X射线探针诊断技术是惯性约束聚变(ICF)实验研究中的一种重要诊断方法,常用于观测极端条件下的复杂体系内高温稠密等离子体的时空演化,用以校验理论物理模型及数值模拟程序。辐射源探针的品质关乎实验诊断的成败,是评价诊断技术方案可行性的重要依据。利用强激光产生的等离子体X光源具有皮秒量级时间分辨,几十微米的空间分辨能力,是最为契合ICF相关实验诊断需求的辐射源。本论文以ICF实验诊断需求为牵引,以建立1-60keV波段的X射线诊断能力为目标,开展了纳秒激光及超短脉冲激光驱动X光源特性及其应用研究。博士期间的主要工作内容可分为两个部分:开展纳秒激光驱动Multi-keV波段的X射线背光源特性及优化研究,为当前神光Ⅱ装置上开展的各类ICF实验研究提供高效诊断探针源。具体内容如下:1.为建立高质量的纳秒级钛背光探针,在神光Ⅱ装置上开展了双脉冲驱动及气凝胶优化实验研究,通过对X射线辐射源的各类特征参量(如辐射源空间尺度、时间波形、能谱分布等)分析,结合辐射流体力学程序模拟,对神光Ⅱ装置实验平台上的钛背光源输出能力进行了评估。2.以X射线背光成像诊断技术对辐射面源的需求为牵引,开展了纳秒激光驱动钛、氯、钼等材料(K壳层或L壳层特征线谱)辐射源的实验研究,通过分析比较,明确了神光Ⅱ装置上的高效、准单色的面源背光探针输出应以Cl的K壳层能谱或Mo的L壳层带谱为主;在直接驱动实验研究中,采用Mo背光纳秒面源探针结合KB显微成像及X射线条纹相机,获得了柱型靶压缩过程中心热斑区等离子体随时间演化的清晰图像。3.在神光Ⅱ装置上开展了纳秒激光驱动Cu背光源的特性及优化实验,尝试采用纯铜气凝胶靶优化铜的背光源探针,并在RT流体力学不稳定性实验研究中采用Cu的L壳层能谱面源背光探针获得了不同时刻下,调制靶上RT不稳定性增长的清晰图像。通过实验结合数值模拟,神光Ⅱ装置及神光Ⅱ升级装置上开展纯铜气凝胶靶优化方案的可行性进行了分析,给出了神光Ⅱ升级装置上驱动产生铜背光探针源的优化方案参考依据。以神光Ⅱ升级装置及神光Ⅲ主机上开展的大能量加载下的ICF实验研究的诊断需求为牵引,开展超短脉冲激光驱动Kα光源辐射源研究,为建立瞬态透视照相技术,拓展X射线诊断能力奠定基础。具体研究内容如下:1.在神光Ⅱ升级拍瓦装置开展了皮秒激光驱动Kα辐射源实验研究。研究了不同靶厚度条件下、不同激光功率加载下对Cu-K壳层能谱的影响;研究了不同驱动条件下的Kα光子转换效率,并测量和分析了靶后向及激光传播方向上的电子能谱分布与激光驱动功率之间的对应关系。开展了旗帜靶的侧向背光投影照相应用尝试,获得了一维空间分辨率优于25μm的静态诊断图像,为后续即将开展的瞬态透视照相技术研究奠定基础。2.在皮秒激光驱动Kα光源研究中,提出了一种在鞘场束缚下的电子运动计算模型,结合PIC粒子模拟和蒙卡粒子输运模拟程序,研究了从电子产生、输运、到Kα发射的整个物理过程,为后续的实验工作提供了参考依据。