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本文由两部分组成：第一部分应用量子化学的从头算ab initio方法，从理论上研究了聚苯乙烯（PS）及其同位素取代物一氘代聚苯乙烯（DPS）和氚代聚苯乙烯（TPS）单体的平衡几何构型，红外光谱强度，氘、氚代聚苯乙烯（DPS，TPS）单体中温度、压强与熵的关系，正则振动模式及频率，并对正则振动模式进行了简单分析。第二部分应用氩离子（Ar+）轰击法、高能电子辐照法和激光光解法从实验上初步研究了PS材料在离子轰击、电子和光子辐照前后的微观结构的变化，模索其分解碳化机理。 第一部分 氘、氚代聚苯乙烯单体ab initio研究 聚苯乙烯（PS）及其同位素取代物（DPS、TPS）是惯性约束核聚变（ICF）研究中的重要的固体热核有机靶材料。随着ICF研究的不断深入，对PS和DPS的研究也向更深层次发展。 由于过去人们对PS的研究主要集中在工业应用上，尤其是在塑料工程中，如对其聚合条件、聚合度、分子量的大小、抗冲击强度、熔点、沸点、热解等物理化学性能的研究。在ICF中，利用氘、氚热核燃料取代PS材料中的氢的研究工作在国内起步较晚，1998年，中国工程物理研究院与四川大学合作，首次成功地在国内制备出了氘代率大于98％的氘代聚苯乙烯（DPS），为ICF固体聚变材料的研究打下了坚实的基础。 本部分应用HF、MP2、BLYP-DFT等从头算（ab initio）量子化学计算方法，在6-31G*基组水平上，对聚苯乙烯（PS）单体基态的平衡几何构型，C—D键的键能，红外光谱强度以及温度、压强对熵的影响，并对正则振动频率及其归属进行了分析。 主要结果如下： 1、苯乙烯（C8H8）基态为（?）1A′，其最稳定的构型为平单面构型，并非扭转的非平面构型。结果表明，用密度泛函理论中的BLYP方法得到的能量最低，而且几何构型参数与实验值能较好吻合。 2、C-D键的键能是我们关心的一个非常重要的参数。在考虑了零点能校正（Zero Point Correction）的情况下，得出的C-D键的健能在3．821eV-4．057eV之间，其中乙烯基上与苯环相邻的C-D键所对应的能量最低：3．821eV。 3、理论计算得出C8H8、C8D8、C8T8的红外光谱强度图，同位素取代效应明显：苯乙烯发生氘、氚取代后，红外光谱有明显的红移现象，且其光谱强度减弱。 4、为了从热力学的角度研究C8H8、C8D8、C8T8在不同压强，不同温度下热力学参数嫡的变化，我们应用BLYP－DFT方法进行了理论计算。结果表明，相同压强下，衬T刀＞STSm＞SC。；；。：相同温度下，巳。，。＞Sc。。。＞不。。。，这一结论符合热力学的变化规律。 5、聚苯乙烯单体有16个原子，是非线性多原子分子，有42个振动模式 （3N－6），其中 29个平面振动模式，13个非平面振动模式。我们所关心的 C－H （C－D）键的振动属平面内的伸缩振动，且其位于 2900cm－‘－3100cm较窄的波长范围之内。本部分的研究可以为ICF实验研究提供一定的理论指导。 第二部分 聚苯乙烯薄膜碳化工艺初步研究 聚苯乙烯做为ICF实验用的有机靶材料，其在激光场中的温度效应以及碳元素对D－T热核聚变过程的影响，特别是对DPS的解体温度和断键温度的研究，是一个十分重要的课题。 以往人们利用离子轰击法（Ar“、He”、H”），高能射线辐照法，对PS材料的改性机理以及在离子、高能射线辐照下物理化学性能的改变进行了广泛研究。但做为储氢材料，研究氢及其同位素释放的碳化进程工作还未见相关报道。 本部分采用高能电子辐照法、离子轰击法和激光光解法研究了PS材料在离子轰击、电子和光于辐照前后的微观结构特性。主要结果如下： 1、用Ar”轰击PS小球，其实验现象为先发泡变大，后又慢慢变黑缩小。这可能是由于 Ar“的束流太大门 OlllA)，Ar与 PS小球发生非弹性碰撞，Ar”停留在 PS小球中，大部分能量转化成热能而使PS发生热解，随着吸收能量的不断增加而碳化变黑。 2、用波长为248urn、脉冲能量为200mJ的KrF准分子激光器在真空室内照射PS薄膜，其现象为受照射部分变薄。这可能是PS薄膜由于光解成不同的碎片离于而脱离薄膜的原故。但光解碎片的种类及能量要用时间飞行质谱（TOF－MS）等在线检测仪器才能检测到。 3、用不同剂量（30G、60Gy、90Gy、120Gy、150Gy）的高能电子辐照陀薄膜，通过检测对比其在辐照前后的FTIR谱，我们发现：随辐照剂量的增加，百分透过率门％)及百分透过率变化量（AT％）增大，说明吸收率减小，即辐照后C十键因碳化或者断键而减少。 本部分的研究为以后进一步开展这方面的研究奠定了基础。