高电荷态离子与物质相互作用的相关研究不仅可以为天体物理、高能量密度物理、离子与原子碰撞动力学等基础科学研究提供关键数据,也在生物医学、纳米技术、材料改性、表面分析等诸多领域拥有巨大的应用前景。高电荷态离子碰撞导致内壳电子电离是复杂的多体过程,研究该过程涉及的物理机制是国内外相关科研机构一直关注的热点课题。本论文依托中国科学院近代物理研究所的原子物理平台,通过测量实验产生的X射线,研究了类氢O、N离子俘获电子形成空心原子的中和过程,对高电荷态Oq+（q=3,5,6）、Nq+（q=3,5）离子入射不同金属靶发生内壳层电子电离的过程进行分析,给出了离子的入射能量、电荷数、靶原子数等参量对于内壳电子电离以及辐射X射线的影响。主要内容包括以下五个方面:（1）阐述了高电荷态离子与物质相互作用所涉及的物理过程,以及该领域的研究进展及意义,介绍了近物所电子回旋共振离子源上搭建的原子物理实验终端。（2）讨论了离子入射能量的阈值效应。实验测量了5-20 ke V/q的Oq+（q=3,5,6）、Nq+（q=3,5）离子入射Al靶辐射的X射线光谱,发现入射能量为5ke V/q的O3+、O5+、N3+离子与Al靶相互作用没有产生X射线。利用正碰模型和两体近似碰撞理论计算了Oq+（q=3,5,6）、Nq+（q=3,5）离子产生X射线的最小入射能量,给出理论阈值分别为26.7 ke V和19.2 ke V,该计算值可以很好地符合实验测量结果。（3）明确了低能高电荷态Oq+（q=3,5,6）、Nq+（q=3,5）离子与金属靶相互作用产生X射线的理论模型。实验对比了两体近似碰撞、平面波恩近似两种理论模型所计算出的电离截面,发现两体近似碰撞模型可以很好地解释实验所得截面数据,说明实验X射线是由于碰撞电离产生,而不是上表面或下表面空心原子退激所致。（4）发现了入射离子不存在电荷态效应。对于相同能量,不同电荷态的离子与金属靶相互作用产生的X射线,其特征峰的峰位与形状未发生变化,说明离子与靶原子碰撞电离产生K壳层空穴时,己经达到了电荷平衡态,与离子的初始电荷态无关。（5）研究了离子中和过程的中间阶段。基于二态矢量模型,计算了类氢O、N离子入射金属靶俘获导带电子至不同里德堡态的几率,给出了中和过程中发生电荷交换最可能的离子-表面距离。研究发现,较小的主量子数nA对应较大的里德堡态几率,且中和距离越小,离子俘获电子所布局的主量子数nA越小。说明离子在接近表面的过程中,会通过不断共振俘获以及级联退激使得电子填充到较小的主量子数nA,导致空心原子的尺寸不断收缩,最终退激辐射X射线。对于实验涉及的类氢O、N离子入射金属表面时发射的X射线,主要来源于较小的nA至基态的退激。