光纤正被广泛应用于航天航空、军事、核医学和核工业等与辐射相关的领域，特别是辐射环境下的光纤通信更是越来越受到重视。石英光纤的抗辐射特性也一直是国际国内的研究热点。为了降低石英光纤的辐射敏感特性，研制具有抗辐射能力的石英光纤是非常必要的。本论文以高纯石英光纤材料作为研究对象，从射线与物质相互作用原理出发，分析辐射损伤导致的石英光纤材料中缺陷结构的形成机制，并建立“色心”动力学理论模型；同时，通过实验研究石英光纤材料辐射诱导产生的E色心的特性，以及预辐照与退火技术结合对其特性的影响。其具体研究内容如下：首先介绍了电子和γ射线与物质相互作用的原理，并讨论石英光纤材料辐射损伤机制，材料的微结构特征，以及石英光纤材料辐射诱导形成的几种基本点缺陷结构的原子结构特征。其次，研究了荷能粒子辐照石英光纤材料形成色心的机制，建立了色心动力学理论模型，即创造加激活的色心动力学模型，并讨论了色心形成的动力学过程，以及色心浓度与辐照剂量之间的变化关系。对于低能辐照粒子，色心主要由固有点缺陷形成；对于高能粒子辐照，色心的形成包括两个过程，即色心的创造过程和色心的激活过程。其中，色心的创造主要是由二氧化硅网格中疲劳键的断裂或网格中氧移位而形成，而色心的激活过程主要是由二氧化硅玻璃中固有点缺陷形成。然后，采用电子自旋共振（ESR）波谱仪和吸收光谱仪，对石英光纤材料的抗辐射特性进行了实验研究。实验结果表明，在室温条件下，γ射线辐照石英光纤材料产生的缺陷结构为典型的色心，并且色心可以通过退火处理得到有效的修复。同时，根据本论文建立的色心动力学模型，对色心浓度与辐照剂量的变化关系进行拟合，与实验结果基本一致，表明建立的模型有效。最后，通过实验，研究了预辐照并结合退火技术对石英光纤材料抗辐射特性的影响。研究结果表明，先用γ射线进行预辐照，然后进行热退火处理，可在再次辐照处理时，有效地降低石英光纤材料的辐射敏感特性，也就是再次辐射诱导产生的E色心浓度明显降低，使其抗辐照特性得到明显的增强；并且色心浓度与退火温度相关，当退火温度大于特定温度时，色心浓度才能迅速下降。本论文研究了辐射损伤导致石英光纤材料点缺陷结构产生的机理，探索通过预辐照，结合退火技术的方法，抑制石英光纤材料中点缺陷结构的形成，为提高石英光纤材料的抗辐射特性提供理论依据，同时也为制备具有抗辐射特性的石英光纤奠定了非常重要的理论和实验基础。