接收机双斜程路径影响的条件下，应用修正Hill湍流折射率起伏功率谱，对反射器目标激光回波闪烁指数进行了研究。推导了回波闪烁指数随菲涅耳率的变化关系，数值分析了不同内尺度、传输距离、激光波长以及目标高度对回波闪烁指数的影响。结果表明：内尺度和目标高度对回波闪烁指数的影响要远大于波长和传输距离的影响。

利用石英(1010)球面弯晶作为X光成像元件，自主研制了应用于神光系列激光装置上的高分辨球面晶体X光成像系统。在实验中利用Mg作为背光材料，获得四周期网格子午方向放大倍数13.95倍、弧矢方向放大倍数11.61倍、中心能点1.472 keV、分辨率达到4 μm的X光图像，其谱分辨达到1.2×10-4。它为在激光惯性约束聚变内爆、流体不稳定性等物理实验中X光测量提供了重要诊断手段。

为保证气囊抛光过程中抛光运动的高稳定性和均匀材料去除率，对气囊抛光非球面过程中气囊工具刚度的可控性进行了研究。通过分析气囊抛光大口径光学元件时工具的受力情况，计算了气囊工具的刚度，并分析了气囊抛光工具刚度对抛光时材料去除的影响及气囊工具刚度的影响因素。设计了气囊工具刚度控制算法并进行模拟试验，仿真结果表明，在刚度标准值根据加工要求设定以后，即可通过调节工件对气囊工具的反作用力，使得气囊抛光大口径光学元件过程中气囊工具刚度可控。

以1064 nm波长作用下的HfO2/SiO2高反射薄膜为研究对象，研究了高反射薄膜在损伤生长过程中分层剥落初始损伤结构的变化规律、损伤形貌特征和损伤生长阈值等特性。实验结果表明：分层剥落初始损伤结构的横向尺寸随激光能量密度的增加呈分段线性增长，破斑沿纵向拓展的损伤生长阈值是沿横向拓展的损伤生长阈值的2倍以上，初始损伤结构横向尺寸的生长率与能量密度呈指数关系，且生长阈值随着辐照次数的增加显著降低。

为了充分掌握磁流变抛光中磁场强度、浸入深度、抛光轮转速、磁流变液水分含量等工艺参数对抛光结果的影响规律,以期提高元件的面形精度和表面的质量，在研究了磁流变抛光材料的去除数学模型的基础上,结合实验室的PKC100P1型抛光设备,对上述的关键工艺参数分别进行了研究，设置了一系列的实验参数,进行了详细的实验探索，分析了单因素条件下材料的去除量以及元件表面质量同关键工艺参数的内在联系，得出了相应影响关系曲线。从关系曲线表明：工艺参数对抛光斑的去除效率以及被加工元件表面质量存在着明显的影响规律，掌握这些影响关系就能用于分析和优化磁流变加工的结果，为高精度光学表面的加工提供可靠的保障，同时实验的结果也很好地验证了磁流变抛光材料去除理论的正确性。

研制了两幅激光差分干涉诊断系统，可在一次实验中获得两幅间隔3～12 ns的高分辨干涉图像。该系统采用分光延时装置产生两束有一定夹角和时间间隔的探测激光脉冲，采用特殊的偏轴4f传像系统在同一块CCD的不同区域产生两幅干涉图像。应用该系统开展了铝丝阵Z箍缩激光干涉诊断实验，获得了丝膨胀和消融、晕等离子体产生和发展、以及先驱等离子体产生和发展等Z箍缩演化过程的实验图像，并给出了Z箍缩早期阶段的等离子体电子密度分布。

激光等离子体相互作用高分辨硬X射线光谱的测量通常采用柱面透射弯晶谱仪实现。利用几何光学模型对柱面透射弯晶谱仪的关键技术参数进行了理论计算和数值模拟，给出了谱仪弯晶曲率半径、光源到晶体的距离、光源尺寸和探测器的位置等因素对谱仪测谱范围和分辨能力的影响情况，分析了光谱分辨水平随能点的变化。分析结果表明：晶体曲率半径对测谱范围和谱分辨能力影响大，在光源尺寸较小时，随着探测器与罗兰圆距离的增加，谱线之间距离增加的速度大于光谱线宽增加的速度，使得分辨能力增加。

