离子阱质谱计及相关技术的研究一直是原子分子物理、生物和化学领域的前沿课题。多重离化态离子在原子分子物理、表面科学、等离子体物理、核物理以及天体物理中,扮演着重要角色。我们开展了离子阱质谱计射频囚禁场非线性情况下囚禁离子运动特性和多重离化态过渡金属离子的低能碰撞实验研究。讨论了离子阱质谱计囚禁场中射频分量含有非线性成份即倍频成份时单个囚禁离子运动特性。采用函数级数法求解了囚禁场倍频情况下的离子运动方程,得到了囚禁离子的第一稳定区、宏运动和微运动频率随倍频参数的变化。发现随着非线性分量的增大单个囚禁离子的第一稳定区减小、宏运动频率增大、微运动频率减小。在多重离化态离子实验中,用电子束轰击产生N2+离子,测量了N2+离子与N2中性分子的碰撞电荷转移速率系数,实验结果(1.75（0.33）×10-9cm3·s-1)与他人在类似条件下的结果一致,也与Langvin模型理论相当,从而对自行设计的离子阱质谱计进行了校准。接着用激光溅射方法结合交叉离子束冷却技术在离子阱质谱计中产生和囚禁了平均能量为5.1eV的Fe3+离子,获得了Fe3+离子在本底真空下的衰减特性,得到了Fe3+离子与中性N2, H2的电荷转移速率系数的首次测量值(4.36（0.46）×10-9cm3·s-1, 1.64（0.22）×10-10cm3·s-1),并与经典模型的理论估算值进行了比较,两者的结果在数量级上是一致的。以上结果为聚变等离子体物理等研究领域提供了很有价值的实验数据,同时还能对理论模型进行验证。