离化态原子广泛存在于自然界中,对于离化态原子基本性质的研究在解决很多物理问题上发挥着关键的作用,尤其是天体物理、受控核聚变等前沿科学研究领域。本论文主要运用独立电子局域近似的方法,辅以多组态自恰的方法,系统的研究1≤Z≤119所有中性原子和离化态原子的基态原子组态信息,并说明其中包含的电子轨道竞争的情况及其机制。在这过程中,我们发现中性原子的轨道能具有有趣的特点。于是,我们系统的计算了1≤Z≤119所有中性原子的电离阈值,并绘制在一张图上,阐释图中有趣的现象。在此基础上,可以进一步研究离化态原子的各种性质,例如光子、电子与离子的相互作用等,从而面向可控聚变、天体物理等重大研究领域的需求。具体内容如下:(1)用全相对论Dirac-Slater方法,我们系统研究了扩展周期表元素(2≤Z≤119)所有中性和离化态原子的基态电子结构。基于我们设计的原子轨道竞争图,我们系统总结了各周期元素轨道竞争的规律,并结合离化态原子的局域自洽势阐明了其轨道竞争(即轨道塌陷)的机制。在此基础上,我们说明了部分元素性质与轨道竞争的关系。利用我们研究得到的离化态原子基态电子结构,可建立进一步精密计算相关原子的能级结构、与跃迁几率等物理量之基础;从而满足高功率自由电子激光实验分析、原子核质量精密测量等前沿研究的需求。(2)同样运用Dirac-Slater方法,我们系统地方便地计算了(Z≤119)元素中性原子各占据轨道的电离阈值。与可得到的实验测量进行比较,可以确定不同占据轨道的电离阈值的理论精度。在元素分析时,精确的内层轨道电离阈值可以帮助我们选择合适能量的X光源。最外层第一电离阈值与实验符合得很好,根据第一电离阈值系统的变化,我们可以估计沿着元素周期表的所有原子(Z≤119)的电子组态机制。有趣的是,由于平均场理论未考虑电子关联作用,导致中层轨道电离阈值存在着一些不足。(3)最后,我们还以电子与O~+离子体系为例探索了O原子激发态的性质。运用我们改进完善的相对论本征通道R矩阵方法(R-R-eigen),研究了e+O~+的1~-分波在分立能区和相邻的连续能区的相关物理性质,展示了进一步面向相关领域重大需求的可能性。