一氧化氮介导的神经胶质瘤细胞对重离子辐射抗性及动物实验降能装置设计

目的：１、研究一氧化氮(NO)介导的神经胶质瘤细胞对重离子辐射抗性；２、研究小鼠大脑受重离子辐照后的损伤修复；３、为了更好的研究小鼠大脑受重离子布拉格（Bragg）峰区辐照后的损伤修复，设计并制造了旋转轮状降能装置。材料与方法：１、采用兰州重离子研究装置（HIRFL）加速的碳离子束辐照人类神经胶质瘤三种基因型细胞株：野生型神经胶质瘤细胞（A172），带绿色荧光蛋白基因的神经胶质瘤细胞（EA172）和带诱导型一氧化氮合酶基因（iNOS）的神经胶质瘤细胞（iA172），以及一种加了一氧化氮合酶抑制剂（L-NAME）的A172细胞（L-NAME-A172）。分别利用化学法、流式细胞术和MTT法检测三种神经胶质瘤细胞中NO、谷胱甘肽（GSH）的含量，以及它们的细胞周期变化和辐照后存活状况。２、利用不同剂量的碳离子束辐照昆明小鼠全脑，采用八臂迷宫检测随时间推移及训练次数的增加小鼠记忆损伤恢复情况。３、采用蒙特卡罗法和模拟退火法设计制造了一个有机玻璃材料的旋转降能装置。结果：1、NO和GSH在iA172细胞中的含量比A172和EA172中显著要高；辐照后24小时，观察到A172和EA172细胞发生周期阻滞即细胞阻滞于G2／M期，而这种现象没有在iA172细胞中观察到，并且iA172在接受同样辐射刺激后，细胞存活率显著高于其它三个细胞株。2、动物实验表明，在0－2Gy的碳离子辐照在短期内影响小鼠的记忆，经过一定时间后，这种影响得到恢复。3、物理实验显示，降能装置的实验数据与理论计算相符。结论：在低剂量的重离子坪区辐射条件下，一定浓度的NO可以使神经胶质瘤细胞产生辐射抗性。低剂量的重离子辐射致脑损伤可以得到很快的修复

重离子辐照粘红酵母诱变育种及其产油条件的优化

本论文以在微生物油脂生产中较具潜力的粘红酵母为材料，利用兰州近代物理研究所重离子研究装置（HIRFL）产生的80 MeV/u碳离子束对产油菌株粘红酵母进行辐照诱变, 采用含有脂肪酸合成酶抑制剂cerulenin的培养基进行高产油脂突变株的初选, 并通过磷酸香草醛反应和氯仿甲醇抽提法对初筛菌株油脂含量进行分析，复选出油脂产量和质量都有较大提高的突变菌株，并对其产油条件进行优化，以期获得一些其它诱变方法难以获得的高产油脂微生物突变株，大力开发离子束辐照技术在解决能源危机中的应用。通过本论文的实验研究，得到了以下初步结果 ： 1．液体培养基中，粘红酵母菌在接种后的40h－80h处于对数生长期，此时菌体的生长繁殖比较旺盛，活力最佳，为辐照诱变的最适时期。辐照后，不同来源的菌株对重离子辐射的敏感性有所不同，然而其存活趋势却大致相当。菌体的存活率都呈现出随辐照剂量的增加先减小后增加，再减小的马鞍型剂量－效应曲线。 2．cerulenin对酵母细胞的生长具有较好的抑制作用，浓度为8.96×10-6 mol/L时，抑制率达98%以上，可作为高产油脂粘红酵母菌的筛选浓度。通过磷酸香草醛反应法和氯仿－甲醇抽提法对初筛菌体油脂含量进行定量分析，结果表明初筛菌株的正突变率达66%以上。该方法快速方便，是一种较为理想的高产油脂酵母菌的筛选方法。通过这些方法，筛选出了2株油脂含量明显高于对照的突变株。 3．经实验发现，菌体培养物与磷酸香草醛试剂反应后在530nm的光吸收与氯仿－甲醇抽提法所测得的菌体油脂含量成正比，其标准曲线方程为y=38.2257x+0.67314，R2为0.995，从而建立起一种方便快捷的油脂定量测量方法，有望实现自动化分析。 4．通过对影响粘红酵母菌生长和油脂合成的几个主要因素(葡萄糖浓度、碳氮比、接种量、培养时间、温度、PH值)的初步探讨研究，得出了粘红酵母突变株的最佳产脂条件为: 葡萄糖浓度10％，碳氮比40:1，接种量10%，温度28℃，PH=5.0，培养时间为6天

