不锈钢辐射损伤随温度和剂量的变化(英文)

用重离子辐照模拟和正电子湮没寿命技术研究了改进型316L不锈钢在21 和33 dpa辐照剂量下的辐照损伤在室温到802 °C温度范围随辐照温度变化和室温下0—100 dpa剂量范围随辐照剂量变化. 在580 °C左右实验观察到辐照肿胀峰， 在21 和33 dpa辐照剂量下相应的空位团分别由14和19个空位组成， 尺度分别为0.68 和0.82 nm. 空位团尺寸随辐照剂量增加， 在100 dpa时空位团由8个空位组成， 尺度为0.55 nm. 实验结果表明， 在改进型316L不锈钢中辐照损伤随辐照温度变化更灵敏.     

85MeV19 F重离子辐照α-Al2O3的空洞研究

5.28×1016cm-2 85MeV 19 F辐照的α-Al2O3中,在其热退火过程中采用正电子湮没方法首次观察到了空洞. 450℃退火开始产生空洞,550℃到750℃空洞半径约为0.29nm不随温度变化,但浓度随温度增加而增加;高于750℃,空洞半径随温度升高迅速增大,1050℃时空洞的半径达1.10nm.     

85MeV19F重离子辐照α–Al2O3的空洞研究

5.28×10¹⁶cm^－2 85MeV¹⁹F辐照的αAl₂O₃中,在其热退火过程中采用正电子湮没方法首次观察到了空洞.450℃退火开始产生空洞,550℃到750℃空洞半径约为0.29nm不随温度变化,但浓度随温度增加而增加;高于750℃,空洞半径随温度升高迅速增大,1050℃时空洞的半径达1.10nm.     

中国科学院近代物理研究所重离子辐照生物研究平台

介绍了中国科学院近代物理研究所和兰州重离子加速器国家实验室的重离子加速器辐照生物研究平台、 重离子辐照生物研究发展规划及在现代农业和生物产业方面取得的一些最新进展。 Heavy-ion accelerator facilities for the researches on biological effects induced by heavy ion at Institute of Modern Physics（IMP）, Chinese Academy of Sciences and National Laboratory of Heavy ion Accelerator in Lanzhou（HLHIAL） are introduced. New progresses in modern agriculture and biological industry are presented.     

III-V族化合物半导体材料的高能重离子辐照效应

用高能（５００ＭｅＶ）Ｎｅ离子束对ＧａＡｓ和ＩｎＰ进行了辐照，用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟、正电子湮没谱学以及红外光谱研究了辐照产生的缺陷特性．结果表明，在未辐照的样品中存在单空位，经辐照后，可在样品中产生单空位；当剂量较大时，还会形成双空位甚至尺寸较大的空洞．红外光谱测量发现，在辐照后的ＧａＡｓ样品中有非晶区形成．此外，辐照在样品中还产生了反位缺陷ＧａＡｓ和ＩｎＰ以及受主杂质ＺｎＩｎ．对经１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２剂量辐照的ＩｎＰ进行了光学实验，在辐照后的ＩｎＰ材料中发现了亚稳态中心． Both GaAs and InP were irradiated by high energy (500 MeV) Ne ions. The Monte Carlo simulation, positron annihilation and IR spectroscopy were used to study the radiation induced defects. The result showed that monovacancies existed in as grown samples, but more monovacancies were introduced, after Ne ions irradiation, and with increasing radiation dose, divacancies were formed, and eventually large voids were observed. The IR measurement for irradiated GaAs samples confirmed the...     

质子辐照不锈钢中氢气泡产生和演化研究

采用质子辐照模拟方法和正电子湮没寿命测量方法研究了质子辐照在国产改进型316L不锈钢中产生的氢气泡及其随辐照质子注量的演化过程。5×10^12,5×10^13,5×10^14／cm^2质子辐照的实验结果表明,辐照在不锈钢中产生氢气泡的尺度随辐照质子注量增加而增大,在质子注量为5×10^14／cm^2时氢气泡尺寸达到0．62nm,气泡的浓度随质子注量增加而减小。The bubble production and evolution in the home-made modified 316L stainless steel have been investigated by the proton irradiation simulation technique and the positron annihilation lifetime measurement. The experimental results of 5 × 10^12, 5 × 10^13 and 5 × 10^14/cm^2 proton irradiations show that the produced bubble size increases, while the bubble concentration decreases, with the increasing of the irradiation proton flueence. At the proton irradiation fluence of 5 × 10^14/cm^2 the bubble size reaches 0.62 nm.     

