采用蒙特卡罗方法、有限差分法和有限元法，对脉冲展宽分幅相机的空间分辨特性进行了理论模拟和研究。光电阴极（PC）产生的电子脉冲首先通过脉冲展宽装置轴向拉伸，然后通过三个短磁透镜组成的成像系统成像到微通道板上。当相机成像倍率为1∶1时，电子脉冲发射位置在PC面直径15 mm范围内，相机的空间分辨率大于10 lp/mm。最后研究了相机空间分辨率与电子脉冲的发射位置、PC偏置电压、短磁透镜数量之间的关系，结果显示，空间分辨率与电子脉冲的发射位置、PC偏置电压、短磁透镜数量正相关。

研制了一种脉冲展宽型X射线光电二极管,并利用飞秒激光进行了验证。在光电阴极加载随时间变化的斜坡脉冲,使阴极与栅网之间产生一个随时间变化的电场,变化的电场赋予光电子轴向的速度色散,使较早产生的电子的移动速度快于较晚出现的电子。光电子进入漂移区,在到达微通道板(MCP)前被展宽,放大后的信号由示波器读出。应用脉冲展宽技术后,探测器的响应时间可提高约11倍。

分别采用单、双透镜系统研制短磁聚焦变像管,并利用Lorentz 3D-EM软件模拟电子运动成像,研究其成像畸变。当成像比例为1∶1、阴极电压为-3 kV时,模拟得到单、双透镜系统的空间分辨率分别为17.07 lp/mm和24.49 lp/mm;在离轴6 mm处,单、双透镜系统的成像畸变率分别为1.43%和0.98%;在离轴为12 mm处,单、双透镜系统的成像畸变率分别为7.5%和2.5%。实验结果表明:在离轴6 mm处,单、双透镜系统的成像畸变率分别为2.4%和0.9%;在离轴12 mm处,单、双透镜系统的成像畸变率分别为8.5%和3.2%。研究表明,采用双磁透镜成像系统有助于改善成像畸变,提高空间分辨率。

研究了基于微通道板(MCP)选通技术的电子飞行时间(TOF)测量系统。调节MCP选通脉冲延时,使得电子和选通脉冲同时到达MCP,从而产生动态图像。利用高速示波器获得电子在50 cm漂移区的TOF。当阴极电压为-3.5 kV时,测得电子从阴极到MCP的TOF约为15 ns。改变阴极电压,获得了TOF与电子能量之间的关系。结果表明,随着电子能量的增大,TOF不断减小。该TOF测量系统的时间分辨率为88 ps。

研制了三通道微通道板(MCP)门控X射线分幅相机,其MCP微带阴极宽度为8 mm,相邻两阴极间隔为2.8 mm,由幅值为-1.9 kV和宽度为210 ps的门控脉冲进行驱动。采用光纤传光束法测量了相机的触发晃动。实验结果表明,相机的触发晃动约为94 ps,与高速示波器测得的90 ps基本一致。此外,测得相机的时间分辨率约为100 ps。

研制了一款新型磁聚焦成像电子束时间展宽分幅相机，研究了其空间分辨率与磁聚焦透镜数目及电流间的关系，实验结果表明：采用三个磁聚焦透镜且电流适合时，相机的空间分辨率最高；离轴越远，空间分辨率越低。研究了相机的空间分辨率与电压间的关系，发现空间分辨率随着阴栅极间电压的增大而提高。该新型分幅相机成像面为一个曲面，整个阴极面不能同时清晰成像。采用电子束时间展宽技术后，该新型分幅相机的时间分辨率提高至11 ps；当成像倍率为2∶1时，相机的静态空间分辨率为5 lp·mm-1。

利用Monte Carlo方法、有限元法和有限差分法建立了时间展宽X射线分幅相机的理论模型, 对相机静态空间分辨特性进行了理论研究。当光电阴极的电压为-3 kV, 采用三个磁透镜, 成像倍率为21时, 相机的静态空间分辨率优于110 μm.研究了空间分辨率与发射位置、阴极电压、磁聚焦透镜数量的关系.模拟结果表明, 发射位置离中心越近, 阴极电压越高, 磁聚焦透镜个数越多, 空间分辨率越好.此外, 平面的光电阴极经磁聚焦透镜成像后, 像面不是一个平面而是一个曲面.

研制大面积阴极磁聚焦分幅变像管。在2∶1电子光学倍率下, 研究单磁透镜和双磁透镜成像的像场弯曲。基于光学透镜成像原理, 假设成像面形状不随激励微调而改变, 推导了离轴点最佳成像位置与激励变化的近似关系式, 并由此提出一种测量并减小像管像场弯曲的方法; 借助Matlab编程模拟了像管各离轴点的最佳成像位置, 拟合得到成像曲面方程, 并利用所提出的像场弯曲测量方法进行了测试验证。结果表明, 在一定视场范围内, 计算机模拟与实验测试结果比较接近。单、双磁透镜下的最佳成像面均为旋转抛物面, 但双磁透镜成像像场弯曲比单磁透镜有明显的改善。