薄膜硅材料的重离子辐照改性研究

选择具有重要应用价值的纳米晶硅及非晶硅薄膜材料，对比研究了快重离子辐照薄膜Si材料所引起的辐照效应，主要有如下工作： 1) 用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)以及常压化学气相沉积法(APCVD)在玻璃衬底上制备纳米晶硅薄膜(nc-Si)与非晶硅(a-Si)薄膜。制备的nc-Si和a-Si薄膜的厚度分别为∼200 nm和∼400 nm。 2) 室温下，用94 MeV的Xe离子辐照nc-Si和a-Si薄膜以及单晶硅(c-Si，晶向(100)，电阻率0.001 Ω·cm，作为对比样品)，辐照量分别为1.0×1011、1.0×1012 和1.0×1013 ions/cm2。所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪、Raman谱仪进行检测分析，对比研究纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学性能及结构的变化。 3) 通过UV/VIS/NIR谱，我们得到了不同结构硅材料的光学带隙值及折射率随辐照量的变化规律。通过分析硅材料辐照前后Raman谱的变化，讨论了不同晶体结构的影响。 4) 结合UV/VIS/NIR与Raman结果初步讨论了硅材料结构影响辐照效应的机理。对于a-Si薄膜样品，辐照可能引起了样品局域的再结晶。对于nc-Si薄膜样品，Xe离子辐照先引起nc-Si晶粒的破碎，使样品出现非晶化过程，然后再遵从a-Si薄膜样品中离子辐照效应变化规律

利用重离子辐照及蚀刻技术制备锂离子电池隔膜

本文通过对目前锂离子电池市场及锂离子电池隔膜制备现状的研究，提出采用重离子辐照技术制备锂离子电池隔膜的新方法。拓展了重离子辐照技术的应用，为锂离子电池隔膜的国产化另辟蹊径。实验中，用能量25 MeV/u 的Kr86及11.4 MeV/u的197Au离子，以1×108 cm-2-5×109 cm-2剂量辐照聚丙烯薄膜，通过电导测量法监测蚀刻液的参数，包括温度、硫酸浓度、重铬酸钾浓度对径迹蚀刻速率的影响，得到适合的蚀刻条件；并用场发射扫描电镜对孔的形状及孔径大小进行表征；成功制备出孔径均匀、具有密度和大小可控的重离子径迹聚丙烯孔膜；对孔洞锥角的形成进行分析，给出锥角的计算公式，为利用重离子辐照技术制备锂离子电池隔膜提供了实验数据

中能重离子碰撞中的同位旋效应及非对称核物质的状态方程研究

本论文介绍了放射性核束物理研究的现状以及当前常用的几种同位旋相关的重离子微观输运理论，系统描述了非对称核物质的状态方程、中能重离子碰撞中的同位旋效应以及中子星的性质。基于 Hartree-Fock 理论和扩展的 Skyrme 相互作用，在核物质近似下得到了一个非相对论性的密度、温度和同位旋相关的核物质状态方程 (IEOS)。系统研究了核物质状态方程的同位旋效应。讨论了核子的平均场、核物质的不可压缩系数、核子的有效质量以及核物质临界温度的同位旋相关性，并且给出了核物质饱笔点处的饱和密度、不可压缩系数以及单核子结合能的抛物线规律。同时，探讨了对称能的温度和密度相关性，给出了零温度时对称能的解析表达式，并提出了对称能温度相关性的抛物线规律，发现对称能随着温度的升高而减小。另外，基于以上的同位旋相关的核物质状态方程，对 ALADIN's Caloric Curve 给出了一种静态解释。在传统量子分子动力学 (QMD) 模型的基础上，通过在相互作用平均场、两体碰撞、泡利阻塞、初始化以及碎片构造过程中适当地考虑同位旋自由度，得到了一个同位旋相关的 QMD 模型 (IQMD 模型)。利用IQMD模型系统研究了中能重离子碰撞中的同位旋效应。例如，中能重离子碰撞中同位旋自由度的弛豫、重离子碰撞中核子前平衡发射的同位旋效应、重离子碰撞中的集体流（包括直接流、转动流、挤出流和径向流）及其同位旋相关性、原子核多重碎裂的同位旋效应及其消失、重离子碰撞中的化学不稳定性以及中能重离子碰撞中如何选取事件的碰撞参数及其同位旋效应等。同样，在传统的 Boltzmann-Langevin 方程中适当地考虑同位旋自由度，得到了同位旋相关的Boltzmann-Langevin方程 (IBLE)，利用IBLE研究了 ~(19)Na的产生截面。另外，利用IQMD模型探讨了多重碎裂的"neck" 机制以及重离子碰撞中局域势的有限程效应。基于前面给出的非相对论的核物质状态方程，系统研究了中子星的性质，如中子星的化学组份、质量、结合能、半径、密度剖面、转动惯量及表面红移等。结果表明，使用一些常用的 Skyrme 势参数能够给出与天文学观测相一致的结果。

