Virtex-5系列SRAM型FPGA单粒子效应重离子辐照试验技术研究

针对SRAM型FPGA在空间辐射环境下易发生单粒子效应,影响星载设备正常工作甚至导致功能中断的问题,开展了SRAM型FPGA单粒子效应地面辐照试验方法研究,提出了配置存储器(CRAM)和块存储器(BRAM)的单粒子翻转效应测试方法,并以Xilinx公司工业级Virtex-5系列SRAM型FPGA为测试对象,设计了单粒子效应测试系统,开展了重离子辐照试验,获取了器件的单粒子闩锁试验数据和CRAM、BRAM以及典型用户电路三模冗余前后的单粒子翻转试验数据;最后利用空间环境模拟软件进行了在轨翻转率分析,基于CREME96模型计算得到XC5VFX130T器件配置存储器GEO轨道的单粒子翻转概率为6.41×10^(-7)次/比特·天。

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。

重离子辐照玉米种子M_1代诱变效应研究

用重离子7Li和12C以及60Co的γ射线分别辐照玉米种子胚,研究重离子束辐照玉米种子M1代的生物学效应.结果表明:60Co的γ射线使种子的发芽势和发芽率降低,重离子7Li和12C对发芽势和发芽率的抑制作用不明显;重离子辐照后,单株之间光合速率差异增大;M1代植株在雄性育性、叶片颜色及株高等方面发生了多种变化,并产生了一株双胚苗.应用随机多态性DNA分析技术,发现双胚苗的大、小苗之间及其与亲本自交系478在随机多态性DNA指纹上存在的差异,从分子水平上初步证实了双胚苗为自交系478的变异类型.

重离子辐照对红酵母的诱变作用

应用重离子加速器的 50MeV/u12C6+重离子对胡萝卜素生产菌-红酵母(Rhodotorula RYStrain )进行辐照处理,经酵母发酵实验,发现 50MeV/u12C6+重离子对胡萝卜素生产菌-红酵母具有诱变作用。初步筛选到了胡萝卜素产量有变化的辐照变异菌株,并对这些辐照变异菌株进行了 RFLP(限制性片段长度多态性)和 RAPD(随机扩增 DNA 多态性)分析,这些工作为工业上利用重离子对胡萝卜素生产菌进行诱变育种展现了新的前景。

重离子辐照微生物效应及诱变育种进展

重离子束作为一种高效的、典型的诱变辐射源广泛用于生物育种。不同质量数、电荷数和不同能量的重离子束作用于生物细胞有特殊的过程和作用,其先后经历物理、化学和生物学三个阶段,最终引发终点生物学效应,如辐射低剂量超敏感现象,活性氧代谢变化等。本文重点探讨重离子束辐照微生物体后出现的主要终点生物效应,以及近年来重离子辐照微生物诱变育种在工农业等方面取得的成果。

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。

重离子辐照诱导DNA双链断裂的剂量率效应

利用不同剂量率的 5 0MeV/u12C6+ 辐照B16黑色素瘤细胞的脱蛋白DNA ,采用脉冲场凝胶电泳技术对DNA双链断裂 (DSB)的诱导和片段的分布进行了研究。结果发现 ,在剂量率分别为3Gy/min和 30Gy/min的情况下 ,DNA片段释放百分比 (PR)都随着剂量的增加而增加 ,并在超过一定剂量之后趋于相似的准阈值 ;3Gy/min辐照诱导DSB的产额为 0 .4 0DSBs/ (10 0Mbp .Gy) ,30Gy/min辐照诱导的DSB产额准确值无法得到 ;30Gy/min辐照诱导DSB的截面为 2 .14μm2 ,是 3Gy/min的 3.1倍。所有结果都表明剂量率越高 ,诱导DSB越有效。另外 ,3Gy/min辐照诱导DSB片段在 -86 0kbp处有一个片段峰 ,而 30Gy/min没有 ,说明剂量率可以影响DSB片段的分布。

重离子辐照对红酵母的诱变作用

应用重离子加速器的 5 0MeV/u12 C6+ 重离子对胡萝卜素生产菌 -红酵母(RhodotorulaRYStrain )进行辐照处理 ,经酵母发酵实验 ,发现 5 0MeV/u12 C6+ 重离子对胡萝卜素生产菌———红酵母具有诱变作用 ,并初步筛选到产胡萝卜素有较大变化的辐照变异菌株 。

