在激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)领域中, 获得具有极高空间分辨率(优于5 μm)的X射线辐射图像, 是研究烧蚀不稳定性、内爆流线等关键物理过程的数据基础。基于掠入射反射式成像原理的Kirkpatrick-Baez(KB)显微成像系统作为一种具有高空间分辨率和集光效率的X射线显微诊断设备, 目前已成为国际ICF装置的X射线关键诊断设备。在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置条件上开展了KB诊断技术及设备的研究, 在KB系统的光学设计、光学元件和物镜与系统装调技术等方面取得了许多重要进展, 研制了大视场KB、多色KB等高分辨率X射线显微成像系统。这些系统已应用于我国的ICF内爆芯部发光和流线测量、流体不稳定增长测量等实验中, 为关键物理量的测量提供了高空间分辨率的清晰图像。

在Silex-Ⅰ飞秒激光装置上，利用32 fs、800 nm的激光辐照平面金靶，产生小于1 ps的X射线脉冲，作为δ脉冲X射线源，研究XRD探测器的时间响应特性，并且探索X射线条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法。实验给出了XRD探测器的时间响应特性。解决了条纹相机和分幅相机触发晃动问题，给出了条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法，初步给出条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间。

在神光Ⅲ原型装置上开展了辐射驱动内爆自发射的高分辨多能点诊断技术研究。利用双周期多层膜KB的选能能点，配合多级记录系统，实现了内爆自发的高空间分辨准单色成像。实验结果表明，利用胶片可以获得发射2.5 keV和3.5 keV的清晰图像，利用CCD可以获得8 keV的窄能带清晰图像。实验结果可以很好用于芯部不对称性、电子温度分布以及密度分布的分析处理，为惯性约束聚变精密物理实验研究提供了新的诊断技术和方法。

在间接驱动惯性约束聚变的黑腔中，辐射烧蚀的高Z等离子体的流体力学运动过程对激光注入黑腔的效率、辐射场均匀性和通过诊断口的黑腔辐射温度诊断都有显著影响。为研究诊断口在黑腔辐射场中的等离子体缩口过程，用激光产生X光辐射加热低Z泡沫填充的金黑腔诊断口，以激光辐照钛平面靶产生的2～5 keV高能段窄能区X光作为背光源，用X光分幅相机获得了源靶和小孔靶两种靶型的小孔等离子体运动过程图像，研究了X光烧蚀的小孔等离子体的流体力学运动过程，探索了定量测量小孔等离子体面密度的空间分布与时间演化过程的实验诊断方法,初步给出小孔等离子体的面密度。

设计了一种塑料靶表面涂铋(Bi)的靶丸替代常规内爆靶, 利用分幅相机获取辐射驱动内爆替代靶丸Bi等离子体再发射X射线的2维图像。实验时, 从主激光中分出一束光信号, 经光电转换后作为分幅相机的触发信号, 以激光直接驱动金球靶建立相机的时标。根据分幅相机的时标可确定每幅X射线图像相对于主激光的时间延迟。分析Bi球靶的X射线分幅图像, 得到夹持内爆靶丸的CH膜的烧蚀时间及Bi球靶半径的变化关系。通过X射线图像还可反推出诊断孔的大小和CH膜支撑靶丸的对称性。

在神光Ⅱ装置上，8路激光注入金柱腔靶产生X射线驱动位于柱腔中心的DD靶丸内爆，第9路激光辐照Pd背光靶产生的L线X射线透视内爆靶丸，用针孔成像方式获得靶丸的透视图像，高速X射线条纹相机记录靶丸透视图像，建立了间接驱动内爆靶丸背光照相的实验方法，清晰地观测到了靶丸内爆的过程，对透视图像分析获得了内爆靶丸壳层运动轨迹和速度的实验数据，所获实验结果可用于间接驱动靶丸优化设计，还可用于内爆动力学数值模拟建模和计算结果的验证。

利用宽度渐变微带线进行了门控分幅相机增益不均匀性修正技术研究。建立了渐变微带线修正的物理模型，通过特性阻抗调配补偿幅度衰减，设计了特种渐变微带线参数。比较了特种曲线渐变微带线与传统直线渐变微带线的修正效果。在0~4 GHz带宽范围内，特种曲线渐变微带补偿后，电压幅度不一致性由15.0%降低至1.6%，增益不一致性由70%降低到8%。对于当前使用的分幅相机，微带线宽度由6.00 mm渐变到4.45 mm就能有效地降低门控分幅相机增益的不一致性。

利用铝屏和氧化铟锡(ITO)屏两种结构的微通道板(MCP)成像器进行了放电实验, 通过直流首击穿后器件的绝缘强度和电极熔蚀形貌变化, 分析了屏电极结构对放电的影响。实验表明, 铝屏MCP成像器首击穿后, 铝膜电极出现如火山口状的熔蚀形貌, 在10 μs脉冲屏压下绝缘强度降低到3 kV/mm以下, 绝缘强度与MCP无关。而ITO屏MCP成像器首击穿后, 荧光质向MCP的质量迁移具有抑制阴极发射的作用, 所以放电具有稳定的场发射特性, 在10 μs脉冲屏压下绝缘强度可达到9 kV/mm。分析表明, MCP成像器间隙放电的发展主要依赖于屏电极结构, ITO屏的电极结构有利于MCP成像器绝缘性能的提高。

采用视角因子方法, 对间接驱动惯性约束聚变(ICF)过程中从腔内壁辐射到靶丸表面的辐射进行了计算, 并分析了激光原型装置上的一个实验的对称性环境。间接驱动ICF系统的不对称性一般来自于激光焦斑和腔体的几何结构, 利用视角因子方法, 计算X光能量在腔体内的强度分布, 将靶丸表面的驱动对称性表示成腔体结构和激光焦斑几何参数的函数。结果表明, 采用该方法的程序模拟能够评估腔靶设计的主要参数。

在神光II装置上,利用选通脉冲与激光脉冲在示波器上的时间关联建立了一套X射线分幅相机的时间定标方法.以激光打靶的第一分幅像为定标点,由对应的电脉冲关系得到定时的基准.采用四路260 J、1 ns、0.35 μm的激光打击镀金球靶的分幅照相,确定了X射线发射在MCP微带线上的基准点，时标准确度为50 ps.在惯性约束聚变背光照相实验中，该时标系统得到成功应用.