第33卷第2期原子能科学技术V o l.33,N o.2
1999年3月A tom ic Energy Science and T echno logy M ar.1999重核离子束成分的加速器质谱分析3
何 明 姜 山 蒋崧生 武绍勇
(中国原子能科学研究院核物理研究所,北京,102413)
为拓展加速器质谱技术(AM S)测量范围及测量放射性核束成分,建立了利用入射离子发射特征X射线鉴别同量异位素的方法,开展了利用AM S测量重核离子束成分的工作。用此方法可将测
量79Se时的同量异位素干扰79B r压低2个数量级。对将用于64Cu放射性束实验的铜靶离子束成分
进行了分析。
关键词 离子束分析 入射离子X射线 加速器质谱
中图法分类号 TL52 TH84
加速器质谱技术(AM S)由于其高灵敏度而广泛应用于各个学科。AM S在测量重核,如79Se、126Sn等会遇到同量异位素的严重干扰。为拓展AM S测量范围,需建立重核的AM S分析新方法。另外,放射性核束物理实验的束流是混合束(受到一些稳定核素的干扰),需要对其成分进行鉴别而对离子束成分分析提出了要求。当离子经过加速器加速再经过分析磁铁选定所测核素后,离子束中一般只有所测核素的同位素和同量异位素。因此,离子束成分分析主要是分析离子束中的同位素和同量异位素含量。
1 同位素的分析方法
111 电刚度分析法
待分析样品在离子源被电离、经加速器加速后由分析磁铁选择出某一核素,只有相同磁刚度2〔(E q)?(m q)〕1 2的离子才能通过分析磁铁(E、m、q分别为离子能量、质量和电荷态)。离子在加速过程中由于电荷交换等原因使一些同位素的磁刚度满足选定的磁刚度而通过分析磁铁,因这些同位素离子质量不同,能量比选择的离子能量要高或低。静电分析器是能量分析器,即只有电刚度(E q)相同的离子才会通过静电分析器,因此可对离子的同位素进行分析。中国原子能科学研究院的高灵敏静电分析器[1]可对离子束中的同位素进行分析:通过改变静电分析器的电压让能量不同的离子(相应于质量不同的离子)通过静电分析器,对通过的离子进行测量来对离子束中的同位素进行鉴别。静电分析器在分析模拟传输64Cu时离子束中同位
3国家自然科学基金和核工业基金资助项目
何 明:男,29岁,加速器质谱学专业,助理研究员
收稿日期:1998205218 收到修改稿日期:1998208202
图1 静电分析器分析同位素的成分
F ig .1 Iso tope componen ts ob tained by
electro static deflecto r
素成分的分析结果示于图1。图中A =64代表质量数为64的同量异位素。1.2 飞行时间分析方法
离子经静电分析器后可排除绝大多数干扰同位素离子。当被分析核素的丰度很低时,单用静电分析器很难对其分析,这时同位素仍会对所测核素产生干扰。为此,除了用静电分析器外,仍需进一步对同位素进行分辨。利用在非相对论时匀速飞行离子的飞行时间t 与
离子质量m 的关系m =2E (t l )2
(E 为离子能量,l 为离子飞行距离)可因飞行时间不同而将同位素分开[2]。
2 鉴别同量异位素的入射离子X 射线
测量方法
211 入射离子X 射线测量方法的提出
同量异位素的质量基本一样,它们在加速
图2 入射离子和靶的K 层电子空
位截面
F ig .2 P ro jectile and target K 2vacancy
cro ss secti on s
器质谱系统中飞行路径也基本相同。因此,对同量异位素的分辨需依靠能对离子核电荷数(Z )进行鉴别的方法来实现。对Z 分辨一般常用在介质中离子能量损失?E 2E 法,这种方法要求离子的能量达到1～5M eV u ,且只对Z <20的核素较为有效。对Z >20的核素需要更高的
能量[3],这对于常用的串列加速器很难满足。当一定能量的离子打在靶上时,靶不仅会产生X 射线,入射离子也会产生X 射线。不同元素的特征X 射线能量不同,测量入射离子产生的特征X 射线可对入射离子进行Z 鉴别。这种方法对离子的能量要求不高,不同核素X 射线的分辨基本与离子能量无关,可实现在一般能量下重核的同量异位素鉴别。
212 入射离子X 射线产额
1)入射离子X 射线产额与靶的关系入射离子产生K 层电子空位的截面与靶核的关系已由M eyerhof W .E .[4]进行了讨论。在入射离子K 层电子结合能和靶离子的K 层电子结合能比较接近时,入射离子在此区域产生K 层的电离截面大,产生KX 射线
的几率也高。30M eV 的B r 打在不同靶上时入射离子和
靶产生K 层电子空位截面随靶的变化情况示于图2。可
以看出,靶产生K 层电子空位截面随靶的核电荷数(Z 2)
031原子能科学技术 第33卷
急剧变化,而入射离子产生K 层电子空位截面随Z 2则有一共振区域,这一区域就是靶与入射离子的K 层电子结合能比较接近的区域。另外,在Z 2接近80处也有一共振区域,这是由于在这一区域入射离子的K 层电子结合能与靶的L 层电子结合能比较接近的缘故。
2)入射离子X 射线产额与入射离子能量的关系
对于厚靶,入射离子X 射线产额(Y )与离子能量(E )间遵循Y ∝E Β关系。Β(Z 1,Z 2,E )[4]与入射离子核电荷数Z 1、能量E 及靶的核电荷数Z 2有关。Β对E 不敏感,在很大能量范围内基本为一常数。对于一定的入射离子和靶,X 射线产额随入射离子能量的增大而增大。213 入射离子X 射线分析
1)入射离子X 射线的分析
经加速后的离子打在特定靶上,入射离子发射特征X 射线,这些特征X 射线能量一般约为十几keV ,可采用Si (L i )探测器对X 射线能量进行测量。为增大测量的立体角,通常将探头直接放在靶的后面,同时为吸收低能离子和一些低能X 射线,在靶与探头间放置一吸收膜。入
射离子和靶产生的X 射线经探测器测量后进行X 射线分析。78Se 和79B r 打在1717g m 2
Zr 靶上的特征X 射线能谱示于图3。可以看出:利用入射离子发射的X 射线可将束流中的同量异图3 B r 和Se 在Zr 靶上的X 射线谱
F ig .3 X 2ray spectra of B r and Se on a Zr target fo il
位素分开。在此能量下,用能量损失?E 2E 法根本无法做到。
2)入射离子X 射线分析需注意的几个问题
(1)多普勒效应 与P I XE 方法不同的是,入射离子X 射线测量中要注意的问题是多普勒效应。入射离子产生的X 射线是离子在通过靶的慢化过程中发出的,这些X 射线会产生多普勒频移。多普勒频移
的大小由E =E 0(1+
v
c
co s Η)给出。E 0为静止时发射X 射线的能量,v 为离子的速度,c
为光速,Η为离子运动方向和探测器的夹角。多普勒效应不仅使测得的X 射线峰位产生移动,而且还会使X 射线能谱展宽。例
如,对于将探测器放在靶后面(Η=0°)、能量
为80M eV 的Se ,X 射线的多普勒频移为0.047E 0。80M eV 的Se 从进入到停在靶中