离子辐照生防菌BJ1突变菌株选育及其诱导抗性机制的研究

目的： 利用重离子辐照技术选育出对农作物具有更好防病促生作用的突变生防菌株，探讨利用突变株诱导黄瓜对枯萎病菌产生抗病性的作用机制。 材料与方法： 采用兰州重离子研究装置(HIRFL)加速的碳离子束辐照生防菌BJ1，测定抑菌能力、抑菌谱，确定对该菌株最适宜的离子辐照参数，选育突变菌株。对突变株进行室内盆栽和田间防病促生试验。对原菌株和突变株进行16SrDNA和生理生化反应鉴定，确定分类地位。以突变株为对象进行诱导黄瓜对枯萎病菌产生抗病性的实验。 结果与结论： 1.重离子辐照生防菌BJ1的存活曲线随剂量的增加，呈先降后升再降的马鞍型变化，但是由于离子的能量不同也存在差异，表现为在相同的剂量下，能量越低其能量沉积效应即传能线密度（LET）越大，致死率越高。诱变效果随LET的不同也不尽相同，高LET时的突变株不但有更广的抑菌谱而且抑菌活性较对照也有比较大的提高，在存活率较高的条件下，低剂量就可以得到较多的突变体，有利于筛选优良的正突变体； 2.对于生防菌BJ1最适宜的12C6+辐照参数应选择剂量在200-400Gy，LET为60keV/m范围可筛选获得抑菌活性较高的菌株； 3.通过12C辐照结合抑菌试验最终获得了突变菌株154，该突变株通过20代的移植能够稳定遗传； 4.利用突变株154对黄瓜枯萎病菌进行室内盆栽促生试验，结果表明突变株154能够使促进黄瓜幼苗的生长发育，同时提高了黄瓜植株的抗病性，在对黄瓜枯萎病的防治效果上经154处理的达到了70.34%，高于原菌株和农药防治的效果； 5.传统的生理生化特征结合16SrDNA同源性比对的方法，对菌株BJ1及其突变株154的鉴定结果表明二者均属枯草芽孢杆菌，亲缘关系近，但是突变株154生化测定不同于原菌株，表现为抗菌物质的产量较高； 6.BJ1、154都可在番茄、当归和黄芪的根部有效的定殖，适应根部的生长环境， 并且154的定殖能力稍强； 7.BJ1、154防治当归麻口病效果较好，防治效果最好的是154的20倍液浸苗，防效为82.6%；BJ1的20倍液浸苗与154的10倍液浸苗对麻口病防治效果差别不大，防效分别为78.3%、75.62%；其余处理防效低于62%。 8.BJ1和154处理黄瓜幼苗后，植物体内一系列与抗病性有关的保护酶的活性均有不同程度的提高，因而可认为这些酶活性的改变与生防菌诱导的黄瓜对枯萎病的抗性可能有一定的相关性

