同步辐射微区X射线荧光和吸收谱技术在大气、土壤和动植物分析中的应用

同步辐射微区X射线荧光(Synchrotron micro-X-ray fluorescence spectroscopy,μ-SXRF)能够对物质进行元素分布分析和微区原位测定,具有高灵敏度、低检出限的特点。同步辐射X射线吸收谱技术(X-ray absorption fine spectroscopy,XAFS)能够提供原子周围的配位环境和化学形态,适用于进行元素形态分析。大气飘尘、土壤和动植物等是环境中元素迁移转化的重要载体,获取具有生物学意义的元素分布和形态,以及准确的定性或定量信息对研究这些元素在环境和生物体中的作用至关重要。随着研究的发展,同步辐射微区分析技术在此领域中得到越来越多的应用。本文介绍了同步辐射技术的基本原理和发展历程,回顾了近几年μ-SRXRF和XAFS技术在大气飘尘、土壤、植物和蚯蚓中元素的分布与形态研究领域的应用进展,对目前应用于此领域遇到的一些挑战进行了概括,并对其未来发展趋势提出了展望。     

SRXRF研究苔藓植物对Pb/Fe/Cr污染的生物监视和累积特征

为研究苔藓植物对环境污染的累积特性和生物监视机理,用加入不同浓度的Pb、Fe、Cr培养基对二代扩繁后的小立碗藓进行胁迫试验,用同步辐射X射线荧光分析技术（SRXRF）测定藓体内金属元素含量,用微束荧光扫描技术（μ-SRXRF）分析了Cr、K等元素在苔藓叶和茎中的精细分布特征。结果表明,在单一重金属或复合重金属元素的胁迫下,藓体内污染金属元素的含量与培养基中相应元素的浓度呈现正相关,小立碗藓的受伤害程度随重金属元素浓度的增加而加重。重金属的胁迫导致小立碗藓吸收K、S等营养元素的能力急剧下降,且小立碗藓茎中K的吸收浓度由于受到过量Cr的拮抗作用而逐步降低。     

Ge/Si(001)量子点组分的掠入射X射线反常衍射测量

利用掠入射X射线反常散射／衍射实验技术对Si(001)上生长的单层和双层Ge量子点的组分分布进行了直接测量,结果显示,在Si间隔层厚度为90nm时得到的双层Ge量子点与单层Ge量子点的组分及其分布特征是几乎相同的。     

利用重离子微束确定国产2K SRAM单粒子翻转敏感区域

在HI-13串列加速器重离子微束单粒子效应辐射装置上,使用入射能量为145MeV的79Br离子,经2μm×3μm的针孔准直后,辐照存储容量为2K的静态随机存储器(SRAM),通过测量单粒子翻转(SEU)与入射束流位置之间的关系(即SEU成像技术),确定了该存储器存储单元内部的SEU敏感区域的位置和面     

γ射线辐照法制备丝素蛋白包覆的CdS量子点

用γ射线辐照法在水溶液中成功制备丝素蛋白包覆的CdS量子点(SF-CdSQDs),并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和荧光发射谱仪(PL)等对产物进行表征。结果表明,丝素蛋白包覆的CdS量子点约5nm,粒径分布较窄,分散性和水溶性良好,发光性能优异,最大发射峰在538nm附近。讨论了辐照法制备丝素蛋白包覆量子点的合成过程和反应机理。本合成方法简单易行,可用来制备丝素蛋白包覆的其它纳米材料。     

基于微滤法处理水样中~(226)Ra的α能谱分析技术

Ra属于碱土族金属,易在人体骨骼中富集,对人体进行持续的内照射,准确测量样品中的~(226)Ra有非常重要的意义。本研究以~(224)Ra作为示踪剂,通过Pb(Ra)SO_4载带预富集、Ba(Ra)SO_4共沉淀并采用真空微滤的方法制得~(226)Ra的α微滤源,在α能谱仪上测量加标水样中~(226)Ra的活度。使用该方法测量~(226)Ra加标溶液,测量结果相对偏差为0.4%～13.1%。此分析技术可为辐射监管部门快速监测核素~(226)Ra提供一种新的技术方法。     

