星际介质(Interstellar Medium，简称ISM)是对恒星际空间中气体、尘埃微粒、磁场，以及作相对论性运动的电子、质子和其他原子核的统称。尽管星际介质只占星系总体质量的很小一部分，但是星际介质与恒星的形成、演化和死亡的整个过程密切相关。不同种类的分子谱线以及同种分子不同能级间跃迁的谱线所需要的激发条件也各不相同，因此我们可以通过比较谱线之间的强度比，来诊断分子云的物理和化学性质。历史上，原子和离子谱线的强度比(intensity ratio)一直是探测ISM物理性质的常用方法。近年来，分子谱线的强度比也逐渐成为诊断星际介质的有力工具。该方法的原理是，不同种类的分子谱线以及同种分子不同跃迁能级间的谱线所需要的激发条件各不相同，可以通过比较谱线强度的不同比值，来计算分子云的密度、温度等物理参数，通过分子（及离子）的丰度来推算星际气体的物理性质以及化学状态。　　在恒星形成区，依据辐射能源类型的不同，分子云处于两种不同状态中:光子主导区(photo-dominated region，简称PDR)，由来自恒星形成区的紫外辐射主导;X射线主导区(X-ray dominated region，简称XDR)，由能量超过1keV的X射线辐射主导。X射线比紫外光子具有更强的穿透能力，能够影响到分子云内部更深范围，而且X射线的加热效率更高;基于这些基本性质的不同，PDR和XDR对星际介质的物理和化学性质的影响有明显不同。PDR和XDR模型通过模拟得出不同的原子分子谱线强度比值，由此来寻找可以用来诊断指示ISM不同性质的分子和原子谱线。模型计算表明分子谱线中HNC/HCN、HCN/HCO+、HCN/CO以及CO(16-15)/CO(1-0)线强比可以作为区分PDR和XDR的指针。CN/HCN、NO/CO以及HOC+/HCO+的柱密度比值也能很好指示PDR和XDR。　　PDR和XDR的微波分子谱线诊断技术已经应用在河外星系的物理和化学演化研究中，不仅证实了该技术的有效性，而且在PDR和XDR模型中引入机械能反馈机制后，使得模型能够更贴切地符合观测结果，为理解河外星系的演化打开了一扇新的窗口。河外星系的分子谱线诊断为理解星系核区分子气体的性质提供了直接的观测证据。随着观测设备性能的提高，谱线的诊断方法也不断进步。继大速度梯度(LVG)模型之后，谱线的强度比这一有力诊断工具，已经取得了丰硕的成果。线强比不仅可以用于诊断不同的星系类型，还可以诊断星系的演化阶段，同时对星系化学演化也有指导意义。　　由于河外星系距离遥远，只能获得整体观测性质。因此，我们将PDR模型应用于银河系恒星形成区，以求对单个恒星形成区分子谱线进行高分辨的研究和诊断。我们对47个恒星形成区(包括28个G333源、12个红外源(IRAS)和7个CMZ源）进行了分子谱线观测，共观测到19种分子，然后将这些分子的谱线强度比与模型拟合的结果对比。我们发现43个恒星形成区处在PDR阶段，仅有1个CMZ源和3个G333源处于XDR区。HCN、HNC和HCO+的线比PDR模型拟合图很好地将47个源分成低密度PDR区，中等密度PDR区和高密度XDR区三部分。纯粹的PDR只能给出中等密度气体的拟合。而较低密度区的线比拟合需要加上机械力反馈，对于银河系恒星形成区这个机械力主要来自年轻恒星的外流。HNC(1-0)/HCO+(1-0)线强比可以很好地指示密度和辐射场的变化。此比值在相同密度下，辐射场加强比值反而越小。而在相同的辐射场下，比值随密度增加而上升。HCN是致密气体很好的探针，同时CO可以很好地指示低密度区，HCN(1-0)/CO(1-0)的比值可以作为恒星演化时标的指示器。我们发现47个源中IRAS源和CMZ普遍处在演化的早期，G333处在其演化的晚期。