千兆电子伏重离子加速器——兰州冷却储存环

能量达千兆电子伏的兰州重离子加速器冷却储存环HIRFL-CSR,是一个集加速、累积、电子冷却及内外靶实验于一体的多功能双冷却储存环同步加速器系统,由主环CSRm和实验环CSRe构成,并以兰州重离子回旋加速器系统HIRFL作注入器。CSR将重离子束的能量从兆电子伏提高到千兆电子伏,同时利用空心电子束冷却技术将束流的动量分散及发射度降低1~2个数量级,并提供多种类的高电荷态重离子束以及放射性次级束(RIBs),以开展更高精度的物理实验及更广范围的应用研究。兰州冷却储存环于2006年建成并投入运行,实现了剥离注入与多圈注入、空心电子束对重离子束的冷却与累积、变谐波宽能区同步加速、等时性环型谱仪、RIBs的产生与收集以及重离子束的快慢引出,并实现了高能重离子束的空心电子束冷却,使得重离子束的动量分散降低到10^-5量级,而发射度收缩到0.1πmm•mrad以下。同时,完成了短寿命近滴线核素的高分辨质量测量物理实验及高能重离子束深层治癌的临床应用实验。     

重离子束辐照选育高产植物乳酸菌

采用重离子束~(12)C~(6+)对乳酸菌出发菌株JTL进行辐照选育。确定吸收剂量300 Gy时最优,在该吸收剂量下,出发菌种的正突变率和致死率均达到最高,分别为34.4%、80%。通过酸斑法初筛和发酵复筛法,选育出高产酸的3株突变菌株(JTL2、JTL3、JTL5),其发酵液中乳酸含量比出发菌株JTL提高了41.29%~49.64%。同时,经过传代实验证实,3株菌株具有良好的遗传稳定性。研究表明,利用重离子束~(12)C~(6+)辐照处理乳酸菌可以得到高产酸的突变菌株,诱变效果显著。     

CSRe等时性模式质量测量数据获取系统

等时性模式奇异核的质量测量(Isochronous Mass Measurement)是兰州重离子冷却储存环(HIRFL-CSR)上的物理研究项目之一.离子在CSRe中回旋时,每次穿过飞行时间探测器产生的信号经放大后由数字示波器DPO 71254采集.基于LabView和TekVISA的获取程序被开发出来用于自动存储示...     

CpG-ODN对12C6+离子照射所致胸腺损伤的防治作用

为了探讨CpG-ODN对~(12)C~(6+)离子照射所致胸腺损伤的防治作用,C57BL/6L小鼠受到5 Gy~(12)C~(6+)离子全身照射后观测其30 d存活率,计算照射后1 d和3 d胸腺指数。使用苏木精-伊红染色法评估胸腺组织病理学变化;末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记法检测胸腺细胞凋亡;免疫组化法检测γ-H2AX以判断DNA双链断裂水平;免疫荧光法检测外周血中CD3~+T细胞数量。实验结果显示,~(12)C~(6+)离子照射后使用CpG-ODN处理小鼠存活率提高50%,胸腺组织损伤减轻,发生凋亡和出现DNA双链断裂的细胞数量减少,外周血中CD3~+T细胞数量增加。这些表明CpG-ODN能够减轻~(12)C~(6+)离子照射所致的胸腺损伤,其原因可能与抑制胸腺细胞凋亡和减少细胞内DNA双链断裂有关。     

~(12)C~(6+)离子束诱变选育温度耐受螺旋藻高产藻株及其培养条件的优化

以极大螺旋藻(Spirulina maxima)为实验材料,利用不同剂量的~(12)C~(6+)离子束对其进行辐照诱变,采用平板分离和温度选育初筛变异藻株,通过生物量和遗传稳定性复筛温度耐受高产突变株,并优化其培养条件。结果表明,在吸收剂量为600 Gy和800 Gy时对藻株的诱变效果显著,致死率为71.84%和78.47%,筛选出的2株温度耐受突变株,分别是经600 Gy辐照后20℃培养和经800 Gy辐照后35℃培养条件下的螺旋藻突变株Sm04#和Sm21#。经过10次传代培养,生物量分别达到0.54 g/L和0.91 g/L,较对照组提高了11.49%和12.64%,且遗传稳定性良好。培养条件的优化实验表明,Sm04#和Sm21#的最适pH均为9.0,最适光强分别为70μmol/(m~2·s)和80μmol/(m~2·s),最适光暗周期依次为12∶12 h和14∶10 h。进一步对2株突变株在室内扩大培养,蛋白质和多糖含量均高于对照组。研究结果为~(12)C~(6+)离子束辐照诱变螺旋藻藻株的开发和应用提供理论依据。     

CSRe团簇内靶温度闭环控制器设计

介绍了国家重大科学工程项目——兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环(CSRe)团簇内靶温度闭环控制器的设计。该控制器给气体喷嘴处测温电阻提供长时间稳定度为0.1%的1mA恒定电流,通过12位ADC得到喷嘴温度,并通过混合信号处理器MSP430F149来实现制冷/加热闭环操作。在多种不同实验气体的情况下,该控制器的温度控制精度小于0.5K。目前,该控制器在现场工作良好。     

