本文研究了孤立以及温稠环境中的离化态原子的基本性质与相关动力学参数及其在实验天体物理以及温稠等离子体中的应用。具体来说:（1）利用相对论自洽场Dirac-Slater方法系统讨论大量离化态原子的基态电子结构与电离阈值等基本物理进行研究。利用发展的轨道竞争台阶图,系统研究了轨道竞争与物质性质与精密计算中的电子关联的关系。离化态原子的基态性质,特别是电子结构是进一步精密计算激发态结构以及散射过程的提供基础。（2）继续发展了GRASP-JT程序处理有限激发度的N电子靶态问题,以及第一原理的相对论本征通道R矩阵程序R-R-eigen处理激发散射电子复合体问题。以Ne+光电离过程为例,展示了R-R-eigen矩阵方法的优点。利用R-R-eigen可以直接算出有很好解析性质的短程散射矩阵,即对应多通道量子数亏损理论的物理参数。具有良好数学解析性质的短程散射矩阵,在全能域平滑变化接口,只需在稀疏的几个能量样点上计算便可包含丰富的短程多体相互作用的全部信息。通过我们提出的多通道量子数理论方程的图解法（JHANGZ plot）,将高维参数空间投影到二维参数空间,能够得到所有的束缚能级,借助光谱实验数据可以方便地检验短程散射矩阵物理参数的计算精度,并依此作合理校准。利用散射矩阵的解析延拓性,自电离能区的散射矩阵参数也能够得到进行校准。因此可以方便地得到光谱校准的精度原子分子体系激发态能级结构,以及同等精度的电子-离子碰撞过程的散射振幅,及光电离自电离等动力学速率。因此在天体物理、惯性约束聚变等重大科学领域中有很诱人的应用前景。（3）本文研究了温稠环境中的离化态原子的基本性质。提出一套处理强X自由电子激光与X自由电子激光（XFEL）产生的固体密度等离子体物质相互作用的时空积分模型。理论计算的Al原子物理参数,并考虑了合适的环境效应,即电离阈值下降,利用该参数可以方便直观地模拟固体密度Al温稠等离子与XFEL相互作用的时空积分发射谱,并与实验很好地符合。（4）原子间距足够接近时,原子轨道会发生强烈相互作用,形成成键与反键分子轨道,故需从分子物理角度出发理解原子碰撞问题。初步以分子准完备基的方法探讨分子激发态结构。