研究了等离子体反应装置内的等离子体密度、粒子能量与角度分布等参量在装置径向与轴向上的分布特性。在研究过程中应用二维混合模型对CF4气体放电进行模拟。计算结果显示：在电极表面与侧壁附近的鞘层区特性有明显的区别。由于装置侧壁处受电源产生的射频电场的影响较小，侧壁处的鞘层主要由双极扩散机制形成，其产生的径向电场强度较弱，鞘层厚度也较薄。而在电极附近，由于受到射频电场的影响，鞘层的厚度显著增加，指向电极方向的轴向电场强度也远大于指向侧壁方向的径向电场强度。在电极区域内，离子通量分布均匀；在电极边缘与侧壁的间隙内，因电场强度减小，离子通量则发生迅速衰减。在射频电极覆盖的范围内离子能量分布大体上保持不变，电极与侧壁的交界处，由于受到侧壁处径向电场的影响，离子能量分布略有不同。在放电装置的中心区域，入射到电极上的离子角度分布基本保持一致，而在电极边界与装置侧壁的交界处，由于径向电场的影响,离子的垂直入射角增加，以大角度轰击电极的离子数量也显著增加。

在神光Ⅱ激光装置上，针对外径260 μm的柱形靶，采用大焦斑拼接的办法（焦斑直径约200 μm），开展了八路激光直接驱动压缩实验。利用第九路激光驱动钼X射线背光，使用KirkpatrickBaez显微镜成像以及条纹相机记录的方法，获得了柱形靶内爆流线图，据此给出的压缩后密度约为初始密度的120倍。该密度处于快点火电子产生区和能量沉积区密度之间，正是电子束需要传输的密度区域。神光Ⅱ皮秒激光运行后，可以利用这种压缩的柱形靶开展电子束在稠密等离子体中传输的实验研究。

运用密度泛函理论计算了氧（O）在Nb3Ge表面的吸附，结果表明O倾向于吸附在Nb原子周围，并与Nb的电子轨道发生了明显的交叠，O与Nb形成兼具共价键和离子键特性的化学键。利用X射线光电子能谱对自然氧化的Nb3Ge表面进行成分分析发现：氧化层中只存在Nb的氧化物，理论计算结果与实验结果一致。由于O容易与Nb结合，最外层的Nb因逐渐氧化而耗尽，在接触势的驱使下，内部的Nb原子与最外层的Ge原子交换，最终使得Nb与O的形成氧化物在Nb3Ge表面聚集，在该氧化层下面是由于Nb的耗尽而形成的Ge聚集层。

针孔相机是激光焦斑及打靶瞄准精度监测的主要工具。针对神光Ⅱ升级装置开展针孔相机的研制工作。通过各项参数和结构的优化设计，完成神光Ⅱ升级装置针孔相机诊断系统的设计、研制和集成调试，并进行性能测试实验。结果表明：针孔相机探测能区到达1.0～5.5 keV，空间分辨力优于20 μm，放大倍率5.13～9.99。针孔相机可用于神光Ⅱ升级装置开展激光焦斑及打靶瞄准精度监测工作。

采用射频磁控溅射技术，在不同溅射功率条件下制备了碳化硼薄膜，并用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)对碳化硼薄膜的组分进行了定量表征，分析了功率变化对碳化硼组分的影响。利用纳米压入仪通过连续刚度法(CSM)对碳化硼薄膜的硬度和模量等力学性能进行了分析。研究表明：随着功率的增大，硼与碳更易结合形成B—C键，在功率增大到250 W时，B—C键明显增多；在250 W时，硼与碳的原子分数比出现了最大值5.66；碳化硼薄膜的硬度与模量都随功率的增大呈现出先增大后减小的趋势，且在250 W时均出现了最大值，分别为28.22 GPa和314.62 GPa。

