氢原子钟束光学系统是氢原子钟物理部分最为关键的系统，束光学系统的合理设计直接影响氢原子钟的性能、使用寿命和体积。由于束光学系统部件加工的离散性使得每一台氢钟原子信号的功率难以控制。设计束光学三维成像系统，研究高、低能态氢原子在储存泡口位置分布对氢原子钟的研制有重要意义。　　三维成像系统以束光学实验装置为基础，该装置与氢原子钟束光学系统的物理结构相似。装置中靶的位置相当于氢原子钟束光学系统储存泡口位置。高、低能态氢原子经过磁选态器偏转后，在靶位置和氢原子钟束光学系统储存泡位置有相同的分布规律。从复现的三维图，直接了解氢原子在靶位置的分布，为氢原子钟束光学系统设计提供实际参数。　　本系统首先设计并研制了基于热敏电阻的32×1阵列的线阵成像靶，成像靶安装在靶腔内，从电离泡泄流孔高速射出的氢原子和靶点热敏电阻发生碰撞，热敏电阻温度升高;氢原子密度越大，热敏电阻温升越高，利用各个线阵靶点相对参考点的温度变化量来拟合高、低能态氢原子的分布规律;其次，设计并研制了基于MSC1210Y5 MCU的数据采集系统采集各靶点信息;第三，编写了数据采集系统控制程序并设计了PC端通信软件，其中，数据采集控制程序主要实现硬件模块的相应功能，PC端通信软件实现数据发送、数据接收、数据显示和数据文件的存储;最后，搭建试验系统并进行实验、处理实验数据，利用matlab绘图工具绘制高、低能态氢原子在成像靶位置的三维分布曲面，为氢原子钟束光学系统机械结构设计提供了参数。