扫描质子微探针质子束刻写

质子束刻写技术利用MeV能量的聚焦质子束对抗蚀剂材料直接刻写m甚至nm尺度微结构。研究了质子束刻写中抗蚀剂胶层样品厚度与涂层机旋转速度的关系以及曝光对抗蚀剂的影响,解决了质子束刻写中抗蚀剂厚胶层样品的制备、固化、显影等技术问题,利用扫描质子微探针系统,在正型抗蚀剂胶层上刻写出m尺度的海宝图形、 双矩形结构,在负型抗蚀剂上刻写出m尺度的平行线条、十字形微结构。     

扫描质子微探针质子束刻写

质子束刻写技术利用MeV能量的聚焦质子束对抗蚀剂材料直接刻写m甚至nm尺度微结构。研究了质子束刻写中抗蚀剂胶层样品厚度与涂层机旋转速度的关系以及曝光对抗蚀剂的影响,解决了质子束刻写中抗蚀剂厚胶层样品的制备、固化、显影等技术问题,利用扫描质子微探针系统,在正型抗蚀剂胶层上刻写出m尺度的海宝图形、 双矩形结构,在负型抗蚀剂上刻写出m尺度的平行线条、十字形微结构。     

毛细管准直微束过程模拟与微束品质分析

利用GEANT4程序对复旦大学单粒子微束的毛细管准直过程进行了蒙特卡罗模拟。计算结果表明:当前采用的1 m孔径、1 mm长度的毛细玻璃管准直器能够引出峰值能量2.2 MeV、能量分辨130 keV、束径2.4 m的质子微束,可达到装置对微束能量与束径分辨的设计指标,从理论上明确了毛细管准直微束引出的可行性。针对影响入射目标细胞微束品质的主要因素,分析了微束品质与准直系统和入射束流各状态参数的依赖关系,为毛细管准直微束的引出与优化提供了必要的理论依据。     

毛细管准直微束过程模拟与微束品质分析

利用GEANT4程序对复旦大学单粒子微束的毛细管准直过程进行了蒙特卡罗模拟。计算结果表明：当前采用的1 m孔径、1 mm长度的毛细玻璃管准直器能够引出峰值能量2.2 MeV、能量分辨130 keV、束径2.4 m的质子微束,可达到装置对微束能量与束径分辨的设计指标,从理论上明确了毛细管准直微束引出的可行性。针对影响入射目标细胞微束品质的主要因素,分析了微束品质与准直系统和入射束流各状态参数的依赖关系,为毛细管准直微束的引出与优化提供了必要的理论依据。     

单离子微束离子入射点定位

 为满足辐射实验的定位精确度要求,提出了一种对微束离子入射点进行捕捉和定位的方案。该方案根据离子束流轰击闪烁体能激发出光信号的特性,结合单离子微束装置的显微图像采集系统,通过对离子激发出的光斑进行图像采集分析实现了对离子入射点的定位。验证实验通过一种CR39膜记录离子辐射径迹, 采用的毛细玻璃管瞄准器内径为5 μm,长度为980 μm。实验得出了运用该方案进行入射点定位时装置的整体定位精度。     

核子微探针技术的新进展

综述了核子微探针技术在显微分析和显微成像两方面的进展，一些应用新的显微镜成像技术的实例，说明了它对科学科研所起重要作用。     

CAS-LIBB单粒子微束装置的微束入射点位置确定和系统定位精度研究

中国科学院离子束生物工程学重点实验室建成了一台单离子微束装置(CAS-LIBB)。CAS-LIBB装置由一台van de Graaff 静电加速器产生能量在2.0-3.0 MeV 的离子。该微束系统主要用于实施对生长在一种薄塑料膜上的细胞核的指定位置投射预定个数离子的技术。系统采用安装在束流末端的石英毛细玻璃管作为瞄准器来实现束流的微化并截取微束。细胞辐射实验中对细胞的识别和定位由一套计算机集成控制程序来完成。本文将从对微束的捕捉和定位（确定离子出口的准确位置），以及该微束系统的定位精度测量方面进行研究和讨论。当采用内径为5 μm,长度为980 μm的毛细管作瞄准器时，系统的定位精度为：91％的实验对象定位在距离预定位置2.4μm的范围内，98％的实验对象定位在距离预定位置3.6μm的范围内。     

核子微探针技术的新进展

综述了核子微探针技术在显微分析和显微成像两方面的进展,一些应用新的显微成像技术的实例,说明了它对科学研究所起的重要作用． This paper reviews the recent progress of the nuclear microprobe technology in both micro-analysis and micro-imaging.Some examples of recent applications of its microimaging technology are enclosed to show the potentialities of the technology for a variety of scientific studies.     