产生的X 射线的多普勒展宽为520eV (Η=0°)。而Se 和B r 的K Α能量相差700eV ,这对分辨很不利。当Η=90°时,多普勒展宽为0,但测量的立体角将减小。另外,对实验装置的安排也存在困难。减小多普勒效应的另一办法是让离子在靶中通过时能量损失减小,即离子进入靶和射出靶时的能量差小能有效降低多普勒
展宽。如,80M eV 的Se 通过22g m 2
的Zr 膜时能量减小到40M eV ,它们产生的X 射线的展宽只有150eV ,穿过靶的离子用低Z 材料,如Cap ton 吸收膜。Se 在低Z 材料上产生X 射线的截面比在Zr 靶上的截面小3个数量级,从而有效地避免了多普勒效应。但薄靶的缺点在于降
1
31第2期 何 明等:重核离子束成分的加速器质谱分析
低了X 射线的产额。在不同厚度的Zr 靶上,厚度与入射离子X 射线的产额Y 、峰的半高宽(FW HM )、压低因子R ±Ρ和R ±2Ρ的关系列于表1。压低因子指干扰核素(如79B r )产生X 射线峰的总计数与此峰在被干扰峰(如79Se )的±1Ρ(±2Ρ)范围内拖尾的计数之比。在测量中需根据情况选取适当的靶厚。
表1 靶厚与Se 的X 射线产额Y 、峰的半高宽及压低因子的关系
Table 1 The rela tion sh ip between the target th ickness and the X -ray y ield ,F W H M ,suppression factor
Zr 靶厚 g ?m -2
Y FW HM eV
R ±ΡR ±2Ρ
24.01.2×10-2291894517.71.45×10-22791276012.5
1.05×10-
2
266
180
84
图4 质量数为64的核素产生的X 射线谱
F ig .4 X 2ray spectrum fo r the m ass num ber of 64
(2)吸收膜 根据光电截面具有强烈
吸收限这一特点,可选用合适的吸收物质
来抑制某种元素的特征X 射线强度,从而比较明显地显示出那些原来被掩盖的元素的特征X 射线峰。在分析某些元素时,如果它的干扰核素的X 射线能量高于欲分析的X 射线能量,可选用合适的吸收膜,使该膜
的吸收限位于两条X 射线的能量之间来吸收干扰核素的X 射线。
3)入射离子X 射线分析的局限
入射离子产生X 射线的产额较低,用于测量X 射线的Si (L i )探测器的B e 窗距探测器晶体有一定的距离,且晶体的有效直径在10mm 左右,虽然靶贴近探测器,但测量立体角最大也只有1Π左右,测量效率比较低。另外,由多普勒效应引起能谱的展宽以及康普顿散射、边缘效应等引起的拖尾对于X 射线的分析都有不利影响。尽管如此,它在低能下分析同量异位素的能力
及在测量装置简单等方面的优点足以弥补上述不足。
3 重核离子束分析技术的应用
311 加速器质谱技术
加速器质谱计是目前分析技术中灵敏度最高的一种分析核素的方法。在分析测量过程中主要是排除同位素和同量异位素的干扰,最后由探测器记录所要测量核素的原子数目。同位素可用静电分析器和飞行时间系统进行分辨,而对于比较重的核素或离子能量比较低时用入射离子产生的特征X 射线分析法排除同量异位素干扰是最佳选择。它和AM S 方法有机地结合
231原子能科学技术 第33卷
在一起可将测量的灵敏度在原有的基础上提高2个数量级。方法在AM S 分析重核,如59N i 、
63
N i 、79Se 、126Sn 等已得到实际应用[5]
。
312 放射性束成分测定
放射性束束流弱且受到一些稳定核素干扰,束流中干扰成分占相当大比例,放射性束不纯,在试验时需对束流成分进行分析。利用重核离子束分析的AM S 法可实现对其束流成分的分析。64Cu 放射性束的干扰成分分析就用到这种方法。用静电分析器分辨出来的同位素的成分(图1)和用入射离子X 射线分析法对质量数为64的核素进行Z 分辨的结果(图4)表明:从
图谱上可确定64N i 、64Cu 、63Cu 、64Zn 用64
Cu 进行实验时的干扰核素,它们的百分含量分别为34.3%、36.2%、27.3%和1.4%。
参 考 文 献
1 蒋崧生,马铁军,姜 山1一台AM S 的静电偏转器1原子能科学技术,1991,25(4):292 何 明,姜 山,蒋崧生,等1加速器质谱法测定129I 的研究1原子能科学技术,1997,31(4):301
3 M can inch JE ,Bench GS ,F reem an SPH T ,et al .PXAM S 2p ro jectile X 2ray AM S :X 2ray Y ields and A pp li 2cati on s
.N ucl In strum M ethods ,1995,B 99:5414 M eyerhof W E ,A nho lt R ,Saylo r T K ,et al .K 2vacancy P roducti on in H eavy 2i on Co llisi on s ,Experi m en tal R esu lts fo r Z ≥35P ro jectiles
.Phys R ev ,1976,A 5:16535 蒋崧生,何 明1入射离子X 射线探测及其应用1物理,1998,27(12):744
THE IS OT OPE COM PONENT ANALY SIS OF HEAVY I ON BEAM
W ITH ACCEL ERAT OR M ASS SPECTROM ETRY
H e M ing J iang Shan J iang Songsheng W u Shaoyong
(Ch ina Institu te of A to m ic E nergy ,P .O .B ox 275249,B eij ing ,102413)
AB STRA CT
In o rder to exp and the scop e of the accelerato r m ass sp ectrom etry (AM S )m easu rem en t and analyze the com ponen ts of radi oactive nuclear beam ,a m ethod of discri m inating isobars
u sing p ro jectile X 2ray detecti on (PXD )is set up ,and the analysis of the com ponen ts of heavy i on beam is p erfo rm ed .T he background of isobars can be reduced by a facto r of 100u sing the PXD m ethod ,and the i on beam com ponen ts of the copp er target w h ich w ill be u sed in the 64
Cu radi oactive nuclear beam exp eri m en t is analysed u sing the AM S techn ique .
