缓冲气体冷却作为一种获得低温分子束的技术手段,被广泛应用于冷分子相关实验中。本文介绍了利用静电斯塔克效应,在实验中通过四极静电导引杆对缓冲气体冷却后的极性分子CH3F进行操控,并通过调节CH3F样品分子和缓冲气体He的流量,得到不同束流性质的CH3F冷分子束样品的过程。在通入CH3F样品分子束流量不变的情况下,通过逐渐增加缓冲气体流量,发现了经过四极静电导引杆导引后CH3F分子束信号强度先上升后下降的变化规律。提出了在高流量缓冲气体的条件下,导引信号强度随缓冲气体流量的增加而下降的理论模型,并解释了相关实验现象。对所创建理论模型进行了三维蒙特卡洛模拟,模拟结果与实验结果对照发现,该方法可以用于测量低温条件下极性分子的转动温度以及平动碰撞截面与平均转动碰撞截面之比。针对既没有电偶极矩也没有磁偶极矩的中性分子,提出了一种通过腔增强效应产生高强度红失谐单频单模激光束来操控12分子束的全光型速度滤波器和分束器的新方案,并通过三维蒙特卡洛方法对12分子的速度滤波和分束效果进行了模拟。通过激光消融的方法产生了用于激光冷却的MgF自由基,分别通过质谱和光谱的方法观测到了MgF自由基分子的信号。首先,本文介绍了利用静电斯塔克效应操控极性分子的基本原理；利用有限元软件对实验所用四极导引杆的电场分布进行了模拟,通过蒙特卡洛的方法对分子束在静电场中的动力学过程进行了理论模拟,得到了分子束的速度分布、空间分布和导引效率。研究了经过准直器后样品分子束横向速度以及纵向速度的变化,以及不同转动量子态的导引效率。介绍了整套实验装置,包括真空系统、四极静电导引电极、脉冲高压开关装置、低温系统以及四极质谱仪分子束探测系统。本文第三章详细介绍了通过高压开关得到分子束纵向速度分布的基本原理。在早期的实验装置中,由于样品分子管道、真空系统以及铜腔结构设计不合理,导致最初的实验结果与国际同行的实验结果有出入,随后我们通过仔细调研大量文献,找到了问题所在,并针对这些问题对低温装置、真空系统以及分子束源系统进行了一系列的改进,实验测量得到了CH3F冷分子束的信号强度和纵向速度分布,将改进前后的实验结果进行了比较,并就改进前后实验结果的异同点进行了理论分析与讨论。通过理论计算和三维蒙特卡洛的方法对低温铜腔中CH3F分子与3.5K He原子碰撞后平动温度和转动温度的降低进行了详细的研究,本文第四章详细介绍了三维蒙特卡洛模拟的过程。通过模拟结果与实验结果对照,得到了CH3F-He的平动碰撞截面与平均转动碰撞截面之比γ=σr/σr=36.49±6.15。在本文第五章中,为了得到理想的超冷分子束源,针对既没有电偶极矩也没有磁偶极矩的中性分子(如12分子和CH4分子等),提出了一种全光型速度滤波器和分束器的新方案。利用ABCD矩阵原理,对所用红失谐1064nm激光在谐振腔内的模式进行了理论计算,基于当前现有的实验条件和激光谐振腔腔增强理论,对谐振腔的腔增强因子进行了理论推导,同时还调研了目前市场上满足实验条件的激光器。通过自编的Labview程序产生了谐振腔内光场分布的数值矩阵,然后将其导入到c++程序并对分子在光场内的动力学过程进行了蒙特卡洛模拟。当两个谐振腔相交夹角为80度的情况下,得到了纵向速度分布半高宽为1m/s的12分子束,相应的平动温度为8mK。在光强不变的情况下,通过调节两个谐振腔相交夹角从80度到10度,得到了1.6%到98.4%的连续分束比。在相交夹角不变的情况下,通过调节两束光的光强比,得到了10.3%到89.7%的连续分束比。模拟结果表明：这种全光型速度滤波器和光学分束器新方案可用于实现对中性分子(如12分子CH4分子等)的有效操控。显然,这样的超冷12分子束在激光频率稳定和光学频标中必将有着十分重要的应用。激光消融是一种通过固态样品制备样品分子束的常用方法,在本文第六章中采用激光消融MgF2固体药片的方法,得到了用于激光冷却的MgF自由基分子束源,分别采用四极质谱仪和光电倍增管测量到了室温下MgF的质谱和自发辐射荧光光谱信号。当消融激光的焦点聚焦在样品上的位置不变时,MgF自由基的信号会在几分钟的时间内迅速衰减,只有不断改变激光焦点在样品上的位置才可以得到稳定的MgF自由基分子信号。实验中我们采用步进电机来带动反射镜调节旋钮,得到了长时间的稳定产出的MgF自由基质谱信号。为了实现MgF分子的激光冷却,本文第六章简单介绍了MgF自由基分子制备的实验工作。主要包括：MgF2固体样品的激光消融、MgF自由基分子束的质谱和荧光光谱探测方案与结果等。最后一章为总结与展望。