α粒子微束定点照射--细胞的放射生物学效应及精确性分析

进行微束试验的关键是能够精确地控制照射的粒子数和将粒子准确地射入受照射位点.该研究通过对哥伦比亚大学单粒子微束装置在精确性、准确性以及各项指标的分析发现该装置可精确地控制照射粒子数,精确率为98.4%.同时,它可将α粒子准确地射入受照射位点,束半径为34,达到设计4的标准.在对细胞特定位点如细胞质照射上,粒子击中细胞质至少一个位点的概率为90%,在这一过程中的偶然核击中率,对大多数照射剂量(8个粒子)均小于0.8%.应用该微束装置的放射生物学研究发现单个α粒子仅导致大约20%的致死率,其存活率曲线类似于用常规照射获得的平均粒子存活曲线.诱变试验首次证实单个α粒子在AL细胞的CD59基因位点可诱导出比对照高出3倍数量的诱变子,诱变率随粒子数的增加而增加.这一结果不同于常规照射中,诱变率在高剂量照射后下降的结论.     

单粒子微束装置的研究

介绍了一种用于生物学研究中细胞精确定位辐照的装置－－单粒子微束装置的研究进展情况和发展目标。     

复旦大学单粒子微束研制进展

建设了一基于复旦大学2×3 MV串列加速器的单粒子微束装置。离子束经分析磁铁30°水平偏转传输后再经90°偏转磁铁竖直上行至辐照终端,以内径1.5 μm的毛细玻璃管微准直器获取离子微束。采用薄膜闪烁体结合光电倍增管的探测结构对微束离子进行精确探测和计数,并以高压静电偏转开关快速关断束流以实现对离子数目的精确控制。目前实验已获得在质子能量为3 MeV时,能散（能量分布曲线中半高宽FWHM）<60 keV、束分辨<2.2 μm、定量照射精度>95%的质子微束。本文对复旦大学单粒子微束的束流管道设计、微束获取、束开关及单粒子探测等核心环节的研制进展进行介绍。     

粒子微束辐射生物学效应研究进展

粒子微束能够将单个或精确数目的粒子定点、定位射人靶目标,使得辐射生物学效应的研究由定性走向了定量。本文介绍了辐射目标靶研究,以及低剂量辐射生物学效应、低剂量辐射旁效应和重离子微束辐射生物学效应的研究进展。现代精确粒子微束的建立,有助于进一步研究低剂量辐射和空间辐射等生物学效应。     

单粒子微束品质优化装置研制的设想

对影响单粒子微束装置束品质的因素进行了全面分析，并提出了一种优化单粒子微束装置束品质的方法——用束流发射度精确测量与粒子束聚焦自动调节装置改进单粒子微束装置瞄准器出口束斑。     

微束单细胞照射的研究和发展

了解低剂量辐射效应等辐射生物学基本问题的关键是研究单一粒子与生物体的相互作用。然而 ,由于粒子在能量、径迹上的随机分布 ,这种单一粒子与生物体的相互作用很难在实验室中用常规照射的方法进行。微束的发展 ,特别是单粒子微束通过将精确数量的粒子准确地射入细胞或细胞的特定位置为回答这些问题提供了一个直接 ,有用的手段。该文论述了微束的历史 ,现状和未来发展 ,以及微束在辐射生物学研究中的应用。     

应用单细胞微凝胶电泳技术检测成纤维细胞的放射敏感性

应用单细胞微凝胶电泳（SCGE）技术以及噻唑蓝（MTT）比色法检测辐射诱发的成纤维细胞系AT5BIVA和GM637的初始DNA双链断裂数及断裂拍的修复与细胞放射敏感性之间的关系。结果表明,AT5BIVA细胞系的放射敏感性显著高于GM637。两种细胞系的初始DNA双链断裂数均随剂量的增加而增加,呈显著的剂量效应关系,在给定的剂量点,辐射诱发的AT5BIVA细胞系的初始DNA双链断裂数显著高于GM637。AT5BIVA纱对辐射诱发的DNA双链断裂的修复能力小于GM637。结果提示,辐射诱发的初始DNA双链断裂数及断裂后的修复与细胞的放射敏感性均有一定的相关性,作为细胞放射敏感性预测指标具有很大的应用潜势。     

单粒子微束辐照装置的束流光学计算

利用束流光学计算程序TRANSPORT和TURTLE对基于2×3MV串列静电加速器的单粒子微束细胞精确照射装置的束流传输光学进行了一阶近似计算,得到了包括束流包络、束流相图、束斑大小及束流发散程度的相关数据.计算结果表明,对于能量1.5 MeV,经2 mm×2 mm狭缝入射且初始发散角x'～y'≤3mrad的典型质子束...     

