Institutional Repository of Institute of Modern Physics, CAS
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Experimental Study on the Exotic Structure of N-12 in RIBLL
No full textWe measured the total reaction cross sections of N-12 in Si at 36.2 MeV/u. using Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou (RIBLL) with a new method. The reaction target was installed at the intermediate focusing point T1 at RIBLL. This scheme allows us to identify particles before and after the reaction target unambiguously. The total reaction cross section (1760 +/- 78mb) of N-12 in Si is obtained. Assuming that N-12 consists of a core C-11 plus one halo proton, the excitation function of N-12 on the Si and C targets is calculated with the Glauber model and the Fermi-Fermi density distributions. It can fit the experimental data very well. A large diffusion of the protons density distribution supports the halo structure for N-12
Dissociative recombination of the acetaldehyde cation, CH3CHO+
No full textThe dissociative recombination of the acetaldehyde cation, CH3CHO+, has been investigated at the heavy ion storage ring CRYRING at the Manne Siegbahn Laboratory in Stockholm, Sweden. The dependence of the absolute cross section of the reaction on the relative kinetic energy has been determined and a thermal rate coefficient of k(T) = (1.5 +/- 0.2) x 10(-6) (T/300)(-0.70 +/- 0.02) cm(3) s(-1) has been deduced, which is valid for electron temperatures between similar to 10 and 1000 K. The branching fractions of the reaction were studied at similar to 0 eV relative kinetic energy and we found that breaking one of the bonds between two of the heavy atoms occurs in 72 +/- 2% of the reactions. In the remaining events the three heavy atoms stay in the same product fragment. While the branching fractions are fairly similar to the results from an earlier investigation into the dissociative recombination of the fully deuterated acetaldehyde cation, CD3CDO+, the thermal rate coefficient is somewhat larger for CH3CHO+. Astrochemical implications of the results are discussed
Study on the Treatment Planning System and Its Related Issues within the Framework of the HIRFL Passive Beam Delivery System
No full text与光子相比，重离子束（如，碳离子束）运用于肿瘤放射治疗，主要具有物理学和
生物学两方面的优势：一是重离子束具有独特的倒转深度剂量分布，即Bragg曲线。通
过对离子束的能量调节能精确地将高剂量区集中在肿瘤靶区，使肿瘤区域获得足够的致
死剂量，而正常组织区域获得较小的剂量；二是在 Bragg 峰区因高传能线密度（linear
