自旋量子数是微观粒子的基本属性之一，而通过对核子自旋结构的研究来认识与理解核子的夸克结构以及夸克之间的相互作用，一直受到人们广泛关注。特别地，“质子自旋危机”--即组成核子的价夸克对核子自旋的贡献仅占核子自旋的1，3至1，4左右，更加触发了理论与实验对上述问题的极大兴趣。近年来有关研究指出，夸克和胶子的总角动量可以在广义部分子分布函数的理论框架下来描述，从而提供了一个研究并解决有关问题的可能途径。在实验上，深度虚康普顿散射（DVCS）过程则是可以获得广义部分子分布函数信息的一个最简单的过程。　　 HERMES国际合作组采用HERA储存环中27.6 GeV的电子（e±）束流轰击氢、氦、氮、氖、氪和氙等非极化或极化气体靶产生的深度非弹散射来开展核子自旋结构的研究。本论文利用HERMES实验组于1997至2005年间采集的深度非弹散射数据研究了上述核靶上的深度虚康普顿散射过程。在物理分析过程中，采用了多种拟合方法交叉验证等手段，测量了该散射过程中若干可能的方位角不对称度，包括束流电荷不对称度（Beam Charge Asymmetry，BCA）和束流螺旋度不对称度（Beam Spin Asymmetry，BSA），并完成了详尽的系统研究和系统误差分析，所有结果已经在2008年4月的合作组大会上被正式接受并允许对外发布。　　 本论文的主要工作及贡献可以分为如下几个方面：（1）优化并确定了事件选择条件。由于HERMES实验只能采用质量缺失峰来选择全举事件，在有限分辨率下容易带进很高的本底。本论文通过蒙特卡洛模拟优化了事件选择条件，有效的提高了样本的信噪比。最终所有样本的纯度均达到了85％以上。（2）提出了一种新的系统误差估计方法。本论文提出了一种“4合1”系统误差估计方法，可以安全而简洁的计算数据分析中的多项系统误差。目前该方法已经成为HERMES DVCS分析组的一种通用方法。（3）在更高统计下测量了e-p散射中的束流电荷不对称度振幅随靶核的四动量转移平方t的变化趋势，结果与先前文献中的测量结果一致。在此基础上，首次测量了电子与氪和氙靶散射过程中的束流电荷不对称度振幅及其随t的变化趋势。（4）不同于以往研究中对由于纯粹DVCS过程引起的电荷无关的BSA项的忽略，本论文首次测量了其振幅，并观察到对氢靶其结果在小t区域明显偏离理论预期的0值。（5）首次测量了电子与氦、氮、氖、氪和氙等核靶散射中主要由干涉项带来的电荷相关的BSA振幅，并和氢靶的结果做了对比。本论文观测到，在非一致反应区间，核靶和氢靶上BSA振幅的比值约为1左右，表明本实验中没有明确观测到中子的效应；在一致反应区间，该比值也和1相近，表明此过程中没有明确观察到核的效应。（6）基于Dual模型建立并完成了一个新的事例产生子，很好的描述了实验数据的分布，目前该产生子已经成为HERMES实验组的一个通用工具。参考Dual模型的原则，本论文也构建了核的Double Distribution（DD）模型。比较实验结果和上述两个模型的计算，可以看到尽管在实验误差范围内两个模型均能较好地描述实验数据，但是DD模型更好地描述了核靶和氢靶的BSA比值，具有更高的可信度。据此本论文倾向于肯定DD模型得到的核子中u夸克和d夸克角动量的限制。