Accuracy Measurements of the CAS-LIBB Single-Particle Microbeam for Single Cell Irradiation

A single-particle microbeam facility has been constructed at the Laboratory of Ion Beam Bioengineering (LIBB),Chinese Academy of Sciences. The system is designed to deliver the defined number of hydrogen ions, covering a range of energy from 1.0 to 3.5 MeV, into an area smaller than the nuclei of individual living cells. Accuracy of the particle detection system and the cell targeting system in the facility has been assessed using CR39 (nuclear track detector) for 2.3 MeV protons. The results demonstrate that the particle detection efficiency is above 98%,and the overall targeting accuracy of the microbeam is limited within 3μm for more than 90% hits.     

锗硅异质结晶体管单粒子效应激光微束模拟

对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)进行了单粒子效应激光微束辐照试验,观测SiGe HBT单粒子效应的敏感区域,测试不同外加电压和不同激光能量下SiGe HBT集电极瞬变电流和电荷收集情况,并结合器件结构对试验结果进行分析。试验结果表明:国产SiGe HBT位于集电极/衬底结内的区域对单粒子效应敏感,波长为1064 nm的激光在能量约为1.5 nJ时诱发SiGe HBT单粒子效应,引起电流瞬变。入射激光能量增强,电流脉冲增大,电荷收集量增加;外加电压增大,电流脉冲的波峰增大;SiGe HBT的单粒子效应与外加电压大小和入射激光能量都相关,电压主要影响瞬变电流的峰值,而电荷收集量主要依赖于入射激光能量。     

重离子微束单粒子翻转与单粒子烧毁效应数值模拟

用束径0.4μm的微束重离子数值模拟了单粒子翻转SEU和单粒子烧毁效应SEB.单粒子翻转给出了不同离子注入后漏区的电压(电流)随时间变化规律;计算了CMOSSRAM电路的单粒子翻转;给出了收集电荷随LET值的变化曲线并给出了某一结构器件的临界电荷;VDMOS器件单粒子烧毁给出了不同时刻沿离子径迹场强、电位线、电流和碰撞离化率的变化.     

微束核反应及其对流体包裹体的应用

本文主要介绍了扫描质子探针中微束核反应分析原理。给出了用８７２ｋｅＶ质子能量的＾１９Ｆ（ｐ,αγ）＾１６Ｏ共振反应测量氟元素的方法,并利用扫描质子探针对地幔流体包裹体内的氟元素含量进行了测量。     

重离子束适形放射治疗技术

重离子束适形放射治疗技术主要包括束流配送系统和治疗计划系统等 .前者是实现重离子束适形放射治疗的硬件设施 ,后者为适形治疗的软件支撑系统 ,两者缺一不可 .鉴于重离子束与物质相互作用在物理学及生物学效应上表现出的特殊性,重离子束治癌中特别引入了面向生物学效应的适形治疗和束流的正电子断层在线监控技术. The conformal radiotherapy techniques mainly include the two systems that are beam delivery and treatment planning. The formal is the hardware basis while the later is the software supplement for heavy ion conformal therapy, they are dependent on each other to realize the cancer conformal therapy with heavy ion beam. Because of the specificities of interaction between heavy ion and target on both physics and biological effects, the heavy ion cancer therapy especially involves...     

质子辐照下正照式和背照式图像传感器的单粒子瞬态效应

CMOS图像传感器应用于空间任务时容易受到质子单粒子效应影响.本文采用商用正照式(FSI)和背照式(BSI)CMOS图像传感器开展了不同能量的质子辐照实验,实验中通过在线测试方法分析质子单粒子效应.其中,质子能量最高为200 Me V,总注量为10¹⁰ particle/cm~2,结果未发现外围电路的单粒子效应,但观察到像素阵列出现不同形状的单粒子瞬态亮斑.通过提取瞬态亮斑沉积能量和尺寸大小两个特征参数,比较了不同能量质子对瞬态亮斑特征的影响,以及FSI和BSI中瞬态亮斑特征的差异.最后,结合仿真方法,与实验结果进行比较,预测了质子在CMOS图像传感器像素单元产生瞬态亮斑的能量沉积分布.仿真结果验证了光电二极管耗尽区厚度减小和外延层减薄是导致BSI图像传感器中质子能量沉积分布左移的主要因素.     

