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本论文采用实验和数值模拟两种手段研究了激光与等离子体相互作用中电子加速及Betatron辐射产生。论文的主要内容包括以下四个部分:激光尾波场加速器的基本概念与原理以及相关的研究进展简介;激光尾波场加速中准单能多束团电子束团的产生;基于激光尾波场电子加速产生高亮度Betatronγ射线的新机制以及Betatron辐射在诊断尾波场动力学演化过程中的应用;激光与固体靶相互作用中极高电荷量准直准单能电子束团的产生。 第一部分由第一章组成。主要介绍了激光尾波场加速器的基本概念与原理以及相关的研究进展。以激光尾波场加速器的发展历程为主线，分别介绍了各种激光尾波场加速机制的基本原理及相关实验进展。随后介绍了制约电子束团品质的关键因素，控制电子束团注入方式的手段以及提升电子束团品质参数的具体方法。 第二部分由第二章组成。研究了利用具有横向强度分布的激光脉冲驱动的准单能多束团电子加速。发现，激光聚焦焦斑的横向几何分布可从单束斑演化为双束斑，分别导致单束团和双束团电子加速过程的发生。在特定激光束斑间距条件下，双激光束斑衍射部分的相干叠加能够导致第三个激光束斑的产生，从而导致三束团电子加速情形的发生。 第三部分由第三章和第四章组成。第三章展示了一种尾波场电子加速中基于激光脉冲自演化过程中的载波包络相位效应驱动大振幅横向Betatron振荡而产生高亮度Betatronγ射线的新机制。第四章提出了一种利用Betatron辐射角分布特性诊断尾波场动力学演化过程的新方法并进行了实验验证。 第四部分由第五章组成。分别使用TWfs激光和亚PW亚ps激光与固体相互作用，系统的探究了激光固体相互作用中的电子加速机制。实验中均成功产生定向性、高度准直、准单能的电子束团。在特定激光条件下，电子束团电荷量可高达100nC量级。实验发现电子束团的品质依赖于激光预脉冲强度。2维PIC模拟揭示了不同的激光脉冲长度及激光功率条件下的不同电子加速机制。