Key words I on beam analysis P ro jectile X 2ray A ccelerato r m ass sp ectrom etry
3
31第2期 何 明等:重核离子束成分的加速器质谱分析
主成分分析法总结 在实际问题研究中，多变量问题是经常会遇到的。变量太多，无疑会增加分析问题的难度与复杂性，而且在许多实际问题中，多个变量之间是具有一定的相关关系的。 因此，人们会很自然地想到，能否在相关分析的基础上，用较少的新变量代替原来较多的旧变量，而且使这些较少的新变量尽可能多地保留原来变量所反映的信息？ 一、概述 在处理信息时，当两个变量之间有一定相关关系时，可以解释为这两个变量反映此课题的信息有一定的重叠，例如，高校科研状况评价中的立项课题数与项目经费、经费支出等之间会存在较高的相关性；学生综合评价研究中的专业基础课成绩与专业课成绩、获奖学金次数等之间也会存在较高的相关性。而变量之间信息的高度重叠和高度相关会给统计方法的应用带来许多障碍。 为了解决这些问题，最简单和最直接的解决方案是削减变量的个数，但这必然又会导致信息丢失和信息不完整等问题的产生。为此，人们希望探索一种更为有效的解决方法，它既能大大减少参与数据建模的变量个数，同时也不会造成信息的大量丢失。主成分分析正式这样一种能够有效降低变量维数，并已得到广泛应用的分析方法。 主成分分析以最少的信息丢失为前提，将众多的原有变量综合成较少几个综合指标，通常综合指标（主成分）有以下几个特点： ↓主成分个数远远少于原有变量的个数 原有变量综合成少数几个因子之后，因子将可以替代原有变量参与数据建模，这将大大减少分析过程中的计算工作量。 ↓主成分能够反映原有变量的绝大部分信息 因子并不是原有变量的简单取舍，而是原有变量重组后的结果，因此不会造成原有变量信息的大量丢失，并能够代表原有变量的绝大部分信息。 ↓主成分之间应该互不相关 通过主成分分析得出的新的综合指标（主成分）之间互不相关，因子参与数据建模能够有效地解决变量信息重叠、多重共线性等给分析应用带来的诸多问题。 ↓主成分具有命名解释性 总之，主成分分析法是研究如何以最少的信息丢失将众多原有变量浓缩成少数几个因子，如何使因子具有一定的命名解释性的多元统计分析方法。 主成分分析的具体步骤如下： （1）计算协方差矩阵 计算样品数据的协方差矩阵：Σ=(s ij )p ?p ，其中 1 1()() 1n ij ki i kj j k s x x x x n ==---∑i ，j=1，2，…，p （2）求出Σ的特征值 i λ及相应的正交化单位特征向量i a Σ的前m 个较大的特征值λ1≥λ2≥…λm>0,就是前m 个主成分对应的方差，i λ对应的单 位特征向量 i a 就是主成分Fi 的关于原变量的系数，则原变量的第i 个主成分Fi 为：
主成分分析法原理简介 1.什么是主成分分析法 主成分分析也称主分量分析，是揭示大样本、多变量数据或样本之间内在关系的一种方法，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标，降低观测空间的维数，以获取最主要的信息。 在统计学中，主成分分析（principal components analysis, PCA）是一种简化数据集的技术。它是一个线性变换。这个变换把数据变换到一个新的坐标系统中，使得任何数据投影的第一大方差在第一个坐标(称为第一主成分)上，第二大方差在第二个坐标(第二主成分)上，依次类推。主成分分析经常用减少数据集的维数，同时保持数据集的对方差贡献最大的特征。这是通过保留低阶主成分，忽略高阶主成分做到的。这样低阶成分往往能够保留住数据的最重要方面。但是，这也不是一定的，要视具体应用而定。 2.主成分分析的基本思想 在实证问题研究中，为了全面、系统地分析问题，我们必须考虑众多影响因素。这些涉及的因素一般称为指标，在多元统计分析中也称为变量。因为每个变量都在不同程度上反映了所研究问题的某些信息，并且指标之间彼此有一定的相关性，因而所得的统计数据反映的信息在一定程度上有重叠。在用统计方法研究多变量问题时，变量太多会增加计算量和增加分析问题的复杂性，人们希望在进行定量分析的过程中，涉及的变量较少，得到的信息量较多。主成分分析正是适应这一要求产生的，是解决这类题的理想工具。 对同一个体进行多项观察时必定涉及多个随机变量X1，X2，…，X p，它们之间都存在着相关性，一时难以综合。这时就需要借助主成分分析来概括诸多信息的主要方面。我们希望有一个或几个较好的综合指标来概括信息，而且希望综合指标互相独立地各代表某一方面的性质。
第33卷第2期原子能科学技术V o l.33,N o.2 1999年3月A tom ic Energy Science and T echno logy M ar.1999重核离子束成分的加速器质谱分析3 何 明 姜 山 蒋崧生 武绍勇 (中国原子能科学研究院核物理研究所,北京,102413) 为拓展加速器质谱技术(AM S)测量范围及测量放射性核束成分,建立了利用入射离子发射特征X射线鉴别同量异位素的方法,开展了利用AM S测量重核离子束成分的工作。用此方法可将测 量79Se时的同量异位素干扰79B r压低2个数量级。对将用于64Cu放射性束实验的铜靶离子束成分 进行了分析。 关键词 离子束分析 入射离子X射线 加速器质谱 中图法分类号 TL52 TH84 加速器质谱技术(AM S)由于其高灵敏度而广泛应用于各个学科。AM S在测量重核,如79Se、126Sn等会遇到同量异位素的严重干扰。为拓展AM S测量范围,需建立重核的AM S分析新方法。另外,放射性核束物理实验的束流是混合束(受到一些稳定核素的干扰),需要对其成分进行鉴别而对离子束成分分析提出了要求。当离子经过加速器加速再经过分析磁铁选定所测核素后,离子束中一般只有所测核素的同位素和同量异位素。因此,离子束成分分析主要是分析离子束中的同位素和同量异位素含量。 1 同位素的分析方法 111 电刚度分析法 待分析样品在离子源被电离、经加速器加速后由分析磁铁选择出某一核素,只有相同磁刚度2〔(E q)?(m q)〕1 2的离子才能通过分析磁铁(E、m、q分别为离子能量、质量和电荷态)。离子在加速过程中由于电荷交换等原因使一些同位素的磁刚度满足选定的磁刚度而通过分析磁铁,因这些同位素离子质量不同,能量比选择的离子能量要高或低。静电分析器是能量分析器,即只有电刚度(E q)相同的离子才会通过静电分析器,因此可对离子的同位素进行分析。中国原子能科学研究院的高灵敏静电分析器[1]可对离子束中的同位素进行分析:通过改变静电分析器的电压让能量不同的离子(相应于质量不同的离子)通过静电分析器,对通过的离子进行测量来对离子束中的同位素进行鉴别。静电分析器在分析模拟传输64Cu时离子束中同位 3国家自然科学基金和核工业基金资助项目 何 明:男,29岁,加速器质谱学专业,助理研究员 收稿日期:1998205218 收到修改稿日期:1998208202
