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以钨原子为代表的过渡金属化合物,其电子自旋多重度高、自旋轨道相互作用强、电子态结构复杂,气相分子的光谱研究结果非常有限。本论文的主要工作是对钨原子化合物,即WO、WS、[W（CO）6]+和[Re（CO）6]+分子,开展激光光谱和质谱实验研究。一方面,通过高精度光谱得到分子常数,为理论计算提供基准数据,并帮助理解分子的化学成键特性和分子内部的相互作用;另一方面,通过气相原子分子的质谱实验,研究其化学反应动力学特性,为同族超重元素的单原子化学反应研究提供直接的数据参考。首先,我们自主设计并搭建了激光光谱与质谱实验平台,并对自由基分子的产生、分子束性质和质谱进行了测试。结果表明,气体放电等离子体可以有效的将激光溅射产生的大量金属原子团簇进行二次解离,变为更小的碎片离子,随后这些碎片产物与气体等离子体发生化学反应产生目标化合物自由基,超声射流冷却后,这些化合物自由基分子离子具有很低的振动和转动温度,非常适合激光光谱实验。另外,改进后的Wiley-Mclaren型飞行时间质谱仪对正负离子工作良好,质量分辨率好于1500,为后续开展分子离子化合物实验提供了必要的基础。其次,我们测量了WO自由基分子的高分辨光谱,研究其低能量电子态结构。通过放电辅助的激光溅射装置配合O2/Ar混合气,我们制备了气相WO自由基分子,测量了在18900-23500 cm-1范围内的激光诱导荧光光谱,并归属到12个电子激发态跃迁,其中新发现四个电子激发态。通过光谱的振转拟合分析,得到了WO分子在不同电子激发态的分子常数,包括振动频率、非谐性项、带源、转动常数（键长）、离心畸变等。首次测量了在无碰撞条件下所有电子振动态的荧光退激曲线,获得其寿命。实验观测到的光谱出现反常的同位素位移,利用电子振动态能级结构和寿命,给出了合理解释。结合之前的发射谱实验结果,可以确定在实验测量能量范围内的所有?<3的电子态都被观测到,通过与高精度理论计算比较,发现实验观测到的5个0+对称性电子态远多于理论计算预言的2个,需要更高精度的理论计算进行验证,并帮助理解WO分子复杂的电子态结构。再次,我们开展WS自由基分子的低能量电子态研究。通过激光溅射二硫化钨（WS2）靶材制备了WS自由基分子,测量了13100-21500cm-1范围内的激光诱导荧光光谱,观测到42个电子振动跃迁谱带,归属到11个电子激发态跃迁,大多数电子激发态都是首次被实验观测。通过光谱的振转拟合分析,精确确定了WS分子基态的自旋轨道分裂大小为2181.10（9）cm-1,得到了不同电子激发态的分子常数,包括电子态能级、振动频率、非谐性项、转动常数（键长）、离心畸变、激发态寿命等。另外,实验结果给出了第一电子激发态和第二激发态的自旋轨道分量,以及第六个到第十二个?=1的电子激发态能级的完整的信息,为高精度量子化学计算方法开展强电子关联和强自旋轨道耦合的分子体系的电子态结构计算提供了基准数据。最后,开展了气相W/Re羰基化合物分子反应动力学的实验研究。我们通过将激光溅射纯金属Re和W靶材产生的原子、离子产物与不同比例的He与杂质气体（O2、H2、H2O等）等混合气体来研究过量CO条件下的稳定反应产物。同时我们也进行了高精度的密度泛函理论计算,发现W/Re离子与充足的CO反应的稳定产物为[Re（CO）6]+和[W（CO）6]+离子,这与我们的飞行时间质谱实验结果一致,为下一步在实验上开展Bh元素的单原子羰基化学反应实验提供了直接的数据支持。