在硅衬底上设计了一种单开口环谐振器，对其太赫兹频段内的透射性质进行了研究。假定通过光注入方式改变衬底硅的电导率，实现了谐振环的双谐振透射率可调。将砷化镓材料生长于该谐振环的开口处，通过光注入方式改变砷化镓材料的电导率，可以实现谐振环的双频LC共振和偶极子共振模式与单频闭合环共振模式之间的转换。这种通过光注入改变半导体材料电导率的方法，可以在不破坏原来谐振器件物理结构的前提下，实现谐振环谐振模式的可逆转换。

针对一种陶瓷真空界面、天鹅绒阴极和不锈钢外壳的无氧铜压封高功率微波管，利用真空设计软件VacTran建立了系统抽气模型，模拟了真空室主要材料放气率和抽气曲线；通过吸气剂简单吸气模型，对保真空过程中吸气剂的吸气行为进行了模拟。实验对比了高功率微波管真空室在常温和烘烤状态下抽真空至10-4 Pa量级所需的时间。在真空度满足要求后，采用非蒸散型吸气剂（NEG）作为吸气泵进行保真空实验，静态下保真空超过30 d后，真空度仍维持在2×10-4 Pa。在此基础上，对保真空状态下的高功率微波管进行加速寿命实验：温度为80 ℃，累计时间超过140 h，真空度仍好于1×10-2 Pa，据此估计高功率微波管在常温下保持真空度高于1×10-2 Pa的时间超过1年。

介绍了用于集总负载平行板有界波电磁脉冲模拟器模拟的并行时域有限差分方法，分析了模拟器的几个尺寸参数对工作空间的场的影响。研究表明：当下金属板宽度大于或等于工作空间平板宽度的1.5倍时，前过渡段附近的测试点电场的上升沿受前过渡段投影长度的影响较小，而工作空间中心附近的测试点电场的上升沿则随着投影长度的增大而减小，但减小趋于平缓；所有测试点电场的上升沿均随下金属板宽度的增大而减小，但减小趋于平缓；对于前过渡段投影长度固定的模拟器，其高度并不是越小(大)越好，而是存在一个最佳高度值。

在维持电路参数同比变化和通过半导体断路开关(SOS)的电流密度不变的基础上，提出了一种SOS截断特性模拟的缩比模型，并可在Silvaco ATLAS软件中应用。在以不同的缩比率选取等效SOS横截面积的情况下，将原电路中串联的100个二极管等效为若干个二极管，模拟得到了相同的二极管电流和电压波形。模拟结果表明，该模型不仅可以得到正确的SOS瞬态截断过程，而且可将计算速度提高近百倍。通过对SOS截断过程中载流子分布和电场分布变化过程的分析发现，SOS的截断过程发生在nn+区。

综述了行波管灯丝基本工作过程及其对电源的特殊要求，分析了行波管灯丝负载基本特性，对灯丝电源设计的特殊性及问题进行了深入细致分析，通过对Topswitch系列控制芯片的性能特点分析，设计了以反激变换器为主电路的灯丝电源。根据灯丝启动特点及其对电源稳定性基本要求设计了高精度反馈电路与限流电路。通过Pspice仿真、样机实验及例行试验测试，验证了理论分析及设计的合理性与可行性，仿真与测试结果表明电源主电路、反馈电路及限流电路能够很好地满足行波管灯丝对电源的各项指标要求。

在HPM效应实验中经常可以获得区间删失数据，为了能够合理利用这类数据对HPM效应进行有效分析，需要对它进行处理。根据电子器件的微波失效机理和实验现象，基于插值方法的思想，在充分利用删失数据信息情况下建立了不同阶插值精度的数据处理方法。理论分析可知，高阶精度处理方法要优于低阶精度方法。此外，根据构建的区间删失数据，通过统计分析可知，处理后数据与原始数据在统计意义上没有显著差异，可用于HPM效应研究，为数据的可靠分析提供了有利支撑。

