空间引力波探测任务需要具有亚微牛级推力分辨率和推力噪声的微推力器来实现卫星平台高精度无拖曳控制任务, 为了在地面对所需微推力器的推力进行标定, 设计并研制了一套基于扭摆的亚微牛级推力测量系统。该系统选用高精度、高分辨率电容式位移传感器作为扭摆角位移传感装置, 利用高精度电子天平对静电梳进行标定, 再利用该静电梳标定扭摆, 得到推力与角位移的关系。此外, 研究了高精度弱力标定技术和亚微牛级微推力在线测量技术, 分析了测量误差来源以及控制方案, 最后利用静电梳产生标准弱力测量扭摆推力分辨能力和范围等。实验结果表明: 该系统可测推力范围为0~400 μN, 分辨率达到01 μN, 背景噪声功率谱密度优于01 μN/Hz(10 mHz~1 Hz), 满足空间引力波探测在10 mHz~1 Hz频段推力测量需求。

超短脉冲激光烧蚀靶材产生的冲量耦合效应在激光烧蚀微推力器、激光清除空间碎片等航天应用中有广泛的应用前景, 而高精度的冲量测量方法是研究冲量耦合效应的必须手段。采用基于激光干涉法的扭摆系统测量激光烧蚀靶材产生的冲量, 并构建测量系统。研究扭摆系统纵轴振动和初始误差角对冲量测量产生的影响, 扭摆系统纵轴高频振动导致了激光干涉条纹间距出现不均匀现象; 此外, 扭摆初始误差角越大, 明条纹出现时间将前移, 条纹数目变大, 导致测量系统精度不高。通过建立的附加高频振动和初始误差角的误差分析模型, 提出了基于最小二乘法的实验数据分析方法, 该方法能够有效滤除高频测量噪声, 解决了冲量测量精度不高的问题, 进一步完善了冲量测量方法。

提出了一种正弦调制多光束激光外差二次谐波测量微冲量的新方法,将激光与工质靶作用产生的微冲量转化为扭摆的转动角度测量，基于激光外差技术和多普勒效应，把待测转角信息加载到外差信号的频率差中，经信号解调后可以得到待测转角值，通过多次测量取平均值的方法可以提高待测转角的测量精度，从而提高微冲量的测量精度。利用这种新方法，以PVC+2%C为工质靶，利用MATLAB仿真测量了激光与工质靶作用产生的微冲量，结果表明: 该测量的最大相对误差小于0.8%。

基于扭秤测量冲量原理，结合激光干涉法差动测量角度的方法，提出一种基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量的方法。介绍系统的基本组成和测量过程，给出扭秤结构设计参数，并对系统参数进行了标定，结合设计参数与标定结果，对系统的分辨率、量程和精度进行了校核，在典型的测量环境下，对激光烧蚀靶材所形成的μN·s量级微小冲量进行了测量，给出了典型的测量结果并进行分析。结果表明: 所提出的基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法，系统分辨率可达10-7N·s量级，测量范围跨5个数量级，最大可以测量10-2N·s量级冲量，测量精度优于95%。

以北京同步辐射装置的4B7中能束线为光源,对RAP（邻苯二甲酸氢銣）晶体的积分衍射效率进行了实验标定.结果显示:晶体在不同能量段都得到了完整的衍射峰,扭摆曲线的光滑性和对称性较好,在偏离布喇格角以后衍射效率都迅速下降到本底量级.在2.1~5.8 keV范围内,晶体的积分衍射效率在1×10－4rad左右.

以北京同步辐射实验室4B7中能束线为光源,在2.1～6.0 keV的范围内对邻苯二钾酸氢铊(TlAP)平面晶体一、二、三级衍射的积分衍射效率进行了精确的实验标定.标定结果表明:TlAP晶体有较高的峰值衍射率; 其一级衍射的积分衍射效率向低能端有增加的趋势,而在2.6～5.4 keV的范围内大约为1.53×10-4 rad;随着衍射级次的提高,衍射效率逐渐减小,二级衍射的积分衍射效率约为一级衍射效率的1/4,三级衍射结果比一级衍射下降一个量级.实验所标定的TlAP晶体可用于平晶谱仪对激光等离子体X射线光谱的定量分析.

平面晶体谱仪是激光等离子体X光光谱重要诊断设备之一,X光光谱的半定量或定量化诊断需要对平面晶体的一些重要参数如积分衍射效率、晶体扭摆曲线半高宽等进行标定.利用北京高能物理研究所同步辐射室的3B3中能束线作为X光光源,对PET平面晶体进行了实验标定,并对实验标定结果进行了分析,得到了2.1～6.0 keV范围内各能点处的晶体衍射效率.实验结果与其它文献符合得很好.

在国内首次报道了激光二极管泵浦单频连续工作的Nd:YAG激光器.采用扭摆模腔(TWC)技术方法,在808 μm激光二极管连续泵浦下,取得1064 nm连续单频工作,输出功率55 mW的结果.泵浦阈值276 mW,斜率效率23%,线宽小于25 MHz(受仪器测量精度限制).