质子与重离子肿瘤治疗的进展

简要介绍了质子与重离子肿瘤治疗的历史和现状.现在,全世界有质子治疗中心23家,治疗肿瘤患者总数为39 612人;重离子治疗设备有3台,治疗肿瘤患者4 511人（包括He离子治疗2 054例病人）.     

低能重离子损伤DNA

重离子束癌症治疗技术使用质子或能量约为每核子1MeV的氩和氖等离子．重离子治疗比其他方法优越之处在于重离子的大部分能量沉积在很小的空间区域中，即形成布拉格峰．而X射线一旦进人人体便连续地沉积能景．但是对于重离子在分子尺度上，特别是在超过布拉格峰的区域，如何使DNA造成辐射损伤这一点却知道得很少．这种损伤可因失去了大部分能量之后的重离子或由低能的次级离子所引起．这是值得担心的事，因为布拉格峰后面的组织通常是健康的．     

欧洲新的放射性核研究装置

稳定的原子核中的质子数Z与中子数N有着一定的比例,那些N/Z与稳定核相差很大的核(具有很多过剩的中子或质子)称为N/Z处于极端条件下的核。这些核是不稳定的,将通过发射正电子或电子而衰变。各种核中过剩中子或质子的数目有一极限值,超过这一极限,原子核不能存在。由于极端条件下的核的寿命很短,生成的截面又很低,需要特殊的设备———放射性核束装置来进行研究。最近欧洲德国重离子研究所GSI的FAIR计划和法国国家大型重离子加速器装置(GANIL)的SPIRAL2计划获得批准。SPIRAL2的主要目的是探索具有过剩的中子或质子的原子核存在的…     

重离子治疗的物理与生物性能和装置原理

 半个世纪来,放射治疗界一直在寻找一种物理剂量分布良好和生物(物理)效应也好的放射线和粒子。几十年来的临床治疗实践,证实了常用的X射线和电子射线的物理剂量分布和生物(物理)效应都不理想。中子和负π粒子的生物效应虽好,但是物理剂量分布不好,给正常组织带来太大的损害。当前较先进的质子治疗,固有的布拉格峰物理特性能使剂量分布很好,但其生物(物理)效应仅稍高于X射线和电子,对治疗抗阻型和乏氧型的肿瘤细胞还难以奏效。而重离子治疗的物理剂量分布和生物(物理)效应都很理想,因此人们转向研究重离子治疗的可能性。     

基因芯片技术及其在放射治疗中的应用

基因芯片技术是建立在杂交序列基本理论上的分子生物学技术, 它以一种全面、 综合和系统的思维方式研究生命现象。 基因芯片技术可以完整地研究整个细胞或器官全部基因变化, 可以通过基因分析发现对电离辐射的基因反应差异, 从而建立一种新的分子放射生物学方法。 综述了基因芯片技术及应用领域, 重点介绍了基因芯片技术在辐射治疗癌症中的应用。 概述了重离子治疗肿瘤优于其它射线的原因。 展望了利用基因芯片技术的优势探索肿瘤经重离子辐照前、 中、 后期的生物学效应。     

基因芯片技术及其在放射治疗中的应用

基因芯片技术是建立在杂交序列基本理论上的分子生物学技术,它以一种全面、综合和系统的思维方式研究生命现象。基因芯片技术可以完整地研究整个细胞或器官全部基因变化,可以通过基因分析发现对电离辐射的基因反应差异,从而建立一种新的分子放射生物学方法。综述了基因芯片技术及应用领域,重点介绍了基因芯片技术在辐射治疗癌症中的应用。概述了重离子治疗肿瘤优于其它射线的原因。展望了利用基因芯片技术的优势探索肿瘤经重离子辐照前、中、后期的生物学效应。     

原子核质量的高精度测量

原子核的质量直接反映了核内强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用的结果.文章简要阐述了原子核质量测量的意义、现状和主要方法,介绍了基于兰州重离子冷却储存环的原子核质量测量实验,比较了首次得到的63Ge,65As,67Se和71Kr核质量测量值与理论计算结果,探讨了65As质量对天体物理快质子俘获过程的影响,文章最后给出了今后的研究内容.中国科学院近代物理研究所在轻质量丰中子区,系统测量了从Ne到Ca核素的质量,研究了N=20和28幻数随中子数和质子数变化的演化;在丰质子区,精确测量了快质子俘获路径上关键核素的质量,为解释X射线暴等爆发性天体过程提供重要的质量数据;在中重丰中子区,系统地测量丰中子核质量,通过天体网络计算模拟超新星爆发中的快中子俘获过程.     

