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石英玻璃和多组分硅酸盐玻璃拥有优异的光学性能,是重要的空间光学材料。在空间粒子环境下玻璃会产生色心,导致透过率下降而失效。玻璃辐照着色是空间玻璃服役必须克服的问题。随着航天工业的发展空间飞行器在轨时间不断增长,这对空间玻璃的耐辐照性能和地面辐照考核的准确性提出更高的要求。本文通过吸收谱、EPR谱、FTIR和PL谱等方法,对不同羟基含量的石英玻璃以及掺铈和不掺铈多组分硅酸盐玻璃的着色机理和色心动力学进行了研究,并对不同粒子类型和同一粒子类型不同剂量率对玻璃辐照着色的影响进行了分析,得到了以下结论: ⑴色心类型及色心动力学规律:石英玻璃JGS1辐照后色心类型为E心、ODC和B1,色心浓度随剂量的增大线性增加;石英玻璃JGS2和JGS3辐照后色心类型均为E心、ODC、B1、HC1、Al-OHC和HC2,其中JGS2中色心浓度与剂量呈多项式关系,而JGS3中色心浓度先快速增加后趋于饱和,呈指数关系;多组分硅酸盐玻璃K9和K509辐照后色心类型为E心、ODC、HC1和HC2,且色心浓度均随剂量的增加呈饱和指数关系增长。 ⑵玻璃耐辐照机理:石英玻璃耐辐照程度为高羟基JGS1>中等羟基JGS2>低羟基JGS3,多组分硅酸盐玻璃耐辐照程度为掺铈K509>不掺铈K9。石英玻璃OH耐辐照机理:Si-OH在粒子辐照过程中分解得到的H原子与玻璃中的E色心、NBOHC和Al-OHC结合,生成在紫外可见波段透明的Si-H,H-bond Si-OH和Al-OH基团,从而达到耐辐照的目的。多组分硅酸盐玻璃Ce耐辐照机理:Ce4+吸收电子形成Ce3+,抑制俘获电子型色心E等的形成;Ce3+吸收空穴形成Ce3++,抑制俘获空穴型色心HC1和HC2的形成。 ⑶辐照参数对玻璃着色影响:Gamma剂量率对石英玻璃和多组分硅酸盐玻璃着色影响较小,地面考核可以适当提高gamma剂量率加速试验过程。电子剂量率对石英玻璃JGS3的辐照着色影响很小,而对于多组分硅酸盐玻璃K9和K509,可见波段色心浓度随着电子剂量率的增大呈指数关系减小。低剂量率gamma辐照和电子辐照引起的玻璃色心类型和浓度几乎一致,因此采用gamma辐照作为地面考核空间玻璃耐辐照性能的方式比较可靠。