energy transfer， LET） 而具有高的相对生物学效应 （relative biological effectiveness， RBE），
但在坪区 LET 较小，因而具有与 X 射线或 射线相似的生物学效应，从而在杀死肿瘤
细胞的同时进一步保护了正常组织细胞。基于上述两方面优势，碳离子束被认为是目前
最佳放疗用射线。
重离子治疗计划系统是重离子束临床放射治疗实践的软件支持，它是包括放射物理
学、放射生物学、计算机图形学、医学图像处理、软件工程及数学等多学科融合的产物，
是辅助放射治疗医师完成治疗方案制定以及实施治疗的计算机软件系统。重离子治疗计
划软件系统主要由图象处理、重离子剂量计算和治疗计划评估三大部分组成。图像处理
部分和治疗计划评估部分与传统光子线治疗计划系统类似；重离子剂量计算部分的实现
方式与束流配送系统相关。
中国科学院近代物理研究所（IMP-CAS）基于兰州重离子研究装置（HIRFL）及冷
却储存环（CSR） ，利用被动式束流配送系统下的分层适形照射方式进行碳离子束临床
放射治疗试验研究。与之相配套的重离子治疗计划系统初级版的研发已基本完成。在该
重离子治疗计划系统中，剂量计算功能的实现主要涉及剂量优化计算及剂量分布计算两
个部分。在此系统中利用细胞存活实验数据及线性平方（linear-quadratic，LQ）模型将
RBE因素纳入到优化计算过程中。 该系统采用迭代法或遗传算法获得分层适形照射方式
中各 Bragg峰的照射剂量权重，即物理吸收剂量。由于重离子的侧向散射效应小等因素，
基于光线跟踪（ray-tracing）技术的宽束剂量分布算法仍被使用在该治疗计划系统中。
由于分层适形照射的优势，在该计划系统中采用了与日本国立放射科学研究所
（NIRS）的重离子束二维适形照射方式不同的剂量处方策略，以达到在生物学意义上更
加适形的目的。在分层适形照射方式中存在着为减少分层数而使用较大迷你型脊形过滤
器（mini ridge filter）导致的 Bragg展宽峰（spread-out Bragg peak，SOBP）后沿增大剂
量半影的问题。为解决这一矛盾，本文提出采用双迷你型脊形过滤器组合照射的方式解
决这一问题。
在 IMP-CAS 浅层肿瘤和深层肿瘤重离子治疗终端的深度剂量分布验证实验以及人
体仿真体模剂量验证实验的结果表明，以 IMP-CAS 现有的技术水平在分层适形照射方
式中剂量精度可以控制在 5％以内。本文最后讨论了该治疗计划系统尚存在和待解决的
一些问题，以及发展更为完善和成熟的重离子治疗计划系统的设想和所需的研究工作
Simulation of the Lanzhou Penning Trap LPT
No full text质量是原子核的一个最基本属性，对检验和拓广现有核理论、研究核天体物理中的
核反应过程和基本常数等具有非常重要的作用。在对原子质量进行测量的诸多方法中，由
于其具有极高的分辨本领，彭宁阱（Penning Trap）是迄今为止测量精度最高的设备。彭
宁阱利用叠加的电磁场对离子进行约束，通过测量离子的回旋频率而确定原子质量。
正在建设中的兰州彭宁离子阱（Lanzhou Penning Trap，LPT）的主要目的是进行高
精度的原子质量的直接测量。LPT 核心部分纯化阱与测量阱采用完全相同的柱状电极结
构。
本论文的主要工作， 是在LPT其中一个阱中， 分别对离子进行了轴向冷却、 magnetron
激发、cyclotron激发的计算机模拟，并对电极电压进行了优化。以原子质量为 100 amu、
电荷态为 1+的离子为例，通过模拟和优化后，得到了离子的共振曲线。其分辨本领达到
25400，这与理论值吻合很好
Study on mechanical properties of helium-implanted SiC
No full text纳米压痕技术以它特有的优势在众多的力学测试法中脱颖而出，并越来越为人们关
注。它通过连续控制和记录加卸载的载荷和位移数据，可以得到材料压痕硬度、杨氏模
量和断裂韧性等力学性能指标。本工作出于探讨聚变堆内部环境中碳化硅材料中的辐照
损伤效应的需要，利用纳米压痕技术等手段，对 He 离子注入碳化硅（SiC）所引起的力
学性能变化进行了研究。
实验选用 He 离子注入方法，在碳化硅（SiC）样品中引入 He 原子和点缺陷，然后
将样品在不同温度下分别进行退火处理，随后利用纳米压痕技术、原子力显微镜（AFM）
和高分辨 XRD 等多种研究手段，来探讨材料微观结构和宏观性能变化的规律。 本文主
要开展了以下两个方面的研究：
（1）利用单能量 He 离子高温注入到 4H-SiC 样品中（He 离子能量为 110 keV， 注
入剂量为 3×1016 cm-2，注入温度为 500 K） ，再在 773～1273 K 温度范围内进行了退火
处理，然后使用纳米压痕仪采用单点法测量了样品注入面的硬度。测试结果表明：在
500～1273 K 温度范围内样品的硬度随退火温度升高呈现先增大后减小再增大的趋势，
其中 773 K 退火样品的硬度增大明显。
（2） 利用连续能量 He 离子， 分两种剂量 （高剂量， 低剂量） 室温注入到两组 6H-SiC
样品中，再在 573～1373 K 温度范围内分别进行了退火处理，然后使用纳米压痕仪采用
连续刚度法测量了样品注入层的硬度。结果表明：高剂量组样品的硬度随退火温度升高
呈现先增大后减小再增大的趋势；低剂量组样品的硬度随退火温度升高呈现先减小后增
大再减小的趋势。
本工作还使用原子力显微镜（AFM）和高分辨 X 射线衍射仪分别研究了压痕表面形
貌和样品的摇摆曲线：AFM 结果显示，压痕形状规则，其表面没有观察到明显的鼓起现
