重离子诱变作为一种新型高效的辐照诱变方式, 具有突变率高、突变谱广、突变体稳定等特点。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)因具有多种水解酶活力而广泛应用于工业生产, 虽然经过多次诱变和改造, 其酶活力不断提高, 但其复合酶活力仍有提升空间。同时, 多次同种诱变剂的使用容易导致菌种产生“抗性”, 酶活力提高不大。为此, 本研究首次利用不同剂量12C6+重离子束对枯草芽孢杆菌20076进行辐照诱变。诱变后通过透明圈初筛和酶活力验证复筛方式选育出一株复合酶活力较高的菌株B. subtilis KC-1。与原始菌株相比, 其发酵液滤纸酶活力、内切葡聚糖酶活力、β-葡萄糖苷酶活力、外切葡聚糖酶活力、蛋白酶活力和α-淀粉酶活力分别提高了20.2%、79.6%、98.2%、7.4%、10.4%和27.4%。11代遗传稳定性实验结果表明该突变株具有良好的稳定性。

针对卫星轨道上空间辐射环境引起的光学相机性能退化问题,采用8晶体管(8T)-全局曝光互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器进行重离子辐照实验。实验结果显示,不同功能模块寄存器发生单粒子翻转,导致输出图像出现不同的异常模式,主要表现为输出图像“卡零”、若干相邻列输出异常、整幅图像“花屏”等。结合器件的不同子电路功能、工艺结构和工作原理,分析重离子入射器件微观作用过程对宏观图像异常模式的影响,深入探讨器件不同功能模块单粒子翻转的敏感性和损伤机理。研究结果可为CMOS图像传感器加固设计、单粒子地面模拟实验方法及标准和评估技术的建立提供重要参考。

通过红外光谱和荧光发射光谱分别对600 keV、4 MeV和5 MeV Kr离子辐照的SiO2进行发光特性的研究。在低能量辐照体系中, 简单色心(F2色心)的形成在损伤过程中占据主导地位, 其主要诱发蓝光发射带; 在高能离子辐照条件下, 离子径迹上的能量密度较大, 因此缺陷浓度的增大产生了一些缺陷团簇和离子径迹, 形成了复杂的色心(F+2和F+3色心等)并诱发了强烈的绿光发射带和红光发射带。该实验结果与能量损失过程中统一热峰理论模型(一个综合的基于电子能损与核能损的非弹性碰撞模型和弹性碰撞模型)的模拟结果能够很好地吻合, 表明在keV～MeV能区上存在电子能损过程与核能损过程的协同效应。

用湿氧化法在单晶硅表面生长了非晶态SiO2薄膜，再用高能Pb和Xe离子对薄膜进行辐照，最后用荧光光谱分析了辐照参数(剂量、电子能损值)与发光特性改变的相关性。研究发现，快重离子辐照能显著影响薄膜的发光特性，进一步分析显示，辐照导致了SiO2薄膜内O—Si—O缺陷、缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的产生，且缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的数量会随Pb离子辐照剂量的增加而增多，而O—Si—O缺陷和缺氧缺陷的形成需要较高的电子能损值。

利用320 kV高压综合实验平台，通过6 MeV Xe离子辐照Eu掺杂氧化镁(MgO)单晶样品对其光致发光现象进行了研究。Xe离子辐照后，样品380~550 nm的发光带出现先减弱后增强的现象，400~450 nm处出现了平坦的较宽的蓝色发光带，经拉曼光谱和红外光谱的综合分析可知离子辐照能够使掺杂的Eu很好的进入晶体内部形成稳定的缺陷类型，产生更好的发光效果。

通过田间试验, 对玉米自交系掖478和经重离子辐射掖478干种子所获得的突变体I478的主要农艺性状和配合力进行了比较分析, 结果表明: (1)I478植株形态发生明显改变, 主要表现出株高、穗位高显著增加, 气生根颜色发生改变; (2)I478的果穗性状总体变好, 果穗长度、行粒数、穗粒数、穗粒重等性状极显著优于自交系掖478, 但其果穗穗行数显著少于自交系掖478; (3)I478的主要生育时期如抽雄期、开花期、成熟期显著迟于自交系掖478; (4)自交系掖478配制组合的穗行数、穗粗、出籽率的平均值大于突变体I478配制组合的相应性状的平均值, 突变体I478配制组合的单穗重、穗长、行粒数、百粒重、秃顶长度大于自交系掖478配制组合的相应性状的平均值。突变体I478一般配合力好, 组合I478×N172单穗重量极显著高于临奥1号, 单穗重量比临奥1号增加9.6 %, 可继续对该组合进行鉴定。

TiNiCu记忆合金在美国Argonne国家实验室IVEM-Tandem National Facility加速器产生的400keV Xe⁺离子辐照到0.4dpa时发生非晶化转变.通过电子显微镜研究了非晶化的TiNiCu合金的回复和再结晶过程.退火加热的速度是10℃/min.在280℃时非晶环附近出现电子衍射斑点以及明场像中出现少量析出相,表明回复和再结晶开始.退火到550℃出现多晶环,650℃时有片状马氏体变体生成,750℃时有很锐利的多晶环出现,表明再结晶过程基本完成. 经标定再结晶晶粒仍然是TiNiCu记忆合金.再结晶组织与辐照前TiNiCu 合金的显微组织相比有较大差异.

在美国Argonne国家实验室连接有IVEM-Tandem National Facility加速器的Hitatch3000电子显微镜上,通过能量600keV及注量率为2.5×10¹²cm^-2*s^-1的Ne离子原位辐照,研究了锆-4合金中沉淀相hcp-Zr(Cr,Fe)2的重离子辐照效应,结果表明:600keV的Ne离子在350℃原位辐照至0.2dpa时,hcp-Zr(Cr,Fe)₂沉淀相的层错条纹开始消失;0.8dpa时沉淀相的电子衍射斑点大部分消失,发生明显的化学无序;2.7dpa时明场像衬度完全消失,非晶环已非常明显,表明沉淀相已经非晶化.600keV的Ne离子在350℃辐照hcp-Zr(Cr,Fe)₂相非晶化的临界损伤离位率约为2.7dpa.

200keV Xe⁺离子辐照使单晶YSZ由无色透明变成紫色透明,结果表明,能量为200keV,注量为1×10¹⁷cm^-2的Xe+离子辐照YSZ单晶产生的损伤高达350dpa,在损伤区产生高密度的缺陷,但仍然没有发生非晶化转变.吸收光谱测试结果表明,产生吸收带的注量阈值大约为10¹⁶cm-2.注量为1×10¹⁶cm^-2和1×10¹⁷cm^-2的样品,吸收带峰值分别位于522nm和497nm.光吸收带可能与Zr阳离子最近邻的氧空位捕获电子形成的F型色心和Y阳离子近邻的氧离子捕获空穴形成的V型色心有关.