西蓝花（Brassica oleracea var. italica）是我国重要的蔬菜作物之一，其种子主要源于进口，亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应，本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子，检测其幼苗期的生长指标、抗氧化酶活性、光合指标和叶绿素荧光等参数。结果表明：100~500 Gy的辐照对种子的萌发没有显著影响，600 Gy显著抑制其萌发。100~600 Gy辐照后根长、芽长、苗高、叶面积总体上随剂量增加而降低。碳离子束辐照西蓝花的半致死剂量（Median lethal dose，LD50）为415.89 Gy，使根长减半的剂量为495.12 Gy。辐照后幼苗的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）和过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性均高于对照，过氧化氢酶（Catalase，CAT）的活性低于对照，400 Gy辐照后丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量显著升高。随吸收剂量的增加光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）呈现先升高再降低的趋势，最高值出现在300 Gy处。净光合作用、蒸腾速率和气孔导度均与吸收剂量负相关，辐照后非光合淬灭系数显著升高。结果表明，重离子束辐照抑制了西蓝花植株的生长，影响了抗氧化酶活性和光合作用。本研究为西蓝花的重离子束辐照诱变育种提供了基础数据。

利用等效介质理论计算出区熔硅微纳米结构的几何尺寸，然后在有限元模拟的基础上建立了光学模型。研究了在长波红外（8~12 μm）范围内的抗反射效果，并分别分析了表面形貌和结构特征尺寸对透射率的影响。通过自由基等离子源刻蚀技术和低能量离子束刻蚀技术联合制备的方式，在硅表面形成了具有抗反射自清洁功能的微纳米复合结构。测得其透射率为78%，静态接触角为125.77°，并对所得结构进一步分析，实验结果表明：在长波红外范围微纳米复合结构的抗反射性能优于仅存在单一微米结构时，且纳米级别的微结构对红外波段减反射作用并不明显，微米结构是提升硅材料表面长波红外范围透射率的主要因素；具有微纳复合结构的材料表面张力大于单一微/纳米结构，与理论模拟结果一致，表明微纳米结构的存在能够有效改善硅表面的疏水能力。

重离子束辐射能引发细胞DNA双链断裂，被认为是构成基因组不稳定因素之一。现有研究表明：同源末端连接、同源重组、单链退火和选择性末端连接在修复DNA双链断裂方面发挥着重要的作用，但是影响DNA双链断裂修复途径选择的因素目前仍不清楚。本文对近年重离子辐射细胞产生的DNA损伤特征和修复途径方面的新发现进行了综述，并从类型和分布、染色质状态、DNA末端结构、DNA末端切除、细胞周期方面解释了细胞DNA双链断裂修复途径的选择机制。这对细胞DNA损伤修复的研究具有重要意义，为重离子辐射技术在生物学效应研究方面提供了参考。

随着我国核科学与核技术的发展，高丰度同位素的产量无法满足市场需求，极大地限制了相关领域的发展。因此，迫切需要发展高产额、高效率的电磁同位素分离装置。离子源作为电磁同位素分离器中的关键部分，其性能直接影响目标同位素的分离与产额。设计了一台2.45 GHz微波驱动的离子源用于稳定同位素电磁分离器的注入，目标是在引出能量40 keV下产生20 emA Xe⁺及5 emA Mo⁺。为了获得高密度等离子体，设计了双线包螺线管产生放电磁场，并通过仿真软件CST微波模块计算优化了高耦合效率的磁场位型和匹配波导。为了产生强流金属离子束，设计了内置放电室坩埚熔化金属氧化物。模拟结果表明：当加热丝电流为70 A时，坩埚温度最高为917 ℃，可以高效地产生金属钼蒸气，进入放电室进行离化。