1.1 磁场对通电导线的作用力 【学习目标】 1．知道质谱仪的构造，会应用带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律分析相关问题。 2．知道回旋加速器的构造和加速原理，理解粒子的回旋周期与加速电场的变化周期的关系。 【学习重点】 知道质谱仪的构造，会应用带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律分析相关问题。 【学习难点】 知道回旋加速器的构造和加速原理，理解粒子的回旋周期与加速电场的变化周期的关系。 【学习过程】 一、自主预习 （一）、质谱仪 1．质谱仪的结构原理 （1）.质谱仪的组成 由粒子源容器、电场、磁场和底片组成。 （2）.质谱仪的用途 质谱仪最初是由汤姆孙的学生阿斯顿设计的。他用质谱仪发现了氖20和氖22,证实了的存在。质谱仪是测量带电粒子的和分析的重要工具。 （二）、回旋加速器 1.为什么要设计多级加速器?有什么缺点? 2.参照课本回旋加速器的原理图,简述回旋加速器的组成。 自我检测 1.正误判断。 (1)利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。() (2)当交变电压的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期时,回旋加速器中的粒子才能被加速。(3)回旋加速器能把粒子加速到光速。() 2.(多选)质谱仪的构造原理如图所示,从粒子源S出来时的粒子速度很小,可以看作初速度为零,粒子经过电场加速后进入有界的垂直纸面向里的匀强磁场区域,并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点,测得P点到入口的距离为x,则以下说法正确的是() A.粒子一定带正电
B.粒子一定带负电 C.x越大,则粒子的质量与电荷量之比一定越大 D.x越大,则粒子的质量与电荷量之比一定越小 3.关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述,正确的是() A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C.只有电场对带电粒子起偏转作用 D.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动 二、探究学习 问题情境一 如图为质谱仪原理示意图。设粒子质量为m、电荷量为q,加速电场电压为U,偏转磁场的磁感应强度为B。则粒子进入磁场时的速度是多大?打在底片上的位置到S3的距离多大? 知识归纳 1.带电粒子运动分析 2.质谱仪区分同位素 实例引导 例1如图所示为质谱仪的原理图。利用这种质谱仪可以对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素,从容器A 下方的小孔S1进入加速电压为U的加速电场,可以认为从容器出来的粒子初速度为零。粒子被加速后从小孔S2进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条质谱线。关于氢的三种同位素进入磁场时速率的排列顺序和三条谱线的排列顺序,下列说法中正确的是() A.进磁场时速率从大到小的排列顺序是氕、氘、氚 B.进磁场时速率从大到小的排列顺序是氚、氘、氕 C.a、b、c三条谱线的排列顺序是氕、氘、氚 D.a、b、c三条谱线的排列顺序是氘、氚、氕 变式训练1 (多选)如图是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910180677.0 (22)申请日 2019.03.11 (66)本国优先权数据 201810201635.6 2018.03.12 CN (71)申请人 姜山 地址 100036 北京市海淀区万寿路12号院1 号楼1单元601室 (72)发明人 姜山 (51)Int.Cl. H01J 49/00(2006.01) H01J 49/10(2006.01) G01N 27/64(2006.01) (54)发明名称 一种加速器质谱测量方法和系统 (57)摘要 本申请实施例提供了一种加速器质谱测量 系统，涉及AMS技术领域。该加速器质谱测量系统 包括：ECR强流正离子源子系统， 注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探 测器子系统；所述ECR强流正离子源子系统，注入 器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统 和高分辨探测器子系统按序连接；所述ECR强流 正离子源子系统用于产生多电荷态的强流正离 子；所述强流加速器子系统用于直接对强流正离 子进行加速。本申请实施例具有束流强、总效率 高和压低本底能力强等优点，能够大幅度提高测 量的丰度灵敏度。权利要求书1页 说明书8页 附图2页CN 109830423 A 2019.05.31 C N 109830423 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109830423 A 1.一种加速器质谱测量系统，其特征在于，包括： ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统； 所述ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统按序连接； 所述ECR强流正离子源子系统用于产生多电荷态的强流正离子；所述强流加速器子系统用于直接对强流正离子进行加速。 2.根据权利要求1所述的加速器质谱测量系统，其特征在于，所述强流加速器子系统为 强流单级静电加速器，所述强流单级静电加速器由多个加速管单元组成；所述强流加速器Array 子系统加速的束流强度的范围为。 3.根据权利要求1所述的加速器质谱测量系统，其特征在于，所述ECR强流正离子源子系统处理的元素包括从H到Pu、锕系、超锕系的元素其中至少一种。 4.根据权利要求1所述的加速器质谱测量系统，其特征在于，所述高能分析子系统包括：第一磁分析器，第一吸收膜，静电分析器和第二磁分析器；所述第一磁分析器，第一吸收膜，静电分析器和第二磁分析器按序连接；所述第一吸收膜在所述高能分析子系统启动后处于静止状态或处于转动状态。 5.根据权利要求1所述的加速器质谱测量系统，其特征在于，所述高分辨探测器子系统包括第二吸收膜和高分辨探测器；所述第二吸收膜和高分辨探测器按序连接；所述第二吸 收膜在所述高探测器子系统启动后处于静止状态或处于转动状态。 6.根据权利要求5所述的加速器质谱测量系统，其特征在于， 所述高分辨探测器为Array气体探测器。 7.根据权利要求1所述的加速器质谱测量系统，其特征在于，所述注入器子系统包括:前加速段和低能端磁分析器;所述前加速段与所述低能端磁分析器按序连接；所述低能端磁分析器用于选择所要加速离子的质荷比。 8.根据权利要求1所述的加速器质谱测量系统，其特征在于，还包括：控制子系统；所述控制子系统分别与ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统连接，控制各子系统的运行。 9.一种加速器质谱测量方法，其特征在于，包括： 采用ECR强流正离子源子系统生成多电荷态的强流正离子； 通过注入器子系统将所述强流正离子注入到强流加速器子系统； 由所述强流加速器子系统采用待测的强流正离子对应的加速电压进行加速； 由高能分析子系统对所述强流加速器子系统输出的离子束流进行高能分析； 由高分辨探测器子系统对高能分析后的正离子进行探测。 2