中能重离子碰撞中晕核反应动力学

基于同位旋相关量子分子动力学研究了中子晕核和质子晕核的核反应动力学，着重研究了松散的晕结构对于重离子碰撞中的碎裂和动量耗散中的特殊作用. 为了突出晕核松散结构在反应动力学中的特殊作用. 同时计算了在完全相同入射道条件下相等质量稳定弹核引起核反应. 通过对晕核和稳定核核反应动力学结果的对比分析，发现晕核的松散结构对核反应动力学的作用和影响是重要的. 如这种松散结构明显的增加了碎裂多重性；相反, 减小了原子核阻止(动量耗散). 关键词： 中子晕核 质子晕核 重离子碰撞 核反应动力学     

高能粒子加速器

本文介绍了近十年来已在运行、正在建造和计划建造的高能加速器，包括正、负电子对撞机，质子－反质子对撞机，电子－质子对撞机，Ｋ工厂，高能重离子加速器和重离子对撞机等．介绍了它们的工作原理、主要参数、布局和性能等．     

邮票上的物理学史(58)--加速器·物理实验的大型化

加速器是原子核物理学和粒子物理学中的重要仪器.它利用不同形式的电磁场,把各种带电粒子(电子、质子、轻离子、重离子)加速到很高的能量.用加速器加速的高能粒子轰击各种原子核,观察所引起的核反应,就可以深入研究原子核结构及其变化规律.几十年来,人们在加速器上发现了上千种合成的人工放射性核素,发现了绝大部分超核元素,使原子核物理学迅速发展成熟;与此同时,用加速器又发现了上百种新的粒子,包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子,从而建立了粒子物理学.除了用于基础研究之外,大量的小型加速器还广泛应用于同位素生产、肿瘤的诊断和治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、农作物种子辐照等工、农、医各个领域.     

在α(p,p')ηα反应中的N(1535)激发及η介子产生

在相对论介子与核相互作用理论框架下, 对α(p,p')ηα反应进行了理论分析, 讨论了在入射质子和靶核上的N^*(1535)激发机制的特点. 以⁴He靶核为例, 在入射质子动能T_p=2.8GeV的情况下, 计算了反应截面, 末态ηN不变质量谱和出射η介子的角分布, 讨论了在兰州重离子冷却储存环(CSR)上开展实验研究的意义和可能性.     

600MeV 18O+natPb(厚靶)系统生成Hg同位素独立产额测量(Ⅱ)结果与分析

报道了600MeV ¹⁸O轰击^natPh(厚靶)生成的质量数在180—209之间的Hg同位素产物独立截面的测量结果.通过与600MeV质子轰击天然铅靶生成Hg同位素产额分布的比较,讨论了几个质量区段Hg同位素的生成机制.测量结果也与相对论重离子碎裂反应双质子移出道的产额分布进行了比较.结果表明,中能重离子与中子较富集靶核组成的反应系统对生成丰中子类靶余核具有较明显的优势.     

离子与生物分子相互作用的微观动力学理论

对X射线、γ射线、电子、中子、质子和重离子等对生物体系的辐照研究现状进行了评论。重离子辐照中特有的倒转深度剂量分布,即Bragg峰,成为放射治疗的理想工具。通过对重离子辐照生物组织物理过程的分析,提出了重离子与生物分子相互作用的三步物理过程,即核相互作用导致的核碎裂、库仑相互作用的电子激发和生物分子在周围环境相互作用下的弛豫,最终导致生物分子新结构的形成。由于物理过程是后期辐照化学过程、生物过程的基础,因此建立描述离子与生物分子相互作用物理过程的微观动力学理论是十分迫切的。The status of studying biology system therapy with X-rays, γ-rays, neutron, proton, and heavy ions is reviewed. The depth dose profile, called Bragg profile, makes heavy ion an ideal tool for radiotherapy. The physical process of therapy with heavy ions is analyzed and a 3-step interaction processes of heavy ions with biomolecules is proposed, that is, nuclear fragmentation in nuclear interaction, electron excitation in Coulomb interaction, and the biomolecules relaxation in surroundings, finally leads to a new structure of biomolecule. Since this physical process is the base of the following chemical process and biological process, a dynamical microscopic approach is strongly demanded to be built.     

远离稳定线原子核的实验研究（Ⅱ）

远离稳定线原子核的实验研究（Ⅱ）罗亦孝（中国科学院近代物理研究所，兰州重离子加速器国家实验室，兰州７３００００）４２丰质子轻稀土核素的合成和衰变性质研究４２１轻稀土区质子滴线Ｚ＝０７４３Ｎ＋１１６附近新β缓发质子先驱核的合成和研究［１６—１...     

