自从啁啾脉冲放大(CPA)技术发明以来,激光功率密度得到了大幅度提升,大大推动了激光与物质相互作用这一领域的发展,其中就包括激光诱导光核中子源方向。相比于传统中子源,超短超强激光诱导的光核中子源具有脉冲短(数十ps)、峰值通量高(1018～1021n/cm2/S)、体积小可台面化的特点,未来可能在快中子共振照相、中子辐照损伤、实验室天体核物理研究等领域发挥重要的作用。本文主要包括激光诱导的光核中子的产生与特性研究和等离子体对撞聚变中子的产生区域研究两个部分,研究内容涵盖以下几个方面:一、通过数值计算和蒙特卡罗(MC)模拟方法,研究了靶材料、靶尺寸和电子束参数对光核中子产额以及中子特性的影响。通过采用超热电子温度的有质动力定标率与韧致辐射的半经验模型,计算了不同功率密度下激光打靶产生的超热电子在转换体中输运诱发的光核反应数,发现当功率密度高于5x1019W/cm2时,208Pb的中子产额比9Be更高,并且产额随功率密度增加而趋于饱和。中子产额与激光重频率、打靶时间呈正比。采用MC程序Fluka模拟了激光与固体靶作用产生光核中子的过程,结果表明W元素的光核中子产额最高,且对于不同的超热电子温度,存在不同的产额饱和厚度,但中子产生的峰值位于靶内前3mm附近。对源尺寸的模拟表明中子源的尺寸决定于入射电子束发散角和靶厚,通过增加靶半径的方式可以使得前向与侧向中子通量比值达到5。对于能谱为相对论麦克斯韦分布的电子束,当有效温度大于4MeV时,可获得能谱结构稳定的光核中子源。对时间分布的模拟表明中子源的脉宽小于30ps。二、为了获得较高的单发中子产额,通过采用气体-固体混合靶,在绵阳激光聚变研究中心(LFRC)的星光Ⅲ激光装置上开展了增强光核中子产额的实验。气体-固体混合靶是由1mm 口径喷嘴产生的N2射流和2cm厚的钽堆栈组成。皮秒激光脉冲首先与气体相互作用,通过激光直接加速(DLA)等机制提高高能电子的产额,然后在Ta转换体中通过韧致辐射和随后的(γ,n)反应有效地增强了光核中子的产额。通过改变气体密度,我们获得了最优密度5x1018cm-3条件下的中子产额4x107/次,是激光直接与固体靶作用的中子产额的200倍。实验上测量了光核中子的能谱,与蒙特卡罗模拟结果一致。结合模拟得到的源参数,计算出相应的通量为1.2X 1016n/cm2/S。三、为了提升激光能量-中子数转换效率,进一步获得更高的中子产额,我们在45TW重频激光器上开展了利用激光尾场加速电子产生光核中子的实验。通过对激光和喷嘴的参数进行离线测量,采用N2进行了尾场电子加速实验,获得了满足光核中子产生条件的电子束。通过采用直径1.5cm,厚度1cm的W靶,获得了平均约1 x105/sr/J的激光能量-中子数转换效率。Fluka模拟发现单能电子的光核中子产额随电子能量增加,但增加趋势逐步变缓。通过采用更高功率的激光器,能够进一步提升激光能量-中子数转换效率及中子产额。四、探索和建立了利用基于CR39探测器的质子成像技术获取等离子体对撞中聚变中子产生区域分布的方法,并成功应用在黑腔和双平面靶聚变中子产生实验中。通过创新地使用径迹刻蚀唯象模型和智能拟合算法,获得了 CR39径迹尺寸随离子能量的变化曲线,同时分析了 CR39对质子的通量响应动态区间。通过采用锥形钛合金针孔板进行质子成像,在实验上首次获得到了黑腔动理学效应产生的聚变中子产生区域图像,并给出了中子产额。通过采用编码成像技术对质子分布的反解,获得了中子产生区域的分布信息,表明中子主要来源于靶球表面附近较大范围,验证了中子产生机制。最后,对基于双平面靶等离子体射流对撞产生聚变中子的区域进行了 x射线和质子的双束针孔成像,获得了清晰的等离子体自发光和中子源分布图像,大于3mmx3.8mm的源分布及较小的自发光区域表明中子来源于等离子体射流对撞产生的聚变反应。不同靶型中子产额的对比也验证了此结论。