光学薄膜因其可大幅度提高激光传输效率的优点,广泛应用于惯性约束核聚变驱动器、太阳能电池等光学元件表面。二氧化硅化学膜是激光约束核聚变装置内部光学元件镀膜的首选材料,但在多重瞬发辐射环境下的化学膜出现了损伤现象。本论文重点研究了低能中子辐照下化学膜结构改变的微观过程,证实了分子动力学方法在化学膜材料上的可行性,探讨了中子与化学膜材料互相作用造成的化学膜微观结构改变,分析了不同原子种类、不同原子数以及不同反冲能量情况下结构表征参数的变化对化学膜结构的影响。详细给出了化学膜键长、键角、原子配位数以及环尺寸分布等参数随体系中原子种类、原子数以及反冲能量的微观演化规律,为辐射环境和强激光共同作用下掌握材料的结构损伤和性能退化提供理论依据。论文的主要研究内容和结论如下:1.化学膜微观几何结构体系的建立。使用电荷标定法和体积膨大法分别建立了化学膜微观结构模型,证实了分子动力学方法的可行性,探讨两种方法在模拟化学膜结构上的区别。2.低能中子辐照化学膜结构体系的建立。通过对势函数以及原子位移阈能的探讨,使用LAMMPS平台构建了不同原子种类、不同原子数以及不同反冲能量情况下的模拟构型。3.利用建立的化学膜结构体系进行了不同孔隙率化学膜的结构计算模拟。分析了不同孔隙率下的化学膜几何结构参数,获得了可用于中子辐照模拟的孔隙率;讨论了不同方法不同孔隙率的化学膜结构改变规律,获得了可用于中子辐照模拟的建模方法。4.在构建中子辐照化学膜体系的模拟过程中发现了Teter势函数的局限性,分析并引入了新的势函数ReaxFF力场,并模拟证实了ReaxFF力场在化学键合方面的优势。5.模拟了不同原子种类、不同原子数以及不同反冲能量情况下的低能中子辐照化学膜结构的分子动力学过程。讨论了硅氧原子种类原子数目以及反冲能量的不同对化学膜微观结构的影响,并获得了结构演化规律。6.在理论计算方面,探讨了中子束辐照对二氧化硅化学膜几何结构的影响,为辐射环境和强激光共同作用下掌握材料的结构损伤和性能退化提供理论依据。