[發明專利]一種基于分光鏡的應用于單離子微束裝置的新型離子探測系統

有效

• 申請號: 200910145010.3
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN101661000A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 許永建;黃青;余增亮;陳連運;李軍;詹福如;吳李君;吳躍進
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01T1/203;G02B21/36
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及離子探測及光學領域，尤其是一種基于分光鏡的應用于單離子微 束裝置的新型離子探測系統。

背景技術

隨著人類知識水平的不斷積累，認識自然的能力進一步提高，人們越來越關 注自身的生活環境，尤其是電離輻射對健康的影響。研究者為了探求由于電離輻 射引起的生物體損傷，尤其是低劑量輻照與活體細胞或組織相互作用的內在機 理，迫切的需要一種能夠精確定位投射定量粒子的裝置，即單離子微束。

單離子微束是一種能夠精確產生單個離子、定位精度達微米尺度的輻照技術 平臺，可以準確地將確定數目的離子投射到目標樣品細胞的特定位點，定位精度 在微米至亞微米量級。迄今為止，世界上眾多的微束裝置中，只是把單粒子微束 作為一種精密輻照源使用，發展方向是離子如何打得更準確、更快，而研究的目 標仍然是生物學終點效應。倘若對現有的單離子微束平臺的離子探測系統進行改 進，構建基于單離子束裝置的在線檢測和分析平臺，通過在線無損定量探測單離 子束輻照環境下細胞內生理參量變化，如游離鈣離子濃度、胞漿pH值、細胞膜 電位、線粒體膜電位、細胞膜磷脂和受體流動性、細胞內蛋白變化過程等來研究 確定數量的低能離子與活體細胞相互作用的原初過程，則不僅能對理解在外界擾 動因子作用下，在細胞乃至分子水平上所發生的物理、化學和生物學效應具有十 分重要的意義，而且必將對離子束生物學、放射醫學、發育生物學、空間生命科 學以及材料輻照損傷微觀機理等研究有重大的推動作用(Kadhim?et?al. Transmission?of?Chromosomal?Instability?after?Plutonium?Alpha-Particle?Irradiation. Nature(1992))。

當前在世界各國的微束平臺上所使用的離子探測系統基本上可分為兩種，一 種為部分前置探測系統，英國著名的CRC?Gray實驗室的GCI?microbeam和中國 科學院等離子體物理研究所的CAS-LIBB?microbeam均采用了這種模式，附圖 1(a)給出了其示意圖(Hu?ZW?et?al.High-localized?cell?irradiation?at?the?CAS-LIBB single-particle?microbeam.Nuclear?Instruments?&?Methods?in?Physics?Research Section?B-Beam?Interactions?with?Materials?and?Atoms?2006；244(2)：462-466. Folkard?et?al.The?use?of?radiation?microbeams?to?investigate?the?bystander?effect?in cells?and?tissues.Nuclear?Instruments?&?Methods?in?Physics?Research?Section a-Accelerators?Spectrometers?Detectors?and?Associated?Equipment 2007；580(1)：446-450.)，另一種為后置探測系統，美國哥倫比亞大學著名的RARAF microbeam就采用了該種模式，附圖1(b)給出了該種探測模式的示意圖(Bigelow?et al.Single-particle/single-cell?ion?microbeams?as?probes?of?biological?mechanisms. Ieee?Transactions?on?Plasma?Science?2008；36(4)：1424-1431)。這兩種探測模式的工 作原理如下：