根据神光-Ⅲ激光器的运作方式和靶室结构，成功研制出用于神光-Ⅲ激光器装置的X光双通道单分幅相机系统。该相机系统主要由针孔成像组件、MCP选通技术型分幅相机和科学型可见光CCD三部分组成，同时系统具有线下瞄准、线上三维调节的功能。系统中针孔直径为10 μm，放大倍率为5，分幅相机单画幅宽度13 mm，长度36 mm，曝光时间0.5~10.0 ns可调。在神光-Ⅲ主机装置上成功完成了对此系统的性能考核，结果表明，该系统完全能够应用于神光-Ⅲ装置上，而且与传统方式上的针孔成像组件配接X光CCD组成的成像系统相比，具有更好的信噪比和空间分辨。

针对神光Ⅲ主机装置的靶室结构和打靶方式要求，基于针孔成像原理，成功研制出应用于神光Ⅲ主机装置的X光静态成像系统。该系统采用模拟靶组件进行离线瞄准，并可进行在线轴向和指向调节，调节精度分别为81 μm、40 μm。针孔组件和滤片组件的自动更换使系统实现了真空环境下的在线快速切换和运行。同时使用有限元软件ANSYS对系统的变形与应力进行模拟分析以保证系统的可靠性。系统搭载X光CCD在神光Ⅲ主机装置上进行激光打靶考核，实验结果表明，该系统达到神光Ⅲ主机装置使用要求。

针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题, 对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路, 设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构, 并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪, 设计修配调整垫等, 解决了现场精密加工问题, 实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明, 48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8 μm。建成后, 靶室中心高度偏差为±0.12 mm, 水平偏差达到±0.18 mm, 各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40 mm。

为使神光Ⅲ主机装置的打靶精度达到30 μm，本文以稳定性指标为前提设计了该装置的靶场编组站，并对编组站刚架和传输反射镜组件进行了优化。采用钢筋混凝土结构支撑编组站刚架，在编组站刚架主框架内增加斜撑，以减小并合理分布编组站刚架的质量载荷，同时对局部的横梁增加人字形斜撑。设计了反射镜架且使其基频远高于编组站刚架基频以抑制编组站反射镜在随机宽频振动激励下的角度漂移。对靶场结构有限元(FEA)模型的力学分析表明，编组站中87％的传输反射镜的角度漂移低于0.48 μrad，根据靶场系统中各元件漂移对光路定位误差的影响公式进行分析，结果显示编组站反射镜角度漂移可以满足靶场各单条光路定位误差不超过12.9 μm的稳定性指标，证明所设计的神光III主机装置编组站可以满足相应的稳定性要求。