早期微束的发展及其在细胞辐射生物学中的应用

介绍了研究细胞辐射生物学效应的早期微束装置,总结了在单细胞定位定量辐射中所得到的一系列研究成果,并分析了这些微束装置存在的局限性,为微束装置的设计提供了借鉴和参考。     

33 重离子微束辐照装置

采用针孔准直技术，在HI-13串列加速器上建立了微电子器件单粒子效应重离子微束辐照装置。该装置主要由5个主要部分组成：产生微束装置、定位装置、样品运动控制装置、束流注量检测装置和单粒子效应测量装置组成。图1为装置的平面布局图。     

中国粒子加速器的发展现状和趋势

我国的粒子加速器近20年来发展迅速,在加速器不同的类型、规模和应用方向上全面向世界先进水平靠近。本文以几个主要加速器研究或应用方向如先进光源、强流质子-重离子加速器、粒子对撞机、民生应用型加速器为主线,介绍其中几台典型装置的建设和发展,以及它们在国际上的地位和在相应学科研究中所发挥的作用。同时,也介绍我国在加速器物理和技术方面的快速进步,这些进步不仅对已经建造和正在建造的大型加速器装置是个极为重要的支持,也是加速器学科的自身发展,并为未来更先进的加速器装置的发展提供了可能性。本文对我国未来若干年的加速器事业发展作了展望,期望我国的加速器在10年后将全面处于国际先进水平,同时也对我国在激光等离子体尾场加速领域近些年来的飞速发展作一个简单评述。     

Analysis and Optimization of Stability of CAS-LIBB Single Ion Microbeam

Single ion microbeam is the most advanced technology which can emit a single ion for precise localization. A single-ion microbeam facility has been constructed at the Key Laboratory of Ion Beam Bioengineering （LIBB）, Chinese Academy of Sciences （CAS）, with a spatial resolutions of about 5 μm. Based on CAS-LIBB microbeam, three key elements affecting the quality of the system are assessed： the size of beam spot, the energy range and the counting accuracy of implanting ions. Various contributions to the ion beam stability, including the ion source, the terminal voltage of electrostatic accelerator and the components in beam pipeline, are discussed. Analysis shows that the improvement of terminal voltage stability is the most important issue for future optimization of CAS-LIBB facility. Some preliminary investigations and project aimed at optimization and development are proposed as well.     

中国核技术应用产业发展现状

核技术应用作为高技术产业逐渐受到政府重视,并于“十三五”正式被国家纳入加强前瞻布局的战略性新兴产业.为更好地把握核技术应用产业高速发展的战略机遇期,本文在《2016-2017核技术应用学科发展报告》研究的基础上,通过进一步调查研究,总结了我国核技术在工业、医学、农业和社会安全领域应用的整体发展情况,以及2018年以来取...     

大型加速器控制中模式管理器的开发及应用

本工作从加速器控制系统的软件设计角度提出并开发了一种管理加速器运行模式和数据的方法,即加速器模式管理器(model manager)。该软件利用Oracle数据库作为加速器运行模式及数据的存储平台,能够绘制和比较加速器各种模式的多种函数曲线,且提供在线模拟运行加速器的功能,为大型加速器的调试提供方便。该系统已成功用于LCLS加速器。     

Calculation of displacement cross-sections for structural materials in accelerators using PHITS event generator and its applications to radiation damage

The displacement cross-sections, implemented in the particle and heavy ion transport code system (PHITS), have been calculated to estimate the radiation damage in structural materials used at accelerator facilities. The event generator in PHITS was used to calculate displacement cross-sections for 14 elemental targets and two practical alloys irradiated with neutrons at energies from 10^?10 MeV to 3 GeV, and protons and deuterons at energies from several keV to 3 GeV. These displacement cross-sections were used to estimate the displacement per atom (DPA) in the target assembly at accelerator driven system (ADS) Target Test Facility (TEF-T) using 400-MeV protons, and in the Type 316 stainless steel target using 40-MeV deuterons. For the target assembly at TEF-T using 400-MeV protons, the DPA value for the proton component was approximately twice higher than that for the neutron component. For the Type 316 target using 40-MeV deuterons, radiation damage took place near the surface of Type 316 because of the Coulomb scattering effect between the incident deuterons and the material.     

An evaluation of activation and radiation damage effects for the European Spallation Source Target

The details concerning the generation and accumulation of radionuclides produced by spallation reactions within the neutron generation target to be installed at the European Spallation Source are described. The resulting radiation damage for the target tungsten blocks constituents as well as the target encasing is evaluated and explicit results are given for the effects of knock-on atoms as well as those resulting from the accumulation of light and volatile hydrogen and helium isotopes resulting from spallation reactions. Their effects on the mechanical properties are discussed on the light of available experimental data and, on this basis, an estimation of the target lifetime is given.     

Development of a soft X-ray microprobe for single cell radiobiology

An X-ray microprobe for radiobiological studies was developed which deliver precise doses of radiation to the selected individual cells. The facility used synchrotron radiation as soft X-ray source. A zone plate combining with a pinhole produced a fine probe from bending magnet for single cell irradiating with defined doses. The diameter of microprobe at the target position was about 2 μm by scanning a knife-edge with an AXUV photo diode. The fluxes of soft X-rays at 516.7 eV (2.4 nm) were about 5.4×104 photons/s.100mA measured with the photo diode. The absorbed dose rate for typical yeast cells was about 11.34 Gy/s with the storage current of 100 mA. A preliminary experiment for yeast cells irradiation has shown that the microprobe had a definite biological effect for radiobiological investigations. The soft X-ray microprobe at "water window" region has provided a useful tool for single cell irradiating damage and a capability of individually irradiating a certain numbers of cells each time.