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弛豫效应谱学(Electron Momentum Spectroscopy: EMS)是目前唯一成熟的一种能够直接探测特定原子分子轨道电子波函数信息的实验技术，借助其独特的优势，我们能够从波函数的层次对分子干涉效应和分子振动效应进行了观测。本论文选取NF3分子和氧杂环丁烷分子为研究对象，分别对分子三中心量子干涉效应和ring-puckering振动效应进了EMS研究。此外，设计了一种新型的极坐标读出式楔条型阳极，并将其与微通道板相结合，研制了一种极坐标读出的二维位置灵敏探测器。本研究分为五个部分： 第一章概述了电子动量谱学，对其物理图像和理论基础进行了介绍，并对电子动量谱学的研究进展进行了简单的回顾与总结。 第二章介绍了2π全角度(e，2e)电子动量谱仪和实验数据处理方法，以及电子动量谱学的理论计算方法。 第三章中，我们设计了一种新型的极坐标读出式楔条型阳极，使用数值模拟方法对其进行了参数优化和性能仿真，并将其与微通道板相结合，成功研制了一种极坐标读出的二维位置灵敏探测器。通过电子与Ar气非弹性散射实验，对此探测器性能进行了实验测试，结果表明其具有较好的位置线性和合适的位置分辨率。 第四章，我们利用2π全角度(e，2e)电子动量谱仪测量了NF3分子外价轨道的束缚能谱和电子动量分布，并使用Hartree-Fock方法、密度泛函B3LYP方法以及SAC-CI方法结合6-311++G*基组和aug-cc-pVTZ基组进行了量子化学理论计算，对实验结果进行了分析和解释。对于分子轨道1a2和4e，我们观测到明晰的三中心量子干涉条纹，并通过拟合获得了NF3分子内F原子之间的间距RF-F约为3.73 a.u.，与前人的电子衍射实验结果(4.03 a.u.)基本一致。 第五章，我们利用非对称不共面电子动量谱仪首次得到了氧杂环丁烷的束缚能谱和价轨道电子动量分布，并将实验电子动量分布与B3LYP/aug-cc-pVTZ方法计算得到的理论结果进行了比较。结果表明，最高占据轨道(Highest OccupiedMolecular Orbital: HOMO)3b1的实验电子动量分布在低动量端出现了一个很大的“翘起”，在平面构型(C2v)下的理论计算无法解释这一现象，而考虑了ring-puckering振动效应的计算结果能够对其进行很好地描述。这表明对于氧杂环丁烷分子，ring-puckering效应对HOMO轨道的电子动量分布有着明显的影响。