重离子放射增敏药物的研制及辐照对喹喔啉的作用

马蔺子是鸢尾科植物马蔺的干燥成熟的种子。本科植物的种子中富含对醌类化合物，据报道马蔺子甲素具有对γ射线的辐射增敏作用。本文研究了马蔺子甲素的分鉴定，基衍生物的制备以及对荷 S180 小鼠的重离子增敏作用。在研究马蔺子甲素 Q 以及衍生物 Q1-Q8 对荷 S180 小鼠的辐射增敏作用时，分别在有氧和乏氧条件下进行，小鼠被随机分成 6 组，对照组，γ射线照射组，碳离子照射组，背地里纯用药组，γ射线合并用药组，碳离子合并且药级。乏氧条件是通过夹住小鼠的茶瘤肢造成局部缺氧 20 分钟。马蔺子甲素及衍生物用叶温 -80 及生理一盐水稀释，在辐照前用药。γ射线的照射剂量为18Gy,而碳离子选用剂量为 6Gy， 肿瘤体积每隔 2 天测定一次，我们通过计算肿瘤的抑瘤率（IR），增敏比（SER），氧搁置比（OER）发现，在乏氧情况下 Q、Q7、Q8 全并碳离子的增敏比大于有氧情况下，同时氧搁置比降低，而抑瘤率和体外细胞毒率（HCR）的选择性增加。这一结论表明，某些对醌类化合物有选择性的增加乏氧细胞的敏感性。肿瘤中的乏氧细胞一直被认为是放疗不能完全奏效的主要原因，生物还原性药物在肿瘤的治疗中能杀死实体瘤中对射线不敏感的细胞。SR-4233 是一苯并三嗪二氧化物，它已被证明具有放射增敏作用，并且有选择性的细胞毒作用。通过 Beirut 瓜合成了两个（M1，M2） 喹喔啉类化合物，对荷 S180 小鼠的增敏作用实验分为 6 组，在乏氧情况下，单纯碳离子照射的抑瘤率 58.8%，而合并 M2 为 66.36%，合并 M1 为 70.1%。通过紫外光激发 M1 分子的 ESR 谱发现，此类化合物在光激发下发生 O-N=C-C=N-O 体系的的电子转移引起的双键转移，形成氮氧双自由基。推测碳离子可能产生更多的稳定自由基作用于 S180 瘤组织。同时研究了用重离子对乙酰甲喹、喹酰氨醇及 BF0 的结构改性，其可能性及机理通过对其结构与生物活性的分析得到，因为辐照生成的产物复杂且量非常小，分析结构工作困难，然而发现经辐照后搞菌作用明显提高。从这个实验我们和道重离子与药物分子的作用不仅有能量的沉积而且有质量的沉积，这不同于X，γ射线。由于这种原因重离子引起药物结构改变较X，γ射线更重要，重离子作用机制有自己的特点，有待于深入认识，因此加强重离子药物分子改性的基础研究有重要意义。

