高能质子辐射照相是诊断流体动力学试验客体性能的技术，根据所获得的图像可以有效地分析流体动力学试验客体的相关参量。图像品质是衡量照相系统诊断能力的重要指标。影响图像品质的因素包括由各种因素所引起的模糊、次级粒子和辐照场分布等。在自由程匹配、探测效率、能谱效应、散射影响和模糊等方面，高能质子辐射照相比高能X射线辐射照相更适用于流体动力学试验。论文对高能质子辐射照相中影响图像品质的主要因素进行了系统研究，并提出了改善措施。　　质子与物质相互作用的基本过程包括质子引起的核反应（非弹性散射）、质子与原子核的弹性散射、质子与原子核中的质子或中子的准弹性散射、质子与原子核和核外电子的多次库仑散射以及质子的能量损失（电离能量损失和辐射能量损失）。流体动力学试验工程中的高能质子辐射照相利用核反应得到客体的核反应自由程参数信息以确定客体密度分布;利用多次库仑散射得到客体的辐射长度参数信息，既用来确定客体的元素组成，也用来确定客体的密度分布。在高能质子辐射照相（Ep＞10 GeV）中，质子能量损失对核参数的影响很小，可以忽略不计;但是质子与原子核的弹性散射、与核内质子或中子的准弹性散射对高能质子照相信息的提取起干扰作用，尤其影响客体辐射长度参数信息的正确提取。论文给出了考虑了核弹性散射和准弹性散射影响的辐射长度参数信息表达式。医用质子辐射照相则分别利用与质子能量损失相关的射程和Bragg峰进行病灶诊断和治疗。这属于低能质子照相范围(Ep＜800 MeV)，本文不作研究。　　高能质子辐射照相系统包括质子源、扩束器、匹配磁透镜系统、客体、成像磁透镜系统和探测器。质子源由加速器提供。扩束器为一片高Z金属板，在质子束穿透金属板的过程中因质子与物质的多次库仑散射作用而扩展了质子束在极角空间的分布，经适当长度的漂移空间的作用而转换为质子束横向空间的扩展，质子束就能辐照整个客体。匹配磁透镜系统由多个不同的四极子组成，起控制质子束输运的作用。研究给出了匹配磁透镜系统的传输矩阵元需要满足的关系。满足该关系的匹配磁透镜系统能够在X和Y方向形成了关于客体平面对称的虚拟点源，为成像磁透镜提供了消色差的必要条件。成像磁透镜系统由四个相同的四极子组成，具有消色差和点对点成像作用。研究给出了成像磁透镜系统实现消色差和点对点成像所必需满足的条件。成像磁透镜系统的中央平面（傅立叶平面）为利用多次库仑散射信息提取客体信息提供了可能。选用CCD系统作为质子探测系统，给出了用于高能质子辐射照相的与高能X射线辐射照相相同灵敏度的转换屏厚度。　　模糊是影响图像品质的重要因素之一。由于使用了磁透镜，高能质子辐射照相中的模糊不能利用几何相似法确定，而利用对成像磁透镜矩阵分析和质子径迹法得到。另一方面，因质子在容器和客体内的多次库仑散射造成互为相关的横向位移和角度偏转，引起了复杂的模糊效应。径迹法以电磁场中质子运动规律、质子与物质的相互作用规律和数理统计理论为基础，该方法适用于研究具有高斯分布的变量引起的模糊（质子多次库仑散射极角符合此条件）。利用径迹法推导了因容器引起模糊的表达式。高能质子辐射照相的图像模糊主要是容器模糊和客体模糊。光源模糊，由于质子束的空间电荷效应弱、匹配磁透镜系统（四极子）的汇聚作用及成像磁透镜系统的点对点成像作用而小于0.1mm，可以忽略不计。使用薄转换屏的探测器固有模糊小于0.1mm。容器模糊和客体模糊的特点为:近似与质子能量成反比、与客体密度分布信息相关（体现于色差项的相对动量差）;容器模糊还近似与容器面质量的平方根成正比，与容器半径成正比，在X和Y方向容器模糊不相等。　　根据模糊的成因和特点，提出了减小模糊的措施以改善图像品质。措施包括提高质子能量、减小磁透镜系统的色差系数、减小容器半径、选用低Z材料制作容器和调整磁透镜磁场梯度。对于50 GeV的质子辐射照相使用这些措施后，在无成像磁透镜情况下模糊程度为2mm，使用成像磁透镜后，模糊量能够达到亚mm。　　除了减小模糊外，还可通过调整质子辐照场分布、减小高能质子辐射照相统计误差的方法来提高图像品质。高能质子照相中经扩束器和匹配磁透镜系统后辐照客体的质子束为高斯型，扩束器参数和匹配磁透镜系统参数决定了辐照场高斯分布的特征尺寸（标准差）。图像的统计误差随着标准差改变而改变。根据探测粒子的泊松统计性质，给出了图像的统计误差与扩束器、匹配磁透镜系统参量之间的关系。并进行了优化。例如，使用磁场梯度1T/m的四极子组成的匹配磁透镜系统、在5.3 cm厚钨扩束器的情况下，50 GeV质子辐射照相的统计误差为0.86％。　　次级粒子是影响图像品质的另一重要因素。高能质子辐射照相产生的次级粒子包括质子、电子、α粒子、X-射线光子和中子。论文研究了成像磁透镜系统对次级粒子影响的去除作用。未使用磁透镜成像系统前，与初级质子束注量同量级的次级质子对图像品质影响严重。次级质子与初级质子之间本质区别是两者的能量差异，这一能量差异随着初级质子能量增大而增大。当质子通过成像磁透镜系统时，次级质子因色差效应和能量差异会偏离出成像范围;其它类型的次级带电粒子同次级质子一样，也因此而离出成像区;中性粒子的影响则因沿直线远距离飞行后离开成像范围而减小。结果表明使用磁透镜成像系统后，次级粒子强度降低到可以忽略的程度。