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演化晚期恒星的星风是星际介质的主要来源之一和生产有机和无机尘埃的高效工厂。因为由星风形成的星周包层温度一般比较低，所以尘埃的辐射主要集中于红外和毫米波波段，因此星周包层的红外特征是研究恒星晚期演化和尘埃的形成的重要的线索。21μm特征是一个目前只在富碳的PPN中发现的独特尘埃特征：它具有高度一致的轮廓特征而且所有已知源都表现出大致相同的特点。此外，21μm特征的辐射能量高达整个天体源红外辐射的8％，对后续的演化将产生重要的影响。因此对这个特征的深入理解和对其载体的正确证认很可能成为研究演化晚期恒星星周包层及其演化的一个有效的窗口。
本文从载体候选体的证认和搜寻新的21μm源两方面进行了细致的讨论。首先，我们希望对已有的众多载体候选体进行系统的检验和总结，淘汰不合理的候选物质并为后续提出的新候选物质的检验提供一个简洁而有效的方法；另一方面我们结合己知21μm源的典型色指数筛选出一批新的候选体并用空间红外望远镜Spitzeri挂行了观测，希望能找到更多的21μm源以便更好地确认21μm特征的存在环境及其本身的固有特点。
第一章介绍了中小质量恒星的晚期演化及其星周包层的形成和主要特点，然后对21μm特征的发现和历史作了一个简要回顾。
第二章针对己提出的十数种21μm特征载体候选物质，我们提出了载体检验的两条重要标准，即：(1)该候选物质中的各种元素是否具有足够的丰度来辐射出观测到的21μm特征强度；(2)候选物质的光谱中是否包含了其它没有观测到的附加特征。我们选用了最典型的21μm源HD56126作为检验天体来检验候选载体物质的丰度和相关特征。考虑到物质中的关键元素，我们把目前为止提出的8种无机物载体以及富勒烯和Ti原子的化合物(属于有机物候选体)分成了4组进行详细讨论，即：含Ti化合物，含S化合物，含Si化合物和含Fe化合物。计算结果显示，其中3种物质：(1)TiC纳米颗粒，(2)富勒烯和Ti原子，(3)SiS2，其中的Ti(S)元素丰度不足以解释观测到的21μm特征的强度；而另外5种候选体：(4)掺杂的SiC，(5)金刚石结构的C、Si化合物，(6)SiC核-SiO2幔，(7)Fe2O3，(8)Fe3O4，则因为其它相关特征和21μm特征的相对强度比不能在合理的尘埃温度范围内得到解释所以都不能成为合适的载体。在目前讨论的9种候选物质中，FeO颗粒似乎是最合适的载体，无论是在丰度，相关特征和21μm特征轮廓上来说都和观测最为接近。
第三章介绍了我们如何利用色余挑选出新的21μm源候选天体以及它们的Spitzer观测和结果。根据IRAS12μm测光与MSXC波段(12.13μm)测光的可比性和IRAS25μm对21μm附近连续谱强度的估计，我们认为21μm特征可能会导致MSXE波段(21.34μm)的色余。基于这一基本假设，我们从MSX和IRAS的对应体中挑选出了18个具有高质量测光数据的源并利用Spitzer空间望远镜对其中的16个源进行了观测。结果显示，在目前观测的源中，没有21μm特征被探测到。考虑到己知21μm源大部分都不在MSX的巡天范围内，可能扩大搜索范围会带来新的收获。
第四章总结已经开展的工作，并对21μm特征的后续研究进行展望。