离子径迹指的是荷能离子穿越靶材料时沿其路径产生的损伤区域,它是电子能损在凝聚态物质中引起的一个重要的辐照效应。深入研究离子径迹的电光学性质不仅有助于理解径迹形成的微观机理,也有助于径迹技术在光电子学和纳米科技中的应用。本论文借助多种光谱技术对高能重离子在几类材料中的辐照损伤效应进行了观测,研究了径迹区域物质的微观结构和光学性质。　　 论文首先研究了高能Fe和Xe离子辐照二氧化硅玻璃产生缺陷的种类和规律。研究发现,辐照在材料中产生了E’心、NBOHC和ODC(Ⅱ)等缺陷,且E’心和NBOHC主要产生于高能重离子的电子能损作用下Si-O-Si非弛豫键的断裂,而ODC(Ⅱ)主要来自于入射离子与氧原子的核碰撞过程。在PL测量中发现未辐照二氧化硅玻璃中有一个可能是由杂质原子导致的荧光峰,电子能损过程可使其部分脱色。　　 用UV-Vis、FTIR和THz-TDS技术研究了1.157 GeV的Fe离子在PS和PE中产生的径迹的光学性质随电子能损和离子剂量的变化关系。研究发现,在UV-Vis波段,由于辐照导致聚合物中气体元素的逸出,碳原子的富集导致材料的吸收边随着剂量和电子能损的增加逐渐向长波长方向移动。利用多Lorentz函数对不同剂量和能损条件下辐照的PS的UV-Vis透射谱进行了拟合,获得了材料在此频段的光学常数,之后利用有效介质理论提取出了辐照材料中径迹的光学常数,发现随着电子能损的增加,径迹的折射率逐渐降低,而消光系数逐渐增大,同时径迹的半径随电子能损以0.74的幂指数关系增加。　　 在THz波段,PS中径迹的折射率和吸收系数都高于未辐照PS,在PE中,径迹的折射率低于未辐照PE而吸收系数高于未辐照PE。两种材料中径迹的折射率的不同变化趋势可能与材料本身的结构有关。用Drude-Lorentz模型分析了辐照PS和PE中的径迹在THz波段的介电行为,获得了径迹的直流电阻率和载流子迁移率。　　 FTIR测量证实了高能重离子辐照下聚合物中特征键发生断裂并产生了新键的实验现象,通过拟合获得了特征键的损伤截面和新键的产生截面。研究发现,聚合物中新键(如C≡C和C=C键)主要产生于接近径迹中心的区域,而在径迹晕的区域里分子键会发生部分辐射分解和交联。