重离子束治癌相关生物学效应及机理研究

重离子束治癌是当今放射治疗中最科学、最先进、最有效的方法，是有代表性的高技术。目前仅有美、日、德实现了该技术，并已取得常规疗法难以实现的疗效。我国近年来开展了“重离子束治癌技术的基础研究”，其中，放射生物学及机理研究是重要内容。本论文从细胞、DNA分子、以及动物个体的三个不同层次上分别研究了重离子束治癌相关的生物学问题。在细胞研究方面。采用HeLa、B 16两种细胞分别研究了X一射线和重离子在水介质中入射的深度与相应细胞的存活率(1一失活率)，结果表明：X一射线对细胞的损伤随深度而逐渐衰减(或细胞存活随深度逐渐增加)，而重离子对细胞的损伤则为Bragg曲线(或细胞存活为倒Bragg曲线)。研究了25MeV／u ~(40)Ar~(14+)辐照人肝癌细胞SMMC一7721的微核及存活的动态变化，结果表明： 单次照射与分次照射的微核率随时间的变化规律在96h内没有明显区别，受照(单次、分次) 肝癌细胞的存活数随时间表现出衰减趋势，微核率与细胞存活数关系的动态变化为负相关性。研究了6MV X-射线和125．5keV／μm的重离子辐照B 1 6、V79细胞的2Gy存活率(SF2)，结果表明：B16和V79细胞的存活率(P<0．01)依赖于不同的辐射性质(X-射线、~(12)C离子)，其X-射线与~(12)C离子辐射这两种细胞的存活率之比分别为5．4和1．43，即~(12)C离子辐射增强了X-射线抗性细胞系的敏感性，从而显示了重离子治疗癌症的优势。研究了125．5keV／um的碳离子辐照小鼠黑色素瘤B16、人的宫颈癌HeLa、中国仓鼠肺V79、人的肝癌SMMC-7721四种细胞的相对生物学效率(RBE)，得．到了RBE依赖于细胞种类的关系、RBE随细胞存活水平的升高而增加的关系、以及当LET≥125．5keV／μm时，RBE随着LET的增大而变小的关系。在DNA分子研究方面。研究了125．5keV／μm~(12)C~(6+)辐照小鼠黑色素瘤B 16、中国仓鼠肺V79、人的宫颈癌HeLa、人的肝癌SMMC一7721细胞的灵敏度(由D50表示)、DNA双链断裂(DSB)和DNA双链断裂片段分布，结果表明：细胞敏感性与DNA双链断裂之间没有一致的关系，提出了细胞辐射敏感性的一种可能的分子机理，即DNA序列敏感性位点协同DNA双链断裂互补性机理。由此解释了四种细胞系的不同敏感性问题。在动物个体研究方面。研究了57．28MeV／u氧离子50Gy一次性局部照射对B16黑色素瘤小鼠肿瘤生长的抑制作用，并观测了受照小鼠的死亡情况，结果表明：照射B16黑色素瘤后第10天观察，肿瘤生长延迟为6天、肿瘤抑制率为66％，耐受剂量小于50Gy。研究了50MeV／u ~(12)C~(6+)离子辐照对小鼠移植性肿瘤S180的抑制作用、控制率、治愈率和病理组织学变化，结果表明：各剂量组对S180肉瘤的抑制作用均大于90％，高剂量组抑瘤作用明显强于低、中剂量组(P

重离子辐照普通小麦间接效应的研究

应用不同能量、不同剂量的碳离子和氧离子加照普通小麦，研究其M1代和M2代的生物学（形态）性状、染色体畸变率及微核率、生理生化和DNA分子等方面的变化。并对这些变化的生物学机理进行了探讨，结果如下：1.75MeV/u~(16)O~(8+)离子经过适当降能后注入小麦种子的不同部位和贯穿整个种子，对其M1代幼苗的可溶性蛋白质组分以及电脉中不同区段蛋白质组分相对含量加以分析，结果表明：1）同对照相比，随着辐照剂量的增加，所有辐照材料（包括贯穿和注入）第二区段（分子量较高区段）蛋白质组分的相对含量下降；而第五区段（分子量最小区段）蛋白质组分的相对含量升高。2）种子的贯穿处理，同时也引起第一区段（分子量最高区段）和第三区段蛋白质组分相对含量的下降以及第四区段的升高；其中第三、四区段的变化明显区别于注入效应。3）注入胚和胚乳的区别在于后者第一区段蛋白质组分相对含量的较大下降和第五区段的较大提高。4）小剂量辐照的材料，可溶性蛋白质组分的变化异常，可能与低剂量辐射兴奋效应有关。2.碳离子注入胚乳引起胚的后代发生变异，是典型的重离子诱变产生间接效应的结果。主要表现为：1）M1代的生物学性状、幼苗的抗氧化酶活性、MDA含量、蛋白质含量和染色体畸变率及微核率等发生了较大的变化。2）对其矮杆变异株和紫色茎杆突变体（M2）和RAPD和AFLP分子鉴定等研究，结果显示了矮杆变异体和紫色茎杆突变体的DNA序列发生了改变，而非仅仅产生生理损伤；同一种变异体或突变体，在M2代单株间也存在着明显的差异，表明它们可能还处于分离状态。于是，将M2代以上高代再种，以观察遗传能否稳定。3.重离子辐照普通小麦种子的M1代正常（它们可以完成生长发育的过程）植株同对照材料做正、反交，获得染色体组等来源不同的材料。接着对对照、M2代和正、反交材料DNA进行RAPD和AFLP多态性研究，并将实验结果作统计分析，结果表明：在细胞结构层次上，染色体组作为靶物质，产生的直接效应主要引起随机突变；而非染色体组的细胞组成的间接效应主要引起非随机突变。