主成分分析方法 我们进行系统分析评估或医学上因子分析等时，多变量问题是经常会遇到的。变量太多，无疑会增加分析问题的难度与复杂性，而且在许多实际问题中，多个变量之间是具有一定的相关关系的。因此，我们就会很自然地想到，能否在各个变量之间相关关系研究的基础上，用较少的新变量代替原来较多的变量，而且使这些较少的新变量尽可能多地保留原来较多的变量所反映的信息？事实上，这种想法是可以实现的，本节拟介绍的主成分分析方法就是综合处理这种问题的一种强有力的方法。 第一节 主成分分析方法的原理 主成分分析是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法，从数学角度来看，这是一种降维处理技术。假定有n 样本，每个样本共有p 个变量描述，这样就构成了一个n×p 阶的数据矩阵： 111212122212.....................p p n n np x x x x x x X x x x ?? ? ?= ? ? ??? (1)
如何从这么多变量的数据中抓住事物的内在规律性呢？要解决这一问题，自然要在p 维空间中加以考察，这是比较麻烦的。为了克服这一困难，就需要进行降维处理，即用较少的几个综合指标来代替原来较多的变量指标，而且使这些较少的综合指标既能尽量多地反映原来较多指标所反映的信息，同时它们之间又是彼此独立的。那么，这些综合指标（即新变量)应如何选取呢？显然，其最简单的形式就是取原来变量指标的线性组合，适当调整组合系数，使新的变量指标之间相互独立且代表性最好。 如果记原来的变量指标为p x x x ,,21 ，它们的综合指标——新变量指标为 21,z z ，m z （m≤p)。则 )2.........(..........22112222121212121111??? ??? ?+++=+++=+++=p mp m m m p p p p x l x l x l z x l x l x l z x l x l x l z 在（2)式中，系数l ij 由下列原则来决定： （1)z i 与 z j （i≠j；i ，j=1，2，…，m)相互无关； （2)z 1是x 1，x 2，…，x p 的一切线性组合中方差最大者；z 2是与z 1不相关的x 1，x 2，…，x p 的所有线性组合中方差最大者；……；z m 是与z 1，z 2，……z m-1都不相关的x 1，x 2，…，x p 的所有线性组合中方差最大者。
主成分分析法介绍
主成分分析方法 我们进行系统分析评估或医学上因子分析等时，多变量问题是经常会遇到的。变量太多，无疑会增加分析问题的难度与复杂性，而且在许多实际问题中，多个变量之间是具有一定的相关关系的。因此，我们就会很自然地想到，能否在各个变量之间相关关系研究的基础上，用较少的新变量代替原来较多的变量，而且使这些较少的新变量尽可能多地保留原来较多的变量所反映的信息？事实上，这种想法是可以实现的，本节拟介绍的主成分分析方法就是综合处理这种问题的一种强有力的方法。 第一节 主成分分析方法的原理 主成分分析是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法，从数学角度来看，这是一种降维处理技术。假定有n 样本，每个样本共有p 个变量描述，这样就构成了一个n×p 阶的数据矩阵： 11121212221 2 .....................p p n n np x x x x x x X x x x ?? ? ? = ? ? ??? (1)
如何从这么多变量的数据中抓住事物的内在规律性呢？要解决这一问题，自然要在p 维空间中加以考察，这是比较麻烦的。为了克服这一困难，就需要进行降维处理，即用较少的几个综合指标来代替原来较多的变量指标，而且使这些较少的综合指标既能尽量多地反映原来较多指标所反映的信息，同时它们之间又是彼此独立的。那么，这些综合指标（即新变量)应如何选取呢？显然，其最简单的形式就是取原来变量指标的线性组合，适当调整组合系数，使新的变量指标之间相互独立且代表性最好。 如果记原来的变量指标为p x x x ,,21 ，它们的综合指标——新变量指标为 21,z z ，m z （m≤p)。则 )2.........(..........22112222121212121111??? ?? ? ?+++=+++=+++=p mp m m m p p p p x l x l x l z x l x l x l z x l x l x l z 在（2)式中，系数l ij 由下列原则来决定： （1)z i 与 z j （i≠j；i ，j=1，2，…，m)相互无关； （2)z 1是x 1，x 2，…，x p 的一切线性组合中方差最大者；z 2是与z 1不相关的x 1，x 2，…，x p 的所有线性组合中方差最大者；……；z m 是与z 1，z 2，……z m-1都