3×10~(12)s~(-1)强中子发生器后分析系统调试结果

一、引言兰州大学强中子发生器于1988年通过部级鉴定,氘离子束达30 mA,中子产额达3×10~(12)s~(-1)。然而,由于它是采用混合离子束,靶寿命只有十几个小时。在聚变堆第一壁材料研究中,要求的累计中子注量超过10~(17)cm~(-2)。因此,辐照时间需几百小时。因为氚靶价格昂贵,用混合离子束进行材料辐照损伤研究,其费用是很高的。     

重离子束辐照诱变选育北冬虫夏草高产菌株

利用~(12)C~(6+)重离子束对北冬虫夏草出发菌株的菌悬液进行辐照诱变处理,采用平板分离法初筛变异菌株,通过培养子实体复筛高产菌株,并测定子实体的产量、多糖和虫草素含量。结果表明,在吸收剂量为150Gy时,出发菌株的致死率达到最高为82%;经过初筛和复筛,最终选育出3株高产子实体突变菌株G2、G5、G12,并经连续传代10次,测定子实体产量稳定在8.02~8.21 g/瓶,与出发菌株的子实体产量相比提高了52.47%~56.08%,且稳定性保持良好。研究表明,利用重离子束辐照诱变选育北冬虫夏草,可以获得高产子实体菌株。     

日本理化所电子与放射性核素散射装置

为了精确测量放射性核素原子核的内部结构,日本理化学研究所研制出一种新颖的制作放射性核素靶的方法,使电子与放射性核素散射实验成为可能。该方法主要利用电子储存环中的"离子束缚"现象,使得从外部离子源注入的放射性核素离子被束缚在电子存储环中,形成放射性核素靶并进而与电子束发生散射。电子与放射性核素散射装置于2009年在日本理化学研究所开始建造,其主要包括三个部分:(1)电子束产生装置;(2)电子存储环;(3)放射性核素生成与分离装置。目前除放射性核素生成装置仍然在建设中,其余部分已于2010年建造完成,并利用稳定原子核133Cs和132Xe对其性能进行了测试。结果表明,当电子束流强度约为200 mA时,散射实验的亮度可达约1027 cm-2·s-1。     

用效率外推法测~(131)I和~(198)Au绝对强度

用4πβ-γ符合吸收曲线效率外推法,测定短寿命的医用同位素~(131)I、~(198)Au绝对强度。测量结果分别对本底、死时间、分辨时间进行了修正,同时还考虑了短半衰期引起的修正。对~(131)I和~(198)Au的最大测量误差分别为0.57％和1.7％。本装置稍作改变后,还测量了具有电子俘获衰变的核素。     

CSR ns级重离子束动力学研究

采用束团在纵向相空间快速旋转的非绝热压缩方法研究了在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)上获取高能ns量级短脉冲重离子束的可行性,利用K-V包络方程对能量为250MeV/u、初始纵向束团长度为200ns、初始动量分散为5×10-4的238U72+离子束团的非绝热压缩过程进行了束流动力学模拟,给出了在束团压缩过程中束流相关参数的变化。结果表明,在CSR上可取得最短为16ns长度的238U72+离子束团,可满足用于高能量密度物理研究的50ns束团长度的要求。     

~(63)Ni脉冲式电子俘获检测器

近期,随着环境科学和其他学科的迅速发展,国内对高温电子俘获检测器的需求日益迫切。为此,我们用国产~(63)Ni放射源研制了脉冲式电子俘获检测器(简称~(63)Ni-ECD)。经测试表明,~(63)Ni放射源性能良好,~(63)Ni-ECD能满足农药残留量等分析的初步要求。     

NSRL电子储存环束流损失过程的M0nte-Carl0计算

高能电子和物质相互作用是一个级联簇射(shower)物理过程。NSRL电子储存环(HLS)束流损失监测系统利用这一原理,通过探测束流损失电子在储存环真空室外表面产生的shower电子,给出束流损失的有关信息。本文利用Monte-Carlo方法,采用EGS4软件包,对束流损失电子与真空室壁相互作用的过程进行模拟,给出了真空室外表面shower电子的分布特点(1)shower电子在真空室外表面是前冲性很强的粒子;(2)在垂直方向的分布是比较窄的对称分布,对束流损失探测器的安装有一定的要求;(3)打在真空室内侧壁上的电子及其产生的shower电子有机会反射到外侧壁,并进一步发生shower过程,但其影响会低两个量级以上;(4)shower电子在真空室外表面上的分布,外侧峰位要比内侧峰位位置在束流方向上后移。     

CSRe与RIBLLⅡ实时数据交互系统

介绍了国家重大科学工程项目--兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环(CSRe)以及RIBLLⅡ的子系统--实时数据交互系统.该系统主要实现对前端电源设备的实时同步控制,具体的实现方法是从控制Web界面输入的前端控制设备所需的数据信息传送至中心Orade数据库,再更新至前端服务器的Orade数据库,随后传送至ARM板中的sqlite数据库,给DSP板提供输入数据信息,通过同步触发事例对电源设备进行同步实时控制.该系统正在RIBLLⅡ的测试中,运行正常、可靠性强、性能稳定.     

