龙虾眼X射线系统是实现大视场X射线成像的有效手段。现研制了由多组平行玻璃平板构成的Schmidt型X射线龙虾眼光学系统,开展了X射线聚焦和成像的演示实验。基于掠入射反射理论,以210μm厚的超光滑平板玻璃作为光学元件,通过堆叠的方式制作了放大倍数为1的演示系统。用8keV的X射线光源对系统进行了聚焦和实验,直径280μm的光源聚焦半高宽约为320μm,与理论模拟结果基本一致。利用X射线背光照明,得到2mm×2mm大小图样的成像。实验结果表明,该龙虾眼光学系统可以在几毫米视场下达到百微米分辨。

提出了直接针对惯性约束聚变（ICF）诊断目标的X射线Kirkpatrick-Baez型显微镜的像差校正和光学设计方法。在校正掠入射细光束像散的基础上，推导了内爆压缩区全视场范围内的垂轴像差表达式，进而构建了系统的空间分辨率预测模型。基于对空间分辨率和集光立体角两个关键指标的分析，结合ICF的实验要求，得到了系统的初始结构参数确定原则和光学设计流程。实例表明，该方法克服了传统的轴上球差评价的不足，设计结果能够同时满足内爆压缩区的视场、分辨率和集光效率的要求。

色域匹配是数码彩扩机实现图像颜色较好再现的关键.首先,采用一种较为实用的方法对CRT显示器进行了标定,运用Beer色料理论预测了彩色相纸的色域.在此基础上,运用非线性压缩算法实现从CRT到彩色相纸的色域匹配,同时提出了虚拟色域的概念,并加以分析研究.结果表明,非线性压缩色域匹配模型对于建立数码彩扩机的颜色管理系统具有重要实用价值.采用这种方法在国家高新技术激光数码彩扩机中取得了高质量的扩印效果.

研制了工作波长为13.5 nm的Schwarzschild成像显微镜。从共轴两镜系统的基本理论出发,通过消除三级球差、彗差和像散设计了Schwarzschild物镜的光学初始结构,计算了物镜的光学传递函数。结果表明,物镜在±0.3 mm视场内像方空间分辨率可达550 lp/mm。根据工作波长和镜面的入射角度设计了Mo/Si周期多层膜反射镜,制作了Schwarzschild显微镜光学元件,多层膜元件对13.5 nm波长的反射率为61%。为了消除可见光和紫外光对系统成像的影响,设计并制备了材料为Zr,Si和Si3N4的滤波片,该滤波片在13.5 nm处的透过率为21.1%。利用激光等离子体光源对60 lp/mm网格进行了成像实验,结果表明,系统在0.5 mm视场内的分辨率优于3μm,结论认为CCD探测器分辨率极限是影响成像实验分辨率的主要因素。

研究了利用辅助可见光系统精确瞄准KB显微镜物点的方法。设计了工作能点8 keV的周期多层膜KB显微镜系统，通过光线追迹和X射线成像实验，得到5 μm空间分辨率所对应的视场和景深，进而计算出诊断实验对应的指向和景深要求。基于KB系统的物像关系和精度要求，设计了辅助的可见光成像系统，实现了可见光系统与X射线KB系统间的等效瞄准，利用耦合好的系统进行了瞄准和X射线成像实验。实验结果表明：辅助光路可以实现±20 μm的垂轴面和±300 μm的轴向定位精度，满足KB显微镜的瞄准要求。

介绍了一种可应用于X射线Kirkpatrick-Baez（KB）显微镜的光学元件——X射线超反射镜。选用的W和B4C作为镀膜材料，膜对数为20，采用单纯型调优的方法实现了X射线超反射镜设计，用磁控溅射的方法在si基片上完成了W／B4CX射线超反射镜的制备。采用高分辨率X射线衍射仪（8keV）测量了X射线超反射镜的反射特性。制备的X射线超反射镜在掠入射角分别为1．052°和1．143°处，反射角度带宽为0．3°，反射率达到20％，可满足KB型显微镜的要求。

提出了利用多层膜聚光镜提高Schwarzschild显微镜成像均匀性的方法。设计了聚光镜的光学结构,使80%的等离子体辐射能量会聚在约0.8 mm直径的范围内。根据成像系统的工作波长和光线在聚光镜表面的入射角度,设计了Mo/Si周期多层膜,制备了聚光镜光学元件,膜层周期厚度为9.64 nm,周期数为30,对18.2 nm波长的峰值反射率为51.7%。利用所设计的聚光镜作为照明系统,对Schwarzschild物镜进行了网格成像实验。结果表明：在1.2 mm视场内可以实现2.5μm的空间分辨力,并且完全消除了物镜中心遮拦所造成的像面光强分布不均匀性。

分析了几何像差、衍射效应和光学加工精度等因素对不同工作能点的单层膜Kirkpatrick-Baez显微镜成像质量的影响,构建了该显微镜的均方根空间分辨率模型,用Ir单层膜KB显微镜获得了8 keV能量的X射线成像结果,其中心视场的分辨率约为2μm,±50μm视场的分辨率优于5μm。实验结果与分辨率模型的对比表明,中心视场的分辨率受球差、衍射效应和反射镜加工精度的综合影响,边缘视场的分辨率主要由系统的几何像差决定。