动。另一方面是对外固定器设计理念的研究,骨折治疗的观 点从AO 到BO 的发展经历了20多年,自从AO 技术之始,在显示其优越性的同时,也暴露了若干严重的不足。AO 所强调的早期恢复骨折解剖学连续性力学的完整性,既强调坚强的内固定,就是其生物力学片面性的表现。但人们也发现,如此应力下产生的无骨痂一期愈合,其骨折愈合质量并不理想。有鉴于此,一些学者提出“重点维护局部软组织血运”的生物学为主的骨折治疗概念,即BO (B i ol ogical Q steosynthesis )概念。为了更加全面合理地阐述其内涵,AO 学派的Pal m ar 提出“骨折治疗需着重寻求骨折稳定和软组织完整之间的一种平衡”。Gautier 等也曾于1994年提出将加压获得的坚强固定,改为“小而合理的固定”,为BO 理论作出了科学的注释。中西医结合治疗骨折称为中国接骨学(Chinese O steosynthesis )简 称CO [10] 。其“筋骨并重,动静结合、内外兼治、医患配合”的十六字方针是当代CO 代表人物尚天裕学术思想的核心。其中动静结合之“动”,包括肌肉的生理性收缩运动和外力的作用。肌肉的生理性收缩运动传达到骨折端,产生轴向的生理应力,促进骨折愈合。外力则是通过牵引使骨折断端获的合适的生理应力刺激。“静”即固定,有效合理地固定是骨折治疗的中心环节。中国接骨学的固定蕴含着弹性固定和有限固定的原则。过分强调“静”必然导致“绝对固定”,其结果是应力遮挡等不良反应。过分强调“动”,就丧失了骨折端愈合的基本条件。CO 学派一贯主张力争解剖复位,必须功能复位,绝对保证折端的骨膜软组织少受损伤,维持断端血运,促进骨折愈合。随着人们对骨折的进一步认识,外固定的设计原则也由原来的要求生物力学的固定转变为生物学固定。2 外固定治疗胫腓骨的前景 现在,临床上应用外固定器治疗胫腓骨骨折还仅限于开放性,严重软组织损伤等无法手术内固定的骨折,但随着基础研究的不断深入及大家对外固定认识的改变,外固定治疗胫 腓骨的使用范围不断扩大,应用外固定器治疗手术创伤小,保护骨膜,保护断端的软组织,又可进行断端的加压,符合BO 的理论,也是CO 骨科工作者不断研究,不断改良的结果,特别是近些年来,由于材料的改进、构型的更新、固定的合理已基本消除了使用者对骨外固定器的疑虑。现代骨外固定器已不是简单的外固定,而是可以与内固定相媲美的一种很好的治疗骨折的方法,具有很高的推广价值及普及意义。 [参考文献] [1]胥少汀,葛宝丰,徐印坎.实用骨科学[M ].北京:人民军医出版社,2005.779. [2]卢世壁.坎贝尔骨科手术学[M ].第10版.济南:山东科学技术出版社,2003.2645-2646. [3]王亦璁.骨与关节损伤[M ].北京:人民卫生出版社,2001. 225. [4]明新杰.万向加压外固定器的研制及临床应用[J ].中医正骨,1999,11(9):9-10.[5]谭磊.自制T 形三维支架抗分离加压螺钉撬拨治疗胫骨平台骨折[J ].中国骨伤,2005,20(9):91-92.[6]邓杰林.SG D 单臂外固定支架治疗胫腓骨骨折148例报告 [J ].实用骨科杂志,2003,9(1):51-53.[7]Tied man JJ,L i pp iell o L,Connolly JF,et al .Quantitative r oent 2 genographic densit o mery f or assessing fracture healing [J ].Clin orthop,1990,253:279-286. [8]董福慧,关继超,赵勇,等.骨折愈合的应力适应性研究 [J ].中国骨伤,2001,14(1):14-16.[9]戴克尅戎,荣国威.骨折治疗的AO 原则[M ].北京:华夏 出版社,2003.242-244. [10]孟和.中西医结合骨科外固定治疗学[M ].北京:人民卫 生出版社,2005.121-122. [收稿日期]2009-01-21 抗病毒中药及其活性成分研究进展 赵凤柱1,韩小敏 2 (1.山东省曲阜市人民医院,山东曲阜273100;2.北京理工大学生命科学与技术学院,北京100081) [中图分类号]R285.6 [文献标识码]B [文章编号]1004-2814(2009)06-428-03 中草药抗病毒的作用机理主要是抑制或者直接杀灭病毒、保护正常的细胞和组织、调节机体免疫功能来加强自身抗病毒能力等。现将抗病毒中药及其有效成分与作用机制综述如下。1 有抗病毒作用的中草药 根据临床实践和现代中药药理学的研究,抗病毒中草药 可分为两大类[1] 。①直接灭活或抑制病毒。常用的有黄芪、板蓝根、麻黄、苍术、五味子、蚕砂、桑叶、青篙、马鞭草、地丁、木贼、紫草、香附、夏枯草、天花粉、甘草、三七、大黄、大青叶、女贞叶、白头翁、地榆、地骨皮、百部、防风、连翘、吴茱萸、辛黄、虎杖、侧柏叶、金银花、鱼腥草、茵陈、厚朴、穿心莲、桂枝、柴胡、菊花、野菊花、黄连、黄柏、蛇床子、蒲公英、薄荷、芍药、 艾叶、蜂胶和射干等[2-5] 。②通过诱生干扰素或促进人体免 疫功能而达到抗病毒作用。常用的有人参、茯苓、猪苓、党参、黄芪、山药、首乌、巴戟天、灵芝、黄精、肉苁蓉、菟丝子、山茱萸、当归、刺五加、枸杞子、虫草等。2 抗病毒中草药的活性成分 甘草:大多数研究认为甘草中有抗病毒作用的主要成分是甘草酸和甘草多糖。最近分离到甘草中抗病毒成分GX,GX 对呼吸道合胞病毒RS V 复制有明显的抑制效果,GX 抗RS V 作用是多途径的,不仅有直接灭活病毒的作用,而且对于进入细胞的病毒,无论是在病毒复制的早期,还是在病毒复制 的中晚期,均有一定的抑制作用[6] 。甘草酸能抗肝炎病毒、疱疹属病毒、H I V 病毒及S ARS 病毒。甘草酸抗病毒活性强,能抑制多种不相关的DNA 、RNA 病毒的生长,并且不影响正常细胞的活性,但由于其脂溶性和生物利用度低,长期使用会引
主成分分析在S T A T A 中的实现以及理论介绍 文件编码（TTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-0089）
第十二章 主成分分析 主成分分分析也称作主分量分析，是霍特林(Hotelling)在1933年首先提出。主成分分析是利用降维的思想，在损失较少信息的前提下把多个指标转化为较少的综合指标。转化生成的综合指标即称为主成分，其中每个主成分都是原始变量的线性组合，且各个主成分互不相关。Stata 对主成分分析的主要内容包括：主成分估计、主成分分析的恰当性（包括负偏协方差矩阵和负偏相关系数矩阵、KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)抽样充分性、复相关系数、共同度等指标测度）、主成分的旋转、预测、各种检验、碎石图、得分图、载荷图等。 p j n i b a y ij j i ij ,,2,1,,2,1,' ==+=ε 主成分的模型表达式为： p p j i i i i diag v v v v i p V V C λλλλλλλ≥≥≥=∧='' ==∧=∑ 2121),,,,(0 1 其中，a 称为得分，b 称为载荷。主成分分析主要的分析方法是对相关系数矩阵（或协方差矩阵）进行特征值分析。