中能核反应中的统计发射过程及核温度参量

在过去的几年里，利用兰州重离子加速器（HIRFL）提供的束流，以及在OUVERTURE合作研究中，利用意大利国家核物理研究院南方实验室（INFN-LNS）超导回旋提供的束流，进行了多次中能区重离子核反应实验研究工作。如，最初的46.7MeV/u ~(12)C+~(58)Ni，~(115)In，~(197)Au的实验及30MeV/u ~(40)Ar+~(58)Ni，~(64)Ni~(115)In和30MeV/u Ni轰击Ni，Au，Al在MULTICS+MEDEA：4π装置上进行的实验工作。此外，本人还从事过一些理论研究工作，包括多粒子散射形式理论和相关数学物理问题研究，量子分子动力学和量子统计模型计算。本文是从事这些核物理研究工作的积累，主要侧重于实验结果的物理内容分析，而不强调实验技术，数据处理的技巧。主要的物理内容有以下几个方面：1.对于利用双同位素产额比提取同位素核温度的方法进行研究推广，使得对于实验中碰到的仅有部分能谱可以实现很好同位素分辩的情况，即使不能得到总的同位素产额，仅仅通过一段能区的同位素产额也可提取核温度。用于具体的实验研究工作中后，对于46.7MeV/u ~(12)C+~(58)Ni，~(115)In，~(197)Au核反应过程，同一体系利用这种方法得到的同位素核温度和利用粒子非稳态布居提取的核温度一致。2.围绕核反应过程中核温度的参量的提取，对于双同位素产额比与核温度的刻度关系进行了分析研究，通过计算考虑中等质量碎片（IMF）内部激发能后的内部配分函数表明，中等质量碎片的内部激发对刻度关系有重要影响。零阶近似下区域密度近似的结果和Gemini模拟计算的结果反映了相同的情况。3.研究核反应机制，多个粒子散射的形式理论的必需的，对于两体散射，其形式理论已经比较成熟，但是对于多个粒子散射问题出现的严重的困难是多体Lippmann-Schwinger方程无唯一收敛的解。作为一种探索性的研究工作，开展了多体散射理论研究工作，发展了一些具有普遍意义的数学物理方法。在本项研究工作中，通过能基础数学中的约当引理的推广，发现一个特例：对非连接图，Lippmann-Schwingwer方程存在收敛的解，因此多体散射形式理论，有可能重新建立。由于核力和多体问题是当今核物理研究的两大难点，世界各国的科学家都在努力以图攻克它们，而且多体问题还是物理学的其它许多领域的难题，因而多体散射还是引起诸多研究学科广泛兴趣的课题。通过发展一些新的数学理论和方法，我们已得到一些有意义的结果。4.将量子分子动力学这种中高能量区域所用的理论分析方法扩展至较低能区，通过对相空间中初始位置和动量抽样增加限制条件。如结合能和实验值要求一致，平均核势，核内Pauli阻塞更强一些，在演化中能量和动量守恒等等。得到一个很稳定的初始基态。均方半径保持不弥散的时间可达1600fm/c，用于研究10.6MeV/u Ne~(20)+Al~(27)的实验分析过程中。另外，量子统计模型（QSM）主要描述中心核-核碰撞，将它和碎裂模型结合，作一些改进后，可以对核-核碰撞进行统一描述。5.在中能核反应研究中发现，核反应过程中有大量的中子，轻带电粒子以及中等质量碎片发射出来，可以将这些粒子发射机制大致分为两大类。其中一类可以归结为动力学发射过程的产物。另一类则可以归于统计发射的产物。在低能核反应中，其发射能谱的斜率的负倒数，可作为复合核的核温度。而在中能重离子核反应中，其发射能谱变得很复杂，不再具有Maxwell分布。通常的三源拟合所给出的温度参数，已不能反映物理实质。提出多阶矩分析方法用于分析中能核反应中统计发射规律及受动力学过程的影响。