北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)束流注入区辐射场研究

北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)正负电子束流注入阶段的束流损失,影响储存环束流注入区及防护区辐射场。本文利用束流损失监测系统(BLM系统)分析了束流注入阶段注入区束流损失的位置和束流损失率,并结合FLUKA软件模拟计算对撞实验模式下束流注入阶段注入区的辐射场。结果表明:注入阶段注入区及其下游束流损失明显;辐射场内粒子能谱情况是中子为宽能谱且各向同性,切割磁铁 (铁靶)出射蒸发谱峰窄,峰值约为0.9 MeV,直接发射谱不显著;真空管(铝靶)出射蒸发谱峰宽且直接发射谱显著,峰值分别为4 MeV和20 MeV;光子能谱峰窄且前向性明显,能量在5 MeV以下分布集中;中子与光子剂量率水平相当;注入阶段比非注入阶段剂量率高约2个数量级;对撞实验模式下,实验测量整个运行阶段储存环光子剂量率平均水平约为1 000 μSv/h,中子剂量率比光子剂量率低1个数量级。     

测定C~(12)(p,γ)N~(13)在低能时的反应截面

用400仟伏高压倍加器产生质子,测定能量从150仟电子伏到250仟电子伏之间的C~(12)(ρ,γ)N~(13)的反应截面,通过探测N~(13)的正电子放射性,来求得反应截面。测量中运用了β~ 的低水平计数技术,使本底减至平均每分钟为6—8次。实验数据用最小二乘方法处理,所得结果与布赖特-威格纳(Breit-Wigner)单能级公式比较,符合较好。     

Cyclone-30加速器制备~(89)Zr的工艺研究

正~(89)Zr是一种新型的医用放射性核素,其衰变模式为22.74%β~+衰变(0.9 MeV)、77.26%电子俘获(EC),半衰期为78.4h,与单克隆抗体在生物体内的半排期相匹配,适于放射性核素标记单克隆抗体药物的制备。~(89)Zr制备方法主要有     

La^(3+)在LiCl-KCl熔盐中E-pO^(2-)的稳定性相图北大核心CSCD

主要研究了723~813 K下LiCl-KCl-LaCl_(3)熔盐体系中La^(3+)在惰性W电极上的电化学行为。在惰性W电极上La^(3+)约在-2.04 V(vs.Ag/AgCl)被还原,该反应是一步三电子转移的过程。在LiCl-KCl-LaCl_(3)熔盐体系中利用开路计时电位计算La^(3+)/La在W电极上的氧化还原电位、形成LaCl_(3)吉布斯自由能以及La^(3+)活度系数。采用电位滴定法研究LaCl_(3)与氧化物离子的反应,滴定曲线表明氧化物的沉淀为LaOCl。根据实验得到的表观电极电位、活度系数和相关的热力学数据,绘制了La-O稳定性相图。E-pO^(2-)稳定相图显示La^(3+)在723 K和较高O^(2-)的浓度范围内稳定存在的化合物为LaOCl。     

基于14 MeV μs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14 MeV μs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统.研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性,分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱.使用了NaI(Tl)和BGO两种探测器测量γ能谱;NaI(Tl)探测器在测量14N的热中子辐射俘获γ 10.835 MeV时表现出了很好的性能,而BGO探测器则在测量12C和16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果.利用这两种探测器测量了22种样品,其中包括RDX、TNT、NQ 3种炸药.根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱,在分析了1H、12C、14N、16O的元素含量之后,有效地实现了对炸药与普通物品的分辨.     

基于14 MeV μs脉冲中子发生器与NaI(Tl)和BGO闪烁探测器的爆炸物检测系统的研制

介绍了利用14MeV μs脉冲中子发生器、NaI(Tl)和BGO闪烁探测器建立的爆炸物检测实验系统。研究了中子感生瞬发γ能谱的时间特性，分别测量了快中子的非弹性散射γ能谱和热中子辐射俘获γ能谱。使用了NaI(T1)和BGO两种探测器测量γ能谱；NaI(Tl)探测器在测量“N的热中子辐射俘获γ10、835MeV时表现出了很好的性能，而BGO探测器则在测量^12C和^16O的快中子非弹性散射γ时得到了较好的结果。利用这两种探测器测量了22种样品，其中包括RDX、TNT、NQ3种炸药。根据NaI(Tl)和BGO测量到的中子感生瞬发γ能谱，在分析了^1H、^12C、^14N、^16O的元素含量之后，有效地实现了对炸药与普通物品的分辨。