在惯性约束聚变(ICF)实验研究中，激光打靶产生的高温等离子体包含着十分丰富的信息，如电子的温度、密度和离化度等。为了诊断激光等离子体在空间上的分布和在时间上的演变过程，就必须发展具有X射线能谱分辨、空间分辨和时间分辨的关键诊断技术。在国家863高技术项目(No．863-804-3)的资助下，成功研制出国内首台双通道椭圆弯晶谱仪，并在神光Ⅱ和星光Ⅱ高功率激光装置上进行了实验研究。 从晶体对X射线的衍射原理出发，分析了当测量短波段的激光等离子体X射线时，应采用晶体作分光元件，晶体覆盖的布拉格角应在5～70°之间。因此，选择LiF、PET、Mica和KAP四种晶体作为双通道椭圆弯晶谱仪的分光元件，晶体覆盖的布拉格角为30～67.5°，用于测量0.2～2nm波段范围内的激光等离子体X射线。 研究了双通道椭圆弯晶谱仪传递效率的影响因子。其中，前置柱面镜的反射率与镀膜材料、掠入射角和X射线波长有关，随X射线波长增大而增大，波长越短，反射率下降得越快。根据镶嵌晶体模型理论，研究了分光晶体的积分反射系数。根据朗伯—比尔定律，研究了滤光膜的透射率与其密度、厚度和X射线波长之间的关系，它随X射线波长增大而减小，尤其是对长波长X射线衰减得相当厉害。根据椭圆的几何关系，研究了光谱相对孔径与椭圆的离心率和谱线探测角之间的关系，它随X射线波长增大而减小。以KAP晶体为例，计算了谱仪的传递效率。 从X射线衍射的布拉格公式出发，研究了双通道椭圆弯晶谱仪的角色散率，它取决于晶格常数和布拉格角，随布拉格角增大而增大，随晶格常数增大而减小。研究了用X射线胶片相机和CCD相机探测谱线时的线色散率。其中，当采用X射线胶片相机记录光谱时，线色散率取决于胶片暗盒的半径、椭圆的离心率、晶格常数和谱线探测角，它随谱线探测角增大而增大，随晶格常数增大而减小；当采用X射线CCD相机记录光谱时，线色散率取决于狭缝到CCD阴极面的距离、椭圆的离心率、晶格常数和谱线探测角，它随晶格常数的增大而减小，随谱线探测角增大是先减小而后增大，在谱线探测角为75°时最小。研究了谱仪的理论分辨率，它主要取决于晶体本身的分辨率，随布拉格角增大而提高。研究了瞄准对中误差在光谱探测器上引起的谱线位置误差，其中在椭圆短轴方向上的对中误差引起的谱线位置误差最大。 根据椭圆自聚焦几何光学的原理进行了光路设计，将分光晶体弯曲成椭圆形，重庆大学博士学位论文光源位于椭圆的第一个焦点上，出射狭缝位于椭圆的第二个焦点上，椭圆的离心率为0.9586，椭圆的焦距为135伽旧nl，这样设计的光路不但有自聚焦的能力，而且还有等光程的特点。通过将两个椭圆弯晶分析器进行上下对称和前后错开布置，这样可以减小入射光线的通光口径，并能减小谱仪的尺寸和减轻谱仪的重量。给出了椭圆弯晶基底的设计参数，制作了椭圆弯晶分析器，还设计了两种瞄准对中方案。 在双通道椭圆弯晶谱仪研制完成之后，在神光11和星光n高功率激光装置上进行了打靶实验，以考核谱仪的性能。 本文研究表明:在前置柱面镜镀金膜和掠入射角为3.70的情况下，在波长为2.43nm处的X射线反射率仅为39.2%;当波长小于0.7nm时，X射线的反射率低于1%。因此，应在谱仪的光路中取消前置柱面镜。滤光膜对长波长X射线的透射率很低，厚度为20卿的被膜对波长大于1.60nln的X射线的透射率低于0.93%，所以在用Mica和KAP晶体作分光元件时，不应该使用钗膜。在神光n和星光11激光装置上的实验结果说明利用LIF、Mica、PET和KAP四种椭圆弯晶分析器作分光元件，用X射线CCD相机能成功地测量激光等离子体X射线的发射谱，经过解谱得到的激光等离子体x射线波长的自恰性较好，与R.L.Kelly得到的实验数据相比，最大波长误差在士0.00llnn以内，且最高光谱分辨率达到了1 173，超过了设计时的技术指标。研制成功的国内第一台双通道椭圆弯晶谱仪对我国开展ICF实验研究具有重要的国防意义，有自主知识产权，填补了我国在该诊断仪器领域中的空白，并具有国际先进水平。关键词:晶体谱仪，X射线诊断，光谱测量，惯性约束聚变，激光等离子体