重离子辐照诱导的DNA双链断裂研究

目的：重离子辐射生物学效应机理和哺乳动物细胞对重离子的辐射敏感性机理在目前仍颇有争议，是辐射生物学研究的热点。材料与方法：采用兰州重离子研究装置(HIRFL)加速的碳、氧、氩等重离子辐照体外培养的贴壁细胞，以集落法测定细胞的存活率；辐照琼脂糖包埋的细胞样品或DNA样品，以脉冲场凝胶电泳(PFGE)分析辐照诱导的DNA双链断裂(DSB)。结果：1．DNA片段释放百分比(PR)值随着剂量的增加而增加，在超过一定剂量后趋于一个准阈值；而DNA断裂水平与剂量之间呈线性关系，DSB产额为O.19-1.55DSBs/100Mbp/Gy；以~(60)Co γ射线为参照，得到重离子辐照诱导DSB的相对生物效率(RBE)为0.73-2.72。2．剂量率是影响DSB诱导及其片段分布的因素之一，剂量率越大，DSB产额越高，DSB诱导截面越大。但剂量率低可以使片段的非随机分布更为明显。3．重离子辐照诱导的DSB可以修复，修复方式主要是小片段连接成大的片段。4．无论是~(60)Coγ射线，还是碳、氧、氩等重离子，直接辐照DNA分子和辐照完整细胞诱导DSB的比值为1.64-2.64。说明细胞组分对DNA分子有一定的保护作用。5．辐照DNA分子诱导DSB的RBE随传能线密度(LET)的变化而变化，但IBE最大值远小于细胞失活的RBE最大值。结论：1．重离子辐照DNA分子诱导的DSB初始产额与细胞失活机理之间有一定的联系，但以此来解释细胞失活还不够充分；而不可修复的DSB才是细胞失活最主要的原因。2．细胞对重离子的辐射敏感性与DSB初始产额的关系不明显，但与细胞对DSB的修复能力高低密切相关。3．重离子辐照诱导的DSB片段是非随机分布的，其产生与DNA序列有关，即DNA分子上存在对重离子辐照敏感的位点。重离子辐照沉积的能量可以直接或间接地沿DNA链迁移，从而使得DNA分子上相对较弱或亲电性较强的化学键优先断裂。敏感位点即这些相对较弱或亲电性较强的化学键，而这 种化学键的产生是与敏感位点邻近的几个核苷酸相互作用的结果，即敏感位点应该是一段DNA序列。

中能重离子碰撞中的同位旋效应和热核巨共振中的有限力程研究

本论文包括两部分内容，第一部分是关于中能重离子碰撞中的同位旋效应研究。第二部分是热原子核巨共振中有限力程研究。随着放射性次级核束的产生和利用，使得中能重离子碰撞中的同位旋效应研究成为核物理学的重要前沿课题。通过从稳定线到滴线附近大跨度同位旋范围内的重离子反应，使得人们可以提取核物质状态方程和介质中核子－核子碰撞同位旋旋相关截面的知识。我们将量子分子动力学(QMD)改造成为同位旋相关的量子分子动力学(IQMD)，对中能重离子碰撞中同位旋效应进行了深入而系统地研究。在研究丰中子和缺中子系统的多重碎裂过程中，发现了多重碎裂过程的同位旋效应，例如缺中子系统的中等质量碎片多重性大于丰中子系统。这对于了解多重碎裂的机理有重要意义。在研究对同位旋相关的核物质状态方程(对称势)和介质中核子－核子碰撞截面灵敏的观测量过程中，发现前平衡发射中子－质子比在较宽能区内(E<150MeV／u)对同位旋相关的核物质状态方程灵敏，但对介质中同位旋相关的核子-核子碰撞截面不灵敏；而原子核阻止在中能区(费米能