象，部分样品的压坑周围出现了微裂纹；高分辨 XRD 结果显示，摇摆曲线的衍射峰随退
火温度的变化表现出不同的宽化现象。对实验数据的综合分析反映出，退火样品的硬度
变化是由退火过程中缺陷复合与 He 泡生长导致样品内部的 Si-C 键密度、键长和键角改
变引起
Correlation of cell survival rate and telomerase activity of the human cells irradiated by X-ray and carbon ions
No full text本研究利用兰州近代物理研究所重离子研究装置（Heavy ion research facility in
lanzhou，HIRFL）产生的 30keV/μm、80keV/μm LET 的12C离子束和甘肃省肿瘤医院
X射线机产生的 X射线，对人肝癌细胞 SMMC-7721 和人正常肝细胞 HL-7702进行辐
照，研究辐照后细胞存活情况和端粒酶活性变化，探讨细胞存活与端粒酶活性的关系，
以期说明端粒酶活性水平能否反映细胞存活情况以用作放疗效果评估的指标，为端粒
酶在肿瘤诊断、肿瘤治疗、放疗效果评估中的应用，以及重离子肿瘤治疗等提供基础
数据
A study of the thermodynamic behavior of pellet internal target in CSRm at Lanzhou
No full text兰州CSRm 上的内靶实验装置HPLUS 是进行强子物理实验研究的平台，小丸靶
被确定为HPLUS 的主要内靶之一，因为它能为储存环上的内靶实验提供足够高的事
件率和准确的反应点，更重要的是它可以配置近4π 立体角的探测器单元。
小丸内靶（Pellet Internal Target）可以将氦以外的某种气体通过低温冷却而形成固
体微球。小丸内靶靶束与储存环离子束在反应室内发生相互作用，其中反应事件的产
物粒子被反应室周围环绕的探测器单元探测到，再由数据获取系统记录下来。为了尽
可能的提高内靶实验的反应亮度和位置精度，研究液滴和小丸的形成过程，以及各种
条件对小丸的大小、速度、分布的影响就变得十分重要。
因此，基于小丸内靶的热力学模拟，本文首先研究了氢液滴在液滴室内的超冷行为，
结合氢超冷方面的实验数据，理论上提出了通过优化工作条件、加长液滴室等手段来达
到在液滴室内让氢液滴尽快固化成固体小丸的目的。然后，对小丸内靶真空系统中的氢
蒸气的气载做了估计，并利用VAKLOOP程序计算出小丸内靶运行过程中靶区附近真空
系统的压力分布。最后，完成了小丸内靶液滴室成像系统和靶丸计数系统的设计并实现
预期目标
A study of the thermodynamic behavior of pellet internal target in CSRm at Lanzhou
No full text兰州CSRm 上的内靶实验装置HPLUS 是进行强子物理实验研究的平台，小丸靶
被确定为HPLUS 的主要内靶之一，因为它能为储存环上的内靶实验提供足够高的事
件率和准确的反应点，更重要的是它可以配置近4π 立体角的探测器单元。
小丸内靶（Pellet Internal Target）可以将氦以外的某种气体通过低温冷却而形成固
体微球。小丸内靶靶束与储存环离子束在反应室内发生相互作用，其中反应事件的产
物粒子被反应室周围环绕的探测器单元探测到，再由数据获取系统记录下来。为了尽
可能的提高内靶实验的反应亮度和位置精度，研究液滴和小丸的形成过程，以及各种
条件对小丸的大小、速度、分布的影响就变得十分重要。
因此，基于小丸内靶的热力学模拟，本文首先研究了氢液滴在液滴室内的超冷行为，
结合氢超冷方面的实验数据，理论上提出了通过优化工作条件、加长液滴室等手段来达
到在液滴室内让氢液滴尽快固化成固体小丸的目的。然后，对小丸内靶真空系统中的氢
蒸气的气载做了估计，并利用VAKLOOP程序计算出小丸内靶运行过程中靶区附近真空
系统的压力分布。最后，完成了小丸内靶液滴室成像系统和靶丸计数系统的设计并实现
预期目标
一种高压馈入真空态装置
No full text本实用新型主要涉及一种高压馈入真空态装置。包括有高压馈入导电杆(22)，导电杆(22)位于真空腔体(9)内，导电杆(22)一端接高压电极(3)，与高压电极(3)对应设有接地电极(2)，导电杆(22)另一端穿过过渡套(21)和外绝缘陶瓷(14)接高压输出件(16)，过渡套(21)通过法兰(11)安装在真空腔体(9)上，外绝缘陶瓷(14)一端通过压环(20)和螺栓与过渡套(21)相连，外绝缘陶瓷(14)另一端安装有压盖(17)，外绝缘陶瓷(14)的两端分别设有屏蔽环(19)和屏蔽球(15)。其消除了额外增加的高压电极及其驱动装置运动阻力，实现对高压电场运动的精确性控制，而且具有灵活、可靠、高真空、体积小、输送电压高的特点
一种铁氧体加载变频调谐腔
No full text本实用新型主要涉及一种铁氧体加载变频调谐腔。包括有同轴相对放置的左谐振腔(1)和右谐振腔(2)，其特点在于：所述的右谐振腔(2)的内导体(15)和外导体(16)之间填装有多片腔体加载的铁氧体磁环(6)，铁氧体磁环(6)的内径与内导体(15)之间填有绝缘四氟介质(8)，绝缘四氟介质(8)中设有第一偏磁线圈导体(9)，铁氧体磁环(6)的外部安装有第二偏磁线圈导体(10)，右谐振腔(2)的内导体(15)中间为真空室(3)，其采用在0.5MHz～2MHz频率范围内，腔体不仅可以在扫频脉冲调制模式下工作，而且还可以在电频连续波模式下工作，最高点压可以达到峰峰值17kV，满足了CSR实验环高频系统的的双模式工作要求