高能量密度物质指的是能量密度大于1011J/cm~3或对应的等效压强大于1 Mbar的一种极端状态的物质,这种物质广泛存在于天体环境中,如恒星与大型行星内部,是宇宙能量的主要来源之一。在聚变能源领域,由于惯性约束聚变中靶物质的演化过程主要发生在高能量密度物质阶段,因此,对高能量密度物质的研究也是惯性约束聚变发展的核心内容之一。在高能量密度物理研究中,靶核心区域的物质状态与物理特性是重要的研究内容。然而,现有的光谱诊断技术主要集中于可见光谱区域,由于受到靶等离子体屏蔽层的干扰,无法获得内部的重要信息。因此,发展短波长高穿透能力的X射线诊断,是高能量密度物理实验研究的重要手段之一。球面弯晶谱仪因为同时具备极高的能量和空间分辨特性,已经成为诊断高能量密度物质内部状态的重要工具之一。然而,目前所发展的X射线晶体谱仪测量目标单一,取得的物理图像不够全面,且部分装置不具备高时间分辨能力从而丢失了靶状态随时间的演化信息图像。因此,本论文提出了一种具有高时空分辨的、具备多目标同时诊断的新型晶体谱仪。可实现X射线精细谱测量与动态演化过程相结合,为未来的高能量密度物理实验诊断提供新的重要的技术支持。具体的内容如下:一、探测器研发方面:提出了四通道的X射线谱仪光学设计方案,可装配四种不同材料的弯晶,解决了多通道同时诊断的问题,并与四通道分幅相机高效耦合构成了特有的谱仪探测器单元。谱仪整体的光谱分辨可达到0.003,空间分辨为30-50,时间分辨为5ns。二、实验方面:依托中国科学院近代物理研究所的320k V综合研究平台1#实验终端的激光等离子体装置,针对纳秒激光烧蚀产生的Al等离子体,应用硅漂移管SDD获得了该激光等离子体的X射线谱;利用新研发的四通道X射线谱仪装置,测量了该Al激光等离子的X射线精细谱图像;利用光学仿真软件X-LAB模拟了该激光等离子体产生的线在穿过相应光学元件和像平面上的光强分布。三、物理应用方面:针对X射线的精细谱测量结果,与Cowan程序计算结果和文献查阅结果相结合,对原有的可见光光谱数据进行了升级,为更加准确的描绘等离子体演化图像提供了新的重要数据。本论文工作涵盖了该多通道X射线弯晶谱仪装置的基本光学设计、机械加工、在束标定、谱仪的软件模拟与等离子体相关的物理图像应用等,可以为同类设备的研发应用提供重要的数据与技术参考。