在过去的几十年中,原子分子的碰撞碎裂动力学吸引了大量理论和实验科学家的关注,许多开创性的成果被发表。然而这些工作主要局限于简单原子体系（如氢、氦、碱金属原子等）和简单分子体系（氢气、氧气、氮气、一氧化碳等）,对于复杂的多电子原子和包含三个以及三个以上原子的分子体系,由于多体系统薛定谔方程无法精确求解,目前还缺乏可靠的理论来预测碰撞碎裂反应的截面信息以及解释碎裂过程物理机制。为此,我们需要发展新的理论方法和计算程序来解决这些问题。首先,针对复杂原子的电子碰撞电离碎裂过程,我们提出了一套处理碰撞后两个自由电子和一个离子之间三体关联作用的解决方案。我们将一阶扭曲波玻恩近似理论推广到了高阶,并着重考虑了出射过程中两个电子之间的关联作用（post-collision interaction）以及电子和原子/离子之间的极化作用。应用发展扭曲波方法,我们计算了入射电子能量分别为599.6 eV和200 eV时氖原子和氩原子的电子碰撞电离反应截面。相比之前的一阶扭曲波以及其他非微扰理论计算,我们的结果在截面形状和大小上都与实验结果符合得更好。我们的研究表明,基于量子微扰理论的高阶扭曲波方法也能给出高精度的电子碰撞电离绝对散射截面,特别是对一些复杂的多电子原子系统,该方法可以比基于密耦合（Close-coupling）展开的非微扰方法更精确、更高效。另外,我们还应用发展的方法研究了强场中原子的非次序双电离过程,理论结果比较精确地预测和解释了实验中观察到的微分截面极值的大小和结构,并验证了激光场中原子非次序双电离反应中包含的电子关联特性。由于该方法在计算精度和计算效率上具有很大优势,将来可以为国家战略武器和惯性约束聚变等领域研究开展大规模碰撞参数研制。其次,我们针对分子库仑爆炸和超快解离这样一个原子分子物理热点问题发展理论模型和计算程序,系统研究了 H2Ar3+、N2Ar3+和ArCO3+的库伦爆炸过程并讨论了库伦爆炸成像技术的适用性。当分子被重离子、电子或激光电离掉多个电子以后,分子离子将变得不稳定并可能发生库伦势主导的直接碎裂反应,即库伦爆炸。实验上通过库伦爆炸产生的多个碎片动量的符合测量,可以反推得到中性分子的初始结构,这种方法被称为库伦爆炸成像方法。我们应用发展的半经典/量子分子动力学方法研究并验证了库伦爆炸成像技术的有效性,模拟H2Ar3+、N2Ar3+和ArCO3+离子的三体库伦爆炸反应并得到了末态三个离子的动量关联信息。研究结果表明,对于H2Ar、N2Ar这样的对称电荷分布系统,库伦爆炸后三个碎片的动量关联信息确实可以反映初始时刻的中性分子结构。然而对于ArCO这样的非对称电荷分布系统,由于CO2+离子在Ar+的影响下会发生超快转动,在约100飞秒的时间内ArCO离子会从T型结构变为线型结构,这种超快转动机制导致ArCO3+在发生库伦爆炸前结构已经发生了明显的变化。因此,根据库伦爆炸成像技术得到的将不再是中性ArCO结构,而是发生转动后的ArCO3+结构。最后,我们理论结合实验研究了团簇二聚体单边双电离态的碎裂过程及该过程中能量和离子的转移机制。当电子、激光或者重离子与团簇发生作用时,可以产生单边双电离的团簇离子A2+·B,这些团簇离子的碎裂动力学是目前研究的热点。我们首先模拟了 He ·He2+的辐射电荷转移过程,通过考虑它的振动态分布以及不同态之间的偶极跃迁,我们得到了 He·He2+辐射电荷转移过程的动能释放谱,模拟结果与实验测量一致。我们也研究了 N2·Ar2+的解离过程,结果表明N2和Ar2+之间会发生快速的直接电荷转移反应并产生激发态的N2+离子,同时辐射电荷转移反应被抑制。此外,我们理论预言并在实验上发现了 N2Ar2+内部的重离子的转移过程,即N22+·Ar→N++NAr+。在该反应中,属于N2分子的N+被远距离的Ar原子俘获而发生转移,这种现象此前在理论和实验上从未被发现过,该工作对理解生物系统中重离子辐射损伤机制具有重要意义。本论文的组织结构如下:第一章介绍本论文选题意义和相关工作的研究现状。第二章介绍了我们发展的复杂原子（e,2e）反应理论方法及相关研究结果。第三章我们开展了分子离子库伦爆炸理论研究并检验了库伦爆炸成像技术在分子二聚体中应用的可靠性。第四章介绍了单边双电离的分子二聚体碎裂过程中的能量、电荷、质子以及重离子的转移过程研究。最后一章是对所有研究工作的总结和展望。