随着激光技术的发展，尤其是啁啾脉冲放大技术的出现，激光的单脉冲功率已经可以正常运行在TW-PW量级。这种相对论量级的超短超强激光与物质相互作用所产生的高能电子可以用来获取超快的高亮度小型化X射线源，对于医学成像、稠密物质诊断、武器探伤、超快物理过程诊断具有重要的应用前景。本文主要研究了激光等离子体KαX射线源和BetatronX射线源的产生以及成像方面的应用。论文分成五个部分，第一部分是绪论，第二、三、四部分着重介绍了博士期间的主要工作、第五部分介绍了博士期间的实验诊断以及PIC模拟。　　第一部分是绪论，介绍了飞秒超短超强激光的发展以及强场物理的几个主要方向，并重点介绍了激光等离子体KαX射线源的产生过程和发展现状、激光尾波场电子加速的现状以及尾场加速驱动的betatron X射线源的发展状况。　　第二部分是激光驱动的KαX射线源和成像应用。主要内容是利用高重复频率激光与旋转圆盘靶相互作用，搭建了kHz的高平均流强X射线源。介绍了这种X射线源的源尺寸、空间相干性、光子产额等各方面性质。并利用产生的X射线源进行了生物体的成像测试，并得到了较好的相衬成像品质。　　第三部分是激光驱动的尾波场电子加速研究，主要内容包括:激光与He气相互作用的自注入尾波场电子加速，激光与N2气相互作用的电离注入尾波场电子加速和激光与Ar团簇靶电子加速。　　第四部分是激光驱动的betatron X射线源，主要内容包括:激光与He气相互作用过程中betatron产额和演化过程的研究;激光与不同密度的N2相互作用时betatron产额和光子能量的变化。重点介绍了电离注入过程对于共振betatron震荡的影响。　　第五部分是简要介绍博士期间的实验诊断工作和PIC模拟工作。其中实验诊断工作包括:双棱镜法气体密度诊断和cut-off filter X射线谱仪。靶表面电子加速的PIC模拟。