通过共振激发技术和速度影像法对铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态进行了系统性的研究。首先采用三步共振激发技术探测光谱, 通过前两步固定波长的激光将铕原子激发到4f76p2态上后扫描第三步激光的波长, 使得三步激光的能量总和位于铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态能域附近, 从而得到该自电离态的光谱; 然后采用速度影像法对其动力学过程进行探测, 经过数据分析得到铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态的衰变分支比和弹射电子的角分布。不仅从光谱中观察到了强烈的组态相互作用并且确定了部分能态的总角动量, 从自电离弹射电子角分布中观察到铕原子4f76pns(n=7, 8)自电离态复杂的物理机制, 还在该能域内观测到了粒子数反转。最后, 本文还对孤立实激发技术在探测低n值自电离态光谱的适用性进行了讨论。

利用三步三色孤立实激发技术(ICE), 系统地研究了铕原子4f76p3/2 nd自电离态的光谱, 同时首次研究了激光偏振对复杂原子的光谱的影响。为了研究铕原子4f76p3/2 nd自电离态的光谱, 首先设计并采用了不同的激发路径, 分别将原子布居到同一高激发能域并探测它们在该能域的自电离光谱。通过比较这些光谱的异同并结合上述激发路径所对应的跃迁选择定则, 便可唯一地确定这些高激发态的总角动量。为了研究激光偏振对铕原子的影响, 设计并使用了两种偏振组合: 三步激光都是垂直(πππ), 三步激光都是平行(σσσ)(激光偏振方向相对于探测器垂直或平行)。为了得到有偏振影响的光谱, 分别使3部激光器处于同一偏振, 依次对铕原子进行激发, 激发路径与终态同上。通过对同一路径不同偏振下的光谱的比较, 发现仅能确定极少数的高激发态的总角动量, 同时在光谱中一些峰独立于另一偏振光谱存在。

采用孤立实激发技术, 对铕原子4f76p3/2ns (n=7, 8)自电离态的光谱进行了系统的研究, 同时是首次在不同激光偏振组合下进行的研究。首先, 用前两束激光分步将铕原子从基态4f76s2 经中间4f76s6p态激发至4f76sns里德堡态, 然后再用第三束激光通过离子实4f76s+→4f76p+3/2的跃迁将其进一步激发至4f76p3/27s自电离态或4f76p3/28s自电离态。对铕原子4f76p3/2ns (n=7, 8)自电离态复杂的光谱分别给出了详细的解释, 从中我们可以获得一些重要的光谱信息, 比如自电峰的能级位置和线宽等, 同时还可以观察到收敛于不同离子限的自电离系列之间的组态相互作用。最后, 通过比较不同激光偏振组合下的自电离光谱, 确定了一些自电离态的总角动量的值。

由于氧广泛存在于星际物质中, 对氧等离子体的诊断十分重要。双电子复合速率系数是对等离子体平衡状态诊断的重要参数。本文采用全相对论Flexible atomic code(FAC)研究了类硼氧离子从基态2s22p1(J=1/2)俘获电子, 经过2s12p2n′l′双激发态通道的双电子复合速率系数。忽略贡献很小的辐射级联效应, 考虑组态相关, 细致计算了n′≤9, l′≤n′-1的所有组态。使用了n′-3标度规律采用组态-组态外推法计算, 计算了n′≤1000的所有组态总双电子复合速率系数。分析了双电子复合速率系数与不同被俘获轨道主量子数n′和轨道量子数l′的关系, 认为对双电子复合其主要贡献的是n′=3和n′=5, 且DR系数在l′=2时出现峰值。即基态通过2s2p2n′l′的双电子复合伴线光谱中最强的光谱线对应跃迁为2s2p23d的双电子复合过程。该通道总的DR系数随温度升高而先增后减, 在0.5 eV左右出现最大值, 认为此温度下双电子复合效率最高。低温时对于n′较大的组态可以忽略, 高温时则需要考虑。

采用速度影像技术研究了Eu原子4f76p1/28s自电离态的弹射电子角分布，能量覆盖了60600.0~61860.2 cm-1的范围。实验采用三步孤立实激发方法分步从基态4f76s2 8S7/2经中间态4f76s6p 6P5/2激发到4f76s8s 8S7/2 Rydberg态上，然后将其进一步共振激发至4f76p1/2(J=3)8s和4f76p1/2(J=4)8s自电离态。根据所用的激发路径及其选择定则可以得出自电离态的总角动量的可能取值；通过自电离过程的能量守恒，角动量守恒和宇称守恒原理推测出其向不同离子终态衰变所对应的弹射电子的能量范围和特性。利用电子透镜对上述自电离过程中产生的弹射电子进行聚焦和成像，通过位置敏感探测器对其动能进行分辨，运用速度影像技术进行数学变换和计算得到弹射电子的角向分布。同时，通过调谐第三步激光的波长，得出了角分布和各向异性参数随光子能量的变化规律，并给出了相应的物理解释。

为了系统地研究Eu原子的自电离光谱并讨论其多种不同的光谱特性，采用三步孤立实激发技术，分步将Eu原子从基态经中间态（4f76s6p6P5/2或 4f76s6p8P5/2）共振激发到4f76sns(n=7和8)或4f76s7d Rydberg态，然后将其进一步激发至4f76p1/2ns及4f76p1/27d自电离态。不仅观察到了4f76p1/2ns（n=7和8）和 4f76p1/2nd自电离Rydberg系列间的组态相互作用，而且还识别出了混合于4f76p1/2ns自电离光谱中的属于其他系列的复杂结构，并对其光谱特征进行了详细分析和讨论。另外，报道了相关自电离态的能级位置、线宽和线形等重要信息，讨论了孤立实激发技术的适用条件。

为了得到用于平均原子模型中的自电离速率,采用准相对论组态平均的方法系统计算了Au的不同电离度、不同自电离态的自电离速率，计算时使用的波函数由Cowan程序得到；通过组态到组态的自电离速率得到了nl层次的单电子自电离速率（初态平均、末态平均）；在此基础上计算出了n层次的单电子自电离速率，这些数据可用于平均原子模型中自电离及其逆过程的计算。为了验证计算出的数据是否可靠，用细致能级层次的程序计算了部分数据点。通过比较和分析认为，除了少量高l的数据点计算得不够准确之外，当前的数据较为可靠，并用其它程序的计算结果对不准确的数据进行了替换。

利用R-矩阵方法计算了N原子基态在光子能量为1-3Ry范围内的光电离截面,给出了自电离态2s2p3(5S'0)np4P(n=3～10)的共振能量,我们的结果与已有的多组态Hartree-Fock理论计算(MCHF)及最近的实验结果相比符合得很好.

利用由R矩阵得到的K矩阵与多通道量子数亏损理论相结合,计算了钙原子4png自电离Rydberg系列的光谱,报道了包括精细结构分辨的4Pjng态的能级位置,分析了各自电离通道的干扰情况.

在自旋-轨道劈裂阵模型下,通过类铜的内壳层激发组态计算了类镍氙的双电子复合速率系数,其中考虑了共振和非共振辐射平衡跃迁对自电离能级的影响,而忽略了因碰撞跃迁引起的电子俘获,非共振辐射平衡跃迁在低电子温度条件下主要影响双电子复合过程;本文讨论了双电子复合系数及双电子伴线强度比随电子温度的变化.