经碳离子束诱变的甜高粱汁酒精发酵高产菌株的研究

为了选育出适合发酵甜高粱汁来生产酒精的酵母菌株，本论文以酒精酵母Saccharomyces cerevisiae YY为材料，利用兰州近代物理研究所重离子研究装置（HIRFL）产生的100MeV/u碳离子束对酒精酵母进行了辐照诱变。采用红四氮唑（TTC）作为筛选指示剂，初筛得到了5株产酒能力有所提高的突变酵母菌。通过甜高粱汁发酵，测定发酵液中酒精含量和残糖，复筛出产酒精能力比出发菌株有明显提高的诱变菌株T4。并对其发酵条件进行了优化，以期获得的结果能够为甜高粱汁工业化生产酒精提供参考数据。通过本论文的研究，得到以下初步结果： 1. 在甜高粱汁培养基中，酒精酵母YY的对数生长期在8-20h之间，此时菌体的生长繁殖比较旺盛，活力最佳，为辐照诱变的最佳时期。辐照后，菌体的存活率随辐照剂量的增加呈现出逐渐衰减的趋势。 2. 红四氮唑TTC是一种无色显色指示剂，活菌中所含的脱氢酶可将它还原成红色，因此可以根据菌落呈色的深浅判断酵母菌产酒精能力的高低，从而挑选出产酒能力较高的菌株。本试验用TTC双层培养基法初步筛选出了利用甜高粱汁发酵生产酒精能力较强的T4酵母菌株。 3. 对影响T4菌发酵甜高粱汁生产酒精的几个主要因素（甜高粱汁糖度、接种量、温度、pH、无机盐）进行了初步探讨研究，得出了T4菌发酵甜高粱汁生产酒精的最适条件为：甜高粱汁糖度22%，接种量10%，温度30oC,pH 4.5 ,无机盐加入量为:（NH4）2SO4 1g/L，KH2PO4 5g/L，MgSO4 3g/L。 4. 对发酵条件进行优化后的中试结果显示：出发菌株YY发酵甜高粱汁的时间为36h，酒精产量为8.6% (V/V) ，而T4突变菌甜高粱汁发酵液中的最终酒精含量可以达到9.8%，发酵时间仅为24h。因此，T4菌在工业应用中很有前景

高电荷态238Uq+在碳膜中电荷平衡时间的研究

离子通过物质过程中与靶原子发生碰撞，碰撞中大量电子被俘获和电离。当电子俘获截面与电离截面达到平衡时，出射离子的电荷态分布达到一个平衡的分布，这个分布与入射离子的核电荷数、速度、壳层结构以及靶材料的性质有关。研究离子通过物质后的电荷态分布和电荷平衡时间对于研究高电荷态离子穿越物质层时的电荷转换及平衡过程具有重要意义。 本文论述了能量为0.8 MeV/u 238Uq+离子通过不同厚度碳膜后的电荷态分布，并对铀离子在碳膜中的电荷平衡时间进行了研究。 实验中束流采用兰州重离子加速器国家重点实验室（HIRFL）首次加速出的能量为0.8 MeV/u 238U26+离子束。本实验是首次在兰州放射性次级束流线（RIBLL）实验终端进行，采用的实验方法新颖。为了研究不同初始电荷态的铀离子通过不同厚度碳膜后的电荷态分布，实验中采取让初级束流 238U26+通过0.1µm厚度碳膜后形成一个电荷态分布，通过调节二极磁铁的控制电流从中选择某一电荷态轰击碳靶，进行电荷态分布研究。 实验对0.8 MeV/u 238Uq+(q=26，29，34，39)通过不同厚度碳膜（5µg/cm2，15µg/cm2，26µg/cm2和225µg/cm2）后的电荷态分布进行了研究。结果发现：能量为0.8 MeV/u的铀离子通过5µg/cm2厚度碳膜后，出射铀离子的电荷态分布未达到平衡；同样铀离子通过15µg/cm2厚度碳膜后，出射铀离子的电荷态分布已达到平衡，平衡平均电荷态为33.72+；由此通过计算得到铀离子在碳膜中的电荷平衡时间为1/3×5.4fs<=t<=5.4fs

