开展托卡马克等离子体中杂质输运与杂质控制研究对于提升等离子体约束性能与保障装置安全有重要意义。为了在EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）托卡马克装置上开展杂质输运研究，需要发展一套用于注入示踪杂质粒子的激光吹气（Laser Blow-off，LBO）微量杂质注入系统。本文描述了一种用于EAST托卡马克装置上LBO系统的控制系统设计过程与测试结果。该系统采用了全新的自动控制流程，使得系统可以重复、定量地向EAST等离子体注入不同元素的示踪杂质粒子。该设计通过STM32单片机系统实现对聚焦透镜位移、激光器被触发时刻的准确控制，且激光光斑直径可调，以改变杂质注入量。测试结果显示，系统能快速检测到外触发信号并实现精确定时，激光光斑聚焦位置误差小于0.40 mm，达到激光吹气杂质注入实验要求。本研究对在EAST装置上开展等离子体杂质输运研究具有重要意义。

基于液晶开放表面的微流体操纵技术是一种利用微流体学原理和微加工技术，在微纳尺度上对液体进行操纵和控制的方法，对新型微流控平台的开发至关重要。本文通过注液光滑表面的理论设计，利用液晶聚合物薄膜的可控制备，开发了取向序各向异性的功能聚合物薄膜，包括向列相聚合膜和近晶相聚合膜。研究表明，与近晶相聚合膜相比，向列相聚合膜在同等条件下，为水滴提供更快的输运速度，比近晶相聚合膜约快1个数量级。近晶相聚合膜和向列相聚合膜对于水滴的输运均具有方向选择性，实现了液滴在液晶功能表面的各向异性输运，为开发基于图案化液晶功能表面的特异性微流控技术奠定了基础。

钙钛矿锰氧化物La_1–xSr_xMnO₃ (LSMO)作为一种代表性庞磁阻材料, 在磁传感器等领域具有广阔的应用前景, 但在低磁场和室温下很难获得显著的庞磁阻效应。 为提高LSMO磁电阻效应和转变温度, 本研究采用传统固相反应法制备了La_0.8Sr_0.2Mn_1–xAl_xO₃ (0≤x≤0.25)(LSMAO)多晶样品, 并系统分析了Al³⁺掺杂对LSMO电输运性质和磁电阻效应的影响。X射线衍射(XRD)图谱表明LSMAO样品具有单一的菱方结构, 属于$\text{R}\bar{3}\text{C}$空间群。电输运性质研究发现, 样品的电阻率随Al³⁺的掺杂呈指数型上升, 且外加磁场使金属-绝缘体转变温度有所提高。这可能是由于Al³⁺稀释了Mn³⁺/Mn⁴⁺离子网络, 在减少载流子数量的同时增加了磁无序。此外, LSMAO陶瓷的导电机理随Al³⁺的掺杂从小极化子模型(Small polaron hopping model, SPH)转变成变程跳跃模型(Variable range hopping model, VRH), 说明非磁性的Al³⁺抑制了铁磁团簇间的载流子交换, 使得小极化子热激活近邻跃迁过程被抑制。LSMAO的磁电阻效应从21.03% (x=0)增大到59.71% (x=0.25), 证明Al³⁺掺杂可有效增强LSMAO的磁电阻效应。

超重核合成对于扩展核素版图、探索极限条件下原子核性质、理解核天体物理中的快中子俘获过程都有着重要意义，是核物理学研究的前沿领域。本文对重离子碰撞输运理论的发展现状和进展做了评述，介绍了几种具有代表性的输运模型，并介绍了基于输运理论和实验上合成超重核素的现状和最新研究进展，重点针对重离子熔合反应和多核子转移反应研究情况展开讨论，并对国际上新一代核科学大装置的进展进行了总结，介绍了未来国际上超重核合成的研究计划。

本文概述了中高能重离子碰撞奇异粒子产生动力学机制和超核实验测量和理论研究进展。基于量子分子动力学（Lanzhou Quantum Molecular Dynamics model，LQMD）输运模型，即引入Skyrme能量密度泛函和相对论协变密度泛函描述核子和共振态动力学演化，考虑介子-核子和超子-核子相互作用势和阈能修正效应。以反应系统¹²C+¹²C、⁴⁰Ca+⁴⁰Ca、¹¹²Sn+¹¹²Sn和¹⁹⁷Au+¹⁹⁷Au为例，研究了阈能附近K介子、Kˉ介子和超子（Λ、Σ、Ξ）产生机制并分析了核介质效应和高密区域对称能对同位旋粒子比值的影响。基于量子并合方法构造超核并研究了超核形成相空间分布，给出超核形成的质量数、电荷数、动能、快度分布、集体流等信息。引入两体、三体、四体核子碰撞和核结构效应分析了重离子碰撞中预平衡结团发射机制。介绍了考虑同位旋矢量介子ρ和δ耦合相对论协变的量子分子动力学输运模型。

电子束辐照材料后发生轫致辐射可以产生脉冲X射线，轫致辐射产生X射线的能谱、转化效率等参数与电子束能量，靶材料及其结构相关。利用二极管的电压、电流波形计算了电子束参数，建立了复合靶蒙特卡罗粒子输运计算模型，模拟了电子和光子在不同材料中的输运规律，研究了钽和有机玻璃组成的复合阳极靶对X射线辐射场的影响，结果对于产生低能、高注量、高转化效率、低透射电子能量用复合阳极靶的设计具有指导意义。计算结果表明：复合阳极靶中有机玻璃具有软化电子能谱、衰减透射电子的作用；采用慢化电子靶比相同厚度薄靶产生的X射线能谱相对要硬；减小钽的厚度有利于减小平均光子能量，而增加钽的厚度有助于提高能量转化效率；选用有机玻璃2 cm、钽10 μm的薄靶时，X射线平均能量为133.22 keV，光子能量转化效率为0.055%。