在激光惯性约束聚变(ICF)实验中,X射线条纹相机是进行高时空分辨X射线测量的主要诊断装置之一,是ICF不可缺少的重要设备。目前,国内外的X射线条纹相机大都采用CsI光电阴极作为相机的光电转换元件,因此CsI光电阴极的光电发射特性是制约X射线条纹相机时空分辨能力和测量准确度的一个重要因素。随着ICF实验的进展,靶丸爆炸后产生的X射线的能谱逐渐向高能区移动,在美国国家点火装置(NIF)的实验里,能谱的峰值早已达到了10 ke V。由于目前还没有实验或理论依据来证明CsI光电阴极在入射光能量大于10 ke V之后是否还能满足X射线条纹相机所需的时空分辨能力的要求,因此非常有必要对CsI光电阴极的综合光电发射特性进行仔细的研究,来验证CsI光电阴极在入射光能量大于10 ke V以后是否还能满足ICF的实验要求。另外,CsI光电阴极易潮解,潮解后CsI光电阴极的量子产额会发生非线性的下降。而惯性约束聚变实验所用的CsI光电阴极在传递和安装调试过程中又不可避免的与空气接触相当一段时间,使得CsI光电阴极的量子产额实际值比标定值要低,并且变化量不可知,从而导致针对X射线条纹相机定量测量问题的研究变得困难。本论文对CsI光电阴极当前存在的以上问题做了仔细的分析与研究。论文的主要工作内容及创新点如下:1.在阅读了大量的高能粒子碰撞理论的基础上,选取其中能够用于数值计算的部分,参照国际上模拟粒子碰撞的大型蒙特卡罗程序的建模思想,在MATLAB平台编写出来一个完整的可用来模拟CsI光电阴极光电发射过程的蒙特卡罗程序。根据当前ICF实验中靶丸爆炸后产生的X射线的能谱分布,设置该程序的可模拟的X射线的能量范围为1-30 ke V。该程序的模拟结果和已知实验结果对比吻合很好。2.利用建立的蒙特卡罗程序研究从CsI光电阴极出射的二次电子的时间分布。模拟结果显示CsI光电阴极在X射线照射的情况下,光电子在CsI光电阴极中的时间弥散约为70飞秒,并且这个时间弥散的数值是固定的,与入射光的能量以及CsI光电阴极的厚度都没有关系。这个结果意味着使用CsI材料作为光电阴极的X射线条纹相机将无法突破70飞秒的时间分辨极限。3.利用建立的蒙特卡罗程序研究从CsI光电阴极出射的二次电子中的高能电子份额。模拟结果显示入射X射线的能量越高,CsI光电阴极的厚度越大,二次电子中的高能电子份额越高。在入射光能量为30 ke V,CsI光阴极厚度为1000 nm时,二次电子中的高能电子份额可以达到10.8%。但是100 nm厚CsI光电阴极的高能电子份额在X射线能量超过15 ke V后维持在3.3%左右而不再随X射线能量增加而增加。由此,本文得到的结论是:在高能X射线入射的情况下,通过增加CsI光电阴极的厚度来提高量子产额的方法会带来更大的高能电子份额,是得不偿失的行为。保持当前常用的CsI光电阴极的100 nm厚度不变是个不错的选择。4.利用建立的蒙特卡罗程序研究CsI光电阴极在高能X射线入射时的量子产额,模拟结果显示CsI光电阴极的量子产额在X射线能量大于10 ke V之后迅速降到0.1以下。量子产额随X射线能量迅速下降的原因是X射线在CsI光电阴极中的光吸收长度随X射线能量迅速增大,导致只有很少的光子被CsI光电阴及吸收。又因为只有离光电阴极出射面很近的范围内的低能电子才能从CsI光电阴极出射,因此增加CsI光电阴极厚度对提高量子产额的帮助不大。在高能X射线入射情况下,CsI光电阴极如此低的量子产额是否还能满足X射线条纹相机的灵敏度需求值得进一步研究。5.利用扫描探针显微镜观察CsI光电阴极在潮解前后的表面形态变化,提出了CsI光电阴极的量子产额下降是因为潮解后的CsI晶粒变大的假设。通过蒙特卡罗程序的模拟验证了这一假设,同时得到了CsI光电阴极的量子产额和晶粒变大之间的定量关系,然后根据这一关系提出了一种解决X射线条纹相机的定量测量问题的技术方案。