本文以聚酰亚胺薄膜（PI）为研究对象，采用电子顺磁共振技术（EPR）、光学透过率测试、傅里叶红外光谱及拉曼光谱等现代分析方法，研究了材料在综合辐照条件下光学性能退化规律，以及辐照诱发自由基缺陷的演化机制，建立了时效过程中光学性能与自由基演化之间的对应关系。研究表明，综合辐照会导致聚酰亚胺分子链发生断裂，形成自由基g值为2.0025，并且g值不随辐照能量及注量的改变而发生变化。综合辐照自由基的含量随着辐照注量的提升先增加后减少，材料光学吸收率具有相同的变化趋势，而质子和电子单独辐照自由基的g值也为2.0025，但自由基种类不同，且自由基含量随注量的增加一直上升，光学性能损伤持续加重。聚酰亚胺在时效过程中，其自由基的含量逐渐降低，演化规律符合指数加线性的模型，其中指数部分代表了材料内部自由基之间的复合反应，线性部分代表了材料表面自由基的中和效应。聚酰亚胺的光学吸收率在空气中也会逐渐降低，同样以指数加线性的规律回复，表征自由基复合的特征时间常数τradical值与表征光学性能回复的特征时间常数τoptical值基本相等，说明了材料光学性能的回复与内部自由基的演化有着直接的联系。电子辐照诱发的自由基在空气中衰减速度很快，表征自由基复合的特征时间常数τradical值约为0.1h，质子辐照诱发自由基复合的特征时间常数τradical值为1.2h，而综合辐照的自由基复合特征时间常数介于二者之间为0.49h和0.59h。说明了电子诱发的自由基在室温下复合速度最快，质子诱发的自由基复合速度最慢，综合辐照介于二者之间，且复合的速度与辐照粒子的能量有关。通过对内部结构进行测试，发现辐照过程中聚酰亚胺分子结构被破坏，酰胺环发生了开环反应，并伴有表面碳化现象，质子辐照后材料表面的碳化程度随辐照注量的提升而增加，综合辐照后表面碳化现象程先增加后降低的趋势，其原因是高浓度自由基导致材料表面活性提高，出现羰基化反应，造成羰基含量增加，减缓了材料的光学性能损伤。综合辐照条件下自由基含量和光学性能随注量的变化规律与质子和电子单独辐照不同，且自由基的浓度高于质子单独辐照与电子单独辐照自由基浓度的总量，因此质子与电子对聚酰亚胺的综合辐照效应并不是质子与电子单独辐照效应的简单加和，它们之间具有耦合效应。