基于北京大学4.5MV静电加速器的中子物理研究进展

本文综述了北京大学在中子物理方面依托4.5 MV静电加速器进行的有关实验与理论的研究工作,并提出了今后工作的设想。

北京大学重离子物理研究所40年发展历程

北京大学重离子物理研究所是在北京大学原技术物理系的基础上发展起来的.北京大学技术物理系成立于1955年(初期称物理研究室),是我国第一个核科学研究和人才培养基地,几十年来为国家培养了5000多名核科学技术人才.20世纪80年代初,针对当时核科学与技术的发展形势,北京大学酝酿成立重离子物理研究所.

陈佳洱与北京大学重离子物理研究所的粒子加速器研究

陈佳洱是我国著名的加速器物理学家.1958年,他带领年轻教师和学生在北京大学技术物理系建成了我国第一台30 MeV电子感应加速器,并于次年调试出束.20世纪60年代,在英国访问工作期间,他在国际上首次提出了诊断等时性回旋加速器越隙共振的实验判据,并发展了用可控的局域性一次谐波有效地抑制越隙共振振幅增长的方法.

北京大学加速器质谱装置及^(14)C测量

北京大学加速器质谱装置（PKUAMS）自1991年建丘以来，已开展许多应用研究并取得了一系列成果。本文系统介绍PKUAMS装置及其14C测量。

北京大学DC-SC光阴极注入器的升级设计

基于直流电子枪-超导加速腔(DC-SC)光阴极注入器样机的初步实验结果,北京大学提出了新的注入器的改进设计。新注入器核心结构包括皮尔斯枪和3+1/2超导腔。文章给出了它们的详细结构参数,然后采用程序,对注入器的束流动力学进行了模拟。结果发现:新注入器可以提供具有高束流品质、高平均流强的电子束,束团的电荷量100 pC,横向发射度低于2 mm.mrad,脉宽5 ps,rms束斑可达0.5 mm,重复频率81.25 MHz;也可以提供电荷量为300 pC低重复频率的高峰值流强的电子束,其横向发射度小于3 mm.mrad,脉宽约为9 ps,以满足北京大学自由电子激光(PKU-FEL)实验平台的要求。

北京大学光阴极注入器3+1/2超导腔机械性能

介绍了北京大学光阴极注入器的核心部件3+1/2超导腔的机械性能的设计,通过ANSYS和SUPERFISH程序优化加强筋的个数和位置,解决了超导腔在脉冲条件下由于洛仑兹力引起的超导腔失谐以及当超导腔进行低温调谐时场平滑度变化过大的问题,同时针对复杂超导腔结构进行了低温调谐结构的设计。

北京大学加速器质谱计研究与应用进展

近年来,加速器质谱(Accelerator Mass Spectrometry,简称AMS)在国际上的应用有较大的发展,每年测量的样品已达数万个。AMS主要用于测量^(14)C,^(10)Be,^(26)Al和^(36)Cl等宇宙成因核素的同位素丰度,从而推断样品的年龄或进行示踪研究。与常规质谱相比,AMS的灵敏度要高出5～7个数量级;与衰变计数法相比,AMS具有样品量小、工效高的优点。

北京大学6MV串列静电加速器的运行及其应用

北京大学6MV串列静电加速器上建成4条束流输运线,加速~1H,^(12)C,^(16)O,^(19)F,^(35)Cl,^(79)Br等离子,并开展物理实验研究。首次利用D(^(12)C,p)^(13)C核反应建立起高灵敏度的氘分析法;利用共振核反应~1H(^(19)F,αγ)^(16)O分析材料中氢的深度分布;用重离子背散射分析超导材料YBa_2Cu_3O_(7-x);用35MeV^(35)Cl和45 MeV^(79)Br的弹性前冲分析不同材料中的轻元素及测定低能重离子的阻止本领等。

北京大学4．5MV静电加速器中子实验室建设及实验测量的进展

扼要地介绍了北京大学中子实验室的主要设备、４．５ＭＶ静电加速器及中子核数据实验测量的研究进展概况。

北京大学1.3 GHz射频超导加速腔研究进展

射频超导腔是超导电子加速器的核心部件,1.3 GHz 9cell超导腔被欧洲X射线自由电子激光、美国直线加速器相干光源二期等大科学装置采用,也是中国在建上海硬X射线自由电子激光装置、未来环形正负电子对撞机、国际直线对撞机等项目的关键设备。9cell超导腔的国产化、产业化对我国大科学装置的建设非常重要。本文在简要介绍超导腔用途及国际上椭球腔技术发展的基础上,较为详细地介绍了北京大学1.3 GHz椭球型单腔和9cell超导腔的发展及研究成果。

