电荷耦合器件（Charge coupled device，CCD）是空间对地遥感、天基目标观测、宇宙天文观测领域应用的核心成像器件。然而，空间辐射环境是应用于空间的CCD面临的主要威胁，辐射环境中的高能粒子作用于CCD产生电离效应、位移损伤效应，可导致器件性能退化或功能失效，严重影响卫星和载荷的在轨性能与运行寿命。多年来，CCD的辐射效应与机理、试验评估方法和抗辐射加固技术一直是国内外的研究热点。目前在CCD电离效应研究方面，对机理的认识、试验评估方法的研究较深入，并已发展出有效的CCD抗电离辐射加固措施。但是在CCD位移损伤效应方面的研究相对来说尚不充分，体现在以下三方面：1）空间带电粒子（尤其是质子）入射CCD同时产生电离效应和位移损伤效应，目前缺少两种效应的分离测试及表征方法；2）对粒子入射后产生的位移缺陷、缺陷导致参数退化的物理仍缺乏深入分析。3）实际在轨运行时，CCD的位移损伤效应与环境温度、器件工作模式等因素有较强的依赖关系，目前在环境参数、工作模式对CCD位移损伤效应的影响方面仍有待深入认识。针对以上问题，本文从光电转换、电荷转移等器件工作物理过程入手，开展了电荷耦合成像器件位移损伤效应与机理的相关研究，主要包括电离效应和位移效应所致参数损伤的分离、位移损伤缺陷对参数的影响机制、工作环境和工作模式对敏感参数的影响机制三方面。首先，开展了电离效应和位移效应所致器件参数退化的分离测试方法研究，通过γ射线、中子和质子辐照和退火试验，分析了电离效应和位移损伤导致暗信号退化的机理，分析了γ射线诱发暗信号及其非均匀性退化的机理，获得使CCD电离效应退火的温度条件；得出质子辐照诱发位移缺陷导致的体暗信号增长，所占总体暗信号增长的比例。其次，开展了位移损伤缺陷导致CCD敏感参数退化的物理机理研究。分析了缺陷类型对不同光电参数影响的程度、原因及等效性，分析了平均体暗信号、电荷转移效率（CTE）的退化与位移损伤剂量的关系，分析了导致CTE退化的主要缺陷，获得了位移损伤缺陷类型的影响机制、位移损伤表征参数、位移损伤所致参数退化的经验拟合公式。然后，研究了工作环境和工作模式与辐射效应的相关性，通过辐照后CCD的不同温度下测试及退火测试，研究了体暗信号及其非均匀性、CTE的变化规律和原因，分析了缺陷退火对温度响应曲线的影响机理。主要研究结果如下：1. CCD辐照后经过100℃退火可基本消除电离效应的影响，能量小于23MeV的质子辐照后，CCD表面暗信号占总暗信号增长比例为70%-80%，磷空位（P-V）中心所致体暗信号占总体暗信号比例为30%。2. P-V中心是导致CTE退化的主要缺陷，光谱响应退化主要由位移效应引发，不同能量质子辐照对CTE的影响、质子和中子辐照导致体暗信号增大的机理是相同的，而暗信号非均匀性、热像素的增长与辐照粒子类型有显著的相关性。3. 低温下暗信号迅速下降，热像素减少，CTE的变化取决于辐照诱发的P-V中心；CTE随着势阱饱和度降低而明显下降，积分时间对CTE的影响较小。通过本文的研究，实现了电离效应和位移效应所致参数损伤的分离，完善了位移能量沉积和位移缺陷类型与参数之间的关联性，提供了位移损伤与敏感参数之间退化关系的分析方法，了解了工作环境和工作模式对辐射效应敏感参数的影响机制，验证了测试条件的变化对参数测试结果的重要性。此外，本文采用仿真手段与试验手段相结合的方法填补了国内相关方面研究的缺失，所得结果对抗辐射工艺的发展、辐射损伤评估方法和试验标准的建立提供了有力支持。