高能电子和短脉冲X射线在粒子物理、核物理、材料物理等领域有着至关重要的作用,传统加速器可以提供高能量、高单色性、低发射度的高品质电子束,基于这些高能电子束的同步辐射源、自由电子激光等,也可以产生满足多种应用的短脉冲X射线,但它们却一直受限于高能加速器和辐射装置的体积和成本。发展新型紧凑型低成本高能电子加速器和高品质短脉冲X射线源一直是大家寻求的目标。在超短超强激光脉冲出现以后,各种电子加速机制和产生短脉冲X射线源的机制如雨后春笋般相继出现,其中表现最为出色的,也能同时满足电子加速和辐射高品质短脉冲X射线的当属激光尾场加速(LWFA)。它利用超短超强激光脉冲在等离子体中传输时,有质动力排开电子后在激光尾部形成的空泡,空泡内的纵向电场可在～100 GV/m的加速梯度下加速电子,而横向的聚焦力则可以让电子往复摆动,辐射X射线。与激光等离子体加速并驾齐驱的,是真空激光加速。尽管电子无法从理想平面波中获得净能量增益,但通过外加场却可以打破平面电磁波的时空对称性,使电子得到加速。早在2004年,Liu等人在数值模拟中便发现电子在激光场和外加轴向磁场中可以获得能量增益,却没有对这个效应进行深入的分析。本论文对电子在激光场和外加轴向磁场中的运动做了详细的分析,发现当电子在实验室坐标系下感受到的激光频率与它在外加磁场中的相对论回旋频率一致时,会出现一种特殊的现象——共振,彼时,电子将得到连续不断的加速,可称之为激光磁共振加速(LMRA)。在共振加速的过程中,电子不仅不会失相,而且会自适应地以最高的加速效率进行加速,加速梯度可达～100 GV/cm,而平均加速梯度正比于激光强度a02/3和加速距离L-1/3。尽管在偏离共振的情况下电子会出现失相的情况,但是其失相长度非常长,以至于20%以内的磁场偏移和10°以内的入射角度偏移,均不会使电子在1m内进入减速相。得益于共振条件和激光强度的独立性,在实际紧聚焦的激光脉冲条件下,共振加速过程仍然可以发生,且利用LMRA加速得到的电子束具有很好的准直性和准单能性。各种特点均表明这种加速机制可以产生高品质的电子束。而同时,由于电子在加速过程中呈现横向小半径的回旋和纵向高速的漂移,会放出类同步辐射的短脉冲X射线,其时间相干性主要取决于入射电子束的品质,对麦克斯韦分布的电子束而言,辐射的X射线基本为非相干的。此外,这种μm量级的小焦斑短脉冲X射线源还具有一个非常的特点——焦斑为中空的环形,可在保护客体成像、惯性约束聚变等方面发挥重要作用。激光磁共振加速器还可能成为一种很好的桌面同步辐射源。