随着量子电动力学的发展和激光的问世,光与物质相互作用成为人们关注的焦点。在一定条件下,光与原子、分子相互作用会导致分子离解和原子中的电子电离。因此光电离是一种非常有效的研究原子、分子内部结构的工具,而光电子光谱学已经广泛应用于研究各种分子、原子以及原子群的电离和离解过程。本文主要利用光电子光谱成像技术这一新型的光电子探测手段来研究光电离过程。全文分为以下几部分:第一部分文中这部分主要是文中所要涉及的基础理论。第二部分关于光电子成像技术的理论阐述:详细描述了光电子光谱成像原理并做了相应的理论推导,对投影到探测器上的光电子图像做了相关的理论分析;得到了电子激发和电离过程的密度矩阵方程,从而可利用数值方法模拟过程中要用到的值。第三部分利用光电子角分布成像光谱技术的原理,以钠原子为例解析地分析、讨论了双光子共振三光子电离,光电子间角分布状态及其干涉效应和特点。这种光电子图谱清楚地描绘出光电子的能量和空间角分布状态。结果表明,光电子的空间分布是和球谐函数YLM*（θ,φ）密切相关的,正是这个函数主导了探测器上光电子的空间分布。而由于多通道电离的相互作用会导致光电子在探测器上形成相干叠加,使得光电子角分布图谱更为复杂。所得结果对于分析光电子角分布成像图谱具有重要的指导意义。第四部分光电子光谱成像技术能够直接观测到光电离过程中电子发射的初始速度和角分布。文中讨论了接近电离态的电子或称为里德堡态电子被电离时较为复杂情况。当电子的动能足够大时,可以不考虑库仑势,光电子角成像光谱图中的一个环对应一个电离通道。但当初始动能小,电子和离子核之间的库仑势则不能忽略。这时的光电子成像显示出较为复杂的结构。文中基于抛物线坐标系的电离光电子运动方程,分析了具有不同动能光电子运动轨道及其特征;给出了光电子投射到探测器上的半径表示。介绍了慢光电子与快电子成像光谱图的不同。慢电子成像光谱图结构更加复杂,它不仅受到初始能量和初始角度的影响,同时外场对其影响也是不容忽视的;当能量小于零时,光电子主要集中在图像的中心位置。而介于慢电子与快电子之间时,图像最为复杂。研究结果表明,快电子成像光谱既反映了光电子的能量特点,也反映了所处轨道的空间分布信息。慢电子的成像图谱则与其所具有的能量密切相关,光电子主要集中在成像图谱的中心区域。