合肥先进光源（HALF）是我国规划建设的软X射线与VUV衍射极限储存环光源（DLSR）。如何有效地实现衍射极限束流发射度，是DLSR物理设计中的核心问题之一。基于束流发射度演化方程，针对HALF预研项目的储存环物理设计方案，计算了束内散射（IBS）效应带来的发射度增长，研究了DLSR中关键参数选择对IBS造成的发射度增长的影响。研究表明，在中低能DLSR物理设计中需要综合考虑储存环的周长、同步辐射阻尼时间等关键参数，以更好地抑制束流发射度的增长。在此研究基础上，通过综合考虑用户需求与储存环物理要求，提出了HALF当前工程项目的储存环物理设计方案。进一步综合应用束团拉伸、全耦合等措施后，更高效地抑制了HALF储存环内IBS造成的束流发射度增长。

为了验证国产质子注入器的参数是否满足需求，注入器团队设计了束流测量系统用于测量国产质子直线注入器束流的流强、发射度、能量以及能散等关键指标。此测量系统包含了采用变聚焦法测量发散度、采用分析磁铁测量束流能量和能散的主要功能。利用束流输运线设计软件Tracewin(版本2.11.4.1)进行了系统束线的物理设计，对束测系统测量质子束流的发散度和能量的精度进行了模拟计算。由于经过RFQ-(APF)DTL加速后的粒子束团为“拖尾”的非理想粒子束团，需要针对非理想束团对束测系统测量发射度和能量产生的影响进行分析。通过对模拟计算结果的分析，发现相对于测量理想粒子束团的结果非理想粒子束团对束测系统测量发射度精度影响较大；非理想粒子束团对束测系统测量能量精度影响较小。

为满足合肥先进光源对高品质注入束流的要求，合肥先进光源预研项目研制了一套光阴极微波电子枪系统作为注入器电子源。为降低空间电荷效应引起的束流发射度增长，对驱动激光整形及传输系统进行了理论和实验研究。通过双折射晶体的脉冲时间整形以及采用光阑高斯截断的空间整形，得到了近似均匀分布的激光脉冲。像传递激光传输光路，实现了光阴极表面激光位置的高稳定性。实验结果显示，光阴极表面的激光位置抖动小于4 µm，激光性能满足实验要求。

高能同步辐射光源的增强器将直线加速器注入的束流加速到储存环所需的能量，为储存环提供高品质的电子束。为了对增强器的束流横向截面尺寸、发射度及能散进行测量，设计了两条可见光-紫外波段的束测光束线。两条光束线分别选取无色散和色散较大的两处弯铁位置作为光源点，使用两套同步光成像系统来监测光源点的束流截面尺寸，并计算束流发射度及能散。介绍了同步光引出真空室及光学成像系统，对影响成像质量的空间分辨率进行了分析，并针对升能过程中不同能量下束流光斑变化的测量进行了设计。

在一种猝发高重频的X射线自由电子激光（XFEL）装置中，由于受到光阴极注入器内补偿螺线管与电子枪之间特殊结构的限制，阴极附近电场与磁场为叠加状态。实验中需要对阴极热发射度进行测量，而测量热发射度常用的螺线管扫描法基于几何发射度不变的前提，无法直接应用于电磁场叠加的结构。针对这一问题，考虑到归一化过程可以剔除电场对发射度的影响，基于此，研究归一化相空间中应用的螺线管扫描法，并通过仿真计算与分析，最终证明该方法适用于电磁叠加场中阴极热发射度的测量。