一直以来,人们对原子结构和光谱的研究有很大的兴趣。在实验中,人们可以获得光谱线的波长、能级自然辐射寿命、分支比、超精细劈裂常数等一系列的光谱数据。这些光谱数据不但在理解原子结构方面是至关重要的,而且在其他领域也有重要应用,例如在天体物理学领域,借助各种地基望远镜和太空望远镜,人们获得了大量高分辨率的天体光谱,对这些光谱的分析有助于人们研究恒星演化过程,确定星系和星云中的元素丰度,而光谱分析很大程度上依赖于准确的跃迁几率和振子强度等原子参数。精确的跃迁几率和振子强度还可以用来检验和完善原子参数计算过程中的理论方法。自然辐射寿命结合分支比可以准确确定能级的跃迁几率和振子强度。近年来,虽然很多科研组对钴、铍和硅原子的自然辐射寿命进行了测量研究,但是,目前已获得的数据并不完善,例如:高激发态的辐射寿命很少;已报道的数据存在不一致的现象等等。因此,开展钴、铍、硅自然辐射寿命的实验研究是非常必要的。由于时间分辨激光诱导荧光技术可以避免非选择激发带来的级联效应,因此被广泛应用于自然辐射寿命的精确测量。本文利用时间分辨激光诱导荧光技术测量了钴原子、铍原子和硅原子的自然辐射寿命。实验中,使用激光烧蚀技术获得含有自由原子的等离子体,然后使用激发激光将处于基态或亚稳态的原子激发至目标能级。被激发的原子自发辐射产生的荧光通过单色仪分光,然后经过光电倍增管探测并由示波器观察和记录,最后采集得到的荧光衰减曲线传入电脑进行寿命拟合分析。对跃迁分支比,我们采用观测空心阴极灯发射光谱的方法进行测量。利用高分辨率光栅光谱仪和光电倍增管组成的探测系统,对钴原子的发射谱进行观测分析,将待测谱线进行高斯线型拟合,确定峰值强度。由于测量的光谱线在经过探测系统时会有损耗,而且在不同波长位置,探测系统对谱线强度的响应程度有所不同,所以,在分支比测量中,需要准确确定实验系统的光谱响应曲线来得到谱线的真实强度。本论文的具体内容包含以下三部分:一、利用时间分辨激光诱导荧光技术对28345.86~55922.3 cm-1范围内24条钴原子能级的自然辐射寿命进行了测量,其中20条能级的寿命属于首次报道。我们的结果与前人已测结果相比符合很好。本文测量的钴原子寿命值在6.8到129 ns之间。我们还通过观测空心阴极灯的发射光谱,测量了13条钴原子能级的39条谱线的跃迁分支比,并结合我们的寿命结果获得了这些谱线的跃迁几率和振子强度。二、利用时间分辨激光诱导荧光技术测量了64506.45~71160.52 cm-1之间的5条铍原子高激发态能级的自然辐射寿命。我们与比利时Mons大学的Pascal Quinet博士科研组合作,用考虑实极化效应的Hartree-Fock方法理论计算了铍原子位于42565.35~72251.27 cm-1之间17条能级的跃迁几率,得到了自然辐射寿命和分支比的计算值。结合分支比计算值和我们测量的以及他人确定的可靠的自然辐射寿命值,对铍原子17条能级发射的90条谱线的跃迁几率和振子强度的计算结果做了修正。三、采用时间分辨激光诱导荧光技术测量了硅原子位于47351.55~63844.65 cm-1之间的14条能级的自然辐射寿命,其中9条能级属于首次测量,测量结果在8.7到43.4 ns之间。综上,本文研究确定了钴、铍和硅三种原子激发态能级的自然辐射寿命、跃迁分支比、跃迁几率和振子强度等辐射参数,其中大部分能级是高激发态。这些数据丰富了原子数据库,对原子理论研究、天体光谱分析、等离子体物理、核反应过程模拟和激光物理等领域都具有重要科学意义和应用价值。