采用非线性理论探索了同轴多注相对论速调管放大器(CMRKA)的束波互作用特性, 并与PIC结果进行了验证分析。首先推导了实心电子束的几何因子, 然后分别给出了归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程, 并给出了多注速调管放大器的同轴输入腔间隙耦合系数的公式。对于束压为600 kV、束流为5 kA的16注电子束, 当输入腔间隙电压分别为4.6, 32.7, 189 kV时, 采用一维非线性理论和三维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系, 理论和模拟结果比较一致。当间隙电压为4.6 kV时, 理论计算了多注电子数的个数分别为8,12,16 以及实心电子束的半径与单注电子束通道半径比6/15,8/15,10/15(通道半径不变)时基波电流调制系数随传输距离的变化。结果表明, 随着多注电子数的个数和电子束半径的增加, 基波电流调制系数有逐渐变大的趋势。此外还计算了当间隙电压为20 kV时, 归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和归一化常数N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化。

采用一维自洽束波互作用的非线性理论，探索了相对论速调管放大器(RKA)的束流调制特性，并与二维PIC结果进行了比较和分析。首先推导了环形电子束的几何因子，然后分别给出了两腔调制时归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程。采用调制电子束激励中间腔的非线性理论估算了中间腔间隙电压的幅度和相位，幅度的相对误差为0.07%，相位误差为2.15°。给出了输入腔和中间腔的间隙耦合系数公式，对于束压为715.2 kV、束流为8 kA的电子束，当输入腔和中间腔间隙电压分别为14，315.2 kV，输入腔和中间腔相位差为90.59°时，采用一维非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系。对于基波电流调制系数，中间腔之前处于线性区，理论值与模拟值比较一致；在中间腔内部基波电流调制系数出现明显的下降，理论值与模拟值之间的差距较大；中间腔之后处于非线性区，对于基波电流调制系数的最大值和对应的纵向位置，理论值与模拟值基本一致。当束流传输距离为65.8 cm时，计算了归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和电荷守恒参量N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化情况。

在α放射源能谱测量过程中，PIPS-α谱仪探测效率的影响因素有几何因子、空气层吸收、死层吸收、本征探测效率等，为了更精确地计算α放射源的活度，分析母体核素种类和浓度，探究各因素对探测效率的影响具有重要意义。使用蒙特卡罗软件模拟不同探源距、真空度下的α放射源的能谱测量；使用SRIM模拟5 MeV α粒子在空气和死层中的射程及分布；使用PIPS-α谱仪测量241Am，238Pu，239Pu三种标准源的实际能谱；根据实验与模拟的结果对各个因素对探测效率的影响进行分析，并计算得到谱仪对不同α放射源的本征探测效率。结果表明：在PIPS-α谱仪的能谱测量过程中，影响谱仪探测效率的主要因素是几何因子和本征探测效率，空气层和死层对α粒子的吸收可以忽略不计；谱仪对241Am，238Pu，239Pu三种标准源的本征探测效率分别为64.84%，49.95%，51.55%。

为了有效确定地基激光雷达系统的几何因子, 修正地基激光雷达信号接收过渡区内的回波信号, 提出了一种反演几何因子的新方法。利用星载激光雷达(CALIPSO)可以覆盖地基激光雷达探测过渡区的特点, 结合星载与地基激光雷达同步获取的回波信号, 分别反演了离轴和同轴模式下的几何因子, 并同成熟的拉曼-米氏几何因子反演方法, 以及Su Jia的联合测量法作对比。在几何因子过渡区内, 校正后的气溶胶后向散射系数与Su Jia的方法相比, 离轴和同轴模式下的平均相对误差分别提高了25.4%和10.4%。该方法克服了弹性散射激光雷达水平测量法中因大气均匀假设导致的几何因子测量结果的不确定性, 更适用于应用广泛的弹性散射激光雷达, 且可以利用CALIPSO每月过境时间稳定的特点, 对系统几何因子进行常规标定。

分层γ扫描(SGS)测量分析是一种无损检测技术, 是桶装核废物定性、定量分析的重要手段。实际分析过程中, 随着放射性核素所在的位置变化, 对应每层不同的位置HPGe探测器的探测效率也随之变化, 导致对样品不同位置需分别进行效率刻度。本工作用均匀聚乙烯样品填充废物桶, 采用SGS 装置的测量方法估计放射核素活度。将放射性点源置于桶内, 按距离桶的中心距离依均匀分布规律选取7个点, 分别对其进行效率刻度。并建立SGS 测量系统几何模型, 通过两种方法将1~7号位置的几何因子对探测效率计算结果进行加权平均,后给出每层的探测效率标准值, 此标准值可充分估计每层不同位置对核素的探测效率。结果表明: 在测量和计算误差存在的条件下, 可以快速准确估计出放射性废物桶内不同位置的核素放射性活度, 提高检测精度。

比值辐射计是一种监视漫反板双向反射分布函数(BRDF)在轨衰变的有效装置，太阳观测通道相对几何因子(简称几何因子)是比值辐射计在轨应用前需要精确测量的关键参数之一。对比值辐射计工作原理进行了介绍，在实验室内以卤钨灯代替室外的太阳对比值辐射计几何因子进行了重复测试，根据几何因子统计结果结合测试误差进行比值辐射计470、650、825 nm 波段几何因子测试不确定度的分析。结果表明，比值辐射计几何因子测试不确定度在470 nm 波段为0.48%，在后两个波段均优于0.16%，符合该参数的测试需求，为后期星上定标不确定度的评估以及星上定标系数的获取提供了有效的数据支撑。

基于雷达光学系统的几何概率因子,考虑望远镜接收系统副镜在主镜上的投影对激光光斑高斯强度分布的影响,引入蒙特卡罗积分法,改进离轴激光雷达几何因子的理论计算方法.在望远镜焦平面处添加合适的透镜,通过透镜的成像效应,保证回波信号的入射光瞳只与望远镜的口径有关,不受探测器有效接收面积的影响,以实现对系统几何因子的进一步优化,并分析焦距等透镜参数对雷达系统几何因子的影响.理论计算与实验结果进行对比,结果表明改进后的理论计算值比实验值的相对误差减小了30%,改进后的理论计算方法效果理想且简单易行.

应用蒙特卡罗方法求解几何因子, 基于蒙特卡罗方法的几何因子计算程序使用C++语言编写, 可用于任意位姿的各种尺寸的圆面探测器对圆面源几何因子的计算。该程序使用了方差减小技巧。通过与国际通用蒙特卡罗计算程序(MCNP5)的计算结果对比, 该方法具有结果准确(误差较小)、计算速度快、使用方便等优点。最终使用该程序计算几何因子, 与实验数据进行对比, 成功验证了中子深度分布分析(NDP)能谱测量系统探测器位姿的准确性(误差5%以内), 并对其移动位置进行修正, 发现电机移动20 mm大约会产生1 mm的误差。

激光雷达在接收大气回波信号时,近场信号由于望远镜视场角的限制不能完全接收,这对于侧重于接 收大气对流层信号的拉曼激光雷达是不利的。激光雷达方程引入几何因子的概念描述回波信号的接 收效率。从几何光学的角度,对拉曼激光雷达的几何因子进行了分析,对比光线追迹法求解的几何因 子,两者重合度很高。为提高光纤耦合拉曼激光雷达在近场的接收效率,研究了光纤在轴向和侧 向上的位移对接收效率的影响,并提出了侧向偏移光纤与以往传统的倾斜望远镜在提高近场回波信 号上的一致性,有效地提高了窄视场角拉曼激光雷达系统的光学接收效率。