北京大学ERL装置交汇段的研究与设计

在交汇段设计理论的基础上,针对北京大学ERL的具体情况,对交汇段的束流传输结构进行了优化设计,通过模拟得到了满足要求的一组设计参数;研究了空间电荷效应以及相干同步辐射对束流发射度、能散及包络的影响。结果表明:空间电荷效应对发射度影响不大,但对束流包络影响较明显;相干同步辐射引起的发射度增长及能散较小,且不影响束流包络。

非均匀场磁共振成像仪物理设计要点和应用定位

阐明了单边型非均匀场的特征是垂直和平行于表面方向分别存在巨大梯度和均匀场。揭示了对样品表面层进行磁共振成像(MRI)分析的物理原理。针对这种非均匀场MRI的特定条件,对物理设计要点比如90°,180°RF脉冲、编码方式、脉冲序列等提出了要求和限制。由对静态巨大梯度引起的扩散效应的定量计算数据对回波时间提出了限制条件,从而确定对编码梯度、RF场强度的要求,以及可实际运行的RF脉冲类型。定量计算了人脑单层面成像的时间,论证了介入应用的禁戒性。指出单边型非均匀场MRI的优势在于轻巧、便携、灵活,不受场合、地域、样品尺度等的限制,可在广阔的领域以非侵入式、非破坏性方式对任意大样品的表面层进行MRI分析和测量。

圆饼电离室空气比释动能物理参量的蒙特卡洛模拟

为建立基于圆饼电离室系统的^60Coγ射线空气比释动能基准装置，对辐射场及场中电离室的相关物理参量进行了蒙特卡洛模拟研究。通过BEAMnrc程序建立辐照器模型计算测量点处能谱和注量分布，使用EGSnrc计算圆饼电离室在辐射场中各物理参量。^60Coγ射线空气比释动能绝对测量装置通过蒙特卡洛模拟得到的相关物理参数合成不确定度为0．20％，该结果与澳大利亚计量院同结构电离室的结果在不确定度范围内一致，与国家基准球一圆柱形电离室及球形电离室相比在不确定范围内符合。

荷能重离子径迹刻蚀纳米通道技术及其应用

纳米通道技术是20世纪末发展起来的一种可以直接解读核酸分子编码信息的新方法,基本原理是借助膜片钳装置将不同核苷酸通过纳米通道的电信号直接翻译为相应的核苷酸信息。它较现有的方法简便、快捷和经济,并有可能推广应用到分子筛、单核苷酸多态分析以及对生物离子通道模拟上,其中以荷能重离子径迹刻蚀纳米通道最具应用潜力。详细介绍了荷能重离子径迹刻蚀纳米通道的制备、研究进展及其在生命科学上的应用前景。

^(12)C重离子背散射方法及其对YBa_2Cu_3O_7超导膜界面元素扩散行为的研究

将利用^(12)C作为轰击粒子的重离子背散射技术与利用α粒予作为轰击粒子的常规背散射技术相比较,讨论了质量分辨率、深度分辨率及分析灵敏度等方面重离子背散射所表现出来的优点,并且利用^(12)C重离子背散射方法分析了YBa_2Cu_3O_7/SrTiO_3界面处元素之间的扩散行为。

医学物理发展的现况

本刊在上期做了中西医结合发展与现代科技交叉专题,主要讨论了中西医结合发展的方向、意义及思路。本期将继续上期的专题,介绍中西医结合与现代科技交叉的部分主要内容。希望可以将中西医结合发展与现代科技交叉从理论到实践两方面完整的呈现给读者。为本刊撰文的几位作者就中西医结合的发展及其与现代科技多学科交叉等问题取得了许多共识,并在此基础上提出了以下几点建议:1.当前中西医结合要以解决世界医学难题,减轻人民医疗费用负担,实现人人享有卫生医疗保健的权利为目的。2.中西医结合医学是我国独有的医学,是独立于中医学和西医学之外的学科。中西医结合工作包括中西医工作者的团结合作、临床实践的优势互补和理论体系的有机结合。中西医结合的模式应该是多元并存。开展中西医结合医学学科建设将大力促进中西医结合医学的学术进步。国家应在加强人才培养的基础上,投入资金开展中西医结合医学的学科建设。3.光子中医学将为中西医结合提供理论和技术平台,并将成为中医现代化的一个重要方向。国家应关注该领域的发展和加大投入,尽快建设相应重点科研基地,促进各学科的交流与合作,以利于现代光子学技术与传统中医学方法的结合,一体化、全方位地共同解决中医学专用的诊疗、养生保健等重大问题。4.中医药学要不断吸纳现代科技成果为我所用、与己结合,发展壮大自己。现代科技多学科应在中医理论和临床特色中找准切入点,开展工作。要加强对某些重大疑难疾病(如艾滋病等)的攻关治疗,让国际社会广泛认识中医学理、法、方、药的理论和实践特色与优势,以利于中医药的深入研究发展和造福于人民。5.充分利用现代科学技术,与包括理科、工科在内的学科交叉将促进中西医结合医学的发展。为创立新的医学理论,解决单独中医和单独西医所未能解决的问题。6.强化重大疾病诊疗规范,建立中医特有的诊断和疗效评价标准已十分迫切。多学科交叉将有助于中医诊断和疗效评估的客观化(如望、闻、切、诊),如光子中医学的发展将发挥重要作用。7.加强人才培养是中西医结合发展的关键。中医教育必须深化改革,培养出一大批在临床上过得硬的中医师,这是振兴中医的基础。中西医结合应以研究为主,但不可脱离用中医药为主的临床工作。西医学院的高等教育,应增加中医学时,以利参与中西医结合工作。国家应制定相关政策,鼓励和吸引西医学和其他非医学学科的科技工作者加入中西医结合研究队伍,促进学科交叉。

