小型化离子束生物工程装置研制

论文摘要

小型化离子束生物工程装置（Miniature Ion-implanting facility for Bioengineering Research）是一种宽束装置,该应用技术已经得到世界范围内的重视。为了发展我国首创的离子束生物工程技术、进一步推广低能离子注入生物技术的需要,对现有的50KeV离子注入诱变装置进行改进,研制一台小型化、傻瓜化的离子束生物工程装置,为辐射生物学研究提供了一个简便、可靠、实用的物理平台。 离子束生物工程装置的主要功能是提供一定能量、电荷态的稳定离子束,在无菌、温度适宜的、无其它干扰因素的环境下注入生物样本,使之发生诱变效应。因此小型离子束生物工程装置的主要部件包括:离子源（包括放电室和引出系统）、真空系统、靶室（植物样本使用）、小靶室（微生物样本使用）、电源系统、冷却系统和监测、控制系统。原有的装置结构复杂,非专业人员操作难度太大,因此研制小型化装置目的在于简化结构,使用方便,成本降低,使离子束生物工程装置能够为广大生物科研机构所接受,进而推广离子束生物工程装置。 本课题的任务就是研制这样一台小型化离子束生物工程装置。本文是在总结一年以来装置研制过程中的经验上写成的。从原理上分析了双潘宁离子源的结构,改进了阴极发射电子的能力,理论计算出离子源的几何参数,并根据实验矫正误差,从而设计出的引出系统可以更加稳定的引出强流离子束。为了离子束生物工程装置的产业化,采用更简便的控制系统和监测系统。经过测试,研制的小型化离子束生物工程装置能够满足生物实验的要求。并根据这些实际工作经验和理论分析,对小型化离子束生物工程装置的进一步发展提出了新的观点:1、装置的智能控制系统的设想;2、采用更先进的离子源提供优质离子束。 本课题来源于国家农业科技成果转化资金项目“离子束育种装置中试”。并成为“十五”国家重点科技攻关项目“离子束应用技术研究”的四大子课题之一,项目编号:2001BA302B-02。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 低能重离子生物学的发展及现状
• §1.3 小型化离子束生物工程装置研制意义
• §1.4 本论文的主要结构和研究内容
• 第二章 小型化离子束生物工程装置总体设计
• §2.1 生物学上对离子束生物工程装置的要求
• §2.2 小型化离子束生物工程装置的总体方案
• §2.3 小型化离子束生物工程装置的设计目标
• 第三章 离子源的研制
• §3.1 离子源的基本原理
• §3.2 双潘宁离子源的阴极设计
• §3.3 中间电极几何位形和磁场约束的影响
• §3.4 三电极引出系统
• §3.5 多种离子源的比较
• 第四章 靶室和真空系统的设计
• §4.1 真空系统的设计指标
• §4.2 真空系统的计算和真空机组的选配
• 第五章 离子束参数的测量
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 附录 小型化离子束生物工程装置的运行步骤