脉冲星是宇宙中最奇妙的天体，它的神秘和魅力总会引起研究者的醉心与好奇。其所具有的高密度、强磁场、强引力场以及周期性的脉冲辐射等特征使自身具有极重要的研究价值，它被用做标准时钟，用于探测星际介质，检验时空理论。经由多年的观测，从射电到γ射线波段，积累了大量的观测数据，发现了一系列特殊的观测现象。其中，脉冲轮廓和偏振蕴含了大量的反映各颗脉冲星特征的基本信息，是理解脉冲星辐射的重要数据。但是很多观测事实，例如脉冲轮廓随频率的演化、高强度的线偏振以及多样性的圆偏振等，并未被很好的解释。对脉冲星真正的辐射过程仍然不完全了解。我的博士论文主要从粒子辐射角度，利用脉冲星磁层的偶极几何构型和相对论粒子的曲率辐射机制来研究脉冲星的偏振辐射特征。工作内容包括：详细描绘脉冲星转动磁层中各个区域的偏振辐射图样和偏振脉冲轮廓，解释著名的脉冲星射电辐射束张角随频率的变化关系，以及解析计算强磁场中的多重散射效应对入射辐射的影响。本文的具体内容安排如下：　　第一章，简要回顾了脉冲星的基本观测特征，经典的辐射模型和射电辐射机制。　　第二章，研究了均匀磁场中非相对论热电子对非偏振光子的多重散射，得到包含共振和非共振散射的光子演化一般方程。其显著依赖于电子回旋频率和入射光子与磁场之间的夹角。这一结果可以用于分析中子星磁层中的非相对论热电子对X-射线辐射的影响。　　第三章，利用曲率辐射机制，研究脉冲星的射电辐射束张角随频率的演化关系：v=(v/v0)k+v0。这一关系在以前工作中并没有被很好的解释。利用磁层中相对论等离子体的密度和能量分布，我们数值模拟了各频率的脉冲轮廓，得到辐射束张角随频率的变化关系。通过这一模拟过程，我们认识了粒子密度和能量分布对辐射束张角随频率的变化关系的影响。在锥形密度分布下，相对论粒子在稍高频率处产生具有单个成分的脉冲轮廓，辐射束张角随频率变化的幂指数k近似为-1，这与沿最后开放磁力线运动的粒子的辐射情形相同。在补丁密度分布下，脉冲轮廓在较高频率处仍然保持两个分立的成分，并且幂指数k在-0.4到-1.2之间。这两种特征都与观测结果符合。另外，相对论粒子的能量分布对辐射束张角随频率变化关系有重要影响。能量较低并且分布较延展的相对论粒子产生的低频辐射束较小，与之相应的辐射束张角随频率变化关系较缓。内磁层区域中，粒子能量的径向衰减会导致极限频率处的辐射束半径v0大于视线与磁轴的最小夹角β。幂律形式的粒子能量分布使得各个频率具有相似的脉冲轮廓。　　第四章，研究共转磁层中相对论粒子曲率辐射的偏振特性。共转效应影响相对论粒子的轨迹、速度和加速度，从而影响其偏振辐射状态。为了简化计算，我们对极相对论粒子的轨迹采用了圆弧近似。磁层中，一给定高度和相位的辐射不仅包含相切辐射点处粒子的贡献，也包含相切辐射点周围1/γ锥形张角内近邻磁力线上粒子的贡献。1/γ锥形张角内的偏振图样被转动扭曲，并且扭曲程度随高度增加而增强。锥形辐射区内粒子密度的梯度会导致净圆偏振的产生。各种密度梯度的相对论粒子由曲率辐射产生单号和变号的圆偏振。对于核形、锥形和补丁状的密度分布模型，我们分别计算了给定高度处的偏振脉冲轮廓。通过叠加整个开放磁力线区域内各个高度层的辐射，可以得到总的偏振脉冲轮廓，其与磁层中辐射主导区的脉冲轮廓相似。补丁状密度分布的粒子可以产生变号的圆偏振，而核形密度分布的粒子的辐射总是产生单号圆偏振，锥形密度分布的粒子所产生的圆偏振辐射可以忽略。　　第五章，总结全文工作，并展望未来工作。