快重离子在SiO2基材料中引起的强电子激发效应研究

具有特殊结构的SiO2基材料与Si平面工艺具有好的兼容性，在光电技术中的发光二极管、固体显示屏等器件的研制方面有巨大的潜在应用价值。本论文以快重离子与物质相互作用的特点为依据，选择具有重要应用价值的SiO2基材料，研究快重离子辐照在SiO2基材料中引起的强电子激发效应，特别是辐照相变等现象，探索制备具有特殊功能的新型材料的方法，主要开展了如下研究： 1）在单晶Si衬底上通过高温湿法氧化一层SiO2薄膜，制备出SiO2/Si样品；在室温条件下，用能量为100 keV的碳离子注入样品，注入剂量分别为2.0×1017、5.0×1017和1.2×1018 ions/cm2，使样品SiO2薄膜中一定区域内C、Si和O原子达到适当的原子浓度配比；再用能量为308 MeV的Xe和853 MeV的Pb离子在室温下对注碳后的SiO2/Si样品进行辐照，Xe离子辐照是在兰州重离子加速器国家实验室的扇聚焦回旋加速器（HIRFL-SFC）的重离子辐照终端上完成，辐照剂量分别为1.0×1012、5.0×1012、1.0×1013、1.0×1014 Xe-ions/cm2，Pb离子辐照实验是在法国重离子激光交叉学科研究中心(CIRIL,Caen)的中能离子辐照终端（IRASME）完成的，辐照剂量分别为5.0×1011、1.0×1012、2.0×1012、5.0×1012 Pb-ions/cm2；最后用荧光光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱和透射电子显微镜分析等技术对样品进行了表征。研究了样品发光与注碳剂量、辐照剂量和离子在薄膜中电子能损值的依赖关系，辐照引起SiO2薄膜中微结构改变与实验参数的依赖关系。发现快重离子辐照能显著改变注碳SiO2/Si样品的发光特性，如在5.0×1012 Pb-ions/cm2辐照的注碳2.0×1017 ions/cm2的样品中，探测到了很强的位于456、484和563nm的发光；在电镜照片中观察到了8H-SiC纳米晶及其他微结构的形成。基于实验结果，对薄膜发光特性与微结构改变之间的关系进行了初步探讨。 2）利用磁控溅射在单晶SiO2表面沉积Ni薄膜，制备了Ni/SiO2样品；在室温下用能量为308MeV的Xe和853MeV的Pb离子辐照Ni/SiO2样品，离子穿透Ni薄膜和Ni/SiO2界面，Xe、Pb离子辐照分别在HIRFL-SFC和法国CIRIL的IRASME辐照终端上完成，辐照剂量为1.0×1012、5.0×1012 Xe/cm2和5.0×1011Pb/cm2；用卢瑟福背散射技术和X射线衍射谱对样品进行了分析，研究了界面原子混合及相变效应与辐照剂量、电子能损值的依赖关系。发现快重离子辐照能引起Ni/SiO2样品界面处原子的混合，并导致界面形成NiSi2或Ni3Si新相，且原子扩散量随辐照剂量和电子能损值的增大而增大。 3）以热峰模型原理为基础，对实验观测到的快重离子辐照效应特别是电子能损效应的产生机理进行了探讨

非拦截式束流强度测量方法的研究

本文全面地论述了在HIRFL束流诊断系统中，利用测量束流相宽和中心相位的圆柱形容性感应式相位探针，进行非拦截式束流强度测量方法的研制开发及这一系统的软硬件结构。论文阐述了目前国际国内加速器以及HIRFL的束流诊断技术的发展现状和本论文的研究工作及其意义；简要概述了常见的几种束流强度的测量方法，详细地介绍了相位探针感应束流信号原理和几种束团开矿感应信号的模拟计算，并从该感应信号中撮束流强度等信息；介绍了测量仪表及其测量原理和性能；同时阐述了系统软件的设计方法，并介绍了测控系统中的软件模块设计以及虚拟仪器系统技术在本测量系统中的应用。通过GPIB接口总线技术的应用，编写基于Windows操作系统的测量控制软件，实现了对几种可编程测量方法的实验结果分析和作者对未来HIRFL束流诊断系统进一步工作的设想。该课题的研究取得了较为满意的结果，目前系统已经投入HIRFL调束运行中，与HIRFL中原有的法拉第筒测量束流强度的系统相比，该系统具有操作方便、可以在不阻挡束流的工作状态下测量和控制，在线获取参数等优点。

