最近十几年，先进加速器和激光技术(例如，第三代同步辐射装置和啁啾放大技术)的快速发展为短脉冲和高通量的X/γ光源的产生提供了新的可能。这些 X/γ射线源在材料、化学、医学和生命科学研究领域中具有极高的应用价值。激光康普顿散射(LCS)被认为是产生此类X/γ射线源的最具前景的方法之一。利用高功率激光和相对论电子束发生康普顿散射产生的X/γ射线源具有小型化、高亮度(1011 photons/sec)、高极化度(几乎100％线或网极化)、短脉冲(ps至fs)、能量连续可调，准单色(≤3％)等系列特点，其实验和应用研究已逐渐成为当前国际上的一个研究热点。目前，世界各大科研机构或大学如美国的LLNL，BNL，SLAC，IAC和MIT，日本的Spring8，JAEA，AIST和WasekaUniversity，以及欧洲的INFN和ESRF等都正致力于LCS光源的研究。　　 上海应用物理研究所计划基于已成功运行的国家大科学装置-上海光源(SSRF)建设一条能量为sub-Mev至百Mev连续可调、第一期的通量为105 photons/s、高极化度、准单色和方向性好、具有ps脉冲的时间结构的激光康普顿γ射线源-上海激光电子伽玛源(SLEGS)。SLEGS将通过改变激光入射角来有效调节LCS产生的伽玛光能量。为全面掌握SLEGS的性能参数，以及顺利完成SLEGS装置的建设任务，要对LCS光源进行理论和模拟研究，并根据现有的实验条件开展初步的实验研究。因此，本论文的工作主要围绕康普顿散射原理性实验测量及数据分析、斜入射布局下的激光-电子康普顿散射的理论研究和蒙特卡罗模拟而展开。　　 论文首先考虑线性康普顿散射过程，对任意激光入射角下的激光与电子束相互作用进行了理论推导，给出TLCS能谱、角分布、脉冲时间结构以及产额等主要参数。这部分工作是后续开展蒙特卡罗模拟研究的理论基础。　　 本论文的一个主要内容是是成功研制一套X射线探测系统，并将此系统用于在本所嘉定园区的100 MeV电子直线加速器上开展的两期LCS原理性实验(即，SLEGS的样机实验)研究。我们对整个系统的参数如能量和时间分辨率、数据获取效率，以及系统的稳定性进行了仔细的测试。测试结果表明系统具有图形化显示、较好分辨率和稳定性，以及性价比高的特点。它完全满足两期LCS实验测量的要求。随后，我们利用此系统对LCS实验产生的X射线信号进行了实验测量。通过有效解决两期LCS实验面临的关键科学问题：单光了探测和低信噪比下的LCS信号提取，以及仔细分析实验数据，我们成功观察到两期LCS实验产生的LCS X射线信号并提取了相应的LCS X射线能潜。实验测量的LCS X射线能谱峰分别是29.1±4.4stat±2.1systkeV和31.73±0.22stat±1.64systkeV，以及X射线的流强分别为(5.2±2.0)×102 Hz和(1.7±0.3)×103 Hz。这些实验结果与理论预期值相吻合。LCS的能谱观测在国内尚属首次。　　 本论义的另一个重要内容是以Geant4工具为平台，对未来上海激光电子伽玛源的伽玛束性能进行了详细的模拟。我们发展了一套较为完整的用于研究线性激光康普顿散射的四维(三维时域和频域)蒙特卡罗模拟程序，并利用国际上典型的LCS装置(如杜克大学的HIγS装置和LLNL的PLEIADES装置)上的实验结果对程序进行了详细的基准。基准结果显示程序是合理的和可靠的。随后，利用此程序模拟研究了上海激光电子伽玛源可产生γ束的能量、流强、角分布、单色性和脉冲时间结构等参数；考虑了电子束和激光束参数如电子束能散和发射度、激光和电子束团长度以及横向尺寸等对散射光子参数的影响；以及模拟了LCS光子产生后的传输、准直和探测等过程。这些研究成果将帮助我们对SLEGS的性能参数有一个全面和系统的认识，为SLEGS的设计和科学目标的选取提供一定的理论依据。而且，模拟的散射光子参数对进一步模拟基于SLEGS的核物理实验是至关重要的。