中能重离子在生物组织中产生的核碎片

在利用重离子束治疗肿瘤和辐射生物学效应研究中，重离子束产生的核碎片会引起辐射场的改变。一方面主束的粒子数减少，另一方面产生了低Z的弹核碎片。这直接影响了主束的剂量-深度分布，这些低Z的碎片在主束Bragg峰外会产生附加的剂量，进一步影响生物学效应，而这种影响随离子射程的增加而增加。发展精确计算剂量的物理模型就必须有重离子束在等效生物组织中产生碎片的实验数据。有关碎片研究的实验，已广泛进行了许多年，近年来随着人类对加速器物理技术应用到放射治疗和人类对空间探索防护的需要，研究重离子束与生物相互作用以及弹核碎片的影响，已成为各国核应用科学家研究的热点问题，然而，有关中能重离子在等效生物组织中的实验数据并不多。基于此，本论文对这一问题，利用HIRFL产生的55MeV/u ~(40)Ar在 1.5mm有机玻璃(生物组织等效材料)中产生的碎片，对不同角度分布情况进行了研究，结果表明，重离子在生物组织等效材料中产生的核碎片，主要集中在向前的很小角度范围，碎片随角度的增加，原子序数接近主束的碎片产额急剧减少，而质子的角分布最广，在同一角度内的产额比其它碎片高：主束的展宽较小。将主束的剂量贡献与各角度的碎片剂量贡献总和比较，主束的剂量远大于各角度的碎片剂量贡献总和，这说明碎片的展宽效应就剂量方面考虑影响很小，但它对生物效应的影响还需要研究。本文还利用RIBLL80MeV/u ~(20)Ne离子产生的低强度62.8 MeV/u ~(12)C离，对不同厚度有机玻璃产生的核碎片进行了研究。结果表明，主束产额随厚度的增加呈现指数衰减；而碎片产额随厚度的增加而增加，且在某一厚度产额逐渐饱和。重离子在生物体内产生的核碎片不利于重离子治疗，为此本文在理论上全面考虑了碎片对剂量的贡献后，提出了剂量-深度曲线计算方法，其计算结果与实验数据符合相当好。但对其广泛应用还需更多的实验数据验证。通过对中能重离子在生物等效组织中碎片的研究，提出了在放射治疗中应尽量采用轻的离子束以减少碎片对治疗的影响；而在象育种那样的诱变工作中，考虑到提高诱变效率，应尽量采用重的离子束。论文还对剂量测量中复合效应的影响进行了研究，并提出了修正F的计算公式。对剂量监测系统性能的研究表明，在治疗中，当达到治疗剂量后，治疗系统切断束流的反应速度对治疗效果有不可忽视的影响，为此在应用重离子束治疗的控制中必须引起注意。还研究了实验中产生的中子角分布及其防护。产尘的中子剂量与重离子束剂量的比较表明，中子剂量的贡献在应用重离子束治疗中是可忽略的。总之，论文通过碎片效应的实验和理论研究积累了一些有价值的资料，它们对重离子辐射育种、重离子放射治疗和放射治疗中中子防护是有用的。

CAMAC Windows 2000驱动程序设计

兰州重离子加速器（HIRFL, Heavy Ion Research Facility at Lanzhou）是中国最大的、在国际上享有较高知名度的中、低能量重离子物理基础及其应用研究装置，HIRFL控制系统是这一大型研究装置的重要组成部分。CAMAC是HIRFL控制系统最重要的硬件接口设备，Windows 2000是HIRFL控制系统最理想的软件运行平台，所以设计一个标准的CAMAC Windows 2000驱动程序对HIRFL控制系统有着重要的意义。本文首先介绍了Windows 2000的系统总体结构以及与驱动程序编写密切相关的内核模式I/O组件。在硬件环境方面，简要叙述了CAMAC接口和EISA总线的知识。内核模式I/O处理是编写驱动程序最重要的知识，文章对此作了详细的阐述。驱动程序的各个内核模式对象是驱动程序开发的基本数据结构，是驱动程序的生命线，这部分内容在论文中占有一定的比重。在实际的驱动程序代码中，有很多类和例程，本文就几个关键的类和例程进行了剖析。最后就如何构造和安装驱动程序作了说明。作者用Microsoft Visual C++ 6.0和Windows 2000 DDK作为工具，成功地开发了CAMAC Windows 2000内核模式驱动程序并制作了最终安装版本，取得了比较满意的结果。它的完成，将会对HIRFL控制系统性能以及HIRFL的运行效率产生积极的影响。