中子辐照诱导钨再结晶的模拟研究

钨作为未来聚变堆偏滤器靶板的候选材料,需要长期服役在高温且受到高能中子辐照的严峻环境,这将导致钨发生中子辐照诱导再结晶,从而提高钨发生沿晶脆断的可能性,威胁偏滤器的运行安全,因此研究中子辐照诱导钨再结晶的物理机制具有重要意义.然而,与最近高通量同位素反应(HFIR)堆高温下中子辐照实验观察到的结果相比,目前考虑辐照增强再结晶驱动力效应的模型低估了中子辐照对再结晶的影响,结果表明仍有其他效应影响再结晶过程.基于此,本文在假设晶界迁移率与自体扩散系数成正比的前提下,引入辐照增强晶界迁移因子(R),建立了新的辐照诱导再结晶动力学模型.模拟结果显示,在综合考虑辐照增强再结晶驱动力和晶界迁移效应后,模型计算出的850℃下达到一半再结晶分数所需要的时间(t_X=0.5)和HFIR堆中子辐照实验结果相符,这表明辐照增强晶界迁移效应是影响辐照诱导再结晶现象的重要因素之一.另外,模型研究了不同辐照温度下钨的t_X=0.5.结果表明辐照与未辐照的t_X=0.5差别随温度升高而逐渐下降.这是因为随着温度的升高,辐照缺陷复合加剧,辐照缺陷对再结晶驱动...     

聚合物材料的快重离子辐照效应

简要介绍了快重离子辐照损伤的特点,通过与低电离辐射粒子辐照在聚合物材料中产生的效应的类比论述了快重离子辐照在聚合物材料中产生的效应及其研究现状 ,并结合快重离子辐照效应的应用展望了该领域未来的发展.The irradiation effects in polymers induced by swift heavy ions were reviewed in comparison with that induced by low ionization particles based on the characteristics of swift heavy ion irradiations. It is shown that bond breaking and cross linking, gas releasing, amorphization and carbonization of polymers depend strongly on the electronic energy loss. Besides special effects such as alkynes production, can be induced under swift heavy ion irradiation. The perspectives...     

不同剂量重离子辐照玉米自交系的生物学效应比较

用12C6+和 36Ar18+离子束分别辐照玉米自交系干种子和浸泡种子, 研究了M1—M3代重离子束辐照的生物学效应。 结果表明: 种子发芽势和发芽率随辐照剂量的增加而下降, 不同生理状态的种子对重离子辐照的敏感性也不同。 一般12C6+ 离子辐照干种子的适宜剂量为20—25 Gy; M1代叶型发生明显的变化, M2代植株在株高、穗位、单株穗数、雄穗花药颜色、粒质、穗行数、粒重和抗性等方面均发生了变化, 并产生了许多有益的变异,包括株高和穗位降低、同位多穗、穗行数和粒重增加、粒质由粉质变为硬粒以及抗锈病和红叶病的植株等, 有益突变的频率达7.0％—17.9％;在M3代出现能够稳定遗传的,并且光合效率增加的有益突变株。由此可见,重离子束辐照是玉米种质改良的一种高效手段。 In order to study biological effects of heavy ion irradiation on maize inbred lines, the agronomic traits and photosynthetic rates were investigated from M1 to M3 of maize seeds irradiated with 12C6+ and 36Ar18+ ions．The results showed that the germination rate and planting percent of maize seeds irradiated were decrease as dosage increasing of heavy ion irradiation. Different physiological status of seeds had disparate sensibility to heavy-ion irradiation and the suitable dosage of 12C6+ ion irradiation was 20—25 Gy for dry maize seeds. The leaf type of the plant happened visible changes in M1 generation. The plant height, spike position, spike number per plant, anther color of staminate,grain texture,spike row,grain weight and resistance had changes in M2 generation. Among them occurred some beneficial mutations that include degrading of plant height and spike position height, multi spike at same position in the plant, increasing of pike row and grain change of grain texture from powder seed to hard seed,resistance to rust disease and red leaf disease and so on. The frequency of beneficial mutation was 7.0％—17.9％. Those beneficial mutations could be stably inherited and mutant plants with high photosynthetic efficiency emerged in M3 generation. The study above showed that heavy ion irradiation is a high performance means for improvement germplasm of maize.     

