宽禁带γ-CuI是一种具有优异光电和热电性能的p型透明半导体材料, 近年来受到广泛关注。但作为一种新兴材料, 其发光性能受材料缺陷影响的物理机理尚不清楚。本工作通过气相反应法制备了Cl掺杂的CuI薄膜, 采用电镜表征方法研究Cl掺杂对多晶CuI薄膜表面形貌和阴极荧光发光特性的影响, 并结合第一性原理计算探究了Cl在CuI薄膜中的主要存在形式, 以揭示Cl掺杂CuI薄膜结构与发光性能的联系。研究结果表明, 原本晶粒饱满但晶界显著的CuI薄膜掺杂Cl后呈现出致密平整的表面, 表明Cl掺杂剂改变了CuI的表面结构。相比未掺杂区域, Cl掺杂区410 nm处的荧光信号明显得到双倍增强, 而在720 nm附近的缺陷峰则略有降低, 说明Cl掺杂极大改善了CuI薄膜的发光性能。通过第一性原理计算对该现象进行理论分析, 发现引入Cl元素有效抑制了CuI中碘空位等深能级缺陷的产生, 降低了激子发生非辐射跃迁的概率, 从而改善CuI的发光性能, 这与阴极荧光的结果一致。本研究获得的掺杂CuI薄膜带边发光峰的半峰宽仅为7 nm, 表现出极高的发光单色性。这些发现有助于对卤素掺杂获得的高性能CuI基材料的理解。

针对GaAs光阴极像增强器在ns级选通成像中的时空特性，通过引入传输线阻抗完善了光阴极径向RLC传输模型，更准确地描述了选通过程中光快门的变化趋势，实验证实去除防离子反馈膜有利于改善光快门，使得光快门与电快门更为一致，在驱动电脉冲宽度为17.7 ns时，光快门宽度与电快门宽度的差异仅为1.1 ns；基于蒙特卡罗模拟方法，建立了光电子在分段线性快门脉冲电压驱动下经过第一近贴后的空间弥散模型，模拟结果表明：GaAs光阴极相较于S20光阴极在选通成像中的空间分辨下降更小。在20 lp/mm时，GaAs的动态空间分辨是静态空间分辨的80%，而S20光阴极不足70%，理论模拟与实验结果相一致，所建立的模型可用来分析和优化像增强器结构参数，为优化选通成像性能提供理论依据。

为了更好地了解这两种结构对光电发射性能的影响，设计和生长了两种结构的光电阴极样品，对其光电发射性能进行比较，并利用薄膜光学的矩阵法推导的光学性能公式以及通过求解一维连续性方程推导的量子效率模型，对比研究了光电阴极发射层、缓冲层厚度变化以及Al_xGa_1-xAs缓冲层中Al组分变化对两种结构光电阴极光学性能和量子效率的影响。这两种结构对光电发射性能的影响机理并不相同，因此作用效果也大不一样。渐变带隙结构的光电阴极通过引入内建电场和减少界面复合从而提升光电发射性能，而DBR结构则通过形成法布里-罗伯共振腔，使得特定波长的入射光在共振腔内来回反射进而被多次吸收，从而加强光电发射。激活实验结果表明，DBR结构样品的发射效率与渐变带隙结构相比具有明显优势，尤其是在755，808和880 nm处有更高的发射效率峰值，可分别提升37.5%，38.9%和47.0%。最后利用模型拟合了量子效率曲线，验证了光学性能参量对复杂结构光电阴极的重要影响及理论模型的合理性。

为研究透射式GaAs光电阴极在不同波长入射光环境下的图像分辨能力，提出了一种基于散射传递函数的AlGaAs窗口层界面散射理论模型。制作了透射式GaAs光电阴极，利用不同波长入射光散射传递函数和点扩散函数变化，基于有参峰信噪比拟合对AlGaAs窗口层界面散射引起的入射光学图像退化程度进行了定量分析。结果表明，在相同的粗糙度下随着入射光波长的增加，入射光学图像的能量损失越小，成像质量越高，而三代微光像增强器不同波长入射光测试条件下极限分辨力变化趋势与仿真计算结果一致，可为后续提高透射式GaAs光电阴极分辨力提供了技术支撑。

研制了冷链食品包装箱表面辐照消毒灭菌成套装置，重点针对装置的核心部件小型电子帘加速器进行设计和调试，应用E-gun电子束轨迹跟踪程序对加速器的束流光学进行了计算，合理设计了栅极和聚焦极形状，获得了对束流包络的理想控制，应用多物理场仿真软件CST进行高压结构优化，使电子帘阴极表面高压区电场分布均匀，降低了打火几率。对电子帘加速器进行了整机调试，针对调试中出现的高压打火现象进行了分析，并给出了结构优化设计方案，使得最终调试主要技术参数达到了140 keV/20 mA，束流不均匀度小于10%。通过了连续8 h稳定性运行测试，达到了工业加速器辐照应用标准。