线边缘粗糙度（LER）和线宽粗糙度（LWR）是衡量线宽标准样片质量的重要指标。文中基于自溯源光栅标准物质的自溯源、高精密尺寸结构特性，提出了一种直接溯源型精确校准SEM放大倍率的方法，以实现SEM对线宽标准样片关键参数的测量与表征。利用校准后的SEM，对利用Si/SiO₂多层膜沉积技术制备的线宽名义值为500、200、100 nm样片进行关键参数的测量，采用幅值量化参数的均方根粗糙度 RMS描述线边缘粗糙度与线宽粗糙度，并通过图像处理技术确定线边缘位置，对线宽边缘特性进行了精确表征。实验结果表明，名义值为500、200、100 nm对的线宽样片，其实测值分别为459.5、191.0、99.5 nm，$ {\sigma }_ {\rm{LER}} $分别为2.70、2.35、2.30 nm，$ {\sigma }_ {\rm{LWR}} $分别为3.90、3.30、2.80 nm，说明了多层膜线宽标准样片线边缘较为平整、线宽变化小、具有良好的均匀性与一致性。基于自溯源标准物质校准SEM的方法缩短了溯源链，提高了SEM的测量精度，实现了线宽及其边缘特性的精确表征，为高精度纳米尺度测量和微电子制造领域提供了计量支持。

基于离轴四反的方案设计，从同轴反射系统的理论出发，结合高倍率，低波前畸变，以及高杂散光抑制比等特点对天琴望远镜的原理系统进行了优化设计。实现了在捕获±200 μrad视场内系统百倍的压缩倍率，其入瞳直径300 mm，波前误差优于λ/80。提高三四镜之间光线转折角度进行杂散光抑制，在保证高质量波前的条件下，其三镜的偏角优化结果为5.5°，且三镜为平面镜的引入，降低了后期加工装调的难度。为了对原理系统的加工装调以及杂散光抑制能力进行验证，建立了该系统下0.5倍的缩比系统，实现了缩比系统的波前误差优于λ/175。经公差分析，原理系统有90%的累积概率其波前误差优于λ/40，满足引力波望远镜的指标要求。

Photoelectron spectroscopy is a powerful tool in characterizing the electronic structure of materials. To investigate the specific region of interest with high probing efficiency, in this work we propose a compact in situ microscope to assist photoelectron spectroscopy. The configuration of long objective distance of 200 mm with two-mirror reflection has been introduced. Large magnification of 5× to 100×, lateral resolution of 4.08 µm, and longitudinal resolution of 4.49 µm have been achieved. Meanwhile, the testing result shows larger focal depth of this in situ optical microscope. Similar configurations could also be applied to other electronic microscopes to improve their probing capability.

围绕内爆压缩及阻滞阶段相关物理实验的诊断需求，提出了一种满足阿贝正弦条件的短焦距高放大倍率Wolter-Ⅲ型X射线显微镜的光学设计。详细介绍了Wolter-Ⅲ型显微镜的结构特点和设计方法，与Wolter-Ⅰ型相比可以通过将主平面向靠近物点方向移动的方式减小系统焦距，从而获得更大的放大倍数，实现显微镜与探测器的像质匹配，提高诊断系统的空间分辨。由光线追迹可以得出，在±190 μm的视场范围内，空间分辨率优于3 μm；在±240 μm范围内分辨率优于5 μm；在±300 μm范围内分辨率优于8 μm，几何集光立体角约为5×10⁻⁶ sr。

设计了一种高倍率的固体皮秒脉冲激光放大器，采用Nd:YAG板条作为激光增益介质。借助板条结构的角度选通结构，搭建了板条五通放大系统，实现了对注入皮秒脉冲激光的高倍率放大。种子源工作在脉冲模式，放大器泵浦源在连续模式工作。皮秒光纤激光器可以在不同的重复频率下工作，脉冲宽度为13.4 ps。种子光经过隔离和耦合系统之后，注入板条的单脉冲能量为25 nJ。当种子源工作重复频率为24.46 MHz时，板条放大器输出平均功率377 W，单脉冲能量15.5 μJ；当种子源工作重复频率为49.8 kHz时，板条放大器输出平均功率89 W，单脉冲能量1.8 mJ，峰值功率为134 MW，放大倍率达到7.2×10⁴。