CMOS器件60Coγ射线、电子和质子电离辐射损伤比较

利用TRIM95蒙特卡罗软件计算了质子在二氧化硅中的质量阻止本领和能量沉积,比较了质子在二氧化硅中的电离阻止本领与核阻止本领,分析了质子在材料的表面吸收剂量与灵敏区实际吸收剂量的关系.利用60Coγ射线、1MeV电子和2-9 MeV质子对CC4007RH和CC4011器件进行辐照实验,比较60Coγ射线和带电粒子的电离辐射损伤情况.实验结果表明,60Coγ射线、1MeV电子和2-7MeV质子辐照损伤效应中,在0V栅压下可以相互等效;在5V栅压下,以60Coγ射线损伤最为严重,1MeV电子的辐射损伤与60Coγ射线差别不大,9MeV以下质子辐射损伤总是小于60Coγ射线,能量越低,损伤越小.     

美欧专家论述肿瘤放射治疗技术的进展

美国斯坦福大学医学院放射肿瘤学系放射物理部主任Boyer,哈佛医学院荣誉教授Goitein,瑞士Paul Scherrer研究所物理学家Lomax和Pedroni联名发表文章论述肿瘤放射治疗技术的进展.X射线发现后几个月,它就被用于乳腺癌的治疗,以后又利用质子、中子、轻离子(碳等)进行放射治疗.目前使用得较多的是峰值能量在15MeV的X射线和200MeV的质子.放射剂量用人体质量沉积的能量表示,其单位是Gray,1Gy=1J/kg.X射线在路程上以近似指数函数不断衰减,质子则在一定深度内(和质子能量有关)提供剂量.X射线在最初的几个毫米范围内音量较低,因为在这里还没有…     

同核异能素百年回顾

正同核异能素指原子核的长寿命激发态,通常发生γ跃迁、β衰变、裂变、α衰变、质子发射等衰变。原子核激发态的半衰期常不到1 ps。寿命多长才能被称为同核异能素并无统一界定。一般认为,为了能够计数,同核异能素的半衰期应该长于1 ns。同核异能素通常可以通过重核裂变、重离子反应、超强激光等方法产生。自同核异能素被发现以来的一个世纪,核物理学家已经发现了近2500种半衰期大于10 ns的原子核激发态。     

核对称能实验得到最新的π介子数据和对称能约束

正中子星并合事件GW170817重新点燃了人们对中子星性质研究的广泛兴趣。由于中子星内部的质子和中子的数量极不对称性,核对称能项对中子星内部的物质状态方程有重要贡献。重离子碰撞是地面实验室唯一能产生高密核物质并研究核状态方程的手段。在亚Ge V/u的重离子碰撞中,π介子主要来自弹靶重叠的高密区,其产额比M(π-)/M(π+)与高密区的中子、质子密度比ρn/ρp直接关联,而后者受对称能的密度依赖性质所影响。实验上,可通过测量两种介子的总产额比和微分产额比来研究高密区的核对称能。     

核–核碰撞中喷注淬火导致的双强子产生压低

通过考虑喷注淬火效应,分析了相对论性高能重离子碰撞中双强子的产生.结果表明,喷注淬火压低了大不变质量谱和大横动量的双强子的产生.与质子–质子碰撞的情形类似,核–核的擦边碰撞(碰撞参数很大)产生的强子有很强的背靠背的关联.在核–核对心碰撞(碰撞参数很小)中,由于喷注穿过强作用物质导致的喷注淬火介质效应,产生的强子的背靠背的关联几乎消失.     

推广的液滴模型及其应用

简单介绍了近年来在研究重核和超重核衰变性质及熔合反应方面取得的理论成果和面临的挑战,着重阐述推广的液滴模型(GLDM) 理论框架及其应用。基于原子核的质量数、质子数以及反应Q 值,GLDM考虑了质量和电荷的不对称性、形状演化、亲近势和温度等,很好地描述了重核和超重核的质子放射性、 衰变、重离子放射性、自发裂变的半衰期和重离子熔合反应截面,同时也研究了原子核的粒子(质子、 、重离子) 放射性与自发裂变的竞争。Recent theoretical achievements and challenges about the fusion and decay properties of heavy and superheavy nuclei are generally introduced. Especially, the Generalized Liquid Drop Model(GLDM) as well as its application are emphatically described. Based on the mass number, proton number and the reaction Q value, the GLDM has taken the mass and charge asymmetry, the shape evolution, the proximity potential, as well as the temperature of nucleus into account, well described the proton radioactivity, the decay, the heavy particle radioactivity, the half life of spontaneous fission of heavy nuclei and superheavy nuclei, and the cross-sections of heavy ion fusion. The competitions between the spontaneous fission and other decay modes such as proton and heavy particle radioactivity, the alpha decay, and so on are also studied.