本文主要围绕相对论强激光和固体薄膜靶相互作用产生X射线的机制开展研究，其中主要包括强激光与固体靶作用的高次谐波产生、强激光与移动的薄膜靶作用产生多普勒频移、强激光与高密度电子束作用产生的Thomson散射等机制。本文第一章介绍了研究背景和本论文采用的一种数值模拟方法---粒子模拟；第二章和第三章是基础理论，分别详细综述了强激光在真空中与单电子作用的基本特性以及强激光与等离子体和电子束作用产生非线性Thomson散射基本特性。在此基础上，第四章和第五章介绍了开展了两方面的工作：双脉冲激光与固体靶作用产生高次谐波特性；强激光与固体薄膜靶作用产生keV波段相干辐射新途径。　　 本文对双脉冲激光与固体靶作用产生高次谐波特性进行了研究，主要结果是当两脉冲为圆偏振光且其中之一为倍频光时，如果两脉冲的偏振方向一致，高次谐波产生效率高，且出现3n(n=1，2，3，.．．)次谐波消失的现象。其原因是圆偏振光作用下不存在2n谐波的密度扰动，因此没有3n谐波的电流辐射。当两线偏振的激光作用于固体靶时，发现强激光的存在可以极大提高另一较弱激光脉冲的谐波产生效率。即使两脉冲的偏振方向垂直，也存在这种效应。其物理机制是强激光脉冲产生的高频密度扰动与弱激光耦合产生的辐射。对于强激光与固体薄膜靶作用产生keV波段相干辐射，主要研究了具有一定间距的双薄膜固体靶的情况，其中与发生激光直接作用的靶称为源靶。在源靶中高密度电子获得最大加速后，让另一较弱激光脉冲与其发生对撞，产生多普勒频移，由此产生X射线辐射。研究表明源靶的厚度和密度分布对X射线的能谱和能量转换效率都有明显的影响。模拟结果表明当产生高能电子层的源靶的厚度d与产生的X射线的波长λ/4γx2相当或者更小(λ是入射激光波长)时，才能产生准单色的X射线光谱，否则产生的光谱有极大展宽，且最高频率下降很快。当薄膜靶前面存在不均匀预等离子体时，X射线光谱会明显变差。