低能重离子注入花生干种子深度-浓度分布的方向效应研究

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1、第%&卷第!"期&""’年!"月物理学报+FP.%&，OF.!"，QDGFR*C，&""’!"""-’&0"J&""’J%（&!"）J&%’"-"<3L432MN:7L3:7O7L3"&""’LA>?.2AHS.:FD."""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""低能重离子注入花生干种子深度!浓度分布的方向效应研究!谢竞祎周宏余王平丁晓纪刘志国宋海陆挺朱光华（北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室，北京师范大学低能核物理研究所，北京师范大学材料科学与工程系

2、，北京!""#$%）（&""&年!&月!&日收到；&""’年&月&(日收到修改稿）用双光子激光扫描显微镜技术观测&"")*++,离子从不同方向注入花生干种子的深度-浓度分布，发现沿纵向和横向注入的离子在样品中的深度-浓度分布有显著差别，即分布具有方向效应.初步分析了造成注入离子分布出现方向效应的原因.关键词：离子注入，植物种子，深度-浓度分布，方向效应"#$$：(!#"/什么规律？探索这个问题无论是对基础研究还是对!1引言应用研究都是有意义的.最近的研究表明，当离子分别沿纵向和横向注自&"世纪#"年代以来，载能离子束注入生物入花生干种子样品时，其

3、深度-浓度分布有明显差种子能产生显著的遗传诱变效应的事实已被广泛验异.为了了解和分析这种差异，本文对注入离子的深［!，&］证.离子束作为新的诱变源已经为越来越多的物度-浓度分布曲线的形状、从不同方向上的注入离子理学家、生物学家所关注.问题的焦点集中在质、能、的平均射程等问题进行了深入的研究，初步探讨了电三位一体的低能离子怎样进入生物体，进入生物造成注入离子分布具有方向效应的原因.体后沉积的深度-浓度分布规律，以及沉积所造成的影响.这直接关系到注入离子与生物的遗传物质相&1样品制备互作用引起生物诱变的机理.近年来对低能重离子注入植物干种子深度-浓花

4、生种子主要包括子叶、种胚、胚芽三部分（如［#］’度分布的研究，已经取得了很大的进展.对&"")*+图!所示），其密度为!."!IJD5，接近于水的密,度.选用当年风干的花生子叶，将其切成<55K#55的+注入花生种子的实验，陆挺首次用正电子湮没技术（234）证明注入离子对&""!5的深度有影K!&55（长K宽K高）的小块，截面方式有两种：!）［’］响；朱光华等人用切片质子激发6射线荧光分析截面和胚轴方向平行（纵截面）；&）截面和胚轴方向（2789）和扫描电镜（:9;）,6射线能谱微区分析给垂直（横截面）.将准备好的立方体样品固定于靶托［<，%］出

5、了"—!’%深度范围的分布曲线；周宏余等上，使截面与离子入射方向垂直.!5用更高灵敏度的双光子激光扫描显微镜（42=:;）观［(］察到注入离子的分布范围超过#""!5；而王超等’1离子注入用射程理论（=>?@ABC@:DABCEE:DA>FGG4A*FCH，=::）计算这样低能的离子在花生种子中的射程只有样品注入和分析的安排如图&所示.为便于理［$］"1

6、和生物体的相互作用到底遵循分析.!国家自然科学基金重大项目（批准号：!0#0"’"’）资助的课题.!#期谢竞祎等：低能重离子注入花生干种子深度;浓度分布的方向效应研究%N

7、9:的工作原理是以双光子激发为基础的&双光子激发是!,??)@A;:5B)@从理论上预［,］言，并在<#年后被实验观察到&它来源于两个光图!花生纵剖面图［"］及注入方式说明子的同时吸收，其能量基本上为两光子的能量之和&例如两个红光光子能够激发出一个紫外光子&因为将样品离子注入截面的一半用!##厚的铝!$双光子激发需要两个光子，它的激发概率取决于激箔包住（图%中的阴影部分）以阻挡离子束，另一半发光源瞬时强度的平方&7489:发明于上世纪C#年裸露在离子束下&对于切面为纵截面的样品，离子注［!#］代，它有两个突出优点：一是具有亚微米级的空

8、入方向为横向；对于切面为横截面的样品，离子注入间分辨率；二是由于它既不会产生韧致辐射本底，又方向为纵向&能几乎完全避免低能单光子激发产生