中国散裂中子源(CSNS)是目前我国在建的规模最大的重大科学研究基础装置。CSNS是采用高能加速器加速质子束轰击重金属靶发生散裂反应来产生中子的装置,其质子束功率和能量分别为500kW和1.6GeV。在高能质子束轰击重金属靶的过程中,入射质子和散裂中子与靶相互作用将导致靶产生位移损伤;同时,质子和中子与靶核发生核反应会产生大量的氢和氦,氢的聚集将会产生氢脆,氦的聚集将会产生氦泡,导致材料的氦脆。上述效应都将严重影响靶材料的宏观.力学特性和使用.寿命。因此,开展靶材料氢氦浓度及离子注入导致的位移损伤等方面的研究,对评估靶材料的安全性和使用寿命具有重要意义。本论文以CSNS中的钨靶为研究对象,运用相关的物理模型,开展了以下工作:1)根据CSNS质子束流的参数和质子与钨反应产生氢氦的反应截面,计算得到了钨中氢氦产生速率;2)基于菲克第二定律和其在稳态脉冲体系中的解,计算得到了钨靶中氢氦的本底浓度和弛豫时间;3)通过引入裂纹尖端的应力场理论,对氢氦浓度在裂纹尖端的增大进行了计算,从而得到了钨靶中氢氦的最大浓度。结果显示:氢本底浓度大约比氦本底浓度3个数量级;钨靶中氢浓度达到最大值所需的弛豫时间为10-50天,氦浓度达到最大值所需的弛豫时间为7-13小时;在裂纹尖端,氢氦浓度会出现不同程度的增大。采用离子注入的方法,对CSNS靶材料钨、包覆材料钽和候选材料金进行了模拟辐照实验研究。利用20MeV的Si+3离子和2MeV的He离子在室温下对钨、钽和金进行双束离子注入,Si+3离子和He离子注入剂量分别为为6.9345×1015 ions cm-2和3.57×1016 ions cm-2。然后对未辐照样品和辐照样品进行纳米压痕、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜测试,通过实验数据分析得到以下主要结论:1)相比未辐照样品,辐照后三种材料的硬度都有明显的增大,其中钽的硬度增加最大,金的次之,钨的最小;2)辐照后三种材料各个晶面对应的X射线衍射峰都有所展宽,分析其原因可能是辐照导致材料中产生了大量的位错和缺陷;3)辐照导致了钨的晶粒细化;4)通过TEM表征,辐照后钨和金中都出现了大量的氦泡,相比未辐照样品,辐照样品中的位错和缺陷有十分明显的增加。