真空中固液界面的离子束分析研究

原位实时地高精度测量固液界面的元素或离子(电荷)组成和动态变化对于界面反应和相互作用研究非常重要,但是传统的高分辨离子束分析实验在真空环境中不能直接测量液体样品。本文研制了一种固体-液体界面探针,该探针使用氮化硅-铝纳米复合膜作为真空密封窗和电化学电极,利用复旦大学核微探针成功开展了真空中固体-液体界面探针0.01 mol/L氯化钡和1 mol/L氯化镧溶液样品固体-液体界面的卢瑟福背散射(RBS)分析和粒子激发X射线(PIXE)分析。实验结果表明,真空环境下,固液界面探针纳米薄窗可承受2 MeV He+离子注量为1.0×1018 ions/cm2的辐照。微区PIXE分析成功获得了固液界面探针结构的元素分布。通过对卢瑟福背散射能谱进行分析,获取了20 nm分辨的电极界面微米深溶液中的La, Cl元素浓度。在1 mol/L的LaCl3固液界面电极表面,负电压(–2.3 V)时电解质离子在电极表面高浓度聚集,正电压(+2.3 V)时电解质在电极表面呈低浓度分布,在约1 250 nm深处电解质溶液趋向于体浓度。     

Angular dependence of proton-induced single event transient in silicon-germanium heterojunction bipolar transistors

We investigate the angular dependence of proton-induced single event transient (SET) in silicon-germanium heterojunction bipolar transistors. Experimental results show that the overall SET cross section is almost independent of proton incident angle. However, the proportion of SET events with long duration and high integral charge collection grows significantly with the increasing angle. Monte Carlo simulations demonstrate that the integral cross section of proton incident events with high ionizing energy deposition in the sensitive volume tends to be higher at larger incident angles, which is associated with the angular distribution of proton-induced secondary particles and the geometry of sensitive volume.     

离子束辐照拟南芥生物学效应及其分子机理研究进展

综述了离子束辐照拟南芥种子生物学效应、 生长发育变化、 向重力性等研究的最新进展。 阐释了离子束辐照拟南芥染色体DNA碱基变化、 DNA断裂或损伤、 染色体重组、 突变遗传性等分子机理。 探讨了离子束介导外源基因转化拟南芥的有效性和机理。 同时展望了辐照拟南芥分子机理研究中的辐射原初效应传递、 信号转导等其他机理研究及重离子辐射生物学效应的应用前景。 Newly research progresses were summarized in effect of ion beams on seed surface, biological effect, growth, development, gravitropism and so on. Furthermore, mutation molecular mechanism of Arabidopsis thaliana was discussed, for example, alteration of DNA bases, DNA damage, chromosomal recombination, characteristics of mutant transmissibility, etc. Meanwhile, the achievements of transferring extraneous gene to Arabidopsis thaliana by ion beams were reviewed in the paper. At last, the future prospective are also discussed here in mutation molecular mechanism and the potential application of biological effect of heavy ion beams.     

强流离子束发射度测量技术

强流离子束的发射度测量与弱流相比有很多需要特殊考虑之处. 介绍了北京大学先后研制的三台强流离子束发射度测量仪所采用的测量和数据处理方法, 包括本底扣除和阈值设置、强流脉冲束的测量方法、误差的主要来源及其控制与校正等.     

低能离子束横向发射度的测量及分析

The transverse emittance of an ion beam describes its transverse size as the particles are transported from a source to a target.It allows for predicting beam losses in limiting apertures and the beam focus size at the target.Various definitions and issues are discussed.The most common and emerging measuring techniques are presented,including their advantages.Several methods of emittance data analysis,their accuracy and trustworthiness,are discussed.     

HIRFL辐照终端照射野均匀度与离子通量的关系

采用固体核径迹探测器聚碳酸脂膜,测定了兰州重离子研究装置提供的55MeV/u40Ar和80MeV/u20Ne离子束经辐照终端束流均匀化扫描装置后照射野均匀度与离子通量之间的关系.结果表明:对于40Ar和20Ne离子束,离子通量小于1×106和2×107ions/cm2时,横向照射野均匀度缓Ne离子束照射慢增加;当离子通量分别介于1×106—1×107和2×107—1×108ions/cm2时,40Ar和20野均匀度逐渐增加;离子通量达到1×107和1×108ions/cm2时,40Ar和20Ne离子束照射野均匀度分别约为58%和61%.从而说明,辐照终端束流扫描装置对束流的均匀化程度目前并不能满足辐照生物效应、辐射育种和重离子治癌等研究工作的需要,须对其性能做进一步的提高. Using 55 MeV/u 40Ar and 80 MeV/u20Ne ion beams delivered by the Heavy Ion Research Facility at Lanzhou (HIRFL), the relationships between the irradiation homogeneities in irradiation fields generated by the beam scanning device located at the irradiation terminal of the HIRFL and ion fluence were measured respectively with 100 μm polycarbonate films by means of nuclear track detection. The results show that the homogeneity increases when the ion fluence are lower than ........