Stata中可以通过负偏相关系数矩阵、负相关系数平方和KMO值对主成分分析的恰当性进行分析。负偏相关系数矩阵即变量之间两两偏相关系数的负数。非对角线元素则为负的偏相关系数。如果变量之间存在较强的共性，则偏相关系数比较低。因此，如果矩阵中偏相关系数较高的个数比较多，说明某一些变量与另外一些变量的相关性比较低，主成分模型可能不适用。这时，主成分分析不能得到很好的数据约化效果。 Kaiser-Meyer-Olkin抽样充分性测度也是用于测量变量之间相关关系的强弱的重要指标，是通过比较两个变量的相关系数与偏相关系数得到的。KMO介于0于1之间。KMO越高，表明变量的共性越强。如果偏相关系数相对于相关系数比较高，则KMO比较低，主成分分析不能起到很好的数据约化效果。根据Kaiser（1974），一般的判断标准如下：不能接受（unacceptable）;非常差（miserable）；，勉强接受（mediocre）；可以接受（middling）；，比较好（meritorious）；非常好（marvelous）。 SMC即一个变量与其他所有变量的复相关系数的平方，也就是复回归方程的可决系数。SMC比较高表明变量的线性关系越强，共性越强，主成分分析就越合适。
分类号密级 UDC 学位论文 加速器质谱测量32Si的方法研究 龚杰 指导教师姓名：何明（研究员、博士、中国原子能科学研究院） 姜山（副所长、研究员、硕士、中国原子能科学研究院）申请学位级别硕士专业名称粒子与原子核物理 论文提交日期2010年月日论文答辩日期2010年月日 学位授予单位和日期中国原子能科学研究院2010年7月 答辩委员会主席 评阅人 二○一○年六月
中国原子能科学研究院硕士研究生 学位论文 加速器质谱测量32Si的方法研究 龚杰 指导老师：何明研究员 姜山研究员 专业：粒子与原子核物理 研究方向：加速器质谱学 学位级别：硕士 二○一○年六月
Study on the Measurement of Silicon-32 with Accelerator Mass Spectrometry By Gong Jie P.O.Box:275(50) Beijing 102413 Email: gongjie001@https://www.doczj.com/doc/374688964.html, Supervisor: Prof. He Ming Prof. Jiang Shan China Institute of Atomic Energy June 2010
摘要 硅（Si）是一种类金属元素，在地壳中的含量仅次于氧，广泛存在于各种岩石、砂砾、尘土之中，是构成地壳的基础元素之一。自然界中的32Si是通过初级或次级宇宙射线与空气中的Ar通过散裂反应以很小的反应截面产生，是硅的23种同位素中唯一的长寿命放射性同位素。32Si的半衰期约为140a，介于44Ti(49a)和14C(5730a)之间，在100~1000a尺度的测年和硅的生物地球化学循环研究中具有极其重要的应用价值。利用32Si可以开展地下水年龄的测量、冰川的年龄和流动速度的测量、地下水混合与流动过程及海水混合作用的研究、大气环流及海洋中Si的生物化学循环以及海洋硅质沉积层的年龄测量、测定年轻沉积物的沉积速率、估算陨石在宇宙射线中的暴露时间等等多方面的工作。 但是32Si的大规模应用受到诸多条件的限制：1.由于32Si的天然产生率非常低，在自然界的同位素丰度比非常低（32Si/Si <10-14），因此大量的32Si样品难以获得；2.以前的32Si的测量多采用衰变计数法，该方法需要大量的样品，且测量灵敏度低，周期长，样品制备烦琐；3.目前32Si的半衰期值尚无公认的精确值，目前公布的32Si的半衰期存在较大偏差，这在很大程度上阻碍了32Si的应用。 加速器质谱分析技术（AMS: Accelerator Mass Spectrometry）具有样品用量少、测量时间快、测量灵敏度高等优点。利用AMS技术测量32Si可克服以上提到的应用限制因素：1.AMS测量灵敏度高，需要的样品量少，仅需SiO2样品1mg 即可完成32Si的测量,可直接对自然样品进行测量；2样品制备简便，测量时间短(1小时)；3.AMS高灵敏测量32Si的方法可为32Si半衰期的精确测量提供可靠的技术支撑。因此AMS方法是测量32Si最具潜力的方法。国外目前已对AMS测量32Si的方法进行过一些研究，建立了多种测量方法。 中国原子能科学研究院拥有高能串列加速器，大型Q3D磁谱仪等诸多便利条件，非常有利于进行32Si的测量。为此本工作旨在建立基于中国原子能院AMS 系统的32Si测量方法，为其广泛应用研究奠定基础。 为了建立32Si的AMS测量研究，本工作主要开展了以下两方面的研究工作：
第四节 主成分分析方法 地理环境是多要素的复杂系统，在我们进行地理系统分析时，多变量问题 是经常会遇到的。 变量太多， 无疑会增加分析问题的难度与复杂性， 而且在许多 实际问题中， 多个变量之间是具有一定的相关关系的。 因此，我们就会很自然地 想到，能否在各个变量之间相关关系研究的基础上， 用较少的新变量代替原来较 多的变量，而且使这些较少的新变量尽可能多地保留原来较多的变量所反映的信 息？事实上， 这种想法是可以实现的， 本节拟介绍的主成分分析方法就是综合处 理这种问题的一种强有力的方法。 第一节 主成分分析方法的原理 主成分分析是把原来多个变量化为少数几个综合指标的一种统计分析方法， 从数学角度来看， 这是一种降维处理技术。 假定有 n 个地理样本， 每个样本共有 p 个变量描述，这样就构成了一个 n ×p 阶的地理数据矩阵： 如何从这么多变量的数据中抓住地理事物的内在规律性呢？要解决这一问 题，自然要在 p 维空间中加以考察，这是比较麻烦的。为了克服这一困难，就需 要进行降维处理， 即用较少的几个综合指标来代替原来较多的变量指标， 而且使 这些较少的综合指标既能尽量多地反映原来较多指标所反映的信息， 同时它们之 间又是彼此独立的。那么，这些综合指标（即新变量 ） 应如何选取呢？显然，其 最简单的形式就是取原来变量指标的线性组合， 适当调整组合系数， 使新的变量 指标之间相互独立且代表性最好。 如果记原来的变量指标为 x 1， 为 x 1，x 2，?， zm （m ≤p ） 。则 x 2 ，?， x p ，它们的综合指标——新变量指标
在（2）式中，系数l ij 由下列原则来决定： （1）z1 2与z j（i ≠j ；i ，j=1 ，2，?，m）相互无关； （2）z 1是x1，x2，?，x p的一切线性组合中方差最大者；z2是与z1不相关的x1，x2，?，x p的所有线性组合中方差最大者；??；z m是与z1，z2，??z m-1 都不相关的x1，x2，?，x p的所有线性组合中方差最大者。 这样决定的新变量指标z1，z2，?，zm分别称为原变量指标x1，x2，?，x p 的第一，第二，?，第m主成分。其中，z1在总方差中占的比例最大，z2，z3，?，z m的方差依次递减。在实际问题的分析中，常挑选前几个最大的主成分，这样既减少了变量的数目，又抓住了主要矛盾，简化了变量之间的关系。 从以上分析可以看出，找主成分就是确定原来变量x j（j=1 ，2，?，p）在诸主成分z i （i=1 ，2，?，m）上的载荷l ij （i=1 ，2，?，m；j=1 ，2，?，p），从数学上容易知道，它们分别是x1，x2，?，x p的相关矩阵的m个较大的特征值所对应的特征向量。 第二节主成分分析的解法 主成分分析的计算步骤 通过上述主成分分析的基本原理的介绍，我们可以把主成分分析计算步骤归纳如下：在公式（3）中，r ij （i ，j=1 ，2，?，p）为原来变量x i与x j的相关系数，其计 算公式为 因为R是实对称矩阵（即r ij =r ji ），所以只需计算其上三角元素或下三角元素即可。 1 计算相关系数矩阵 2 计算特征值与特征向量
