反射镜是自由电子激光光束线中的重要光学元件，反射镜自重引起的面形误差会严重影响光束线的成像质量。为减小自重引起的面形误差，基于Bessel点理论提出了重力补偿方案，并设计了无应力夹持装置，利用有限元软件对该装置进行仿真分析。以尺寸为440 mm×50 mm×50 mm的反射镜为例进行分析，传统支撑方式下反射镜下表面面形误差为1.647 μrad，采用本文提出的夹持方案后面形误差降至0.085 7 μrad，优于工程指标0.1 μrad。为防止反射镜在工作模式切换时发生窜动，可对反射镜添加不超过2 N的微小夹持力，此时反射镜的面形误差为0.093 9 μrad。此外，还对装置进行了动力学分析，结果显示：该设计方案可有效防止装置存在较低的固有频率，在使用过程中不会产生共振现象，满足光束线的使用需求。