第三代同步辐射光源所产生的低发射度、高亮度相干同步辐射光，其品质非常高;建议中的高能同步辐射光源(HEPS)，其光束发射度更接近衍射极限，具有小于0.05 nm·rad的极低发射度，在光束传输中需要极高性能的光学系统的支持。同步辐射光束线系统中有着大量的衍射、反射、成像等光学元件，对于光学元件表面粗糙度和面形误差有着严苛的要求。光束线反射镜的高精度与大范围检测一直是制约高性能发展的瓶颈，使得光学元件表面的检测难度更高于加工难度。长程面形仪(LTP)和纳米光学元件测量机(NOM)是同步辐射光学领域不可或缺的大口径光学表面的高精度测量设备，能够实现nm和nrad级别的高精度测量。　　本论文通过分析国内外同步辐射光学检测实验室的面形检测装置的相关设计方案，在前人优化的基础上，进一步考虑各种误差因素来修正系统误差。本论文进行了直接而有效的创新，给出了一套新型的长程面形仪装置设计。围绕HEPS的面形检测装置的研制，本论文开展了下述主要工作:　　第一，本文给出了一套高精度面形检测装置的完整设计来作为指导方案。该装置的设计指标为:能够测量长度为1m的大口径光学元件，平面测量精度为70nrad RMS，3mrad内曲面测量精度为100nrad PMS。设计的LTP和NOM相结合的方案，具有一定的创新性。　　第二，通过自项向下的方法，将长程面形仪LTP系统拆解为机械部分设计、光学部分设计、探测器误差分析、环境系统设计以及扫描和数据处理技术等几部分。论文给出了独有的LTP光学结构设计，并完成了光学系统的误差分析与选型。对于LTP系统的各个组成部分，通过Ansys模拟分析了重力因素引起的横梁下垂、Solidworks给出了光学头结构设计及热应力分析、利用Zemax软件完成了傅立叶变换透镜的设计，理论分析了光学材料不均匀度、兀相位板的加工和装调误差。　　第三，对于纳米光学元件测量机NOM系统，本文提出了一种创新技术:利用矩阵光学的方法分析了其中的核心部件之一——五角棱镜的加工和在线测量误差，借助光学平行差这一观念，给出了一种新的校准方案及应用实例。　　第四，对于高精度面形检测装置的配套校准系统，本文对一种基于正弦尺机构的小角度发生装置的样机进行了分析及建设，实现了测量精度为1.627μrad RMS的系统样机，可以应用于NOM系统的自准直仪校准;同时本文提出了一种将多散斑扩散光谱学应用于CCD探测器精度校准的创新方法，利用独特的纳米颗粒漫散射匀场装置，搭建了一个不均匀度在0.2％水平的均匀校准光场，对探测器校准的精度达0.3％。　　第五，对于面形检测设备的工作环境，完成了环境误差分析，进行了超净间设计及建设。设计了气浮平台的气流缓冲系统、环境温度监控系统、CCD探测器水冷系统以及长程面形仪的搭建工作。　　本论文完成了LTP和NOM相结合的高精度面形检测装置的创新设计，这一设计具有一定的创新性和实用性。同时，本论文创新性地提出了一种用于五角棱镜工作状态的校准方法;研制了一种基于正弦机构的小角度发生器样机;提出了一种将多散斑扩散光谱学应用到CCD精度校准的方法，利用纳米颗粒漫散射匀场装置搭建了探测器校准装置并完成了校准。