可控核聚变是解决人类能源问题的终极途径,获得了世界上越来越多科学家的关注,目前主要以磁约束方式与惯性约束方式为代表。在惯性约束核聚变科学中,高电荷态离子在稠密等离子体中的能量沉积过程是靶丸α粒子自持燃烧、粒子快点火技术等方向的核心研究内容。该沉积能量的大小不仅与弹靶碰撞过程相关,还与入射离子的电荷态密切联系,如有理论指出该能损与入射离子有效电荷Zeff的二次方成正比。因此针对高电荷态离子分别与气体靶和等离子体靶相互作用中的离子电荷态研究,对于深入发掘低温与高温等离子体环境中离子电荷交换机制的差异,精确描述对应能量损失过程,具有十分重要的研究意义。高精度的实验数据也能为未来强流重离子束驱动惯性约束聚变科学提供关键的物理参数数据。依托中国科学院近代物理研究所HIRFL加速器装置,作者在其中320 k V低能重离子综合研究平台上建成了专用的高电荷态离子与靶物质相互作用实验测量终端。实验中系统性测量了玻尔速度能区高电荷态Ne7+、Xe20+离子穿过不同面密度的气体Ar靶后的电荷态分布,获得了相应的电荷态演化实验数据。理论上基于已有的电荷交换截面数据与理论模型,精确计算了玻尔速度能区Ne和Xe离子与Ar气相互作用中的电离截面与俘获截面等,最终取得了出射离子的电荷态分布、平均电荷态数值及其与靶面密度的依赖关系。该理论结果能够准确描述实验数据,因此本工作为清晰描绘玻尔速度能区高电荷态离子与气体靶相互作用过程提供了一种有效途径。完成的主要工作为以下内容:（1）较为系统的研究了玻尔速度能区的Ne7+离子与Ar气相互作用中的炮弹离子电荷态演化机制。首先,实验测量了1.75 Me V的Ne7+离子穿过不同气压条件（不同面密度）的Ar气靶后的电荷态分布,获得了离子电荷态分布随靶面密度演化的实验结果。理论中不仅考虑单电荷交换过程,还额外考虑了双电荷交换过程,将计算的平均电荷态同实验结果开展了比较分析,评估了多电荷交换截面对电荷态演化的贡献。研究中还发现在平衡阶段后期,出现了明显炮弹离子能量损失,使平衡电荷态出现新的变化,在现有理论无法解释的条件下,作者提出了一种新的分析模型,较好的解释了实验现象,且通过Schiwietz公式再次验证了其有效性。（2）较为系统的研究了玻尔速度能区的Xe20+离子与Ar气体靶相互作用的炮弹离子电荷态演化机制。首先,实验测量了5 Me V的Xe20+离子穿过不同面密度的Ar气靶后的电荷态分布,获得了离子电荷态分布随靶面密度演化的实验结果。为了深入理解其中的电荷交换反应机制,理论上作者基于不同的电荷交换截面理论模型（CTMC和半经验定律）,综合考虑原子的壳层结构、作用细节等因素对电荷交换的影响。基于实验结果,提出一种理论假设,定性解释了能量损失对电荷态演化的影响。（3）针对低密度等离子体靶,作者完成了等离子体关键参数的诊断工作,利用模拟离子-等离子体相互作用的蒙特卡罗计算程序,分别计算了玻尔速度能区的高电荷态Ne离子穿过氢气靶和氢等离子体靶后的电荷态分布,发现等离子体靶条件下的炮弹离子电荷态明显增加,其原因可归结于等离子体中存在大量自由电子,造成了电荷交换机制存在显著差异。