随着超快超短激光脉冲的发展,飞秒激光与分子之间的相互作用引起了人们极大的关注。飞秒激光与原子分子相互作用的基本物理过程是靶物质被电离,而电离的方式和过程是目前强场物理研究的重点。对于多个电子被电离后的分子离子,由于库仑力的作用发生解离,解离所释放的能量转化为离子碎片的平动能。通过飞行时间质谱仪对解离后碎片价态、动能和角分布等物理量进行测量,可以为人们研究飞秒强激光与分子相互作用的机理和过程提供重要的实验数据。本文通过自建超高真空飞行时间质谱仪,将特殊尺寸的离子提取极板和动量能量守恒定律相结合,从无序的库仑爆炸离子对中筛选出特定角度的分子离子对,研究了氮气分子在飞秒强激光场中的电离和解离行为。1.基于经典力学和蒙特卡洛方法,编写了一套离子飞行过程的模拟程序,对离子在飞行时间质谱仪中的运动过程进行了模拟。并基于该程序优化了离子提取加速极板的几何尺寸,限定了大部分大角度库仑爆炸离子对,从空间大量无序分子中筛选出特定角度内的分子离子对,实现空间分子虚拟极化。2.重新优化设计了新的微通道板探测系统,通过对供压和收集电路的优化,消除了探测信号拖尾震荡问题。3.根据动量与能量守恒定律,对收集到的库仑爆炸离子对进行一对一判定,准确的区分出不同离子对的解离通道和对应的动能释放。激光功率密度在4×1014W/cm²至2×1015W/cm²的范围内,实验结果表明每个解离通道释放的动能几乎保持不变。4.功率密度为9×1014W/cm²时,研究了库仑爆炸离子对角分布。排除干扰离子后,在θ=0°处出现了收缩结构,结合其他文献数据分析,该收缩结构主要来源于N₂²⁺不同态的库仑爆炸。