载能粒子束与材料相互作用是核技术的重要研究领域,对应用和基础物理的研究非常重要,也在核医学、核农学等新型交叉学科的发展中占有非常重要的位置。电荷交换是其中一个重要的研究方向,可以极大地推动核聚变、材料分析技术等应用技术的发展。石墨具有非常吸引人的特性,可以作为核聚变托卡马克装置的第一壁材料,可以应用在反应堆中作为慢化剂及结构材料,还可以代替铯包覆金属作为等离子体中的负离子增强材料,以促进负离子源的长期可控调节。粒子与高定向热解石墨（HOPG）之间的电荷转移主要集中单电子的氢原子上,这是电荷交换研究的模型体系。但是实验中观测到的H-份额较高,与传统的基于自由电子气近似的共振电荷转移模型的预测不一致。一般在小角低能碰撞（＜5 keV）中,只观测到了负离子的形成,而没有观察到正离子。随着入射能的提高,可以预见正离子产额会越来越显著,但目前缺乏十几keV能量下的多电子离子与HOPG间电荷交换的研究,以及对正负离子之间的竞争机理的深入讨论。本文进行了8.5-22.5 keV能量的C-、O-、F-离子掠射HOPG表面形成负离子的实验研究,其中散射角固定为8°,测量了负离子份额随入射速度（能量）和出射角度的变化曲线。散射形成的三种负离子份额均随入射速度（能量）的增加而增加,随出射角度的增加而降低。其中,F-份额最高,C-份额最小,这表明三种负离子份额分别与其电子亲和能顺序相符合。F-离子份额的速度（能量）依赖不符合第二类平行速度效应,与理论预测不符。我们计算了HOPG的电子态密度,认为HOPG的伪带隙对电荷交换有重要影响,表面“有效高功函数”使得两类平行速度效应发生转换,与实验结果符合较好。另一方面,负离子形成的角度依赖出人意料,与大多数低能（几keV）离子束与金属和半导体表面散射的实验结果不同。这可能是由表面“有效高功函数”和近距离碰撞形成正离子的共同作用,导致出射轨迹中离子的电子俘获占主导地位,即出射角越大,作用时间越短,负离子形成概率越低。本工作明确了正离子对负离子形成具有重要影响,并定性的、合理的解释了负离子角度依赖的实验结果。本工作极大地提高了对于十几keV能区电荷交换过程的认识。