重离子束介导植物转基因研究及其辐射育种的生物学效应

遗传转化是基因工程的一个重要研究方向，而利用重离子束介导转基因技术是近年来新兴的一门技术，这种技术的原理是利用离子束对植物细胞的蚀刻作用，造成受体细胞表面的损伤和穿孔，从而引起细胞膜透性和跨膜电场的改变，将外源基因引入植物细胞。特别是近年来植物总D NA转化技术得到了发展，借助离子束介导转移活性裸露D NA大分子已成为当前引人注目的一个研究方向。本论文将利用这一基因转导的新技术，探索基因高转化效率和稳定表达的转基因方法。而且，本论文还结合辐射育种研究了植物种子受辐照后的相关生物学效应。材料与方法： 本论文采用兰州重离子研究装置(HIRFL)加速的碳离子辐照植物种子，种子经辐照后，以常规手段进行基因转导。另一部分被照种子则萌发后，统计其发芽率，发芽势，微核，并进一步测定其多项酶学指标，分析它们与剂量之间的关系。结果：·低剂量辐照不能抑制种子的发芽率，反而有促进种子萌发的作用·低剂量辐照也能激活细胞的防御系统，部分抗氧化酶活性与LET有相关性。·作为主要抗氧化物质的SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）对剂量的反应不灵 敏，低剂量作用时不能发挥作用。这种情况卞可能主要由GsH佩Px（谷肤甘肤过氧化物酶）和NOS（一氧化氮合酶）发挥清除自由基的作用一·低剂量辐照可以促进种子萌发，高剂量则抑制种子的发芽。碳离子和电子辐照都能激活细胞的防系统。在幼苗期，抗氧化酶的分布不尽相同：SOD9超氧化物歧化酶（和GSH-PX（谷胱甘肽过氧化物酶）的活性是根茎部高于叶片部，而CAT（过氧化氢酶）的活性是叶片部更高。

低能重离子束对生物分子的辐照效应研究

该文采用L(+)-半胱氨酸及其衍生物和原卟啉Ⅸ二钠盐等生物分子中所没有的铁元素的重离子注入和多种现代仪器分析技术,研究了低能重离子束对生物分子的辐射照应.总之,荷能铁离子束辐照生物分子不但可引起分子的结构损伤,产生新的分子产物,也可沉积在新的改性分子产物之中,直接证实了注入重离子的质量沉积效应,对重离子束生物学的发展提供了重要的理论支持.该文的研究结果还预示着重离子束必将在生物和药物分子改性等研究领域具有重要的实际应用价值.