为研究入射电磁波与缝隙参量对矩形腔体屏蔽效能的影响，提出基于透射定律结合等效传输线方法对腔体的电磁屏蔽特性进行分析。详细推导了经缝隙透射进腔体内的电场，将透射电场作为等效电压源并对传统的传输线模型进行了修正，使之能计算任意方位入射的电磁波及缝隙偏离体壁中心时的情况；并对此方法的计算公式进行了扩展，使其能分析不同形状、孔阵、孔距及损耗等参量对腔体屏蔽效能的影响。研究表明：缝隙位于体壁中心时的屏蔽效能比靠近体壁边沿时差；相对入射角和方位角而言，极化角对腔体的屏蔽效能影响较大；在保持孔阵总面积不变的情况下，通过减小孔径来增加孔的数目或增大孔间距都可提高腔体的屏蔽效能；屏蔽体内损耗因子越大，则对腔体内的谐振频率抑制效果越明显。通过与腔体内谐振频率理论值、数值方法结果的比对分析表明，修正和扩展的解析方法结果可信，且利于各参量对腔体屏蔽效能的分析，适用范围更广。

开关激励的同轴λ/4谐振器是产生宽谱高功率电磁脉冲的主要方式之一，采用冲击脉冲方法分析了带耦合器输出的宽带脉冲谐振器频域响应特性。首先推导了频域响应特性与耦合器耦合系数之间的关系，并得到了产生脉冲的带宽表达式，利用Taguchi算法优化设计了宽带耦合器，使其在200~500 MHz的耦合系数S21接近0.6，之后利用轴对称的柱坐标2DFDTD对带耦合器的宽带脉冲谐振器工作过程进行了模拟，对于不同的谐振长度，可产生200~500 MHz中心频率的宽带脉冲，其频谱和带宽与理论结果吻合较好。

在频域和时域研究了TEM喇叭天线的辐射机理。在频域，高频信号激励的TEM喇叭表现为口径天线的辐射特性，具有良好的方向性；低频信号激励的TEM喇叭可视作偶极子天线，具有全向辐射特性；在时域，脉冲激励的TEM喇叭天线辐射场由四个子波叠加构成，在不同方向上，各个子波的波形和相对时序不同，导致不同方向上辐射场波形也不相同。根据辐射机理研究结果，提出了一种TEM喇叭天线末端加载设计并给出了其优化设计方法，有效地改善了天线主轴辐射性能，提高了辐射因子和天线效率。

应用模式传输线理论分析了多层周期介质实心砖墙对电磁波的衰减特性。计算得到了电磁波穿透实心砖墙的透射反射系数与入射角和频率的关系曲线，数值计算的结果与软件仿真的结果符合较好。利用电磁波测量系统测量得到了实心砖墙对电磁波衰减随频率（2~8 GHz）的变化关系。综合考虑数值计算和实验测量的结果，得到频率为2~8 GHz时，实心砖墙对电磁波的衰减为15~25 dB。

介绍了在阳加速器上进行的系列W丝阵Z箍缩物理实验，实验中阳加速器Marx充电电压60 kV，负载电流输出0.85~1.00 MA，电流上升时间75~90 ns（10%~90%）；进行软X光辐射功率测量的主要仪器是软X光闪烁体功率计，其核心部件为对50~1800 eV X光具有平响应特性的蓝光闪烁体。给出了系列W丝阵Z箍缩实验软X光辐射功率测量结果，从软X光辐射输出随丝阵负载参数（包括丝阵直径、长度、丝数）变化关系讨论了钨丝阵内爆辐射特性，给出了阳加速器上各负载参数优化的结果：丝阵直径8 mm，丝阵长度15 mm，丝数24。同时对软X光辐射的空间分布特性进行了初步的探讨，给出了辐射功率在负载的轴向和径向的分布。

在装置“阳”加速器上，使用椭圆弯晶谱仪对Al丝阵Z箍缩实验的X射线辐射特性进行了研究。在谱仪结构中，使用椭圆面的晶体作为分光元件，采用PIN阵列作为记录元件实现时间分辨测量，同时用成像板记录时间积分结果。在Al丝阵Ｚ箍缩实验中，获得了时间分辨的Al等离子体Ｋ壳层辐射谱，用基于“碰撞辐射”模型的K壳层线辐射谱分析程序对Al丝阵Z箍缩的实验数据进行了分析，获得了Al丝阵等离子体的时间分辨的电子温度和时空平均的电子数密度参数。

