重離子加速器的多領(lǐng)域應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展很大部分都依賴(lài)于基礎(chǔ)研究的進(jìn)步，重離子加速器，在世界科技發(fā)展史上就扮演了一個(gè)極其重要的角色。

從建造過(guò)程到實(shí)驗(yàn)終端，重離子加速器能帶領(lǐng)一大批學(xué)科發(fā)展，派生很多全新技術(shù)。這一“科學(xué)重器”不僅被應(yīng)用在航天領(lǐng)域，在材料物理、生物農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域也是大放異彩，有著新原理、新技術(shù)、新方法、新工藝“創(chuàng)新?lián)u籃”的美譽(yù)。

為中國(guó)航天元器件保駕護(hù)航

今年7月23日，我國(guó)首次發(fā)射火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”。“天問(wèn)一號(hào)”的軌道飛行器和火星巡視車(chē)搭載的科學(xué)載荷，要在太空成功“存活”并不容易，很可能受離子輻射而出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)失控、數(shù)據(jù)和圖像無(wú)法傳輸?shù)惹闆r。因此在升空前，它們的元器件都需要在單粒子效應(yīng)地面模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行離子檢測(cè)。要建設(shè)這一平臺(tái)，必須利用一種科學(xué)重器——重離子加速器。

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所加速器中心主任、研究員楊建成在采訪(fǎng)中表示，太空中存在許多高能離子，如果這些離子打到芯片上和敏感的元器件上，就會(huì)造成航天器的失控、失靈和報(bào)廢，因此在航天器發(fā)射上天前，重離子加速器可幫助檢測(cè)其元件的可靠性。

依托蘭州重離子加速器大科學(xué)裝置，科研人員建造了具有國(guó)際一流技術(shù)指標(biāo)單粒子效應(yīng)地面模擬裝置，更好地為中國(guó)航天元器件保駕護(hù)航，保護(hù)航天器的在軌安全，避免了高能宇宙射線(xiàn)對(duì)上天的衛(wèi)星及其所攜帶的電子設(shè)備和宇航員健康的傷害。

可精準(zhǔn)治療癌癥

科學(xué)技術(shù)的初心是造福人類(lèi)。重離子加速器治癌也亮出了成績(jī)單。

甘肅武威重離子中心治療室有一臺(tái)為腫瘤患者進(jìn)行碳離子放療的重離子治療腫瘤專(zhuān)用裝置（即醫(yī)用重離子加速器/碳離子治療系統(tǒng)）。

與常規(guī)放療射線(xiàn)相比，重離子在人體中的劑量損失集中于射程末端，在劑量隨射程分布曲線(xiàn)末端形成高劑量的布拉格峰。通過(guò)調(diào)節(jié)入射離子的能量和方向，可使布拉格峰精準(zhǔn)轟擊腫瘤靶區(qū)，精度達(dá)毫米量級(jí)，而對(duì)沿途和周?chē)】到M織的損傷最小。

楊建成介紹，蘭州重離子加速器建成后，科研團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始開(kāi)展重離子治癌裝置的研究，并與醫(yī)院開(kāi)展相關(guān)科研合作。研究表明重離子穿透正常組織打到腫瘤上，可以造成癌細(xì)胞DNA的雙鍵斷裂，造成癌細(xì)胞死亡，特別適合治療某些腫瘤和不宜手術(shù)的腫瘤患者，其安全性和有效性也比常規(guī)放療要高。

可對(duì)農(nóng)作物輻照誘變育種

在培育新植物方面，重離子也有著突出的作用。重離子加速器產(chǎn)生的輻射，能夠大大加強(qiáng)種子突變率，且突變的范圍非常大，可以產(chǎn)生更多高產(chǎn)、抗病蟲(chóng)害、耐高寒種子。

早在2014年的時(shí)候，中科院近代物理所就已經(jīng)開(kāi)始利用重離子加速器輻照誘變育種，引種選育甜高粱品種，幫助貧困地區(qū)發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)。

楊建成介紹，重離子輻照誘變育種就是把種子的細(xì)胞打個(gè)半死，通過(guò)控制重離子的輻照劑量來(lái)完成，造成種子里部分細(xì)胞的DNA的雙鍵斷裂，通過(guò)錯(cuò)修復(fù)可以得到新的突變體。接著，科學(xué)家再利用突變體來(lái)培育出許多的新品種，“相對(duì)于其他方法來(lái)講，重離子輻照誘變育種的周期短，數(shù)年內(nèi)即可培育出新的品種?！?/p>

中國(guó)科協(xié)科普部

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