核微探针结合离子束分析方法能够进行高灵敏的微区元素种类和含量分析,并可用图表示所研究样品区域中探测到的元素的显微分布。近年来,复旦大学现代物理研究所不断完善核微探针探测系统,建立和研制了离子束分析的探测装置,设计和编写相匹配的程序。激光驱动惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion, ICF)实验是当今世界重大前沿科技领域之一。在内爆压缩期间靶丸的表面几何状态特征对流体力学不稳定性有很大影响。测量和评价靶丸中心位置,靶丸内层分界面定位(空间结构),总壁厚度,直径、同心度、圆度、涂层厚度及均匀性,碳氢原子比及靶丸表面的整体几何状态特征不但可为激光打靶实验数值仿真、理论分析提供重要依据,而且对靶物理和靶制备有着十分重要的意义。基于核微探针的离子束分析技术非常适合测量分析靶丸样品,具体内容如下：对于ICF靶丸的表面轮廓及同心度测量问题,本文从扫描透射显微术(STIM)的基本原理出发,提出了总壁厚度,直径、同心度、圆度测量方案,设计研制了STIM探测系统等机械装置,从而建立了一套新型靶丸几何参数测量系统。测量结果表明,球壳壁厚总体误差估计为±0.4μm,符合靶丸壁厚的偏差要求。为了确知靶丸三维立体结构及密度分布特征,文中结合计算机三维重构,采用STIM-CT技术首次对靶丸的整体结构进行了重构测量分析。本文介绍了设计研制STIM-CT旋转系统等机械装置,编制了旋转控制软件和数据格式转化软件。通过对靶丸三维重构,可以用该技术分析靶丸样品的外部、内部的光滑度及密度分布的均匀性。除此之外,本文还通过质子激发X荧光分析(PIXE)用于测量ICF靶丸掺杂元素的分布,均匀性及球的形貌特征；同时为了对较轻元素探测,建立和研制了卢瑟福背散射(RBS)和前向反冲(ERDA)探测系统。卢瑟福背散射(RBS)和前向反冲(ERDA)方法可测量靶丸涂层碳锗(C:Ge)原子比、ICF靶材料中C和0元素的深度分布、氢和氘的分布及原子个数比。