理论分析了兰州重离子加速器腔体的低电平稳定系统中各传输通道对腔体的长期稳定度的影响，根据现有低电平稳定系统的实际情况，提出了用附加测试电缆来补偿反馈电缆漂移的方法。测试了环境温度的变化对电缆在实施补偿前后的相位与损耗的影响，测试结果表明：采用电缆补偿后的长期相位稳定度可以降低到原来的1/50，长期幅度漂移可以最少降低到原来的1/10。

设计了用于BF5电子直线加速器的X射线转换靶。采用蒙特卡罗模拟程序优化计算了靶材厚度；设计了转换靶的冷却结构，并采用有限元方法模拟计算了水冷效果；依据设计的结构参数，计算了转换靶产生X射线的剂量分布及能谱分布。结果表明：靶体温度控制在40 ℃以下，转换靶在该条件下能够长期稳定工作； X射线平均能量为0.65 MeV，在转换靶正前方1 m处吸收剂量可达6 Gy/min。

对质子加速器中半波长谐振腔（HWR）型的设计进行了研究，完成一种新型HWR超导腔的初步设计。通过对超导腔设计方法及设计原则的研究，结合相关半波长谐振腔的研究现状，充分利用电磁设计软件的功能，对325 MHz低β大孔径的半波长谐振腔进行了设计研究。在建模中，针对腔体的不同部位进行比较分析，优化模型形状；在计算中，采用新型有限元网格，使计算快速而结果稳定；在后处理中，使用参数扫描，实现了腔形参数优化；在腔形分析中，计算了二次电子倍增效应，验证了腔体形状的可行性。通过此设计过程，使所设计的新型β为0.12的HWR腔具有较好的电磁参数，满足质子加速器的要求，并可应用到实际工程中。

从匀场环结构参数优化设计、线圈线包材料规格的选择、绕制工艺探索、超大幅面二极校正线圈研制、全新准直方法的磁轴检测技术等多方面研究大尺寸螺线管线圈的磁轴控制技术。突破了磁轴倾斜小于等于1 mrad的技术指标，成功研制出磁轴倾斜小于等于0.5 mrad的大尺寸聚焦线圈，解决了其中的关键单元部件研制的核心技术问题。

采用电爆炸法制造纳米金属颗粒。分析了铜丝在电爆炸过程中的物态变化，即从固态、液态、气态到离子态；同时理论研究了纳米铜粉粒径大小及分布、成分组成与爆炸时的能量、铜丝的直径和铜丝长度的关系；定义了粒径均匀度，通过粒径平均大小和粒径均匀度比较，分析了纳米粒径的大小分布情况；通过X射线衍射仪(XRD)，透射电子显微镜(TEM)对电爆炸制造出的纳米铜颗粒做了测定与定量分析。结果表明：铜粉的主要成分由氧化铜、氧化亚铜及单晶铜组成，各成分所占比例与爆炸缸内的真空度相关。纳米金属微粒的粒径平均值、粒径均匀度与铜丝长度、直径、充电电压、放电时间等因素相关。

研究了细水雾遮蔽衰减热辐射过程中，取得最佳遮蔽效果的动态雾滴初始粒径问题。综合考虑雾滴的光学特性和动力学特性，定义了热遮蔽指数作为度量动态雾滴消光能力的指标。在模型构建中，用索特粒径将多分散性的细水雾等效成单分散系；用Planck平均法获取水雾的灰体辐射特性参数；并采用数组调用、线性插值的方法提高大量计算Mie氏消光因子的效率。研究发现，基于遮蔽指数的最佳消光粒径要远大于基于光学特性的最佳消光粒径。

为解决SART迭代重建算法计算耗时的问题，在单GPU基础上，利用多块GPU 的并行计算能力，提出了一种多GPU加速迭代重建算法。实验结果表明，与CPU重建相比，在不影响重建图像质量的情况下，采用GPU重建速度有明显提高，且增加GPU数量可以进一步提高重建速度。