重离子辐照春麦稳定后代品质和贮藏蛋白的变化

低能重离子辐照春麦定西 2 4,经过多年选择获得了稳定的两个后代 1 1 8和1 1 9。品质测定和种子贮藏蛋白分析表明 :1 )同定西 2 4相比 ,1 1 8的蛋白质含量提高了 1个百分点 ,1 1 8和 1 1 9的SDS沉降值都有所升高 ;2 )在和面仪曲线分析中 ,两个品质的和面时间和 7分钟带宽均有所下降 ,而峰高和 7分钟尾高 ,1 1 8增加 ,1 1 9降低 ;3 )辐照后代的高分子量麦谷蛋白亚基类型没有改变 ,但其相对含量发生了很大变化 ;4)低分子量麦谷蛋白和醇溶蛋白区表现了新带产生和旧带消失的较大改变。品质性状及贮藏蛋白的变化为重离子辐照小麦材料实现高产。

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 。

铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石中的固溶量及重离子辐照效应

Nd_2Zr_2O_7烧绿石因其稳定的物理化学性质和辐照稳定性可以作为高放废物中锕系核素的固化基材.通过溶胶凝胶—喷雾热解—高温烧结方法制备了含铀的Nd_2Zr_2O_7烧绿石固化体;开展了Nd_2Zr_2O_7和Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7固化体的重离子辐照实验,辐照剂量为1 dpa和3 dpa;利用X射线衍射和Raman光谱对固化体结构进行了分析.研究发现铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石体系的固溶量仅为10 at%,高价态铀掺杂导致固化体结构向无序化转变.重离子辐照实验表明, Nd_2Zr_2O_7烧绿石基材具有较高的抗辐照稳定性;而Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7在较低辐照剂量下,固化体烧绿石体系结构破坏,重离子辐照诱导固化体结构转变为更加无序化的萤石结构.低固溶量和抗辐照能力减弱主要是由于锕系核素烧绿石固化体的结构无序化所致.

DNA和细胞对重离子辐照诱导DNA双链断裂的敏感性比较

用倒转脉冲场凝胶电泳 (PIGE)比较研究了 50 Me V/u1 2 C6 +辐照小鼠 B1 6黑色素瘤细胞及其脱蛋白 DNA分子 ,从而诱导 DNA双链断裂 (DSB)的辐射敏感性。结果表明 ,不论辐照脱蛋白 DNA还是辐照完整细胞 ,诱导的 DNA片段释放百分比 (PR)都随着剂量的增加而增加 ,在超过 4 0 Gy后 ,PR趋向一个近似相同的准阈值～ 81 %。辐照脱蛋白 DNA诱导的 DSB产额为 0 .4 0 DSBs/1 0 0 Mbp/Gy,辐照完整细胞诱导的 DSB产额约为 0 .1 9DSBs/1 0 0 Mbp/Gy。说明脱蛋白

钨辐射损伤随辐照剂量变化的重离子辐照模拟研究

采用重离子辐照模拟方法和正电子湮没寿命测量技术研究了钨辐射损伤随辐照剂量的变化。20,60和90 dpa(每个原子的位移次数)辐照损伤水平的实验结果表明,辐照在钨中产生单空位、双空位、位错和空位团等缺陷;随辐照剂量的增大,单空位、双空位和位错浓度增加,空位团的尺度和浓度都随之增大。

重离子辐照对人舌鳞癌Tb细胞周期的影响

目的探讨重离子辐照对人舌鳞癌Tb细胞周期进程的影响及受照剂量和修复时间的关系。方法采用流式细胞仪检测不同剂量重离子辐照后人舌鳞癌Tb细胞不同时间点的细胞周期变化。结果人舌鳞癌Tb细胞经重离子辐照后,出现G2/M期明显阻滞,阻滞程度具有剂量和时间依赖性,G2/M期阻滞在24h时与照射剂量呈正相关(r=0.935,P<0.05)。当受到0.5、1Gy照射后,细胞在12h到达阻滞高峰,24h时最大峰值回落。辐照剂量分别为2、4Gy时,细胞表现为G2/M的明显阻滞,未出现阻滞解除现象。结论人舌鳞癌Tb细胞经重离子照射后存活后代生长延缓,放射敏感性增高,呈G2/M期阻滞。

重离子辐照SiO_2通过能量损失产生发光色心的研究

通过红外光谱和荧光发射光谱分别对600 keV、4 MeV和5 MeV Kr离子辐照的SiO2进行发光特性的研究。在低能量辐照体系中,简单色心(F2色心)的形成在损伤过程中占据主导地位,其主要诱发蓝光发射带;在高能离子辐照条件下,离子径迹上的能量密度较大,因此缺陷浓度的增大产生了一些缺陷团簇和离子径迹,形成了复杂的色心(F2+和F3+色心等)并诱发了强烈的绿光发射带和红光发射带。该实验结果与能量损失过程中统一热峰理论模型(一个综合的基于电子能损与核能损的非弹性碰撞模型和弹性碰撞模型)的模拟结果能够很好地吻合,表明在keV～MeV能区上存在电子能损过程与核能损过程的协同效应。