中能重离子微束辐照装置的研制

微束辐照装置是将辐照样品的束斑缩小到微米量级, 能够对辐照粒子进行准确定位和精确计数的实验平台, 是开展辐照材料学、辐照生物学、辐照生物医学以及微加工的有力工具. 中国科学院近代物理研究所(IMP)正在研制中能重离子微束辐照装置. 该装置以兰州重离子加速器(HIRFL)系统提供的中能和低能重离子束流为基础, 采用磁聚焦方式形成微米束. 束运线上两台铅垂方向的偏转磁铁辅以四极磁铁构成对称消色差系统, 将束流导向地下室, 再用高梯度的三组合四极透镜强聚焦形成微米束斑, 在真空中或大气中辐照样品. 它将成为国内首台能够提供从低能(10MeV/u)到中能(100MeV/u)的重离子微束的公共实验平台, 用于定位、定量照射靶物质(生物细胞、组织或其它非生物材料等), 有助于深入揭示重离子与物质相互作用的本质, 也为探索重离子辐照效应的应用提供新的手段.     

变价元素铋掺杂钨酸铅晶体辐照损伤的研究

采用剂量为4Mrad的γ射线辐照Bridgman法生长的未掺杂和掺铋钨酸铅晶体,研究了辐照前后晶体的透射光谱、X射线激发发射光谱(XSL)的变化.利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X光电子能谱(XPS)的实验手段,对钨酸铅晶体辐照前后的微观缺陷进行了研究,并对其抗辐照损伤性能及微观机理进行了初步探讨.研究表明,铋掺杂使得晶体中的正电子捕获中心和低价氧浓度下降;辐照后,未掺杂晶体中正电子捕获中心浓度下降,低价氧浓度上升,掺铋晶体则出现了与之完全相反的情况,正电子捕获中心浓度上升,低价氧浓度下降.提出掺铋钨酸铅晶体中铋的掺杂辐照前主要以Bi³⁺占据VPb的形式存在,辐照使变价元素铋发生Bi³⁺→Bi⁵⁺的变价行为,Bi⁵⁺可以替代W⁶⁺格位并使得晶体内部分(WO₄)^2－根团形成(BiO₃+V_o)^－.     

利用HIRFL高能重离子束的核能材料辐照损伤研究

载能重离子与高能中子在材料中能够产生相似的级联碰撞损伤,加之重离子具有大的离位损伤截面和在材料样品中低的感生放射性,载能重离子束成为模拟先进核能装置内部结构材料辐照损伤的重要手段。HIRFL能区的重离子在结构材料中的射程一般远大于晶粒尺寸,因此能够产生材料体损伤,借助小样品技术可以获得材料力学性能变化（尤其辐照脆化）的有用信息,为探讨材料辐照损伤微结构和宏观力学性能变化的关联提供了重要条件。本文简要介绍了近年来我们基于HIRFL高能离子束开展的聚变堆候选材料辐照损伤的研究,包括低活化钢的辐照脆化行为、氧化物弥散强化（ODS）铁素体钢的结构优化对于抗辐照性能的影响、不同载能粒子辐照条件下铁素体/马氏体钢的辐照肿胀数据的关联,以及高能重离子辐照的钨材料中氢同位素的滞留行为。研究表明,结合特殊的测试技术及数据分析方法,高能重离子可作为核能结构材料辐照损伤研究及评估的有效手段。Because of the similarity in cascade damage structure in materials produced by energetic heavy ions and by fast neutrons, and the high displacement rate and low induced radioactivity of samples by heavy ions, heavy ion beam becomes an important tool to simulate radiation damage by energetic neutrons in materials in advanced nuclear energy systems. The ranges of heavy ions provided by HIRFL (Heavy Ion Research Facility in Lanzhou) are generally much larger than the mean dimensions of grains in alloys candidate to advanced nuclear reactors, and is capable of producing radiation damage in bulk scale. It therefore makes possible the evaluation of change of mechanical properties including the radiation induced embrittlement from the irradiated specimens by using miniaturized specimen techniques. In the present paper, we provide an introduction of our recent studies of radiation damage of materials candidate to future fusion reactors by utilizing heavy ion beams in HIRFL.The studies include issues as follows:ductility loss of RAFM steels causes by high-energy Ne ions, impact of oxide dispersoids on the radiation resistance of ODS ferritic steels, correlation of void swelling of ferritic/martensitic steels under different particle irradiation, and behavior of deuterium retention in tungsten under irradiation with high-energy heavy ions. The results show that high-energy heavy ions can be used as a tool to efficiently investigate or evaluate radiation damage in structure materials if combined with some special test techniques and data analysis.     

