本论文的主要工作是围绕“超强飞秒激光脉冲与团簇靶相互作用的X射线的产生、优化及成像应用”和“超强飞秒激光脉冲与固体靶相互作用的靶表面电子导引和加速”两部分研究内容而展开的。论文由以下四部分组成:　　 一、简要叙述超强超短激光器的发展以及激光等离子体领域的若干热门研究;　　 二、超强飞秒激光脉冲与团簇靶相互作用中的x射线研究,其中包括团簇靶的制备和参数测量,以及X射线源的产生、优化和成像研究;　　 三、利用自行研制的透射式弯晶谱仪,对激光等离子体相互作用中产生的X射线源进行谱学研究;　　 四、研究超强飞秒激光与固体Cu靶相互作用中的靶表面准单能电子的产生。　　 具体内容如下所示:　　 第一部分由第一章构成,简要叙述了三方面内容。　　 一、介绍了超强超短激光器的发展历程;　　 二、概括的介绍了等离子体的概念和激光与等离子体的相互作用过程;　　 三、激光等离子体领域的若干热门研究领域概况,包括尾波场电子加速、激光驱动的新型辐射源(K壳层X射线辐射、Betatron辐射和自由电子激光)。　　 第二部分由第二章和第三章构成,第二章是为第三章飞秒激光和团簇靶作用的X射线实验研究做铺垫和准备。本部分主要包括四方面的内容:　　 一、团簇靶的制备,并通过测量团簇的平均尺寸和密度,对团簇的产生进行控制和优化;　　 二、在此基础之上,利用高对比度激光脉冲与小尺寸团簇靶相互作用产生准单能K壳层X射线辐射;　　 三、通过提高激光对比度、改变相互作用过程中的团簇尺度以及改变团簇靶的离焦位置,进一步优化K壳层的X射线通量和能量转换效率;　　 四、利用高通量高信噪比的Kα源对微小生物体进行了清晰的单发相衬成像。　　 第三部分由第四章构成,介绍了利用透射式弯晶谱仪对激光驱动的硬X射线进行探测及诊断,主要包括两方面内容:　　 一、设计并研制了硬X射线透射式弯晶谱仪;　　 二、利用此透射式弯晶谱仪对固体Mo靶与中等强度飞秒激光相互作用中产生的X射线谱进行谱学研究。　　 此工作的亮点在于这种透射式弯晶谱仪是一种兼顾高灵敏度和高分辨率的X射线诊断设备,并被成功应用在中小型飞秒激光驱动的硬x射线源的实验研究中。　　 第四部分由第五章构成,介绍了超强飞秒激光与固体Cu靶相互作用的靶表面电子束的导引和加速的研究,主要内容包括以下三方面:　　 一、系统的研究了相对论强度的飞秒激光与固体靶相互作用中,激光入射角对于靶表面电子导引的影响。研究发现,入射角的增大有利于靶表面电子束的产生。　　 二、激光对比度对于电子束的产生和束斑的质量(例如电子束的发散角和单能性)的影响。实验发现,在主脉冲到来前数纳秒时,通过引入一个预脉冲的方式,在主脉冲的放大自发辐射(ASE)小到可忽略的情况下,出射的电子束斑非常集中且能量很高。反之,在无ns预脉冲的情况下,靶表面电子束呈发散分布且能量非常低。　　 三、当激光大角度入射,且预等离子体尺度为几百个微米时,得到了MeV量级的准单能电子束。其单发总电荷量高达百皮库,且产生的电子束斑发散角非常小,准直性高。　　 本论文通过对飞秒激光驱动的X射线源及靶表面电子的研究,对激光等离子体的相互作用物理过程有了更深刻的认识,在激光驱动的高通量、高信噪比的超快X射线源的产生,高分辨率、高灵敏度的X射线源诊断,以及高度准直的准单能电子源的产生等方面具有创新性成果,在超快X射线医疗成像和加速器注入等领域具有重大的意义。