天体演化、激光聚变及合成金属氢等问题均涉及到氢及其同位素在高温高压下的状态研究，激光诱导惯性约束聚变(ICF)微靶丸的设计强烈依赖于氘氚(D2+T2)混合物在高温高压条件下的物态性质，利用强激光辐照靶丸产生强冲击波对D2+T2混合气体进行冲击压缩是ICF实现核聚变反应的必要条件，氘氚混合物的压缩特性将影响到终态高温等离子体的维持时间、终态密度及是否发生聚变，即影响到氘氚燃料能否形成热斑，实现中心点火。由于氢的同位素氚既是污染性物质又价格昂贵，目前还不具备在实验室直接开展实验研究的能力，采用氢氘(H2+D2)混合物在实验室通过冲击压缩方法进行模拟实验研究，然后再考虑同位素效应，进而提供预测D2+T2混合物状态方程无疑是一条经济可行的技术路线。因此，冲击压缩稠密H2+D2混合气体物态方程研究具有明确的应用背景和重要的科学意义，其高温高压物态方程数据可以为辐射流体动力学计算机模拟提供重要输入参数，用于检验和标定计算程序。　　本学位论文以实验为主，实验结合理论，对稠密H2+D2混合气体高温高压物态方程进行了实验和理论研究，其主要内容分为两部分:第一部分是氢氘混合气体高温高压状态方程实验研究，包括Hugoniot物态方程、冲击温度、界面粒子速度及瞬态光谱的实验测量;第二部分是稠密氢氘混合气体高温高压物态方程理论研究，从自洽流体变分理论出发，建立了氢氘混合物在部分离解区的状态方程计算方法，研究了压力和温度离解效应对混合物状态方程的影响。通过本文工作，取得了以下几个方面进展:　　（一）、通过对实验靶装置的优化设计，将激光测速技术首次引入到稠密气体多次反射冲击压缩实验，采用阵列式多普勒探针系统(Doppler Pins System—DPS)、多层复合窗口及双层膜结构解决了测试探头在狭窄空间的布置及激光测速反射面抗高温熔化问题，建立了多通道瞬态辐射高温计(PMT)+多通道光学分析仪(0MA)+多普勒探针系统(DPS)的单发次、多信息量联合测试实验技术，可以实现对稠密气体多次冲击压缩光谱辐射历史、瞬态发射/吸收光谱及界面粒子速度历史的同步测量，有效解决了以往依靠辐射高温计单一技术手段的光辐射测量方法诊断压缩气体二次及以上次冲击状态需要借助理论计算确定的缺陷，使得对稠密气体多次冲击状态的实验测量不再受制于压缩气体透明性变化的影响而完全由实验直接确定，该单发次、多信息量联合测试实验技术在国内外未曾报道过。　　（二）、采用对初始氢氘气态样品进行预压缩和降温的方法提高初始样品密度，进而以二级轻气炮为加载工具，并借助冲击波反射技术对预压缩样品实施多次冲击压缩，在此基础上以磁测速系统及上述联合测试技术为主要诊断方法，实现了对氢氘混合气体多次冲击压缩光谱辐射历史、瞬态光谱及界面粒子速度剖面的同步测量，对氢氘混合气体一次至五次冲击压力、一次至二次冲击温度及达到冲击平衡态时的压力和粒子速度进行了直接地实验确定，获得了氢氘混合气体2～160GPa、2300～5300K冲击压力和温度范围全新的状态方程实验数据，与现有氢氘混合气体状态方程实验数据相比较(ChenQi-feng等，Physica B,348(2004)，299)，使实验的压力范围提高了数百上千倍，为状态方程数据库增添新的实验数据。　　（三）、通过分析实测氢氘混合气体光谱辐射历史并结合理论计算，发现具有初始透明性的氢氘混合气体在二次冲击到～13GPa、～4400 K时出现透明性(400-800nm波长范围)丧失现象，来自基板界面的反射冲击波对样品进行冲击压缩时发出的光辐射已经难以穿透波前压缩气体层和窗口然后被辐射高温计所测量，而氢氘气体在压缩下的透明性丧失首先出现在短波长(我们测试的400nm)方向。实验中我们采用两种不同的窗口材料（蓝宝石和LiF窗口）来观测受冲击样品的光辐射，得到了相同的实验结果，而蓝宝石和LiF窗口保持冲击透明性的压力范围也远远高于气体的二次冲击压力，由此我们推断这种光辐射难以穿透现象主要与受冲击气体光学特性的改变有关，随后的窗口界面粒子速度剖面测量也为氢氘气体这种透明性丧失现象提供了更加直接的证据支持。　　（四）、考虑分子离解、粒子间的非理想相互作用、离解能随压力温度降低的自洽变分修正对状态方程的贡献，建立了上述实验压力区域稠密H2+D2混合气体高温高压物态方程数值计算方法[自洽流体变分理论(SFVT)]，并对上述实验初始条件和加载条件下稠密H2+D2混合气体多次压缩状态方程进行了数值计算，计算结果从几个GPa直到一百六十GPa压力区与实验数据均具有良好的符合程度，两者的一致性表明上述计算方法对于描述目前实验压力范围氢氘混合气体高压状态方程是合理的。进一步分析了分子离解对混合物状态方程的影响，在一次压缩到2～5GPa，2300～3400K压力温度范围，仅有少量的分子离解发生（离解度α＜1％），离解对状态方程的贡献可以忽略;在二次压缩到11.49～16.31GPa，温度4400～5300K时，分子离解度上升到3％以上，离解效应对混合物二次冲击温度预测有明显影响，而对压力的影响还不太显著。