中文摘要：

在理论研究方面建立氢、氦、氘混合物流体在高温稠密状态区物态方程的统计热力学理论模型；采用量子化学从头算方法研究高密度混合体系中粒子间多体相互作用，确定粒子间等效对势中函数参量的取值及其与密度温度的定量关联；研究混合体系等离子体相变和流体相分离问题。在实验研究方面采用低温压缩技术制备氢、氦、氘稠密混合样品，利用二级轻气炮技术将样品加载到高温高压状态，并测量其物态方程和辐射特性。将实测混合物数据和国内外现有单质气体实验数据用于标定部分Van der Waals势参数和压致离解电离参数。在较宽温度（50000K以下）和压力（100GPa以下）范围计算氢、氦、氘混合稠密流体的物态方程数据，并与国内外其它理论计算结果和部分实验数据进行比较；研究分子流体相/原子流体相/等离子体相的相互转化。本工作对研究金属氢问题、行星结构模型、聚变武器及惯性约束核聚变等问题具有重要意义。

结论摘要：

氢氦及其混合物的高温高压状态方程是建立土星木星等结构模型的基础，研究结果直接应用于氘氦体系成为设计激光核聚变方案的重要参考数据，所建立的相关实验技术和分析方法同样适用于爆轰产物状态方程研究。本文建立起一套低温压缩气体靶实验技术，并成功地制备了初始状态为77K和30MPa的氢氦及混合气体样品；提出了利用二级轻气炮多次冲击实验技术研究气体混合物高温高压物态方程的新途径，并建立了一套多次冲击阻抗匹配数据处理方法。结合冲击波辐射测温技术，在接近兆巴压力下检验了现有分子流体微扰变分理论。发现该理论分别在（60GPa,20000K），（50GPa,4000K）和(30GPa,3000K)条件下能准确给出氦、氢氦混合物以及氢的（PVT）状态方程数据。采用量子从头计算方法揭示出高密度下氦原子间复杂的多体相互作用，分别考虑了二体、三体、四体、五体甚至六体关联效应对体系高压状态方程的贡献。对现有实验状态方程给出了合理解释，并给出氦在180GPa压力范围的压缩曲线。将分子流体微扰理论与等离子体模型耦合，得到部分离解和电离区氢流体状态方程，在离解区与从头算结果一致，并解释了强激光冲击Hugoniot实验数据。