利用重离子辐照技术制备锂离子电池隔膜

用能量11.4MeV/u和注量1×108ions/cm2的197Au离子垂直辐照聚丙烯薄膜,通过电导测量法监测温度、硫酸浓度和重铬酸钾浓度对径迹蚀刻速率的影响,得到合适的蚀刻条件;成功制备出孔径范围在600—1000nm的重离子径迹聚丙烯孔膜,并用场发射扫描电镜对孔的形状及孔径大小进行了表征,对孔洞锥角的形成进行了分析,为重离子辐照技术制备锂离子电池隔膜提供了实验数据。     

固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应

快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应是近年来才发现的,离子速度效应是指快重离子在固体材料中引起辐照损伤的损伤截面, 损伤效率和损伤形貌的离子速度相关性, 简要介绍了固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中离子速度效应的发现、研究现状和主要实验结果, 并进行了尝试性评价.     

集簇性DNA损伤在辐射研究中的进展

高LET重离子引起的集簇性DNA损伤会造成细胞突变、 癌变和凋亡。 促进肿瘤细胞凋亡一直是治愈肿瘤的出发点, 所以集簇性DNA损伤已经成为放射生物学领域研究的热点问题。 由于其提取和检测方法多样, 但并没有一个详细和完整的方案对集簇性DNA损伤进行透彻分析。 综述了集簇性DNA损伤的特点和详细讨论了集簇性DNA损伤最新研究进展, 简介了集簇性DNA损伤的研究方法, 以期为集簇性DNA损伤在放疗中的研究提供一些参考。 Clustered DNA damage which caused by high LET heavy ion radiation can lead to mutation, tumorigenesis and apoptosis. Promoting apoptosis of cancer cells is always the basis of cancer treatment. Clustered DNA damage has been the hot topic in radiobiology. The detect method is diversity, but there is not a detail and complete protocol to analyze clustered DNA damage. In order to provide reference for clustered DNA damage in the radiotherapy study, the clustered DNA damage characteristics, the latest progresses on clustered DNA damage and the detecting methods are reviewed and discussed in deteil in this paper.     

利用基于~1H NMR的代谢组学分析研究重离子辐射对大鼠额叶皮质区的影响

太空辐射尤其是重离子辐射可造成DNA的破坏、细胞死亡、以及一些癌症的发生, 是人类深空探索进程中急需克服的难题. 本文通过重离子加速器产生 ~(12)C~(6+)重离子束对大鼠头部进行一定剂量的辐射, 模拟空间重离子辐射对中枢神经系统(CNS)的生物学效应. 采用基于 ~1H NMR的代谢组学方法对辐射大鼠大脑额叶皮质区进行了测定分析, 结合数据的统计分析和检验, 发现了包括一些重要CNS神经递质在内的代谢物含量发生明显变化. 这些代谢物主要为: 牛磺酸、乳酸、谷氨酸、 4-氨基丁酸、以及磷酸胆碱等. 结合差异蛋白质组结果分析, 包括4-氨基丁酸、谷氨酸、乳酸、牛磺酸等在内的代谢物参与的主要生物途径, 如神经递质的合成途径, 以及神经递质受体介导的信号途径可能受重离子辐射的负面影响. 这些发现将为进一步阐明重离子辐射效应的分子机制提供有利信息, 从而为从生物学途径探寻有效重离子辐射防护措施提供依据.     

重离子辐照SiO2的光致发光

基于荷能离子与固体相互作用特点,提出了一种新的制备光致发光材料的方法-- 高能重离子辐照. 用这种方法研究了SiO2薄膜的光致发光特性,发现高能84K r和40Ar离子辐照可在注碳SiO2薄膜样品中产生强的蓝-紫光发射带,掺杂碳增强了辐照样品的发光特性.