结合理论分析与实验测试，研究了在可见光脉冲输入条件下频率以及第二片微通道板与阳极之间电势差对微通道板光电倍增管动态范围的影响。研究结果表明：随着信号光脉冲频率的增大，微通道板壁面电荷补充不充分致使阳极输出偏离线性，并逐渐趋于饱和。当输入可见光脉冲宽度为50 ns，频率为500 Hz时，阳极的最大线性输出达到2 V（即40 mA）；当输入光频率增加到1 000 Hz，阳极输出在1 V（即20 mA）时线性偏离程度达到10%以上；当输入光频率增加到5 000 Hz，阳极输出在0.3 V（即6 mA）时线性偏离程度达到约15%。随着第二片微通道板与阳极之间电势差的增大，阳极最大线性输出电压呈现波动性变化而非与其呈线性关系。当第二片微通道板与阳极之间的电势差在200 V左右时，阳极线性输出电压达到峰值，随着电势差不断增大，阳极线性输出电压开始出现波动，在电势差为500 V左右时达到第二个峰值，这主要是由于极板间电场强度与空间电荷效应共同作用的结果。该研究可为提升微通道板光电倍增管的动态范围提供指导，便于其应用于强辐射脉冲测量、激光通信等领域。

对真空紫外光谱辐射计的探测系统、光学系统、真空舱开展了研究和设计，研制了一台轻量化、小型化的高灵敏真空紫外光谱辐射计，并对真空紫外辐射计的光谱范围、中心波长、光谱辐射亮度等性能进行了测试。测试结果表明辐射计光谱范围覆盖了115 nm~200 nm的真空紫外波段，实现了最大响应度分别在121.2 nm、135.6 nm、160 nm、180 nm、200 nm五个工作波长附近，且中心波长的相对示值误差均小于3%，利用定标氘灯测量辐射计在全波段的真空紫外光谱辐射亮度在0.006 4~3.923 9 μW/ cm²·nm·Sr之间，实现了对真空紫外光谱辐射亮度0.01量级以下的测量。

基于微通道板的单光子探测器具有体积小、结构紧凑等优点，将其与位置灵敏阳极相结合能够准确记录光子到达的时间信息及位置信息。通过分析延迟线阳极探测器的原理，提出一种基于印刷电路板制备的新型二维交叉延迟线阳极。与传统的电荷直接收集方式不同，该阳极基于电荷感应技术，由高阻感应层代替阳极收集电子，消除了阳极电子再分配带来的噪声。搭建了一套基于交叉延迟线阳极的实验系统并对研制的位敏阳极探测器进行测试，测试结果表明探测器空间分辨率最优为107 um，暗计数为0.23 counts/(cm2?s)。研制的新型交叉延迟线阳极为大面阵单光子成像探测应用奠定了基础。

针对行波选通分幅相机超宽画幅驱动需求，基于宽带多节威尔金森脉冲功率合成方法，设计了一款高压驱动脉冲源。基于有限元分析方法，采用仿真软件对脉冲功率合成电路进行了仿真，系统分析了端口驻波比、插入损耗、端口隔离度、幅相一致性等参数。根据仿真分析完成了脉冲功率合成电路研制，验证系统最终能够利用8路峰值电压为1.3 kV左右、脉冲宽度为3.5 ns左右、脉冲前沿在600 ps左右的单路脉冲合成峰值电压超过3.2 kV的高压脉冲，脉冲宽度在3 ns以内，脉冲前沿在600 ps以内。脉冲频谱范围在300 MHz到3 GHz范围内的两路合成效率为83.5%，特定频率下为88%，八路脉冲合成效率为58%，特定频率下可以达到68%。通过该电路合成的高压脉冲可用于驱动宽20 mm、长95 mm、等效阻抗6 Ω左右的微通道板实现选通成像，验证了基于宽带多节威尔金森电路实现脉冲功率合成，提高分幅相机驱动脉冲功率的可行性。目前基于该技术的高压驱动脉冲源已应用于I-MCP1.0型分幅相机。

针对高热流密度固体激光器的散热问题，借助微机电系统（MEMS）技术，利用微通道/热源协同设计方法，换热器采用连续S型微通道，并利用歧管形成分层分段流动，研制出了一套微型紧凑的嵌入式歧管S型微通道散热器，并开展了实验研究。使用HFE-7100作为冷却工质，在发热面局部最高温度小于100 ℃、平均温升小于45 ℃的情况下，两相时可带走625 W/cm²的热通量，相比传统的歧管矩形微通道散热器提高了12%，但流阻增大了约56%；利用数值模拟方法，通过改变S型的振幅和波长，根据发热面平均温度、换热面平均努塞尔数、压降和综合性能因子来评估S型微通道散热器的结构参数对其散热能力和流动阻力的影响，寻找S型微通道的最优结构设计参数组合。结果表明该散热器的综合性能因子在一个特定的S型形状下存在最佳值。

基于原子层沉积技术提出了一种TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜作为微通道板导电层材料。根据微通道板的规格参数以及体电阻要求，推导出微通道板导电层薄膜的方块电阻范围为1.73×10¹³~5.20×10¹³ Ω/□；研究了TiO₂循环百分比与TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜方块电阻之间的关系，发现当TiO₂循环百分比在30.27%~37.06%时复合薄膜电阻率满足微通道板导电层要求；设计制备了20 nm的Al₂O₃过渡层以及100 nm的TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜，测量厚度约为122 nm，且薄膜表面平整光滑，实现了微通道板微孔内壁TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜导电层的制备。在1 000 V测试电压下，其体电阻为212.81 MΩ，增益为18 357，表明TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜作为微通道板导电层具有可行性。