为了评估惯性约束聚变实验中激光辐射驱动的对称性和均匀性，分析靶丸的运动过程，设计一种新型诊断单色X射线的弯曲晶体布喇格成像系统，该系统核心部件由色散元件球面弯曲晶体和探测装置组成.利用光线追踪软件对该成像系统进行模拟验证，并搭建了晶体布喇格成像系统进行X射线背光成像测试实验.实验获得了清晰的Cr靶单色X射线背光二维网格信息，石英球面晶体布喇格成像系统空间分辨率为83 μm，表明该成像系统可以用于等离子体X射线的背光成像诊断.

为了诊断激光装置聚爆靶辐射等离子体内部的分布及运动过程, 搭建了基于球面弯曲晶体的能谱成像系统。该系统的核心元件为弯曲半径为200 mm的石英球面弯曲晶体(1011), 利用晶体的晶格结构进行反射, 利用弯曲表面实现聚焦。在中国工程物理研究院神光Ⅲ原型激光装置上利用该能谱成像系统首次进行X射线能谱成像实验。IP成像板得到了清晰的高Z元素Au等离子体X射线能谱。能谱信息分析显示, 石英球面弯曲晶体得到的能谱分辨率约为1 380, 与能谱分辨模型理论值的误差为3.9%。该结果表明石英球面弯曲晶体具有很好能谱分辨能力。

为了实现对惯性约束聚变的诊断, 获取聚爆过程中高温等离子体X射线能谱信息和内爆靶丸的二维空间分辨信息, 利用晶体的布拉格衍射特性设计制作了球面晶体分析器, 晶体弯曲半径为125 mm。为了验证球面晶体的空间分辨能力, 搭建了背光成像平台进行了背光成像实验, 石英球面晶体为衍射核心元件, 接收装置IP板得到了Cu靶的二维空间分辨信息, 基于石英球面晶体的成像平台得到的空间分辨率约为100 μm。

为了实现球面晶体背光成像、验证球面晶体背光成像系统性能, 采用模拟软件SHADOW对该背光成像系统进行了模拟研究, 并对实际成像过程中影响系统成像的探测器位置、背光源的大小等参量进行了模拟分析。结果表明, 探测器位置的微小变化对成像系统的相对放大率影响较小; 背光源越小, 成像系统的空间分辨率越高。该成像系统具有很好的空间分辨率, 系统性能稳定可靠。

球面晶体背光成像系统是一种重要的惯性约束聚变诊断技术, 为了验证球面晶体背光成像系统性能, 优化成像系统结构, 利用光线追踪软件SHADOW对该系统背光成像进行模拟, 对成像系统参量中成像物体位置、球面晶体弯曲半径和布拉格角等进行了模拟分析。结果表明: 布拉格角为57°和65°的球面晶体背光成像系统, 当成像物体厚度或者物体放置的误差Δa=±1 mm,晶体弯曲半径误差ΔR=±3 mm, 布拉格角误差Δθ=±0.1 mrad时, 在子午面和弧矢面光线追踪模拟的2个成像系统的相对放大率与经过相对放大率公式计算的结果比较吻合, 说明参量的微小变化对成像系统的相对放大率影响较小, 成像系统性能稳定可靠。

为了研究和诊断箍缩聚变的聚爆靶高温等离子体内部的形状、分布及各种运动过程，基于晶体布拉格衍射，研制了新型球面弯曲晶体能谱成像系统。其核心元件是石英球面弯曲晶体(1010)，弯曲半径为200 mm。在中国工程物理研究院“阳”加速器上利用能谱成像系统进行了Z箍缩等离子体X射线能谱成像实验。X射线胶片得到了清晰的钛等离子体X射线能谱成像信息。对实验所得能谱信息进行分析，石英球面弯曲晶体得到等离子体X射线的能谱分辨率约为1092，与X射线能谱分辨几何模型理论值比较吻合。实验结果表明石英球面弯曲晶体可以用于X射线的能谱诊断。

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。

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。

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。