为诊断激光驱动金属靶产生X射线背光源的性能，利用椭圆聚焦特性，研制了一种背光椭圆晶体谱仪。谱仪的色散分析元件为云母(002)晶体，椭圆弯晶的焦距为1350 mm,离心率为0.9586。激光束以30°角斜入射背光薄靶，且与椭圆弯晶长轴方向垂直。背光椭圆弯晶谱仪的布拉格入射角为50°～67°，衍射探测角为100°～120°，探测的波长为0.14～0.16 nm，采用X射线CCD相机接收信号。利用神光Ⅱ激光装置7#和8#激光器同时聚焦轰击10 μm厚的Cu平面背光薄靶，CCD成功获取了Cu等离子体X射线的类氦和Kα谱线。经解谱发现谱线有明显基底，用最小二乘法差值去噪处理后，实测谱线分辨率(λ/Δλ)大于700。

建立了背光照相的模拟手段, 研究了记录屏像素尺寸、背光强度分布、背光光谱非单色、针孔弥散及针孔形状对惯性约束聚变中常用塑料球壳的阿贝尔密度反演的影响。结果表明：较大的记录屏像素尺寸会掩盖密度分布的细节; 高斯型的背光空间分布会使密度分布低于真实值, 可能导致非物理的负密度分布; 采用Mo的L带谱线作为背光源也会导致反演密度偏离真实值; 当壳层厚度小于针孔尺寸时, 针孔弥散效应会显著降低峰值密度, 利用维纳滤波法处理背光图像后密度反演的结果得到明显改善; 相同针孔面积条件下, 椭圆形针孔给出的峰值密度要低于圆形针孔的结果。

由Zernike多项式生成P-V值在5λ(1053 nm)范围之内变化的离焦、像散、彗差和球差等波前畸变, 叠加入用改进Gerchberg-Saxton(G-S)算法设计的背光照明连续相位板(CPP)透射波前, 采用快速傅里叶变换方法计算远场。从能量利用率、焦斑10～100 μm尺度的均匀性和焦斑尺寸三方面分析了波前畸变类型和畸变量大小对三倍频(351 nm)整形焦斑的影响。结果表明, 焦斑的能量利用率和焦斑尺寸对波前畸变有比较大的宽容度, 当波前畸变和CPP本身透射波前P-V相当时, 两者的变化量均在5%之内; 整形焦斑的均匀性对波前畸变比较敏感, 1λ的畸变量使焦斑的均方根(RMS)值从0.325增加到了0.45, 增量达到38.5%, 必须对全系统的波前畸变进行严格控制。