近年来,随着制靶技术的提升,激光与近临界密度等离子体相互作用成为热门的研究领域之一,受到了广泛关注。本文主要利用质子照相的方法,对强激光与近临界密度等离子体相互作用的动力学过程进行研究。以下是论文的主要内容:第一部分由第一章和第二章组成。第一章介绍了与本论文相关的基本概念和本研究领域的基本状况,包括了:超强超短激光技术的发展、基础等离子体理论、激光与等离子相互作用的过程、近临界密度等离子体的研究现状以及质子照相技术。第二章介绍了上海交通大学激光等离子体实验室的实验系统,包括了:200 TW激光系统、靶场系统、高密度气体靶系统、探测器以及常用的诊断方法。第二部分由第三章至第五章组成,介绍了本人在硕士阶段进行的实验研究工作。第三章介绍了基于实时诊断的质子探测系统。该系统由本人设计,为上海交通大学200 TW装置的靶室系统量身定制。利用闪烁体作为探测器,可以在高重复频率打靶实验中,对产生的质子信号进行实时诊断。相比于以往的RCF(Radiochromatic Films)堆栈探测器有着操作方便、高灵活性以及实时探测等优点。经过测试,该探测系统可以正常工作,并且在后续的实验中得以应用。第四章介绍了在上海交大200 TW飞秒激光装置上进行的激光与近临界密度等离子体相互作用的实验研究。我们利用光学阴影成像观测到了等离子体的空腔结构和丝状结构随时间的演化;利用质子探针诊断近临界密度等离子体的结构,看到质子束被电场偏折,并由实验结果反演计算出电场大小及其随时间的演化。第五章介绍了在星光Ⅲ装置上开展的进一步的实验研究,先用能谱较宽的质子探针看清了之前光学阴影成像结果中不透明区域的内部结构及其随时间的演化。然后通过改变打靶高度,对比分析了激光与不同密度等离子体相互作用过程的差异。最后尝试利用激光与烧蚀整形后的近临界密度等离子体作用,驱动离子加速。实验中加速得到了能量约2 MeV的氦离子。第三部分为第六章,是对本论文研究工作的总结以及对未来实验研究的展望。