重离子同步加速器SIS中的束团纵向稳定性理论、测量和模拟

本论文中的工作是在德国重离子研究中心（GSI）和中国科学院近代物理研究所的联合培养计划下完成的。论文以GS工的重离子同步加速器SIS为主要研究对象，就其强流运行及为GSI最近批准的新项目而升级的纵向动力学方面进行了研究和探讨。该项工作对于在建的大科学工程兰州重离子储存环HIRFL-CSR有借鉴意义。在GSI的新项目国际重离子、反质子加速器科学研究装置的蓝图中，现有的重离子同步加速器S工S将作为前级提升束流的强度和能量。束团的纵向稳定性是保证可靠的强流运行所必须回答的问题，包括以下内容，在本文中分别进行了探索和解答：纵向的重离子加速器环境阻抗模型；在可能的阻抗条件下束流线性稳定性；在阻尼及不稳定性效应下束流相空间分布的演化行为和结果（发射度增长、粒子丢失等）及其内在机制；对不稳定性和束流相空间稀释效应进行控制的可能性。不同流强下束流纵向相空间测量，这是本论文工作的一个重要基础。自洽的Vlasov束团模型（任意外场加空间电荷效应下的束流匹配）和实际运行中的非理想捕获过程（有限的高频电压上升时间，对应不同的绝热系数），作为任何束团运行和稳定性研究的前提分别在论文中得到了厘清。解析方面的工作包括定态和微扰理论，即将线性Vlasov方程应用于束团，并在适当的近似下得到简洁的解析方程。经过重新推导，得到了修正的Sachrer积分方程，使之在强空间电荷效应下的仍然适用，由此得到了线性稳定图。编写调试成功了PIC（particle-in-cell）算法的模拟程序，和线性理论相互校验，并与己得到的实验结果进行了对比，对实际运行中复杂过程进行了模拟，并研究了不稳定性发展后期非线性阶段。线性理论，模拟和实验结果有很好的一致性。在SIS实验中观察到一种流强相关的束团相干模式演化现象，该现象揭示出束团中朗道阻尼条件，这与束团稳定性密切相关。对空间电荷抑制朗道阻尼效应及发射度增长进行了细致研究。提出用快反馈装置控制相空间稀释的思路。线性理论和模拟的结果都预言，在阻性阻抗和空间电荷阻抗存在下，藕合束不稳定性是515多束团强流运行的潜在威胁。阻性阻抗来自管壁及加速器部件的有效导电性或特殊共振结构，或直接来自频率偏置的高频腔。阻抗补偿或特殊的束团操作可以用来控制桃合束不稳定性。

中能重离子碰撞中同位旋效应和晕核结构

本论文主要包括两部分内容，一部分是关于中能重离子碰撞中的同位旋效应和同位旋非对称核物质状态方程，第二部分是改进的Glauber理论和晕核核结构的研究．利用同位旋相关的量子分子动力学模型（IQ＼MD）系统而仔细的研究了同位旋相关的平均场和介质中核子核子碰撞截面对中能重离子碰撞中碎裂和耗散的同位旋效应．研究在国际上首次发现原子核阻止，中等质量碎片多重性和质子（中子）发射数都敏感的依赖于介质中核子一核子碰撞截面的同位旋效应，而对于同位旋相关的平均场（又寸称势）很不灵敏．故这些物理量可以作为提取相对高能范围缺中子系统同位旋相关介质中核子一核子碰撞故面的灵敏探针．另一方而，与前三种物理观测量相反，研究发现在相对较低能区前平衡核子发射中质比和同位旋分馏强度灵敏的依赖于对称势，而对于同位旋相关介质中核子一核子碰撞截面很不灵敏，可以用来提取同位旋相关平均场的知识．在此基础上分别研究了动量相关作用，核介质效应和库仑作用分别对提取上述知识动力学过程的机理和影响，研究发现这三种动力学因素对中能重离子碰撞过程中的同位旋效应有重要影响．例如研究发现核子一核子碰撞的介质效应明显增加了中等质量碎片多重性和核子发射数对于核子一核子碰撞截面的灵敏性．库仑作用降低了同位旋分馏和原子核阻止．但不影响它们分别对平均场和两体碰撞同位旋效应的灵敏性．动量相关作用明显增加了各种物理观测量对于平均场或两体碰撞截面同位旋效应的灵敏性．以上的研究结果对建立同位旋非对称核物质状态方程具有重要的参考价值和学术意义．在考虑量子修正、库仑修正、核子一核子碰撞同位旋效应和假定有效原子核密度分布后将仅适用于计算高能核子对原子核反应总截面的Glouber理论推广到能适用于中低能情况下核一核反应的Glaube理论．研究发现在应用推广的Glauber理论计算中、低能核一核反应截面时，量子修正是重要的．利用修正了的Glauber理论，系统计算了从低能到较高能大量稳定线附近30个核一核反应总截面，在没有可调参数的情况下，都与实验结果较好地符合．在计算晕核与稳定核反应总截面时，发现对于"Be，"Be和" Li等入射晕核，必须考虑它们的晕核结构才能得到与实验符合的反应截面，并可依据反应总截面来提取晕核的密度分布和均方半径等信息，以此来判定晕核的存在。