针对工程应用中常见的轴向变化剧烈工件，研究一种Zernike矩亚像素层间拟合轮廓旋转积分的高精度体积测量算法。首先用Zernike矩方法提取亚像素级轮廓，其次采用多项式拟合切片轮廓，并进行等相角间隔采样；然后对等相位的轮廓点采用多项式拟合并通过外插法自动预测工件顶端，将各拟合轮廓旋转一个相角，对旋转块积分并累加得到待测工件的体积。分别对体积相等的3个试块进行CT扫描测量实验，结果表明该算法的测量误差低于0.7%；对实际含内腔工件进行测量实验，结果表明该算法测量精度是Canny台体法的1.5倍。

在中子检测爆炸物的研究中，利用14 MeV中子与原子序数大于5的原子核相互作用可产生特征γ射线的特性，采用伴随粒子法结合DT中子飞行时间技术，使用尺寸为12.5 cm×20 cm的大体积NaI(Tl)探测器，对爆炸物所含元素C，N，O以及一些模拟炸药样品进行了瞬发γ谱测量。获得了几种典型样品的特征γ谱，并对其进行了分析。实验结果与欧盟同期结果进行了比较，表明本实验研究达到了目前国际同类实验的水平，可以为中子检测爆炸物识别技术提供实验支持。

对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行了单粒子效应激光微束辐照试验，观测SiGe HBT单粒子效应的敏感区域，测试不同外加电压和不同激光能量下SiGe HBT集电极瞬变电流和电荷收集情况，并结合器件结构对试验结果进行分析。试验结果表明：国产SiGe HBT位于集电极/衬底结内的区域对单粒子效应敏感，波长为1064 nm的激光在能量约为1.5 nJ时诱发SiGe HBT单粒子效应，引起电流瞬变。入射激光能量增强，电流脉冲增大，电荷收集量增加；外加电压增大，电流脉冲的波峰增大；SiGe HBT的单粒子效应与外加电压大小和入射激光能量都相关，电压主要影响瞬变电流的峰值，而电荷收集量主要依赖于入射激光能量。

采用电化学腐蚀方法分别在HF+异丙醇（IPA）和HF+IPA+十六烷基三甲基氯化铵（CATC）溶液中制备多孔硅结构阵列，分别讨论HF酸浓度、CTAC、刻蚀电流、刻蚀时间对多孔硅阵列的形貌的影响。结果表明：在质量分数40%HF, H2O, IPA的体积比为7∶4∶29时得到优化的多孔硅阵列；腐蚀电流密度越大，孔壁越薄；初始的腐蚀会向外扩展直到形成的孔径达近10 μm，在窗口8 μm、间距5 μm的硅片上腐蚀的孔壁表面出现小孔。CTAC的加入会使孔壁上刻蚀出小孔，并随着CTAC的增加，小孔的孔径减小，数量增加。

多脉冲强流电子束轰击轫致辐射靶，在靶面形成等离子体层,将对后续电子束脉冲的稳定性产生影响。从基本等离子理论出发，利用成熟的等离子体粒子模拟程序计算在不同等离子条件下电子束流的稳定性。模拟显示在无外场情况下，当等离子体与电子束的密度比小于1时，能量20 MeV、束流强度2.5 kA、焦斑1.5 mm的电子束出现腊肠不稳定性，但相对靶面焦点区而言，束流稳定；当密度比在1~100时，箍缩不稳定性能够改善电子束的聚焦；当密度比在100~1000时，扭曲不稳定性起主导作用，靶面焦点区电子束流仍然稳定；当密度比大于1000后，成丝不稳定性破坏束流，电子束无法在靶面聚焦。

