根据布拉格衍射定律和晶层模型,推导了透射式柱面弯晶谱仪的三维衍射光路的理论公式,并利用该理论研究了谱仪测量光谱的能量刻度问题。在考虑了实验中谱仪与光源的准直度和记录介质放置姿态带来的误差后,发现利用多种滤片的K吸收边进行公式拟合得到弯晶谱仪能量刻度曲线的方法对低能X射线谱线的误差较大,进而提出了用单滤片通过理论公式模拟计算进行谱仪能量刻度的方法。通过对透射式柱面弯晶谱仪测量到的Ag靶X光机的实验光谱进行能量刻度,实现了用单滤片在线定标弯晶谱仪,验证了理论公式和能量刻度方法的正确性。

为满足ICF实验中对X射线条纹相机大动态能力的需求，设计了一款大动态双聚焦X射线条纹变像管。其偏转灵敏度为39 mm/kV，静态空间分辨率在阴极中心处优于30 lp/mm，边缘优于10 lp/mm，时间分辨率在10 ps左右，阴极有效长度为30 mm，放大率为1.3，管子总长为425 mm。此款变像管主要通过提高电子飞行速度而缩短电子相互作用时间，从而达到降低空间电荷效应、提高动态范围的目的。最终设计的变像管轴上电势最高16.5 kV，最低5 kV，电子从阴极到达荧光屏的时间仅为6.62 ns。基于设计的变像管参数，对管子进行了加工制造，并进行了初步调试和测试，变像管具有最佳成像效果时各电极实际电压与设计电压几乎一样，放大率为1.35，偏转灵敏度为40 mm/kV，与设计值十分吻合。

为了诊断Z箍缩等离子体X射线相关信息，利用自聚焦和均匀色散原理，研制了一种新型的均匀色散弯晶谱仪。晶体分析器采用α-石英（1010），布拉格角为43.4°~72.7°，利用有效面积为10 mm×50 mm的X射线胶片接收光谱信号,实验在中国工程物理研究院阳加速器装置上进行，摄谱元件获得了Z箍缩铝丝阵等离子体的类H及类He谱线。实验结果表明：谱线分布遵循均匀色散条件，所研制均匀色散弯晶谱仪线色散率为-116.198 mm/nm，与理论值-120 mm/nm的相对误差为3.168%，能够用于Z箍缩等离子体X射线的光谱学研究。

研制了激光等离子体极化光谱仪, 用于诊断波长为0.2~20 nm的激光等离子体X射线的极化度并推断等离子体内部的各向异性状态。设计的谱仪在电子束垂直入射面内正交布置的色散元件均为PET晶体, 两通道均用成像板接收光谱信号, 其有效面积为30 mm×80 mm, 从光源经晶体到成像板的光程分别为980 mm和310 mm。在中国工程物理研究院激光聚变研究中心20 J激光器上进行固体靶实验, 获得了Al离子类氦谱线, 经过对类氦共振线和互组合线校正, 推算出两谱线的极化度分别为0.123 3和0.148 1。结果表明, 激光等离子体内部存在弱各向异性, 该谱仪适用于激光等离子体极化光谱的诊断。

基于晶体布拉格衍射理论，搭建了X射线背光成像系统，核心色散元件为α石英球面弯曲晶体。在中国工程物理研究院流体物体研究所“阳”加速器上进行了单色X射线背光成像实验，背光源为箍缩负载Al丝阵聚爆产生的激光等离子体X射线，成像物体为厚度100 μm的不锈钢网格阵列，接收装置得到Al丝阵聚爆的等离子体X射线2维分辨的空间单色成像，其空间分辨力为75 μm。目前实验中采用Al膜作为滤片，对Al的类He跃迁辐射线系都有吸收，得到的背光成像信噪比较小。

为了准确诊断激光等离子体的电子密度，提出了一种基于极化光谱的类氦共振线与互组合线相对强度比诊断电子密度的方法.该法考虑了激光等离子体发射的X射线存在极化的特性，用极化光谱理论对测量的类氦共振线和互组合线光谱相对强度比进行精密校正，再推导等离子体的电子密度.在2×10 J激光装置上进行了实验，使用极化PET(002)晶体谱仪测量了Al类氦离子光谱，利用光谱的极化特性推出Al等离子体的电子密度约为1.5×1020 cm－3.结果表明极化X光谱推导等离子体电子密度方法适合激光高温高密等离子体诊断.

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。

针对波长为0.3~0.5 nm的喷气箍缩等离子体X射线诊断, 研制了一种适用的高空间分辨的晶体谱仪。色散元件采用云母(002)凸面晶体, 布拉格角为37°, 信号采用X射线胶片进行接收, 有效接收面积为30 mm×80 mm。物理实验在“阳”加速器装置上进行, 胶片获得了氩喷气K, L壳层光谱信号, 其光谱范围较宽, 为0.31~0.40 nm。经解谱发现,类氦谱线有明显的基底, 用最小二乘法拟合包络曲线去噪处理后, 得到类氦谱线光谱分辨力为200~300。实验结果表明,该谱仪获得的X射线测量值与理论值相符, 适合喷气箍缩等离子体X射线光谱的诊断。

为了诊断等离子体X射线, 利用X射线布拉格衍射原理研制了球面弯晶谱仪。实验采用α-石英作为其晶体分析器色散元件, 晶体弯曲半径为250 mm, 布拉格角为30°～67.5°; 采用接收面积10 mm×50 mm的X射线胶片作为摄谱器件, 接收等离子体X射线谱线信息。通过在“阳”加速器装置上进行实验, 得到了钛等离子体X射线K壳层激发谱线信息, 其光谱分辨力可达到1 000以上, 光谱带宽约为0.43 eV。

为了测量波长在0.2-2 nm范围内的金丝内爆X射线的空间分辨光谱,利用椭圆自聚焦原理,研制了一种椭圆晶体谱仪。季戊四醇(PET)(002)椭圆弯晶作为色散分析元件,其离心率为0.9480,焦距为1348 mm,布拉格角范围为30°-67.5°。设计了半径为50 mm的半圆型胶片暗盒,内装X光胶片接收光谱信号。在“阳”加速器装置上先沿X射线水平方向进行摄谱实验,然后将谱仪沿X射线轴旋转90°,再进行金丝内爆实验。两次实测金丝内爆等离子体X射线的跃迁光谱相符,谱线分辨率(λ/Δλ)达300-600。实验结果表明该谱仪适合金丝内爆等离子体X射线的光谱学研究。