基于电子动能与温度的关系以及费米黄金定律，对速率方程进行了优化，使其能够计算电子温度，进而实现了更为精准的速率方程求解。与已有的动能平衡法比较，该方法对能带电子温度变化过程进行了详细的描述，故无需采用优化算法求解，所以可以避免因陷入局部最优解而带来的多次计算的收敛值一致性较差的问题。计算结果表明，该方法在选取不同的初始温度时，通过自洽求解，即可解出各能级电子温度，且均可获得一致性较好的收敛值。

传统CT采用积分式探测器采集投影数据, 反映的是物体的平均衰减特性, 会在一定程度上造成信息损失, 无法对物体进行较好的定性定量测量。 基于光子计数探测器的能谱CT通过设定多个能量响应阈值能够探测不同能量范围内的X射线光子, 采集更多被测物体的物质组成信息, 有助于识别不同物理特性的材料, 基于此, 能谱CT被广泛的应用于小病灶、 低对比度结构以及微细结构的成像。 然而将整个能谱划分为多个能量段进行数据采集时, 范围较窄能量范围内的有效光子数比例相对降低, 导致图像中包含较多的噪声, 图像质量较差, 影响能谱CT的临床应用。 为了有效的抑制能谱CT不同能量段内重建图像中的噪声, 提出了一种基于深度学习的能谱CT图像降噪方法。 我们将全卷积网络和金字塔残差网络结合为全卷积金字塔残差网络(FCPRN), 实验中, 利用能谱CT在不同的能量范围扫描小鼠样本, 使用FDK算法和基于压缩感知的Split-Bregman算法进行重建并分别作为训练数据和标签数据训练全卷积金字塔残差网络。 为了验证网络的降噪性能, 选取了常见的降噪网络模型denoising convolutional neural networks(DNCN)以及residual encoder decoder convolutional neural network (REDCNN)进行对比, 训练三种网络的使用的数据和实验配置都是完全相同的, 实验结果表明训练模型可以有效抑制不同能量范围内重建图像的噪声, 且使用的全卷积金字塔残差网络的降噪性能优于其他网络模型。 模型训练好后, 可以对FDK算法重建出的图像进行降噪, 由此提高能谱CT图像降噪效率, 保证能谱CT重建图像的质量。

针对伽玛射线个人剂量计基于标准伽玛参考辐射进行校准时检定效率低、校准工作复杂和需要远程送检的关键技术问题，建构了1 Ci ¹³⁷Cs放射源小尺度参考辐射场物理模型，采用蒙特卡罗方法，研究了小尺度参考辐射场内的剂量分布、装置结构和待检剂量计变化导致散射射线对剂量场的影响，获得了待检剂量计形状、数量、类型和装置结构产生的散射伽玛射线对小尺度参考辐射量值定度的影响结果。研究结果表明，1 Ci ¹³⁷Cs可以为小尺度参考辐射辐射场检验点提供1.5 mSv/h的伽玛遂行剂量率，辐照个人剂量计载台直径30 cm束斑上的剂量率相对标准偏差约为0.48%。当载台厚度为20 mm时，散射射线对小尺度参考辐射检验点处剂量率值的影响率为3.27%，高于剂量计尺寸（1.62%）和剂量计数量（0.56%）的影响。

针对各向同性伽玛源参考辐射场尺寸关键技术问题，GB/T 12162系列标准虽然进行了相关规定，但是该规定并未对准直照射状态下照射室尺寸提出具体要求。为减小用于辐射检测或监测类仪器仪表检定与量值校准时伽玛参考辐射场内散射影响，本文采用蒙特卡罗方法，研究了同位素放射源准直照射时，照射室尺寸变化对检验点处的剂量率值与能量分布的影响情况，获得了准直照射时伽玛辐射场照射室尺寸的边界条件，建立并完善了伽玛参考辐射场边界研究方法及相关标准细节，为准直照射状态下照射室尺寸设计提供了一种新方法或途径。

基于紫外-可见光谱法的水质测量中, 光谱信号易受到系统噪声干扰、 悬浮物散射干扰, 且存在信息冗余、 多重共线性等特征, 导致水质COD测量中特征波长的选取产生较大偏差。 因此, 提出了基于嵌入式粒子群-遗传(EPSO_GA)算法的水质COD检测特征波长优化算法, 以提高波长选择精度。 为验证检测特征波长优化算法的可行性, 采集了某高校池塘水样、 生活污水和排水沟水样的光谱数据, 利用EPSO_GA算法对预处理后的光谱数据选取特征波长。 EPSO_GA算法采用实数编码方法实现了粒子群(PSO)优化算法和遗传(GA)优化算法的统一编码, 在PSO算法中更新粒子时嵌入GA算法的选择、 交叉、 变异等操作, 改善了这两种算法各自在光谱波长特征选取问题上的局限性。 将EPSO_GA算法选取的特征波长结合偏最小二乘法(PLS)构建了EPSO_GA_PLS的水质COD预测模型, 并且与传统的PSO算法、 GA算法选取特征波长建立的PSO_PLS、 GA_PLS和全光谱构建的PLS水质COD预测模型做了对比。 结果表明: 与PSO_PLS, GA_PLS和全光谱构建的PLS水质COD预测模型相比, EPSO_GA改善了PSO算法和GA算法在光谱特征波长选择中早熟和收敛速度慢的问题, 降低了全光谱构建PLS水质COD预测模型的复杂度, 提高了模型的预测精度。 基于EPSO_GA算法建立的EPSO_GA_PLS水质COD预测模型, 均方根误差降到了0.212 3, 预测精度增加到0.999 3, 可以快速定量检测水质COD, 为紫外-可见光谱法测COD提供了更好的预测模型。

研究用于校准场所中子剂量监测仪表的²⁴¹Am-Be中子参考辐射场计量特性。采用蒙特卡罗方法模拟了空气自由中子参考辐射（FRNR），GB/T 14055规定的最小尺寸中子参考辐射（SRNR）和实际中子参考辐射（ARNR）中不同检验点处中子周围剂量当量率、散射中子占比和能谱分布特征。研究结果表明，空气对FRNR中的剂量率和能谱分布影响小，近似为理想中子参考辐射；采用5%含硼聚乙烯作屏蔽的最小尺寸SRNR可减少热中子，降低散射中子占比，影锥法不适用于小尺寸中子参考辐射中对散射中子的修正；ARNR中的散射中子更少、占比更低，影锥法所得散射中子占比与理论值基本一致。