分析了基于同轴Blumlein线的高功率脉冲源对低阻抗短形成线充电、实现脉冲压缩的基本原理，给出了理想情况下，脉冲压缩后输出的高功率超宽谱脉冲电压、功率增益及能量效率计算公式。利用电路仿真软件建立了脉冲压缩电路模型，通过模拟验证了理论分析。模拟了实际主脉冲波形对输出脉冲的影响，结果表明：低阻抗压缩线充电时间变长、充电电压峰值降低；通过在前级脉冲源与脉压形成线之间增加一定长度传输线，可以有效提高压缩线充电电压。针对典型的同轴Blumlein线高功率脉冲源——紧凑Tesla型高功率脉冲源CKP1000，设计了脉冲压缩装置和测量系统，建立了完整的脉冲压缩实验系统，开展了脉冲压缩试验。该脉压系统可将4.5 ns输入脉冲压缩为前沿940 ps、半高宽约1 ns的亚纳秒脉冲，实现了约2.2倍的功率增益。实验数据与理论分析基本吻合。

基于CKP1000脉冲源建立了实验平台，实验获得了单次脉冲、不同脉宽、均匀电场下有机玻璃的击穿场强和击穿时延，对有机玻璃的击穿过程进行了分析。实验脉冲的幅值约为230 kV，前沿760~960 ps，脉宽2.3~4.0 ns（FWHM），试样的平均厚度为1.1 mm。实验结果表明，随着脉冲宽度从2.3 ns增加至4.0 ns，有机玻璃的平均击穿场强从301 kV/mm降至276 kV/mm，平均击穿时延则基本保持不变，其中前沿760 ps，脉宽约2.3 ns时对应击穿时延的分散性增大。

应用Pspice仿真软件建立了一个爆磁压缩发生器模拟装置的等效电路模型，分析了电路中各元件参数对爆磁压缩发生器模拟装置输出电流波形的影响，并根据电路中高压脉冲电容器充电电压的不同优化了四组回路参数。应用灰色关联度分析方法，分析了爆磁压缩发生器模拟装置分别在这四组参数情况下的输出电流波形与被模拟的爆磁压缩发生器输出电流波形的曲线相似度，并对工程上实现该模拟装置存在的问题进行了分析。另外，还对爆磁压缩发生器模拟装置通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了仿真。结果表明，此方案在理论上可以实现对爆磁压缩发生器输出电流波形上升阶段的准确模拟。

研究了L型连接结构对脉冲形成网络输出波形的影响。采用有限积分法，对L型连接结构的脉冲形成网络进行三维建模和仿真，并将其与直线型连接结构的脉冲形成网络仿真结果进行比较。结果表明：L型结构的脉冲形成网络前沿与直线型结构基本一致，约为40 ns，半高宽为168 ns，比直线型小7 ns，平顶处较直线型结构有所波动，表现为平顶后段幅度升高。通过对两种连接结构的脉冲形成网络进行高压实验，验证了仿真结果。在脉冲功率驱动源结构紧凑化的工程应用中，L型连接结构的输出波形能基本满足要求。

针对快放电直线脉冲变压器驱动源初级储能开关，调节开关气压，进行相同自击穿电压下不同间隙长度的开关自击穿实验。通过监测自击穿电压分布规律变化，研究开关间隙长度对开关自击穿特性的影响。结果表明，当开关间隙长度较大时，电极表面粗糙度较小，表明电极烧蚀程度较低。开关间隙长度为6 mm时，开关自击穿电压分散性达到最小，自击穿电压分布符合高斯函数，间隙长度大于6 mm时自击穿电压分布符合极限函数。适当增加开关间隙长度使自击穿电压分布失去对称性，有利于开关在低欠压比下获得更好的静态性能。针对电极结构，选择开关间隙长度为6~9 mm时能够获得最佳的静态性能。初步分析，引起开关自击穿电压分布发生改变的原因是电场强度的改变对阴极电子发射产生了影响。

利用SilvacoTCAD软件，在532 nm激光辐照下，对正对电极结构6HSiC光导开关（SiCPCSS）瞬态电流电场的分布及不同光功率下的伏安特性进行了仿真。结果表明：载流子速率在强场下达到饱和，并且电流电场在主要电流区域沿垂直于激光辐照方向均匀分布。提出SiCPCSS电路模型的建模依据，可以近似条件化简得到PCSS电阻一般表达式的解，建立SiCPCSS载流子迁移率随电场变化的PSpice模型，分析讨论了外电路参数对SiCPCSS导通过程的影响。该模型模拟结果与已有实验结果吻合良好。