为了实现对激光惯性约束聚变中物理过程的诊断，建立了X射线显微成像系统.对该系统所采用的超环面镜成像特性、系统的光学设计、像差分析、公差分析和装调方法进行了研究.首先，以等离子体诊断的要求为依据确定了部分光学系统参数，设计了由U型排布的两个超环面镜和一个用于谱选择的平面镜构成的显微成像系统.根据消像散聚焦初步确定三个反射镜的结构参数，并利用光学设计软件进行了优化.接着，分析了X射线显微镜的球差、彗差、视场倾斜和像散.通过分析系统参数变化对成像质量的影响，根据系统精度要求确定了合理的公差.最后，针对离线超环面镜离轴掠入射装调问题，设计了一种辅助光学系统，并为在线高精度系统装调设计了一种双向双目交汇瞄准系统.实验结果表明：显微成像系统在物方视场500 μm处的分辨率优于5 μm，基本满足激光等离子体X射线成像的大视场和高分辨等要求.

通过分析激光聚变中近背向散射光的收集方式, 提出了采用漫反射板收集近背向散射光的方法。通过对漫反射板的应用场景分析, 提出了需要研究的漫反射板特性, 并搭建了漫反射板特性测量装置。测量并分析了漫反射板的方向半球反射比、双向反射分布函数、面均匀性、真空特性和紫外特性。分析结果表明: F4目标板具有接近于0.99的高反射率, 光谱平坦性, 近似余弦分布的双向反射分布函数, 较高的面均匀性, 以及较小的紫外真空影响。因此, F4目标板满足激光惯性约束聚变中近背向散射光的测量需求, 采用漫反射板收集近背向散射光的方法可行。

为充分利用亚皮秒紫外激光器的大能量、超短脉宽的紫外激光输出特性, 配套建立了激光惯性约束聚变(ICF)诊断设备性能指标的标定平台。标定平台具备激光能量测量、光传输延迟、光束分割与等比递减、序列光脉冲产生器等功能, 可为相关诊断设备提供结构支撑和高真空度的运行环境。通过机械与光学设计完成了平台各部件的研制, 并利用该平台对X射线二极管的响应时间、X光条纹相机的扫速、X射线分幅相机的动态范围等指标进行了标定。结果表明, 该标定平台与亚皮秒紫外标定源的匹配度良好, 可实现多种诊断设备性能指标的精密标定。