无根萍Wolffia globosa中砷及其它元素的分布特点

探讨砷在水生植物无根萍中的微区分布及与其它元素分布的相互关系,将有助深入认识水生植物对砷的富集和解毒机制,为用水生植物对含砷水体进行生物修复奠定理论基础.本研究用同步辐射X射线荧光成像技术(microfocused synchrotron bascd X-ray fluorescence,μXRF)分析无根萍Wolffia globosa中As及其它7种元素的分布特点.结果表明As与K、Mn和Zn的分布规律类似,与Cu、Fe、Ni和Ca的分布无明显相似性.     

预处理温度对聚碳硅烷粒子炉内成球性的影响

本文以聚碳硅烷(PCS)为原料,采用炉内成球技术制备直径200~400μm、壁厚3~5μm的SiC空心微球,探讨微球制备的最佳条件,并在此基础上研究不同预处理温度对PCS成球产率及品质的影响。结果表明,炉内载气温度为500℃、He与Ar比例为3∶1时PCS的成球产率较高,且微球的球形度、同心度、表面光洁度均最好。此外,由于预处理过程去除了PCS中的低分子量聚碳硅烷和其他小分子,同时使其聚合度升高,提高了PCS的热稳定性和陶瓷化产率。因此,在最佳炉内成球条件下,PCS的成球率随预处理温度的升高而升高,所得微球的表面粗糙度却随之降低。经350℃预处理后的PCS粒子成球率最高,且微球的球形度和表面质量最佳。     

同步辐射X荧光分析用于苔藓植物监视大气污染的初步研究

为探讨苔藓植物监视大气污染的机理,我们将苔藓活体样本同时置于受工业污染的上海钢铁研究所和作为对照的上海应用物理研究所暴露一个月,在日本高能物理所(KEK)的同步辐射X荧光实验站上对它们的植株作常规的元素分析,对叶片、茎横切面作微区扫描测定,获取其Pb、Cu、Fe、Ni、Mn、Zn、Ca、K等金属元素分布.结果表明,苔藓植物的叶片和茎干吸附金属离子后不是均匀分布的,尤其是叶尖和中肋部位富集了K、Ni、Fe、Pb等元素.受污染苔藓的叶表吸附、富集了过量的Pb等金属离子,污染环境导致植物微结构和生长发育受到严重损伤,同时抑制了植物对K、Ca等微量营养元素的正常吸收.     

用HPRT基因突变及CBMN研究AT细胞高辐射敏感性

研究了毛细血管扩张性共济失调症(Ataxia?telangiectasia,AT)患者皮肤的成纤维细胞系AT5BIVA(AT细胞)的高辐射敏感性。以源于正常人皮肤的成纤维细胞系GM0639(GM细胞)为对照,利用次黄嘌呤磷酸核糖转移酶基因(Hypoxanthinephospho?ribosyltransferase,hprt)位点突变分析技术及胞质分裂阻滞微核法(Cytokinesis?Blockmicronucleusmethod,CBMN),在AT细胞和GM细胞经Coγ射线0、1、2、3、4Gy60照射后,观察比较AT细胞和GM细胞之间hprt基因位点突变频率(hprtMF)、微核率(MNF)及微核细胞率(MNCF)的差异,并分别进行曲线拟合。在各剂量点,AT细胞hprt基因突变频率、微核率及微核细胞率均明显高于GM细胞,其差别具有显著性统计意义(p<0.01);AT和GM细胞hprt基因突变频率、微核率及微核细胞率均与照射剂量呈正相关,可拟合成剂量效应直线方程y=a bx。结果表明,毛细血管扩张性共济失调症患者AT细胞辐射敏感性显著高于GM细胞,具有高辐射敏感性。