惯性约束聚变（ICF）和高能量密度物理（HEDP）研究中等离子体的密度通常都达到液体、固体、或超固体密度，要对如此高密度的等离子体内部状态参数进行诊断，不管是主动式探针所使用的光子束或粒子束，还是被动式探测的光子或粒子，都必须具有足够强的穿透能力以穿透高密度的等离子体，这就需要光子能量达到X射线波段、粒子束必须为中子或高能质子或高能电子。因目前产生足够亮度的中子、高能质子和高能电子的研究尚不成熟，因此在ICF实验中除了内爆实验的中子探测和极少量的质子诊断演示实验外，对ICF中高密度等离子体进行诊断主要使用的还是X射线。 本论文在神光Ⅱ激光装置上研究长脉冲keV硬度的X射线源和X射线源在内爆靶丸压缩轨迹测量和X射线Thomson散射中的应用，主要结果如下： 1．从实验上细致的研究了激光脉冲波形、辐射区域和X射线脉冲波形之间的关联。辐射体积的时间行为主要由纵向（靶法线方向）辐射区域的时间行为决定，等离子体三维膨胀效应；导致最大的纵向辐射尺度在激光焦斑尺寸达到饱和。长脉冲情况下，X射线饱和功率正比于焦斑尺寸的3次方，同样激光总能量和脉宽时，X射线饱和辐射功率正比于焦斑尺寸的5／3次方。从理论上发现，同样基频输出能量下，即使考虑了激光倍频效率的因素，短波长激光也更有利于keV X射线的发射。激光作用平面靶产生的K-L-shell keV X射线的角分布遵从α+βcos^γθ的定标规律，K-shell辐射的角分布接近cos^1/3θ定标率，L-shell辐射角分布更接近cos^1/2θ定标率。 2．实验测量了L-shell X射线的转换效率，弥补了此前keV X射线源只有K-shell和Au M-shell实验数据的不足。L-shell X射线因光谱范围较宽，转换效率明显高于K-shell X射线；同样激光强度下L-shell X射线转换效率随着原子序数和X射线硬度的增加而减小，与K-shell X射线的变化规律一致。任何元素所需能段的辐射都存在最佳的光强和最高的转换效率，过低或过高的激光强度都会减小keV X射线的转换效率。 3．提出了利用薄靶成倍提高keV X射线源亮度的方案。使用单路激光束作用厚度较薄的靶将K-shell X射线的转换效率提高至厚平面靶的2倍左右。从实验和二维辐射流体模拟上发现，薄膜靶快速的“火箭”运动能够克服焦斑尺寸对辐射体积的限制、增加激光通道之内的等离子体数量、显著的增大辐射体积，从而成倍提高keV X射线源的转换效率；激光焦斑区域之外未运动的剩余靶物质刚好处于高温激光通道周围，强烈的横向电子热传导烧蚀剩余靶物质，从而向“运动”靶平面的高温低密度区域补充等离子体，增加了辐射keV X射线的等离子体数量，促进了keV X射线的发射；薄膜靶增加的keV X射线能量和辐射区域增加的内能得益于软X射线能量的大幅度减小。薄膜靶存在最佳的薄膜厚度，在激光脉冲后期激光能够击穿靶产生的等离子体时（最高电子密度低于临界密度），相应厚度的薄膜靶产生的keV X射线的转换效率最高；过薄的靶尽管辐射体积更大，但激光过早的击穿靶产生的等离子体，等离子体密度急剧降低、激光能量吸收份额急剧下降，使keV X射线辐射功率很快减小，导致总的keV X射线转换