细胞超微结构的原位解析是当前的一个研究热点。冷冻电子断层扫描成像技术（cryo-ET）是目前细胞原位结构解析的核心技术。cryo-ET只能对厚度小于300 nm的样品进行成像，因此利用cryo-ET研究细胞超微结构时首先需要对细胞进行减薄。聚焦离子束（FIB）切割是目前冷冻生物样品减薄的主流技术。传统FIB切割只能在细胞的任意位置上进行“盲切”，无法对细胞内部特定研究目标进行定点切割。光电融合成像技术（CLEM）恰可解决这一问题。CLEM利用荧光成像技术识别并定位研究目标，通过光电图像的关联匹配，可在FIB图像中确定荧光目标的位置，进而指导FIB的定点减薄。针对荧光导航cryo-FIB减薄的相关技术方法、仪器设备和工作流程进行了梳理，分析对比了主流方案的优缺点，旨在帮助研究者选择出合适的荧光导航FIB减薄方案，并对该技术的未来发展方向进行了展望。

针对X射线波带片对大高宽比的应用需求，采用原子层沉积法在光滑的金属丝表面生长膜厚可高精度控制的多层膜环带结构，再利用聚焦离子束切片技术获得大高宽比的多层膜X射线波带片。采用复振幅叠加法设计了以Al₂O₃/HfO₂分别为明环和暗环材料的X射线波带片，实验上利用原子层沉积在直径为72 μm的金丝表面交替沉积了10.11 μm的Al₂O₃/HfO₂多层膜，环带数为356，总直径为92.22 μm，最外环宽度为25 nm。通过聚焦离子束切割得到高为1.08 μm、高宽比达43∶1的X射线多层膜菲涅耳波带片。该波带片应用于上海光源（BL08U1A）软X射线成像线站时，在1.2 keV X射线下实现聚焦成像功能，展现出利用该技术制备多层膜X射线波带片的潜力。

聚焦离子束扫描电子显微镜(Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope, FIB-SEM)双束系统结合了扫描电子显微镜与聚焦离子束系统的优势。基于该系统的高分辨率、原位加工及观测的特点, 研究了它在缺陷与像元解剖分析、透射电镜样品制备以及电路修复等方面的应用。详细介绍了用FIB-SEM系统定位问题像元的方法和修复电路的具体过程, 并阐明了它对红外焦平面探测器研制的重要作用。该系统是高性能红外探测器研制过程中不可或缺的重要表征手段。

对电子束蒸发方式镀制的HfO2/SiO2反射膜采用大口径激光进行辐照，采用激光量热计测量了激光辐射前后的弱吸收值。实验发现HfO2/SiO2反射膜在分别采用1 064 nm和532 nm的激光辐照前后薄膜吸收分别从5.4%和1.7%降低到1.4和1.2%。采用聚焦离子束技术分析了激光辐照后薄膜的损伤形态并探究了损伤原因，发现：薄膜在激光辐照下存在节瘤的地方容易出现薄膜损伤，具体表现为熔融、部分喷发、完全脱落3种形态，节瘤缺陷种子来源的差异是导致其损伤机理也存在着巨大差异的主要原因。同时这些节瘤缺陷种子来源也影响着激光预处理作用效果，激光预处理技术对于祛除位于基底上种子形成的节瘤是有效的，原因是激光辐射过后该节瘤进行了预喷发而不会对后续激光产生影响；而激光预处理技术对位于膜层中间的可能是镀膜过程中材料飞溅引起的缺陷是无效的，需要通过飞秒激光手段对该类节瘤进行祛除。

采用聚焦离子束制备了500nm和1.5μm周期两种结构, 使GaN基LED光效显著提高。比较长、短周期光子晶体提高光效的程度、制备工艺、设备及其相应的成本，宜采用长周期光子晶体结构来提高蓝光GaN基LED的发光效率。采用聚焦离子束和激光干涉两种方法，在GaN基LED导电层（ITO）上制备了长周期光子晶体，利用光纤光谱仪、显微镜和功率计对光提取效率进行了实验测试，结果表明长周期光子晶体LED比无光子晶体LED的光提取效率提高了90%以上。还采用激光干涉直写方法，以扫描的方式在较大面积上制备了光子晶体LED, 确认了该方法及工艺批量化、低成本制备光子晶体的可行性。聚焦离子束方法虽然能够产生较精确的光子晶体图形，但由于耗时长、效率低、成本高等问题，仅适于在实验研究中选择和优化光子晶体的结构和参数。