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团簇物理学研究的主要目的是确定团簇的几何构型和电子结构，了解团簇的物理和化学性质，弄清不同大小的团簇如何由原子、分子逐步演化而成，以及随着这种演化，团簇结构和性质的变化规律。团簇结构与性质的研究对于理解物质从微观到宏观的过渡具有重要作用。团簇科学已经发展成为一门介于原子分子物理和固体物理之间的新型交叉学科。金属氧化物团簇的性质不同于金属氧化物分子和固体，在团簇体系中存在着共价键和离子键。近年来，由于金属氧化物团簇在催化反应、半导体、磁性材料、药物开发等方面具有广泛的应用，科学家们在实验和理论上都致力于研究金属氧化物团簇的结构和稳定性。因此研究金属氧化物团簇的光谱与结构具有非常重要的意义。
质量分辨阈值电离(MATI)光谱是上个世纪90年代发展起来的一种新的高分辨光谱方法，其分辨率比传统的光电子能高了近干倍。由于MATI光谱方法具有质量分辨的本领，非常适用于多质量体系的研究，在分子、自由基、过渡态和团簇等领域得到了广泛的应用，为物理、化学、生物等领域提供了大量可靠的数据，已成为研究离子态振动结构的一种有效手段。本文利用该光谱学方法，研究了金属氧化物团簇的振动光谱与结构，结合量子化学计算和光谱模拟，确定了团簇的几何构型与电子结构，分析了团簇的物理性质和变化规律。
搭建了MATI光谱装置，利用激光溅射金属技术制备了金属氧化物团簇，用飞行时间质谱技术确定团簇的种类，利用MATI光谱技术得到了团簇的高精度绝热电离能和离子态的振动结构。本文主要内容如下：
第一章，主要介绍了团簇及团簇的发展，阐述了团簇研究的意义以及团簇的研究方向，概述了金属氧化物团簇的研究现状，介绍了研究离子态光谱的方法。
第二章，详细阐述了MATI光谱技术的原理，介绍了MATI光谱实验装置、团簇的产生和探测方法，论述了各种电场对光谱谱峰的影响。最后介绍了量子化学计算方法和夫兰克.康登光谱模拟的原理。
第三章，利用MATI光谱技术系统地研究了过渡金属氧化物团簇M2O2(M=Sc，Y, La)的振动光谱与结构，获得了高精度的电离势和振动结构信息。通过量子化学计算和夫兰克.康登原理模拟了光谱，标识了MATI光谱的振动谱线。研究了不同质量的同族金属对团簇的电离能、振动频率和团簇内的键长的影响。
第四章，研究了过渡金属氧化物团簇M3O4(M=Sc，Y， La)的振动光谱与结构，测量了团簇的绝热电离能和高分辨的离子态振动结构。结合量子化学计算和光谱模拟，标识了团簇的振动谱线，解释了随着金属质量变化，团簇性质变化的规律。
第五章，利用MATI光谱技术研究了超价金属氧化物团簇Li3O和Ca2O的振动光谱。结合量子化学计算确认了团簇的电子组态和几何结构。分析了超价电子的特性。
第六章，本论文的总结以及对未来工作的展望。