为满足X射线针孔分幅相机在神光Ⅲ原型中的安装与正常测试,在原有分幅相机成像理论的基础上,研制了新型结构门控针孔分幅相机。设计了锥筒针孔成像系统,用于排除系统内杂散光干扰,从而在原型靶室内顺利实现小孔成像。设计了新型分幅像管结构,利用长微带结构充分改善了耦合匹配参数,利用新型荧光屏结构和装夹方式以及两块光纤面板耦合结构,实现在有限空间内成像仍为16幅。使用了屏压脉冲加电方式,使像管使用安全性能大大

设计了一种飞秒务纹变相管．采用静电聚焦，用Monte Carlo方法对光电子的初能量、初角度以及初位置进行抽样；用有限差分法计算阴极和栅极之间以及偏转板之间的电场分布；用四阶Lunge—Kutta法模拟跟踪大量（3000个）光电子的运行轨迹；统计分析了3000个电子在最佳像面上的时间分布、位置分布；给出了变相管的空间调制传递函数、时间分辨能力等基本参量．其时间分辨能力可望达到290．4fs．

为了使条纹相机输出图像达到更高的测量准确度，提出一种基于图像处理的扫描非线性修正算法．该算法根据给出的标称扫描速度拟合出扫描速度曲线，求出每道的扫描速度，取其算术平均值作为一个标准，根据每道的扫描速度与该标准的大小关系来修正像素的位置和亮度．实验结果表明，可以将测量非线性由原来的8％减小到2％以下．

通过微通道板皮秒脉冲选通动态模型结合近贴聚焦系统的空间调制传递函数理论模型，研究了微通道板X射线分幅相机系统的动态空间分辨能力与屏压，近贴距离，皮秒选通脉冲的幅值与宽度等参数的关系．计算了常用参数下的微通道板行波选通X射线皮秒分幅相机的系统动态空间分辨率，讨论了提高相机动态空间分辨率的措施，提出了优化相机结构参数的方法．

研制了一种双微通道板（Microchannel Plate，MCP）双选通型软X射线分幅相机．该相机采用两块厚度为0．5mm的MCP，近贴放置成“V”形结构，用两列高压脉冲依次选通两块级联的MCP，通过控制两列脉冲之间的延迟时间，利用微通道板的电子渡越时间效应和非线性增益的相互作用，以损失一部分电子为代价获得比单MCP（60ps）选通相机更短的曝光时间，并且可以降低直穿X射线造成的背景光噪音．

提出了一种通过对光学像散量的检测来实现对物体的微位移和微振动进行实时非接触测量的新方法.该方法采用四象限光电探测器测量由于物体相对于光学系统焦点的偏离而引起的像散量,参照已标定的物体位置与像散量之间的关系,可计算出物体的实际位移或振幅.利用这套系统对压电陶瓷片的振动状态进行了测量,得到了振动的振幅及频率.测量结果表明,该系统的测量灵敏度优于17 nm.

近场扫描光学显微术中，近场距离的检测和控制是需要解决的核心技术之一，本文研究了基于DDS驱动的压电传感器，在一个压电陶瓷片上，电极被分成相同的两部分，分别用于振动驱动和振幅检测，近场扫描的光纤探针固定于此压电陶瓷片上，振动驱动信号采用DDS，在样品的远场时，可以通过频率扫描得到误差在0.006Hz以内的压电陶瓷片谐振频率驱动信号，而当光纤探针处于样品的近场距离之内时，压电陶瓷片的谐振频率偏离驱动信号频率，振幅明显减小，从而检测出近场距离，高精度振动驱动源DDS和高灵敏度压电传感器的采用提高了检测灵敏度和工作稳定性。

高速行波选通的X射线皮秒分幅相机的时间分辨率受皮秒选通脉冲的宽度和幅值的非线性关系直接影响。针对微通道板（MCP）行波选通皮秒分幅相机中的“增益压窄效应”，在高斯型皮秒选通电脉冲作用下，通过计算MCP分幅管的时间分辨率和对增益压窄效应的分析，得到MCP皮秒选通分幅管的增益压窄指数约为10．0，分幅管的时间分辨率约为选通脉冲脉宽的1／3．16。并在脉冲参数（250ps，-1100V）和（220ps，-900V）下进行了分幅相机时间分辨率理论计算和实验测试，分别得到了理论时间分辨率为78．8ps和67．6ps，相机实验时间分辨率为76．4ps和66．5ps的结果。

为解决采用Au光电阴极、开放式结构的分幅变像管探测效率低、稳定性差的问题,研制了一种采用CsI光电阴极的密封式分幅变像管。为了对比不同光电阴极对X射线的响应强度,密封式分幅变像管制作有一条Au微带阴极和一条CsI微带阴极。完成了密封式分幅变像管的结构设计、工艺制作和实验测试。研究结果表明:当加载半高宽度200 ps、幅值−2.7 kV的选通脉冲时测得其时间分辨为65 ps;在非单色高能X射线源照射下,CsI阴极的静态响应强度是Au阴极的3.4倍;大气环境中存储1000 h后密封式分幅变像管的静态响应强度仅降低到完成制作时的83%。上述结果表明采用CsI阴极的密封式分幅变像管具有更高的探测效率和稳定性,可有效提升X射线分幅成像质量和可靠性。