同步辐射软X射线辐射效应研究

论文摘要

因在辐射损伤的风险评估以及辐射防护等领域有着广泛的用途,X射线的辐射生物学效应一直受到科研工作者的关注。这其中具有较高线性能量衰减系数的低能软X射线更受到重视,就其原因,一方面低能X射线具有中等的线能传递系数,在细胞内能产生较高的能量衰减;同时低能软X射线与物质作用的主要形式为光电吸收,在细胞内产生大量的光电子并伴生俄歇电子。这些二次电子具有纳米的轨道径迹和局部能量高度沉积等特点,可造成细胞内大分子物质结构的破坏,进而造成细胞的辐射损伤,其损伤效应要高于高能硬X射线以及60Co-γ射线,并随着X射线能量的降低,其辐射损伤效应有增加趋势。将同步辐射软X射线应用于对生物细胞的辐射损伤效应的研究是近年来的一个研究热点。同步辐射具有亮度高、能量连续可调等优势,将其引入细胞辐射效应的研究,不仅可以获得高强度的X射线,在较短时间内可实现对较多细胞的照射,使实验结果更具有统计学意义,而且利用同步辐射,可以实现选择能量的照射,研究不同能量X射线的辐射损伤特异性,并且可以对细胞具有相同穿透能力的不同能量软X射线对细胞的辐射损伤的差异进行比较,实现在不同层面进行软X射线的辐射损伤效应研究。对于同步辐射来说,“水窗”波段软X射线是其辐射的特点,也是其优势。“水窗”波段软X射线为低能X射线,其与细胞作用时产生大量的光电子和俄歇电子,同时细胞的主要组成元素C、N、O的K吸收边均位于该波段内。当以元素吸收边能量X射线照射细胞时,由于共振吸收,在细胞内产生很强的剂量沉积,因而其辐射损伤可能会更强。针对同步辐射软X射线所具有的特点,以合肥弯铁辐射为辐射源,采用波带片色散单色技术,将同步辐射光单色化,获得低能软X射线,对“水窗”波段软X射线的辐射损伤的特性,从不同吸收边能量、吸收边附近能量的辐射损伤差异的比较、元素吸收边能量的辐射损伤增强效应,从射线照射至细胞核损伤、细胞死亡、变异、射线至细胞不同部位的辐射损伤差异等几个方面进行了比较研究。同时,利用同步辐射红外光谱分析和检测技术以及生物学的凝胶电泳技术对一些影响因素及辐射结果进行分析、检测和讨论,研究“水窗”波段不同能量软X射线的辐射损伤特异性。研究结果表明,同步辐射“水窗”波段软X射线对生物细胞具有较强的辐射损伤效应,其辐射损伤效应要高于60Co-γ射线的辐射损伤效应,且在该波段,其辐射损伤效应随着X射线能量增加有增加趋势,同时位于元素吸收边能量的软X射线的辐射损伤效应也存在不同,这些都显示出“水窗”波段软X射线的辐射损伤特异性。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1 前言
• 2 辐射研究的内容
• 2.1 辐射种类及与物质相互关系
• 2.2 辐射损伤的基本原理
• 2.3 辐射样品和方式选择
• 2.4 分析、检测方法
• 3 辐射损伤机理研究内容和发展趋势
• 4 论文的研究目标和内容安排
• 4.1 论文的研究目标
• 4.2 论文的内容安排
• 参考文献
• 第二章 同步辐射“水窗“波段软X 射线辐射研究的装置改进
• 1 用于群体细胞辐射效应研究的软X 射线装置
• 2 单细胞辐射损伤研究的微聚焦光束装置
• 2.1 装置设计
• 2.2 初步研究
• 3 绪论
• 参考文献
• 第三章 “水窗”波段软X 射线对微生物细胞的辐射损伤特性
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 3 辐射样品及处理过程
• 4 软X射线的吸收模式及剂量分布
• 4.1 模型设计
• 4.2 不同部位的剂量计算
• 4.3 结果和讨论
• 5 绪论
• 参考文献
• 第四章 C、O元素K吸收边的辐射生物学效应比较以及O的K吸收边的辐射损伤增强效应
• 1 C、O 元素K 吸收边的辐射生物学效应比较
• 1.1 前言
• 1.2 软X射线辐照系统
• 1.3 材料和方法
• 1.4 结果与讨论
• 1.4.1 酵母细胞的致死率
• 1.4.2 细胞膜损伤
• 2 O 的K 吸收边的辐射损伤增强效应
• 2.1 研究的目的和方法
• 2.2 材料和方法
• 2.3 辐射样品和处理过程
• 2.4 X射线吸收模式及剂量分析
• 2.5 结果和讨论
• 3 绪论
• 参考文献
• 第五章 利用同步辐射红外显微光谱技术对影响软X射线辐射损伤效应的若干因素的分析讨论
• 1 前言
• 2 实验过程
• 3 结果和讨论
• 3.1 不同干燥方式的差异
• 3.2 干燥方式对细胞结构是否破坏的影响
• 3.3 细胞不同生长阶段的红外光谱变化
• 3.4 细胞受照与未受照之间的比较
• 3.5 直接辐射损伤和间接辐射损伤的差异比较
• 3.6 不同能量辐射之间差异的比较
• 3.7 不同剂量辐射之间差异的比较
• 4 绪论
• 参考文献
• 第六章 凝胶电泳技术在软X射线辐射损伤效应研究中的应用
• 1 前言
• 2 能量选择
• 3 样品制备和 SCG 处理过程
• 4 数据分析
• 5 结果和讨论
• 6 绪论
• 参考文献
• 总结和展望
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的主要论文