重离子辐照创建水稻直链淀粉、蛋白质突变系的研究

利用重离子辐照‘武运粳7号’创建农艺性状突变体库,用化学方法筛选直链淀粉、蛋白质突变材料,并研究籽粒品质性状与农艺性状的相关性。研究结果显示：202份‘武运粳7号’突变体的直链淀粉含量变幅范围是11.50%~21.70%,其中高含量直链淀粉突变体材料有23份,低含量直链淀粉突变体材料有29份;蛋白质含量变幅范围是7.91%~13.97%,其中高蛋白突变体有29份,低蛋白突变体有24份。进一步在品质性状与农艺性状之间进行相关性分析和主成分分析,相关性分析结果表明：蛋白质含量和每穗实粒数、株高、结实率、千粒重、穗长都呈极显著负相关,相关系数分别为-0.540、-0.593、-0.387、-0.581、-0.563;直链淀粉含量和单穗长呈显著正相关,相关系数为0.294。在主成分分析中将6个农艺性状综合为3个主成分,累积贡献率达89.118%。‘武运粳7号’直链淀粉、蛋白质突变系的获得可为品质性状相关合成途径以及基因调控研究提供基础材料,也为品质育种提供选择依据。

重离子辐照诱发TiNiCu合金非晶化的原位电子显微研究

在美国Argonne国家实验室连接有IVEM-Tandem National Facility加速器的Hi-tatch3000电子显微镜上,通过400KeV Xe^+离子就位辐照研究了TiNiCu形状记忆合金的常温晶态-非晶态转变。入射的Xe离子通过级联碰撞,从0.05 dpa开始辐照诱发TiNiCu合金化学无序,非晶化过程和化学无序几乎同时进行;0.2dpa后,马氏体变体的衬度明显减小,变得非常模糊;在0.4dpa非晶化转变完成,马氏体变体的衬度完全消失。

快重离子辐照对非晶态SiO_2薄膜光致发光谱的影响

用湿氧化法在单晶硅表面生长了非晶态SiO2薄膜,再用高能Pb和Xe离子对薄膜进行辐照,最后用荧光光谱分析了辐照参数(剂量、电子能损值)与发光特性改变的相关性。研究发现,快重离子辐照能显著影响薄膜的发光特性,进一步分析显示,辐照导致了SiO2薄膜内O—Si—O缺陷、缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的产生,且缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的数量会随Pb离子辐照剂量的增加而增多,而O—Si—O缺陷和缺氧缺陷的形成需要较高的电子能损值。

重离子辐照胸腺嘧啶产物的毛细管气相色谱分析

对经中能的１８ Ｏ８＋ 离子辐照过的胸腺嘧啶 Ｎ２ Ｏ 饱和水溶液进行了研究，利用气相色谱（ Ｇ Ｃ）、气相色谱质谱联用（ Ｇ Ｃ Ｍ Ｓ）、气相色谱红外光谱联用（ Ｇ Ｃ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ）等仪器对辐照后的产物进行了分析、鉴别，观察到了 ５，６二氢胸腺嘧啶、５羟基５甲基乙内酰脲、５羟基（氢）６（氢）羟基胸腺嘧啶、５羟甲基尿嘧啶、顺（反）胸腺嘧啶二醇和二聚体等产物。虽然重离子主要是通过辐照水溶液中产生的羟基、氢原子等对胸腺嘧啶分子产生了作用，但与 γ射线作用机制和结果是不同的。γ射线辐照后主要产生的是二聚体产物，而重离子辐照后主要产物却是羟基加成产物。

两种剂量重离子辐照绵羊精子差异蛋白质组学研究

为检测和分析0.5和3.0Gy 2种剂量重离子辐照绵羊精子差异表达的蛋白质,用二维凝胶电泳分离精子蛋白,凝胶用硝酸银染色,PDQuest8.0检测分析差异表达蛋白斑点并经高效液相色谱串联离子阱质谱鉴定,结果显示:2种剂量凝胶图谱分析后得到8个共同差异蛋白斑点,鉴定为3种表达上调的蛋白质(谷氧还蛋白1、转录因子AP-2α蛋白和烯醇酶)。研究表明:绵羊精子经不同剂量重离子辐照后蛋白质的表达存在差异,对差异表达蛋白质的研究有利于探索绵羊精子在重离子辐照过程中的生理状态,可为进一步研究重离子辐照绵羊精子蛋白质组学奠定基础。