SSC高频计算机控制系统之软件设计

高频系统是HIRFL系统中一个很重要的组成部分。其工作的稳定性和可靠性直接影响到束流的大小和品质，通过远程计算对其控制的目的不仅使人们远离现场恶劣的工作环境，而且在于提高整个系统的稳定性和可行性。高频计算机控制系统（RFC）的控制对象就是这个高频系统，它包括两个高频机和三个稳定系统：频率稳定系统、相位稳定系统、幅度稳定系统。考虑到整个系统长时间的工作状况和对稳定性和可靠性的严格要求，系统在硬件接口上选择了具有标准接口和强的扩展能力的CAMAC系统。CAMAC机箱的串行连接通过接口板2926和计算机联系在一起。在CAMAC串行总线上共有4个机箱分别负责高频机、相位、幅度和频率系统。这套系统的软件工作在Windows98操作系统平台下。有三个部分组成软件部分：一是漂亮友好交互性强的界面，这部分是通过VB和VC混合编程得来。二是功能稳定、可靠性强的接口，这部分是在VC中建立DLL来完成最终驱动。还有一部分是数据库，这个数据库是由Access生成，用于存储程序中的参数和高频系统的运行参数。这三个部分在界面程序中有机结合在一起共同完成对整套系统的控制作用。目前这套系统已经完成，运行在中控室的控制平台上，经过测试工作效果还很不错。本论文主要具体阐述了这套系统的组成，以及在程序设计时的思路、过程还有一些问题的解决办法等。

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。

分离扇加速器的物理工作—调束效率的提高和等时性优化

本论文详细地介绍了直边分离扇等时性回旋加速器的理论。结合兰州重离子加速器系统的主加速器SSC，介绍了这种加速器的等时场建立及优化的方法。编写了相关的计算程序。分析并解决了长期以来SSC在注入区附近运行调束十分困难的问题。最后进行了等时场优化的实验。第一章概述性地介绍了兰州重离子加速器装置HIRFL和SSC的注入引出系统、磁场系统及高频系统。第二章作为分析分离扇等时性回旋加速器束流轨道动力学的基础知识，介绍了具有周期磁场结构加速器的基本理论。第三章根据分离扇等时性回旋加速器的磁场周期结构还具有反射对称性特点，分析了传输矩阵元关于磁场周期结构对称点的对称性质。在此基础上讨论了束流的包络和散角沿平衡轨道的分布形态及计算方法。讨论了共振线对这种加速器的磁场结构和能量范围的限制。并计算了SSC加速质子的能量上限。第四章介绍用Kb-Kr方法建立SSC理论等时场的过程。给出了计算平衡轨道和Kb、Kr参数及扇中心线上理论等时场的方法，编写了相应的计算程序。详细地介绍了根据线圈效率和扇中心线上的理论等时场面计算SSC各线圈电流值的一种方法，根据这个方法编写了计算SSC各线圈电流值的程序。提高了SSC预置电流的准确度和自动化的程度。为等时场面优化工作做了必要的准备。分析并找出了长期以来SSC在注入区附近运行调束十分困难、花费时间长的原因。采取了解决的方法。经过一年多的运行实践证明，所采用的方法极大地提高了SSC在注入区附近运行调束的效率。最后介绍了SSC等时场优化的原理和方法并做了SSC等时场优化的实验。

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。

光谱与能级寿命自动测量控制系统设计

重元素的高电离态、少电子原子光谱研究是物理学当今国际上前沿领域研究的热点课题之一。利用兰州重离子加速器HIRFL产生的不同能量离子，选择性的对有关重元素高电离态、少电子（剥掉多电子）原子光谱进行研究，这对于研究重元素高电离态原子结构和受控聚变研究具有特殊的意义。本文基于束箔光谱学测量原理，成功开发了高电离态原子光谱与能级寿命自动测量控制系统。该系统用于在HIRFL上进行的高电离态原子光谱与能级寿命测量实验。本文首先介绍了重元素的高电离态、少电子原子光谱研究，随后介绍了光谱与能级寿命自动测量控制系统的框架、解决方案和软件开发，软件开发部分是本文阐述的重点，包括软现代软件技术发展、软件工程开发和整个测量控制系统软件设计，本文都作了详尽的叙述。在实际程序代码中，有很多模块和类，本文就几个典型类的设计进行了剖析。最后给出实验结果和面向未来的系统优化方案。基于Windows 98,作者用Visual C++ 6.0成功的完成了光谱与能级寿命自动测量控制系统软件设计。该软件在HIRFL上己经完成了多次实验，系统可靠性和数据获取实时性都很高，实验中获取了非常精确的光谱曲线。该软件实现了实验过程的程序化运行，并在实验中获得了准确数据，它的完成对于重元素的高电离态、少电子原子光谱的研究具有良好的实用价值。