原子碰撞过程是一个古老而又年轻的,基础又有着广泛应用的一个研究方向,在可控核聚变,武器物理,天体物理中都有着广泛的应用。长久以来,由于实验条件的限制,实验研究常常限定于基态的原子。冷原子技术的诞生使得产生一个稳定的激发态的原子靶,乃至里德堡态的原子靶成为可能。而超冷等离子体技术的诞生使得实验研究等离子体环境中的原子过程成为了可能。针对我们小组正在进行的超冷等离子体环境中的原子碰撞实验,本论文从理论上模拟计算了实验可能研究的原子过程,得到了一系列有用的结果。本论文第一次利用双中心原子轨道法（TC-AOCC）模拟计算了氢离子和高激发态Li（5d）原子碰撞的单电子俘获过程,计算了电子转移到氢原子各个n,l壳层（这里n为主量子数,l为角量子数）的态选择截面,证实了双中心原子轨道法研究高激发态碰撞的可行性。为了研究等离子体环境对原子过程的影响,我们研究了徳拜屏蔽条件下准单电子体系(O（6+）+H)的电荷转移过程。获得了能级,波函数,电荷俘获截面随等离子体德拜长度变化而变化的规律,并且给出了等离子体环境中电荷转移后自发辐射跃迁的光谱。在离子和原子分子碰撞的单电子俘获过程中,电子被俘获到离子的激发态上,随之产生的自发辐射光谱的偏振性是等离子体各向异性的重要探测手段。为此,我们利用AOCC方法研究了C6+,O（6+）离子与氢分子和氦原子碰撞的单电子俘获过程,获得了和实验一致的单电子俘获总截面和态选择截面。进一步,利用得到的磁量子数分布,得到了C3+(3p~2P3/2)和O5+(3p~2P3/2)离子3p~2P3/2-3s~2S1/2自发跃迁谱线的偏振度,获得了与实验吻合的结果。为了提供实验不同时刻超冷等离子体的参数,利用已有的原子过程参数,采用速率方程的方法,初步研究了超冷等离子体含时演化初始阶段的各组分含量的变化,证实了最初1μs内里德堡原子的产生,获得了与实验定性吻合的结果。最后,在基础理论方面,对于双中心原子轨道法作出了一些有益的扩展。