医学影像物理学的现状和发展

本文对医学影像物理学的内容、方法、现状和今后发展的趋势进行了综合评述。文中分析了不同成像模式所提供的人体信息的意义和它们的局限性。医学影像物理学既是人体无创伤可视化科学的基础,为设计医学影像诊断和治疗的新仪器和新设备提供相应的技术路线;又可以直接为合理使用现有影像设备更好地为疾病诊断和治疗提供服务。在中国,这个领域还很落后,应该把医学影像物理学的发展放到一个重要的位置,因为这是一个可以直接造福人民、又是高技术产业的知识源头,以医学影像学为基础的产业,无论是医疗行业本身,还是为了促进医疗仪器行业的发展都有重要意义。文章强调了不同学科之间的融合和渗透的重要性,呼吁中国的医院设立医学物理师的岗位,并建议我国应该在若干所大学的应用物理学科中设立医学物理分支学科,北京大学物理学院已经在应用物理系内设立了本科专业。

重离子整体分离环高频四极场(RFQ)加速结构的研究

高频四极场(RFQ)加速器是1970年卡帕钦斯基等提出的一种新型直线加速结构。它将加速、聚束、横向聚焦与匹配等几种作用集中于一个加速腔之中,能直接加速从离子源引出的低能离子,束流利用效率可达90％以上,极限流强高达数百毫安。它是一种强流、高效、束流品质好、体积小巧、使用方便因而具有广泛应用前景的新型直线加速器。1980年美国洛斯阿拉莫斯实验室(LANL)试验第一台加速质子的四翼型(4 Vane)RFO样机获得成功。自此以来,RFQ加速器的研制便成了国际上低能加速器发展的一个热点。现在四翼型的轻离子RFQ已广泛的取代体积庞大的高压倍加器,用作高能加速器的注入器及强流中子源等,甚至还被送上太空进行空间武器试验。 近年来,在重离子物理研究与技术应用的推动下,加速重离子的RFQ已成为发展的新热点。其中MeV级强流重离子束在新型微电子器件制作、材料改性、惯性压缩热核聚变研究等各项应用,更是国际上竟相研制重离子RFQ的巨大动力。但它们要求RFQ具有工作频率低、能量可变和束流负载因子高等特性。而现有的四翼型RFQ难以满足要求。这就推动了四杆型、同轴分离型等新结构的研究。1984年北京大学首次提出了采用整体分离环激励的RFQ新结构。

束流物理学的量子方法初探

量子束流物理学是近年来发展起来的处理束流传输的全新方法,它是经典束流物理学的有益补充。介绍了量子束流物理学的热波模型和基于狄拉克方程的相对论电子束磁透镜量子理论,并与经典束流物理学方法进行了比较。

小牛胸腺DNA的MeV重离子辐照研究

重离子辐照DNA分子的研究都集中在SSB和DSB方面,研究辐照产生的除SSB和DSB以外的产物对研究相关的机理很重要,特别是检测组成DNA的基本单元,如碱基,核苷等的生成量和生成规律。本实验用琼脂糖凝胶电泳验证了小牛胸腺DNA辐照产物分片断主要集中在831bp附近,用MALDI-TOF检测证明在1000—30000质荷比范围内没有可检测到的生成物,HPLC分析表明有生物小分子生成,在小分子到链断裂碎片间没有或很少其它产物,说明MeV离子轰击DNA分子造成的损伤并非随机的。