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高功率激光与等离子体相互作用（Laser and plasma interaction，LPI）产生的超热电子的空间分布特点一直是激光驱动惯性约束核聚变(inertial confinement fusion，ICF)的重要研究内容。当激光在等离子体中传输时，会发生多种参量不稳定性，如受激拉曼散射（Stimulated Raman scattering，SRS）、双等离子体子衰变(Two-plasmon decay,TPD)和共振吸收等不稳定性。在这些不稳定性过程中会加速产生大量超热电子。高能电子会穿过靶丸烧蚀层，导致预热增熵，增加压缩难度，并降低内爆能量增益。对超热电子的空间能谱测量，不仅有利于评估其预热增熵能力，优化靶的参数设计，而且对LPI的基础物理研究和抑制参量不稳定性的研究提供重要的实验依据。本文的工作主要体现在以下三个方面: 首先，完成了对电子空间能谱分布测量的电子能谱仪阵列的方案设计、制作加工和定标工作。此探测器阵列包含19台电子能谱仪，覆盖空间上多个角度，角分辨率为10°，可对20～500keV的电子进行探测。根据实际磁场测量结果和机械加工精度，结合理论上分析，得到了电子谱仪的能量测量分辨率和电子数目测量的相对误，分别为10％和12％。利用电子加速器，对谱仪进行了能量定标工作，定标结果与理论计算一致。此外，描述了一种新型电子谱仪的设计方案。它利用了入射的电子具有聚焦的行为，焦点轨迹为双曲线，减少了谱仪的注入孔的孔径大小引入的系统误差。这种新型谱仪相对传统的180°偏转的方案，能量测量相对误差降低了至少一倍。 其次，开展了激光辐照Al靶的实验研究，探测了超热电子和3ω0/2光谱的空间分布。利用神光Ⅱ第九路激光装置，采用电子能谱仪阵列和多个光信号收集单元，测量了超热电子和光谱的空间分布。结果表明，超热电子的能谱分布符合麦克斯韦双温分布，拟合电子温度分别约15keV和50keV。得到了超热电子空间发射近似符合高斯分布特点，峰值方向与激光波矢方向相同。统计了10μm厚Al靶实验中激光生成超热电子的转化率，在激光波矢方向πsr空间立体角内的转化率在10-4量级，且随激光功率密度(～1014W/cm2)近似线性增长。对比了不同聚焦方式下，超热电子和TPD特征光谱的转化率，验证了连续相位板对抑制LPI不稳定增长的有效性。根据超热电子产生理论，结合SRS与TPD的色散特点，以及已有的实验数据，分析认为当前激光条件下TPD不是产生超热电子的主要机制。 最后，研究了等离子体中Weibel不稳定性产生的细丝与自生磁场随时间增长的特点。对等离子体中磁场的产生和放大过程的认识，不仅对ICF中超热电子的发射以及传播的研究，还对理解天体物理中高能粒子产生都有重要意义。利用高功率激光辐照CH靶，在等离子体中观测到了密度成丝分布的特征，分析认为Weibel不稳定性是其产生的主要机制。求解不稳定性的色散关系，得到了当前实验参数下的增长率。发现最大增长率对应的模式波长与实验观测到的细丝间距近似一致。利用法拉第旋光效应测得了细丝周围磁场的强度，并研究了随时间的增长率。实验结果显示，细丝周围的磁场强度为数十特斯拉，增长率为0.148ns-1，这与Weibel不稳定性的理论增长率较为一致。此外，对比了两个理论分析模型，研究了细丝的间距随时间变化关系，考虑了细丝间的聚合行为，认为实验观测到的细丝处于非线性增长阶段。