单电子波函数或称轨道是原子分子物理学和量子化学中描述核外电子运动的重要概念,轨道的能量和空间分布决定了分子体系众多化学和物理特性。基于两体碰撞近似下快电子碰撞电离的（e,2e）电子动量谱学,能够同时测量分子轨道的能量和动量空间的电子密度分布,是一种研究物质电子结构的有力工具。然而,电子动量谱学在应用到分子体系时受到了气相样品分子随机取向的限制,分子结构信息会因为分子取向的球平均而丢失掉。本论文以实现分子框架下的电子动量谱学测量为目标,研制了一台能够符合测量电子碰撞电离过程中两个出射电子和解离离子的谱仪,即（e,2e+ion）谱仪,并开展了相关的实验研究。该谱仪将纵向离子动量成像技术与全角度双环型（e,2e）谱仪结合,在测量两体（e,2e）反应出射的两个电子的动量矢量的同时,符合测量同一事例中剩余离子解离产生的碎片离子的动量。如果剩余离子所处电子态是快速解离的排斥态,解离瞬间分子将来不及转动,靶分子的取向就可以用碎片离子的动量方向近似,这样根据测量到的三个带电粒子的能量和动量信息就能够推导出分子框架下分子轨道的电子动量分布。本论文工作主要由两部分构成:第一部分,作者独立研制了一台采用光电阴极电子枪的离子动量成像谱仪,并利用该谱仪开展了电子碰撞诱导的若干分子的解离动力学研究。这部分工作为（e,2e+ion）谱仪的研制以及分子框架下电子动量谱学研究的开展进行了前期探索。第二部分,作者与实验室其他同学合作,结合全角度电子动量谱仪和离子动量成像谱仪,设计了一台全新的纵向（e,2e+ion）谱仪,克服了（e,2e+ion）事例三重符合等技术难题,利用CH3I分子进行了分子框架下的电子动量谱学测量的验证性实验,得到了初步的实验结果。本论文共分为7章,内容分别为:第1章回顾分子轨道成像实验研究进展,重点介绍电子动量谱学的原理、仪器发展历史以及存在的问题,在此基础上讨论发展分子框架下的电子动量谱学的必要性、相关研究的最新进展以及遇到的挑战,并提出研制一台纵向（e,2e+ion）谱仪的思路。第2章到第3章为论文的第一部分:第2章介绍独立研制的离子动量成像谱仪的工作原理和谱仪各个部分的设计方案,详细描述离子动量成像谱仪各部分的调试过程以及谱仪的校准和性能测试。第3章介绍利用离子动量成像技术开展的分子电离解离动力学研究。在C2H22+两体解离动力学研究,我们用1 keV的脉冲电子束碰撞C2H2分子束,在测量得到的飞行时间关联图中观察到了脱质子通道（C2H22+→4 H++C2H+）和氢气生成通道（C2H22+→4 H2++C2+）,而另外两个两体解离通道（C2H22+→ CH++CH+和C2H22+→C++CH2+）的事例则在关联图中混合在一起,作者发展了一种通用的新方法解开了这两个通道,并获得这4个通道的KER（Kinetic Energy Release）分布和精确的相对分支比;在电子碰撞诱导的HCOOH2+和（HCOOOH）22+的解离动力学研究中,通过飞行时间关联分析,借助上述的新方法,我们识别并区分出了4个HCOOH2+两体解离通道和1个甲酸二聚体（HCOOH）22+的两体解离通道,获得了这些通道的KER和相对分支比;此外,利用兰州近代物理研究所的反应谱仪平台开展了 5.7 keV/u Xe15+的电子俘获碰撞诱导的N2Oq+（q=2,3）的两体解离动力学研究。通过对散射炮弹和碎片离子对进行三重符合测量,并分析离子对的飞行时间关联图,我们识别出12个两体解离反应通道,并计算出了这些通道的KER分布和相对分支比。使用完全活化空间自洽场方法（Complete Active Space Self-Consistent Field）计算了 N203+离子沿N-N和N-O键方向的势能曲线。通过比较KER谱和相关势能曲线的计算结果,我们阐明了N2O2+和N2O3+的两体解离机制。第4章到第6章为论文的第二部分:第4章介绍纵向（e,2e+ion）谱仪的工作原理与各个部分的设计方案,重点介绍谱仪的分子束与真空系统、探测器系统、数据采集与处理系统以及供电系统等的设计方案。第5章介绍纵向（e,2e+ion）谱仪的调试,详细介绍了谱仪中电子动量谱仪系统和离子动量成像系统的调试过程以及性能测试。第6章介绍利用新研制的纵向（e,2e+ion）谱仪开展的碘甲烷分子的分子框架下的电子动量谱学研究,初步的实验结果表明:碘甲烷分子的le轨道电子动量方向主要垂直分子轴的方向。第7章梳理博士工作期间的研究工作,总结工作中的收获,针对各部分工作中存在的问题提出了一些解决方案,并对后续的发展进行了展望。