电子碰撞激发(Electron Impact-Excitation,即EIE)是存在于各种等离子体中最基本的原子物理过程之一,包括天体物理、热核聚变以及各种实验室产生的等离子体。高精度的电子碰撞激发参数对模拟各种等离子体光谱和诊断等离子体的状态非常重要。由于热电子速率分布的各向异性或者是电磁场的影响,电子与离子碰撞之后处于激发态的离子在各磁子能级的布局通常呈非统计性分布,导致其辐射光谱极化。近年来,随着实验技术的不断发展,大量的等离子体极化谱被观测到,并成为研究等离子体内部各向异性电子能量分布和角分布,以及诊断等离子体温度、密度的重要探针。在电子束离子阱、同步辐射光源等试验中,定向电子或者是光子与离子作用后也会辐射极化光谱,对这些极化光谱的实验和理论研究是人们十分感兴趣的课题。目前的研究中由于低入射电子能量时共振的贡献比较强以及电子之间的相互作用也比较复杂,所以人们更多关注近阈和较低碰撞能时的碰撞激发截面、微分截面和极化度。随着入射电子能量的进一步增大,就会产生一些内壳层激发态以及亚稳态的激发过程,而对于较高激发能时其精细的磁子能级激发截面以及较高碰撞能时辐射光极化特性及角分布依赖于碰撞能量的变化规律目前研究甚少。最新的实验研究已表明,在高电荷离子的电子碰撞过程理论研究中, Breit相互作用的影响不能忽略。然而以往大量的理论研究中,人们却都忽略了这种效应。　　本文采用多组态Dirac-Fock(MCDF)理论方法以及我们新发展的全相对论扭曲波(RDW)计算程序包REIE06,对高离化态类氢、类氦、类锂离子电子碰撞激发形成激发态能级、截面、磁子能级布局情况以及辐射过程辐射光子极化度和极化度角分布等特性做了详细的计算,重点分析了Breit相互作用对其的贡献。本工作具体内容包括:　　第一章简要的介绍了本文所涉及到的一些基本概念,描述了高电荷原子碰撞的相关过程,给出了电子碰撞激发以及辐射过程的物理图像。并调研了少电子体系电子碰撞激发截面、磁子能级截面以及辐射光极化度的研究背景和研究现状。　　第二章细致的给出了多组态Dirac-Fock(MCDF)理论方法,给出了求解靶态波函数、连续态波函数、电子碰撞激发相关参数所用的理论方法,并对相关理论方法的高阶修正做了细致的说明。　　第三章计算了类氢Ti21+、Fe25+、Sn49+、Au78+离子从基态1s2S1/2到2p2P3/2的截面、磁量子能级截面,以及辐射X光极化度、角分布随入射电子能量(1-15倍激发阈值)的变化规律。分析了Breit相互作用对总截面、磁子能级截面以及辐射X光极化度的贡献。对于1s2S1/2到2p2P3/2的跃迁既是电偶极跃迁又是磁四极跃迁,本章也分析了E1-M2混合对辐射X光极化度干涉效应。重点以Fe25+离子为例,计算了辐射X光极化度随散射角的分布情况。　　第四章计算了Z=10-92类氦离子电子碰撞激发截面和辐射光极化度。重点以类氦Fe24+离子为例,系统计算了不同入射能量条件下,电子碰撞激发Fe24+离子从基态1s21S0到单激发态1s2l(l=s,p)、1s3l(l=s,p)各精细结构能级及磁量子能级的截面,并对亚稳态1s2s1S0、3S1到双激发态2s2p3P1、1P1能级、磁量子能级截面,以及退激发辐射光子的极化度做了计算,研究了总截面、磁截面和辐射光谱极化度依赖于入射电子能量的变化规律,并与包括Breit相互作用的结果进行了比较。同时给出了激发态1s2s3S1,1s2p1P1、3P1,2到基态1s21S0辐射光极化度随原子序数Z的变化规律。对于双激发态,比较了双电子复合与电子碰撞激发两种机制时产生同一辐射谱线极化度差异。最后给出了E1-M2干涉效应对双激发态2s2p1P1-1s2s3S1辐射光极化度的影响。　　第五章在1-6倍激发阈值能量范围内研究了类锂Ar15+、Ti19+、Fe23+、Ge29+离子基态1s22s2S1/2到内壳层激发态1s2s2p(3P)4P3/2(u)、1s2s2p(3P)2P3/2(q)、1s2s2p(1P)2P3/2(s)电子碰撞激发总截面和辐射光极化度依赖于入射电子能量的变化。重点以Fe23+离子为例,细致的计算了在1-15倍激发阈能范围内,电子碰撞激发Fe23+离子的总截面、磁量子能级截面、退激发辐射Ka线的线性极化度和角分布,并给出了包括Breit相互作用的结果。　　第六章对之前工作做了一个简单的总结,并对工作中存在的问题和不足做出了初步的展望。