本论文围绕惯性约束聚变ICF中“快点火”方案的关键问题——超强激光与等离子体相互作用产生的近亿高斯磁场，对点火电子的加速和准直效应，采用了试验电子模型，从解析和数值两方面进行了分析，得到电子在强激光和强磁场中的共振加速机制，发现由圆偏振激光所产生的轴向自生磁场，可以帮助激发能量适中、准直好的点火电子，而采用线偏振激光作驱动源则无此现象发生，这是因为线偏振激光不能激发轴向自生磁场。此外，强磁场与高频电磁波可以形成带电粒子的共振加速机制，它有可能直接应用在脉冲星表面，因为那里有强轴向磁场以及由各种能隙结构引起的高频电磁辐射和相对数目的电子。数值模拟表明，由这种机制产生的高能电子所发出的辐射是连续谱的同步加速辐射，这正是天文观测所观测到的。 在第一章，简单介绍了传统惯性约束聚变和“快点火”方案，指出了“快点火”方案的优点以及实现“快点火”方案的关键问题，为本课题的开展提供了依据。“快点火”方案的关键问题是激光等离子体相互作用中的物理问题，因此我们围绕“快点火”方案，对国内外激光等离子体相互作用的研究现状做了介绍，特别介绍了超短、超强激光与物质相互作用的物理现象。本章中主要介绍了等离子体通道的形成及演化；点火脉冲在通道中的传播；相对论通道中的电子加速的机制；等离子体通道中的自生磁场及高能粒子的产生等前沿问题。本章还介绍了实验天体物理学的研究现状，为强磁场与高频电磁波产生高能粒子喷发提供了背景资料。 在第二章，回顾了激光等离子体相互作用中产生的自生磁场。简单介绍了长脉冲激光及超短超强激光与等离子体相互作用自生磁场的产生机制及研究现状，介绍了非相对论情况和相对论情况下，等离子体波-粒子相互作用的动力学方程和自生磁场效应。本章对圆偏振激光、自生的环形磁场和轴向磁场做了形状和数量级的估计，给出了电子分别在激光场、激光场和环形磁场、激光场和轴向磁场、激光场和环形磁场及轴向磁场作用下的运动轨迹。本章指出，由圆偏振激光和其产生的自生磁场有利于电子的准直，即有利于“快点火”方案的实现，从而为后续工作提供了依据。此项研究论文，正式发表在第11届国际等离子体物理大会论文集。 在第三章，给出电子在强激光和强磁场中的共振加速机制，这是本论文的创新点。此机制指出，强激光场中的电子加速不仅依赖激光的有质动力加速，而且依赖于激光频《LMRA机制及在实验天体物理中的应用》中文摘要刘红率与经典拉莫尔频率的比值，当比值为1时，将会出现电子能量的极大值，此处为共振峰。在远离共振峰的地方，强磁场仍然对电子的运动起着关键作用。由圆偏振激光产生的轴向自生磁场，正处于这个位置，这使电子的能量远低于由于有质动力引起的超热电子能量，而保证了很好的方向性，这正是我们所期待的点火电子，而线偏振激光则没有这种效果。 本章还介绍了目前等离子体的主要研究方法:单粒子轨道描述、流体力学描述、符拉索夫方程和福克一普朗克方程描述、粒子模拟的研究特点、适用范围，重点介绍了本论文主要模型一试验粒子模型的优点和缺点。为了弄清轴向自生磁场对激光场中电子的加速与准直，首先对轴向自生磁场的理论和实验研究进行了回顾，并介绍了几种常见的电子加速机制。特别强调了有质动力加速，介绍了单电子形式下有质动力的表达式和流体力学形式下的表达式的联系和区别。之后，从解析和数值两方面给出了电子在强激光和强自生磁场中的能量随时间的演化图，两者符合得很好。特别强调由这种机制产生的电子，比分别由激光场和由激光场及准静态电场产生的超热电子，能量适中且准直性好。这类热电子有利于“快点火”方案的实现，此项研究结果，正式发表在PHYSICALREVIEW E 69，066409(2004)。 在第四章，我们试图在天文中找到电子在强激光和强磁场中的共振加速机制的应用，因为在此机制的共振峰附近，电子在极短的时间内(一两个波长)就会被加速到极高的能量，形成高能粒子喷发，在天体物理环境中，特别有可能出现强轴向磁场和高频电磁波的天体之一是脉冲星。本章围绕脉冲星的发现、观测，介绍了“哈勃”太空望远镜、超新星爆发及其遗迹、星系中的磁场等天文现象，对实验室天体物理学，实验室等离子体与天体等离子体的对应关系和标度关系、实验室所实现的极端物理实验与天体现象的联系做了介绍，.最后，根据观测所提供的天体等离子体参数，给出了带电粒子在强电磁波和强磁场中的共振加速机制的数值结果，同时指出，在这种加速机制作用下的高能电子发出同步加速辐射，与天文观测相符合。 在第五章，研究了电子在线偏振激光场和强环形自生磁场中的运动，对高能电子依赖激光偏振方向的现象做了数值分析。指出，由于强磁场的出现，改变了激光有质动力对电子的加速，电子在强激光和强磁场中的共振加速机制可以局部地发生，从而在环形磁场峰值处，出现对激光偏振方向依赖的高能电子，并分析了以往在实验和三维粒子模拟中，电子所表现出对激光偏振方向的依赖迹象。(L MRA机制及在实验天体物理中的应