基于衰减效应提出一种高阶拟合模型，能够快速准确地估计青铜器内部材料的等效原子序数与密度。为验证该方法的可行性，使用能谱计算机断层成像（CT）技术采集多个能量下的成像数据，开展实际数据拟合实验。在实际数据实验中原子序数估计的最大误差在5%以内，平均误差小于4%；密度估计的最大误差在10%以内，平均误差小于4%。实验结果表明，该模型能够仅通过两种能量的成像数据，在无损条件下快速准确地估计青铜器内部材料的等效原子序数与密度。

光子计数型能谱计算机断层扫描（CT）已成为CT成像领域的最新技术，建立精确的噪声模型可以为开发高效的能谱重建算法和降低辐射剂量提供理论支撑。通过对光子计数型能谱CT投影数据噪声进行深入分析和理论推导，提出了能谱CT投影数据噪声的p-范分布模型。首先，综合考虑光子计数探测器能量采集中的光子统计波动和电子热噪声，利用贝叶斯公式推导噪声分布模型。然后经过投影数据的密度函数拟合验证、拟合优度检验等实验环节对所提理论模型进行检验。结果表明，相比于传统分布模型，所提分布模型能够更加精准地刻画光子计数型能谱CT成像机理和物理过程。最后，对投影数据观测序列进行时间序列分析，并将预测得到的结果用于修复异常值。从仿真实验结果和实际数据实验结果可以看出，该预测值具有良好的修复效果。

新型高温热障涂层材料已成为新一代航空发动机发展的关键材料。本工作通过固相反应法合成了一种单斜结构的高熵稀土钽酸盐材料(Y0.2Gd0.2Dy0.2Ce0.2La0.2)TaO4[(5RE0.2)TaO4]，研究了其热、力学性能及抗熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)侵蚀性能。结果表明：(5RE0.2)TaO4具有极低的热导率(1.22 W·m-1·K-1，600 ℃)和较高的热膨胀系数(10.3×10-6 K-1，1 200 ℃)，与YSZ材料相比(2.1～2.7 W·m-1·K-1，100～900 ℃)热导率下降了近42%。由于独特的铁弹增韧效应，其断裂韧性达2.8 MPa·m1/2，优于多数新型热障涂层材料。1 350 ℃不同时间及CMAS侵蚀后，(5RE0.2)TaO4反应层厚度和渗透深度均显著小于YSZ材料，是一种极具应用潜力的新型热障涂层材料。

为了便于驱动谐振梁的反对称模态，提高加速度检测灵敏度，该文提出了一种分布式的电极驱动方式，利用分布式电极更易驱动谐振梁的反对称模态并检测信号。设计了弹性梁质量块系统，用作感知外部加速度的敏感质量，并将谐振梁作为测量加速度的敏感元件。建立了谐振梁前两阶动力学方程。实验测量了不同加速度下谐振梁一阶、二阶的频率变化。实验表明，二阶模态检测正向灵敏度比一阶模态检测正向灵敏度提高了49%，负向灵敏度提高了89%，且二阶模态品质因数是一阶模态品质因数的3.19倍。最后分析了偏置直流电压对灵敏度的影响：随着电压提高，正向加速度检测灵敏度提高，负向加速度检测灵敏度降低。

为解决光谱反演法确定透明固体光学常数的一些问题，如存在反演误差、计算耗时等。本文基于传统的双厚度透射率模型，建立了厚度满足整数比的两个光谱透射率方程。通过代数运算获得了与消光系数有关的多项式方程，求解并选择大于 0小于 1的实数根来计算消光系数；然后求解关于界面反射率的一元二次方程，选择大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中，新方法没有反演误差、迭代计算耗时及多值问题。作为应用示例，利用已知文献中的双厚度透射率实验数据计算了 CaF2和 Si的光学常数，并和文献的结果进行了比较。结果表明，新方法优于传统的光谱反演法，新方法为透明固体光学常数的高精度确定提供了新选择。

钛合金表面氧化在提高耐磨、耐蚀、界面相容性等方面具有重要应用。采用高斯分布的面热源，模拟红外激光制备Ti6Al4V钛合金表面氧化层过程中的温度分布及变化。首先，通过对比激光功率为500 W（功率密度为39.8 W/mm²）、扫描速度为15 mm/s时钛合金表面和厚度方向温度分布的模拟与试验结果，验证了有限元模型的有效性。然后，采用该模型研究激光功率、扫描速率、重复扫描间隔等对温度场的影响规律。随着激光功率增加，扫描速率降低，加工过程中的线能量增加，钛合金表面和厚度方向的温度整体增加。当线能量相同情况下，由于能量在钛合金表面的累积，大功率高扫描速度下可以获得更高的表面温度和基本相同的内部温度。随着重复扫描间隔的缩小，表面最高温度逐渐升高。

针对实验室显微CT扫描过程会产生噪声，导致重建后CT图像质量下降的问题，提出一种深层多残差编解码卷积去噪网络。以原始的残差编解码网络为基础，首先通过增加网络的卷积层数，引入多残差映射，实现对实验室级显微CT图像中噪声分布特性的有效学习；其次设计了专用的混合损失函数，增强网络对图像细节信息的保留能力。实验结果表明，所提方法对CT图像中的噪声具有显著的抑制效果，同时能够极大程度地保留图像的结构信息和特征信息。

为降低X射线辐射剂量和提高成像效率，开发准确和高效的多能谱成像方法，提出一种具有双即插即用（PnP）框架的图像重建方法。该方法引入两个PnP正则化能量函数，分别对多通道图像内蕴低秩性与通道内图像稀疏性进行度量。首先以多通道图像间的相似块构造高维张量，然后引入张量加权核范数对张量低秩性进行刻画，并结合图像梯度域L0（伪）范数对通道内图像稀疏性进行刻画，最后设计基于交替方向乘子法的高效求解算法。为验证算法的可行性，开展模拟多通道光子计数采样图像重建实验。实验结果表明：与现有代表性方法相比，所提方法的峰值信噪比提升0.067 dB~1.89 dB，时间消耗约为代表性方法的25%；所提方法具有抑制伪影干扰和改善图像质量的优势，并且计算效率得到显著提升。

为解决光谱反演法确定物质光学常数的一些问题, 基于传统的双厚度透射率模型, 建立厚度分别为 L和 2L的光谱透射率方程, 通过代数运算获得与衰减系数有关的八次多项式方程, 求解并选择其大于 0小于 1的实数根来计算衰减系数和消光系数; 再求解关于界面反射率的一元二次方程, 选择其大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中, 新方法没有反演误差和迭代计算耗时问题。利用已知文献中庚烷的光学常数验证新方法的可靠性, 并分析了双厚度不满足 2倍关系时对计算结果的影响, 结论是第二厚度 2L的相对误差不超过 1%时, 消光系数的计算误差不超过 2.03%, 不考虑 3个强吸收点时, 折射率的计算误差不超过 1%。