基于神光Ⅱ升级装置,研究了纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的伽马(γ)辐射特征。利用ns束激光与CH薄膜靶相互作用,产生大尺度近临界密度等离子体,然后将ps束激光作用在该等离子体上,产生高能电子,高能电子穿过2 mm厚的Au靶,通过轫致辐射产生γ射线。对不同方向的γ辐射能谱和靶室外的γ辐射剂量分布进行实验测量,发现γ辐射集中在激光前冲方向,具有较小的发散角,而且在该方向上高能段的γ辐射较强。这说明双层靶的设计可以提高ps束激光与等离子体的能量耦合效率,提高高能电子温度,增加高能电子数目,有利于高能段γ辐射在ps束激光的前冲方向集中。另外,在靶室外距离靶点1.25 m处测到的50 keV以上γ辐射的单发次最大剂量为277 μGy。本研究结果对γ辐射的防护和应用具有参考价值。

通过共振激发技术和速度影像法对铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态进行了系统性的研究。首先采用三步共振激发技术探测光谱, 通过前两步固定波长的激光将铕原子激发到4f76p2态上后扫描第三步激光的波长, 使得三步激光的能量总和位于铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态能域附近, 从而得到该自电离态的光谱; 然后采用速度影像法对其动力学过程进行探测, 经过数据分析得到铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态的衰变分支比和弹射电子的角分布。不仅从光谱中观察到了强烈的组态相互作用并且确定了部分能态的总角动量, 从自电离弹射电子角分布中观察到铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态复杂的物理机制, 还在该能域内观测到了粒子数反转。最后, 本文还对孤立实激发技术在探测低n值自电离态光谱的适用性进行了讨论。

对加速器驱动中子发生器的数值模拟包括离子输运、聚变反应、中子输运等。由于核反应截面远低于带电粒子输运的库仑截面，且核反应平均自由程远大于靶厚度，直接蒙卡抽样难以抽到聚变反应。在MCNPX程序基础上，采用“强迫”聚变方法，即每个入射氘核必发生一次聚变反应，聚变反应处氘核的真实状态(位置、能量和方向)以抽样产生，并以此状态来确定聚变中子的出射状态，实现了氘核与聚变中子的耦合输运模拟计算。研究结果表明，该方法能够给出氘核输运对聚变中子能谱和角分布的影响，中子产额计算结果符合预期。

为深入研究具有复杂角分布和能谱分布的系统电磁脉冲(SGEMP)的规律和特性，利用三维全电磁粒子模拟(PIC)程序，并添加相应功能模块——用蒙特卡洛方法实现电子发射的余弦角分布和指数能谱分布。模拟计算光电子由圆柱端面向外发射引起的SGEMP 模型，选取2 组X射线数据进行计算，并与文献估算结果进行对比。2 次计算所得结果量级都与文献结果一致，说明本程序可用于深入研究各种SGEMP 问题，为抗核加固和SGEMP 效应研究提供基础数据。

借助理论分析和数值模拟,设计了基于高能电子束团的辐射成像系统,并通过Geant4和GPT软件对成像系统的相关参数进行了优化。模拟中分析了影响系统空间分辨率及物质厚度分辨率的因素,结果显示,模拟中设计的成像系统空间分辨率达到μm量级,并且具有一定的厚度分辨能力。该设计指标满足对一定厚度及结构的样品进行成像的要求。

采用速度影像技术研究了Eu原子4f76p1/28s自电离态的弹射电子角分布，能量覆盖了60600.0~61860.2 cm-1的范围。实验采用三步孤立实激发方法分步从基态4f76s2 8S7/2经中间态4f76s6p 6P5/2激发到4f76s8s 8S7/2 Rydberg态上，然后将其进一步共振激发至4f76p1/2(J=3)8s和4f76p1/2(J=4)8s自电离态。根据所用的激发路径及其选择定则可以得出自电离态的总角动量的可能取值；通过自电离过程的能量守恒，角动量守恒和宇称守恒原理推测出其向不同离子终态衰变所对应的弹射电子的能量范围和特性。利用电子透镜对上述自电离过程中产生的弹射电子进行聚焦和成像，通过位置敏感探测器对其动能进行分辨，运用速度影像技术进行数学变换和计算得到弹射电子的角向分布。同时，通过调谐第三步激光的波长，得出了角分布和各向异性参数随光子能量的变化规律，并给出了相应的物理解释。

在黑腔实验中使用了一种滤片选通的平响应X光探测器，探测器基于Al阴极X射线二极管构成，并结合了一种特殊结构的复合滤片，实现了在金M带能区的带通平响应特性，探测器响应曲线的平整度好于10%。应用这种新型探测器，从不同方向测量了金等离子体在M带能区的腔外绝对辐射量和角分布。由实验发现，随着探测器与腔轴之间角度的增加，探测器透过激光注入口的观测视场减小，同时观测区域等离子体温度下降，从而导致探测器测量到的M带能量变小；输运腔在激光注入过程中存在等离子体堵腔效应，输运腔的M带能量份额比大腔的份额要高。