提出了一种基于相对熵的放射源γ能谱识别方法。首先, 利用主成分分析（PCA）算法压缩数据, 构造γ射线能谱的特征空间。然后, 采用随机化技术（RT）来使特征空间中γ射线能谱的特征值归一化, 这样, γ射线能谱的特征空间可以看作是概率空间。最后, 定义两个概率空间的相对熵来测量两个γ射线能谱的相对差异。大量实验表明, 所提方法能够更加有效地辨识γ射线能谱, 不仅计算量小, 而且对诸如统计浮动、谱峰偏移、底噪等因素具有很高的鲁棒性。

提出了一种对内爆靶丸X射线轫致谱重建的方法。该方法的目的是通过重建内爆靶丸的轫致辐射谱, 得到内爆靶丸有价值的信息。这种方法将轫致谱能段分为五个部分, 假设每个部分的平均能量强度相等, 用一种包含了五个不同滤片组的多能段针孔相机对同一个内爆靶丸进行成像, 并且用IP板进行接收。五组不同的像可以给出五个不同的线形方程组, 这样就可以还原出轫致辐射谱。使用该方法还原了在神光Ⅲ原型装置上内爆靶丸的轫致辐射谱, 并据此给出了内爆热斑的温度, 所得的结果与用示踪元素特征谱线给出的温度符合得较好, 证实该方法和结果是可靠的。

在激光等离子体研究中，电磁脉冲干扰对实验结果影响很大，为了减小这一影响，设计一款新的扫描晶体谱仪，整个机身设计成几乎全密闭的良导体。该晶体谱仪通过更换晶体和调整入射角可以获得较宽范围的测量窗口。在X光光谱为2.5~3.5 keV范围内的测量试验中，该扫描晶体谱仪的谱分辨能力为13(在2960 eV)，时间分辨率为10 ps。其谱分辨和时间分辨可以满足对激光等离子体的研究。

基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量,采用蒙特卡罗成像模拟的方法研究衰减材料选择对能谱准确稳定重建的影响。设计多孔准直模型模拟X射线穿过不同衰减材料的透射过程,并在单次成像中获得完整的衰减透射率曲线。由衰减透射率求解能谱是一种病态条件问题,采用改进的迭代扰动法进行解谱,计算时考虑透射率计算值与真实值的差异最小化要求以及高能能谱分布曲线的平滑性特点。通过计算分析了材料在能谱范围内的衰减特性变化趋势与能谱准确稳定重建的内在联系。结果表明,选用材料的质量衰减系数需满足在整个能谱分布范围内单调递减的要求。

为了在聚爆装置上对目标靶进行光谱分析及成像诊断, 设计了超环面晶体 X射线成像系统。从理论上分析了 Johann型弯曲晶体结构的成像像差, 利用模拟软件对基于布拉格结构的弯晶系统进行仿真成像, 研究布拉格角与成像空间分辨力的关系。采用 Oxford射线管、 X射线检测器及云母超环面晶体对金属网格进行了 X射线背光成像实验, 实验获得了网格的 X射线图像及铜的 Kα射线光谱, 结果表明超环面晶体能够进行微米级的高分辩成像, 也可用于检测 X射线光谱。

X射线递变能量成像是依次获取复杂结构件在递变能量下的局部有效信息, 并通过多谱融合获取完整结构信息。 但是目前的能量选择主要以人工设定管电压步进为主, 无法匹配检测对象的有效厚度变化率, 成像效率及射线利用率较低。 基于递变能量成像规律, 提出一种最佳X射线管电压预测算法。 该方法通过对检测物体进行变能量预扫描, 提取图像序列中有效厚度(高质量区域)和临近厚度(预测区域), 建立有效厚度的图像灰度与管电压、 X射线光谱之间的物理模型, 及临近厚度灰度差与电压的函数模型, 进而得到临近厚度最佳成像时的能量预测模型。 通过模型求解, 实现了能量的自适应预测。 以不同厚度钢块为对象, 利用该算法逐一预测各个厚度钢块最佳成像时的管电压, 并与实际值对比。 实验结果显示, 在低能时可跨3~4 mm准确预测, 高能时可跨7~10 mm预测, 精度可以达到95%以上。

The X-ray spectrometer used in high-energy-density plasma experiments generally requires both broad X-ray energy coverage and high temporal, spatial, and spectral resolutions for overcoming the difficulties imposed by the X-ray background, debris, and mechanical shocks. By using an elliptical crystal together with a streak camera, we resolve this issue at the SG-II laser facility. The carefully designed elliptical crystal has a broad spectral coverage with high resolution, strong rejection of the diffuse and/or fluorescent background radiation, and negligible source broadening for extended sources. The spectra that are Bragg reflected (23°<θ<38°) from the crystal are focused onto a streak camera slit 18 mm long and about 80 μm wide, to obtain a time-resolved spectrum. With experimental measurements, we demonstrate that the quartz(1011) elliptical analyzer at the SG-II laser facility has a single-shot spectral range of (4.64–6.45) keV, a typical spectral resolution of E/DE = 560, and an enhanced focusing power in the spectral dimension. For titanium (Ti) data, the lines of interest show a distribution as a function of time and the temporal variations of the He-a and Li-like Ti satellite lines and their spatial profiles show intensity peak red shifts. The spectrometer sensitivity is illustrated with a temporal resolution of better than 25 ps, which satisfies the near-term requirements of high-energy-density physics experiments.

蒙特卡罗模拟技术可以有效提高核辐射探测分析效率、 降低分析成本, 在促进X荧光分析技术发展过程中也发挥了重要作用。 在应用蒙特卡罗模拟能量色散X荧光分析中, 为使蒙特卡罗模拟元素特征X射线注量谱与实验能谱之间的物理差异更小, 提出了一种模拟注量展宽算法。 首先依据离散统计物理理论, 建立了Si-PIN半导体探测器对X射线的响应函数模型, 并利用加权非线性最小二乘法拟合得到各系数, 再对系数进行归一化处理, 得到归一化后的响应函数R(E, E′)。 然后利用R(E, E′)对模拟注量进行展宽转换, 得到脉冲幅度谱(pulse height spectrum, PHS), 使模拟谱更趋近于实验谱, 这样就可以通过蒙特卡罗模拟得到与实测能谱一致性较高的模拟能谱。 研究中最后利用建立的探测器响应函数模型对Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Sn元素K系全能峰拟合χ2r值在1.04～1.18范围内, 对铜合金样品中六种元素特征X射线模拟注量转换结果与实验值一致性较好, 并实现了对多元素混合样品复杂重迭谱的有效模拟和展宽。