核材料辐照损伤研究是材料科学领域与核能研究领域的热点问题。基于加速器的重离子辐照因为具有高损伤效率，安全性等优点而普遍用在核材料辐照损伤性质研究上。研究载能离子与材料的相互作用，对理解离子与物质的相互作用机理、揭示辐照引起材料微观结构的变化以及探索新型抗辐照损伤材料上具有重要的意义。　　本论文主要包括三部分:1.利用氦离子辐照单晶ZrO2材料并退火探究缺陷及氦泡在不同剂量下随温度的演化特性;2.探究不同膜层厚度、不同制备方法的ZrO2/W纳米多层膜材料抗辐照性能的差别;3.研究电子能损对离子辐照损伤结果的影响。　　ZrO2的氦离子辐照损伤及退火性质研究部分，选择100 keV的氦离子在9×1016和3×1017 cm-2两个剂量下进行辐照，然后在真空中500℃、800℃、1100℃和1400℃四个温度下进行退火。实验结果显示，ZrO2单晶材料辐照后高温退火行为表现为较强的氦浓度依赖性。在较低的辐照剂量下，辐照后未观察到氦泡，经过高温退火后氦泡出现;而在较高的辐照剂量下，辐照后材料中直接出现氦泡而且由于高的氦浓度而在氦离子射程的位置出现带状断层。氦泡的出现导致材料表面区域晶体结构的变形和表面鼓包的出现。在两个辐照剂量下，高温退火都会造成氦泡内部压强的增大并最终导致氦的释放。氦离子辐照并高温退火后观察到了不同大小与形貌的氦泡。氦泡形貌的演化满足使体系自由能减少的原则，是由材料体系内的弹性应力和氦泡表面自由能共同作用的结果。在辐照后，体系的弹性自由能起主要作用时，氦泡主要是椭圆状或带状;高温退火后，氦泡的表面自由能起主导作用，氦泡多为球形，长方形或正方形。　　在ZrO2/W纳米多层膜材料抗辐照性能研究部分，选择的样品为直流和射频磁控溅射两种方式生长的单层膜厚为5nm和50 nm多层膜样品，在室温下进行氦离子辐照。辐照能量为70 keV,辐照剂量范围为8×1016-6×1017 cm-2。实验结果表明，即使对于相同的纳米多层膜组成成分，由于结晶品质、晶界结构和界面的不同，抗辐照性能有所差异。从直流与射频两种方式制备的5nm层厚样品的对比中发现，材料内晶体的结晶品质对抗辐照性能有重要的影响，材料内部丰富的晶界结构能够有效的吸收缺陷和抑制氦泡的长大;从膜层厚度为5nm的样品与膜层厚度为50 nm样品的对比中发现，直流方式制备的5nm层厚样品因其材料内部数量更多的层间界面结构，使得辐照产生的缺陷以及沉积的氦离子从产生或沉积区域迁移到缺陷吸收区域所需的距离大大缩短，氦泡也较难在大量界面间长程迁移聚集长大，从而显著提升了其抗辐照能力。　　探究电子能损对材料辐照损伤影响的部分，进行了室温下初步的实验。选择的绝缘体材料为单晶碳化硅，金属材料为单晶铜。辐照离子为4.5 MeV和1 MeV的铜离子。研究的深度范围为样品表层前200 nm范围，该范围内的电子能损较强，而且可以排除沉积杂质元素的影响。利用SRIM计算，调节剂量使该范围内的平均损伤程度一致（弹性碰撞造成是损伤程度一致），看高低两个能量下（电子能损不同）损伤情况的差别。实验结果显示，6H-SiC单晶材料随着辐照剂量的增大，电子能损对由核能损造成的晶格移位损伤表现出了明显的退火效应;而单晶铜由于具有高的热导率和低的电声耦合系数，电子能损对晶格移位损伤基本无影响。