基于含氘电极真空弧离子源的强流短脉冲中子发生器目前受到了广泛的关注，在中子瞬发伽马能谱测量和脉冲中子-中子探测技术中有重大应用价值。这种含氘电极真空弧离子源将产生复杂混合粒子束，其中包括各种价态的金属离子、氘离子和金属蒸汽。在中子发生器工作时，这些复杂混合粒子束不断与氘（氚）靶发生相互作用，从而严重影响靶的稳定性和工作寿命。本论文采用分离研究的方法，开展了复杂混合粒子束在氘化锆靶膜中的沉积行为及辐照损伤的研究，最后研究了不同粒子束对氘化锆靶膜出中子性能的影响，揭示了各种粒子辐照损伤效应的物理机制，为评估氘化锆靶膜性能的稳定性提供了实验依据，主要获得了以下研究成果:　　1)建立了脉冲离子束与膜材相互作用的物理模型，获得了不同参数下离子束辐照氘化锆靶膜的内部温度-应力场变化规律。模拟结果表明:靶膜表层温度随脉冲离子束的脉冲加载时间变化剧烈，并在脉冲结束时达到峰值;表层热应力-时间曲线与温度-时间曲线变化规律保持一致;热应力在膜-基底交界处存在应力跃变，表明膜-基底交界处易受热应力影响，存在薄膜剥离基底的趋势;金属离子的热损伤和热应力损伤远大于氘离子，因此在中子发生器中，控制金属离子的比例对于改善氘靶的局部热效应和热应力至关重要。　　2)开展了金属钛离子注入氘化锆薄膜的辐照损伤机制和影响研究，针对氘化锆薄膜中氘原子的扩散和分布、注入钛原子的变化规律以及薄膜表面缺陷损伤机理分别进行了讨论，最后研究了氘化锆薄膜在氘氘核反应中的出中子性能。研究结果表明:金属离子有强烈的溅射作用，会造成整体薄膜厚度的减少，但这种溅射效果会导致氘化锆薄膜的表面氘浓度分布在大剂量钛离子注入后达到平衡。金属钛离子辐照会在氘化锆薄膜表面产生辐照损伤区，辐照损伤区的缺陷来源于入射离子的碰撞散射，易使氘化锆薄膜表面的氘发生解吸附，造成表面氘浓度的下降。氘化锆薄膜的氘氘核反应中子产额与薄膜表面氘浓度分布密切相关，随着金属钛离子辐照剂量的提高，中子产额出现了显著的下降，下降幅度约12％，但最终中子产额趋向于稳定。　　3)开展了大剂量氘离子注入氘化锆薄膜的辐照损伤机制和影响的研究，讨论了氘化锆薄膜中氘原子的扩散和分布、薄膜表面缺陷损伤机制和影响，以及氘化锆薄膜在氘氘核反应中的出中子性能。研究结果表明:大剂量氘离子注入后，氘原子会在薄膜的离子沉积区域复合成为氘分子，当氘分子聚集到一定程度，氘分子（氘气）会向外喷发并破坏薄膜，在薄膜表面形成凹坑。氘离子注入后将会大量沉积在薄膜内部的沉积区域，大剂量氘离子注入会使氘化锆体内出现超化学计量比（氘∶锆=2∶1）的氘浓度，这是薄膜内氘原子复合形成氘分子并无法向外逃逸现象的一个佐证。氘离子辐照后，氘化锆薄膜内沉积区的氘原子会向低浓度区域扩散，最终氘含量在氘化锆体内达到平衡，且不低于未辐照前氘化锆体内氘含量，表明氘化锆薄膜在氘离子注入后有一种自愈效果，这源于缺陷对氘原子的钉扎作用。大剂量氘离子辐照氘化锆薄膜将产生两种不同形式的辐照损伤机制，一种是在入射碰撞区基于碰撞散射形成小尺寸空位型缺陷，另一种是在离子沉积区基于氘气泡形成大尺寸空洞缺陷。氘化锆靶膜内部的氘浓度对氘氘核反应的贡献微乎其微，大剂量氘离子注入产生的缺陷以及沉积区的氘浓度变化对氘氘核反应中子产额性能的影响较低，但造成的薄膜表面物理损伤却是致命的。调节氘化锆薄膜在大剂量氘离子辐照下的氘氘核反应中子产额性能有两条有效途径:第一，是改善薄膜的力学性能及抗辐照损伤性能;其次，多次低温卸放氘靶中注入的氘原子，以降低沉积区氘原子的复合，减少体内大尺寸空洞缺陷的形成。　　4)开展了金属钛蒸汽沉积氘化锆靶膜对中子产额及稳定性的研究，讨论了金属钛蒸汽沉积下，氘化锆薄膜中氘元素的扩散和分布，以及氘化锆薄膜在氘氘核反应中的出中子性能。研究结果表明，金属钛蒸汽沉积会使氘化锆薄膜表面附上一层金属钛薄膜，但这层薄膜与氘化锆之间有一定的扩散浸润现象，表现为钛膜层与氘化锆膜层的分界并不清晰。同时，氘化锆体内的氘原子有向表面钛膜层扩散的迹象。钛金属蒸汽对氘氘核反应中子产额的影响非常大，这源于金属蒸汽沉积将改变氘化锆表面的氘分布。调节氘化锆薄膜在金属蒸汽沉积下的氘氘核反应中子产额性能有两条有效途径:第一，是降低离子源产生的金属蒸汽量;其次，适宜的提高靶温度以促进氘原子向表面钛层的扩散。