采用5个针孔配接5块对数螺线晶体单色器方案，研制了一台五通道靶室内置式X射线单色成像器，并利用该成像器在阳加速器上成功获取了铝丝阵负载Z箍缩内爆等离子体的K壳层自辐射五通道单色线谱图像。该成像器结构紧凑，安装调节简便精准，能谱分辨力高(小于1.3 eV)，能够清楚分辨Al的类氦主共振线(1 598.4 eV)和互组合线(1 588.3 eV),以及类氢主共振线(1729 eV)及其伴线(1 727.7 eV)光谱图像。由于阳加速器驱动能力有限，这些图像均由若干的离散热斑组成，并且大都集中在柱状等离子体轴线上，说明这些热斑附近的电子温度和密度较周围要高; 类氦主共振线较类氢主共振线图像强度高、热斑区域大，反映了Z箍缩等离子体温度不够高，原子被激发到类氢离子的数量远少于类氦离子。

利用劳厄晶体研究了X射线的单色衍射性质，研究了对数螺旋型劳厄弯晶在等离子体X射线单色成像中的应用。根据光线追迹原理及对数螺旋线的表面方程，研究了对数螺旋型劳厄弯晶的单色成像原理，分析了单色衍射像不受透射白光X射线影响的准则，以及子午、弧矢放大倍数和单色成像视场等性能参数。研制了石英晶体(1010)对数螺旋劳厄弯晶分析器，以铜靶X射线源作为背光源，对网丝直径为50 μm的金属网格进行了单色背光成像实验。实验结果表明，当背光源尺寸为110 μm时，对数螺旋型劳厄弯晶的空间分辨力约为11.9 μm，分析器在子午和弧矢方向的视场分别达到22.3557 mm和8.2602 mm。

利用对数螺线晶体在大视场范围内的保角特性, 研究了一种用于等离子体X射线单色成像的透射式对数螺线晶体分析器。与反射式弯晶成像谱仪相比, 该分析器具有单能成像视场更大, 实现相同放大倍数时的空间排布简单等优点。根据晶体衍射成像原理及对数螺线晶体的表面方程, 分析了透射式对数螺线晶体分析器的成像原理以及成像性能, 包括子午、弧矢放大倍数以及视场大小等。以铜靶X射线源为背光源, 用研制石英晶体透射对数螺线分析器对网丝直径为100 μm的金属网格进行了单色背光成像实验。实验结果表明, 晶体分析器的空间分辨力约为30 μm, 子午和弧矢方向视场分别达到15.938 7 mm和5.900 6 mm。

利用均匀色散云母弯晶分析器，在“阳”加速器上测量了铝丝阵Z箍缩等离子体的时间积分X射线光谱。采用碰撞辐射模型，通过测量Al的Ly-α/He-α以及Ly-β/He-ε的强度比推断出平均电子温度，分别为512 eV和489 eV。针对记录的连续辐射，由连续谱斜率拟合得到了等离子体核心电子温度为1215 eV。对圆柱箍缩温度径向轮廓的研究表明，此次聚爆实验的电子温度从箍缩轴心向外缘近似线性降低。谱线强度比法是诊断平均电子温度的有效手段，而连续谱拟合法为诊断铝丝阵箍缩核心区的等离子体电子温度提供了重要信息。

研究了一种对数螺线柱面晶体配接针孔对Z箍缩铝等离子体进行单色谱成像的摄谱成像仪，摄谱仪具有结构简单、外形尺寸紧凑的特点。由于对数螺线晶体的保角特性，摄谱成像仪可在较大视场范围内对Z箍缩内爆等离子体进行单色谱成像。在“阳”加速器上，针对Z箍缩铝等离子体K壳层的X射线辐射进行了成像实验，得到了铝丝阵内爆等离子体的类氢(1727.7 eV)和类氦线(1588.3 eV)单色图像。在箍缩单色图像上观察到了磁瑞利泰勒不稳定性引起的“热点”及内爆不稳定性造成的螺旋形结构，反映了等离子体的内爆形态，为进一步理解Z箍缩物理过程和确定等离子体的辐射特性提供了参考。

基于X射线布喇格衍射理论，研制了球面弯曲晶体分析器，用于研究和诊断惯性约束聚变的聚爆靶等离子体的形状、分布及稳定性。分析器的核心器件是石英球面弯晶，弯曲晶体半径为143.3 mm。首次利用石英球面弯曲晶体进行了单色X射线背光成像实验。采用接收面积为40 mm×30 mm的磷屏成像板作为接收装置，得到了清晰的铬靶单色X射线二维背光聚焦成像。对所得实验弧矢方向区域谱线的分析显示，石英球面弯曲晶体得到的X射线背光成像的空间分辨率约为83.3 μm。实验结果表明该球面弯曲晶体适合于X射线的背光诊断研究。

为了诊断惯性约束聚变的聚爆靶的尺寸、形状、分布和均匀性等情况，利用X射线布拉格衍射理论，搭建了基于球面弯曲晶体的X射线背光成像系统。其核心元件是α-石英球面弯晶，α-石英晶体性质稳定，结构完整，反射率和分辨率高。弯曲晶体尺寸为65 mm×20 mm，弯曲半径为143.3 mm。利用该背光成像系统进行了单色X射线背光成像实验。成像物体为3×3阵列的正方形不锈钢网格，利用接收装置磷屏成像板，得到清晰的Cr Kα X射线背光源二维空间分辨，在9.6 mm×28.7 mm的视场范围内，其像的空间分辨率大约为83.3 μm。实验结果表明α-石英球面弯曲晶体适合于X射线的背光诊断研究。

为诊断激光等离子体X射线，研制了基于Bragg衍射原理的球面弯曲晶体。球面晶体可提高空间分辨、光谱分辨及立体角收集辐射能力。实验采用球面弯曲石英晶体作为分析器，X射线成像板作为成像器件，利用X射线衍射仪铬靶 Kα单色谱成像，验证了0.2 mm间隔双丝的单能像，球面弯晶具有较高的光谱分辨力和信噪比，谱分辨力可达1 000，聚光效率在同样距离条件下比平晶分析器高一个数量级以上。