加速器质谱中心简介 利用超高灵敏度加速器质谱技术，进行高精度年代学研究，宇宙事件探测，宇宙成因核素的环境过程示踪，行星地质学的比较研究，加强碳、氮、氧、氢的生物地球化学循环与示踪过程研究，获取高分辨率的环境变化信息，为地球环境研究提供技术支撑平台。 发展定位 实验室定位于加速器质谱新技术、同位素示踪新方法及其在地球环境科学、考古学和生物环境等领域的应用研究。面向基础科学研究前沿和国家重大需求，将加速器质谱新技术与放射性核素、稳定同位素示踪新方法相结合，为我国尤其是我省在地球环境科学等领域的原创及应用研究提供科技支撑。通过发挥加速器质谱技术优势，面向国内外开放，凝聚和培养从事加速器质谱技术及应用领域的高水平科技人才，逐步将实验室建设成为国际一流的加速器质谱应用研究中心、人才培训中心和权威分析测试中心，为我国及陕西省地方经济社会可持续发展提供科技服务。 研究方向： 研究方向1：加速器质谱功能开发和技术创新
加速器质谱仪(AMS)具有超高灵敏度和极少样品需求量的优势，成为进行地球科学中基础性、战略性和前瞻性研究的必要条件，已成为高精度年代学和地球环境精細过程示踪研究中不可缺少的前沿性工具。实验室将在充分发挥AMS已有测量技术优势的基础上，开展AMS功能开发和技术创新研究，通过仪器的功能升级和技术改造，发展超微量样品14C、129I 和B同位素测试新技术，开发Pu等新放射性核素测试功能，拓展加速器质谱应用研究领域。 研究方向2：地球环境过程的宇宙成因核素示踪研究 地球环境系统变化及行星和宇宙事件对地球环境影响的研究已成为本世纪地球科学前沿方向之一。我国拥有丰富多彩的自然地理格局及类型多样的地质记录，使得在地球环境变化研究领域具有得天独厚的区域优势，也为我国地球环境研究赶超世界先进水平提供了极大的发展空间。实验室将利用加速器质谱对各类长寿命放射性核素的测试优势，开展放射性核素在地球环境变化科学中的环境过程示踪和定年研究，获取自然环境变化的历史、规律，辩明人类活动的环境效应，探索东亚季风环境和内陆干旱环境的耦合演化特征及其机制，预测未来我国尤其是西部半干旱区气候变化趋势；开展宇宙成因核素（如 10Be）定量示踪第四纪以来黄土地磁场强度和降水变化的历史重建研究，为刻画地球磁场变化历史的细节以及中长时间尺度大陆水循环过程和变化规律提供新的环境示踪途径。 研究方向3：现代环境过程放射性核素示踪研究 国外通过环境样品中14C和129I的测试分析，评价放射性核素造成对环境的污染已取得长足的进展，并成为现代环境过程研究的一种有效工具。目前我国和周边国家和地区已建或在建大量核电站和其它核设施，这些核电厂和后处理厂的安全运
?专论? 关于中药活性成分的认识及其研究方法 王本祥1,周秋丽2 (11长春中医学院新药研究中心,吉林长春 130021; 21白求恩医科大学医学生物工程研究所,吉林长春130021) 什么是中药有效成分的问题,至今大家在认识上仍有很大的不同,致使各自所采用的研究方法亦有所不同,最终导致彼此所开发药物的质量标准和药效都有很大差异。目前,我国中成药的质量标准与发达国家的药品质量标准有较大差距,致使我国的中成药很难进入发达国家的药品主流市场。为早日改变我国中成药在国际药品市场上的不利地位,我国中药研究工作者必须对中药的有效成分有一个科学的认识,然后确立一种科学的研究、分析和制备中药有效成分的方法,使我国中成药的质量标准符合发达国家的药品质量标准。本着百家争鸣和百花齐放的精神,就有关中药有效成分的概念、来源及分析有效成分的化学结构及生物活性等几个重要问题与同道们商榷,以期求得共识和达到加速中药现代化的目的。 1 何谓中药有效成分 至今,关于什么是中药有效成分的认识很不一致。有人提出中药介于药物和食品之间的论点,认为中药材中所有化学成分都是有效成分(简称全成分论)[1]。当然我们的认识与这种观点差异较大,否则就不会探讨和分析中药有效成分的问题了。 近10年来,在报章杂志和学术会议上经常有人提出中药复方的作用为多成分和多靶点综合效应的观点(简称多成分论)[1]。提出这种论点的学者们的论据很简单,他们说因为中药复方由多味中药组成,如果一味中药含十几种乃至几十种成分,那么一个复方就可能含几十种乃至上百种成分,所以一个中药复方的作用是几十种乃至上百种成分的综合效应。这样看来研究中药复方的有效成分谈何容易,这也是至今人们对中药复方有效成分研究望而却步的主要原因。其实“全成分论”和“多成分论” [收稿日期] 1999210221的认识本质是相同的,即他们都把中药材中的化学成分看成为有效成分。对上述‘全成分论’和‘多成分论’的观点,我们持谨慎和保留态度。这是因为,唯物辩证法认为,如果是存在着两个以上矛盾的复杂过程的话,就要用全力找出它的主要矛盾,捉住了这个主要矛盾,一切问题就迎刃而解了。疾病和治疗疾病的药物是矛盾是对立统一体的两个方面,例如治疗高血压症的中药复方,因为血压升高是该过程的主要矛盾,所以中药复方中降血压成分应视为解决主要矛盾的主要有效成分;而其它,如镇静和利尿等有助于高血压治疗和康复的成分应视为解决主要矛盾的次要有效成分。所以解决这一问题的关键在于能否找到该复方降血压以及镇静、利尿有效成分。我们认为任何一个较好的和符合中医组方原则的中药复方中,君药经常为一种,其中主要有效成分不会很多,可能只有一种或几种化合物。而臣药或佐使药中的次要有效成分可能几种或更多些,诸种次要成分对主要有效成分的药理作用起到作用协同、相加、拮抗影响,最后表现的综合效应,就是该复方的药理作用。而那些具有其它生物活性的化学成分则不能视为本复方特定药理作用的有效成分,当然,在中成药或水煎剂中,不能被吸收和无复方特定药理作用的许多化学成分都不能视为有效成分。如此看来,在一个治疗高血压的中药复方中,降压和辅助降压的镇静、利尿成分为该复方的有效成分,这样的成分不会很多,几种乃至更多些。 另外,吸收入血的某些成分,经过富集和提纯后需要加大到高于其原来在血清中的浓度许多倍时,才具有与本复方相关的药理作用,这样的化学成分也不应视为本复方的有效成分。所以当用高灵敏度的检测技术,如高效液相色谱仪(HPLC)和电喷雾质谱仪(ESI—MS)确定吸收入血的化学成分时,不能就认为它们检测出的化学成分都是有效成分,应 ? 1 ?
质谱仪与回旋加速器 【教学目标】 1．知道质谱仪的构造，会应用带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律分析相关问题。 2．知道回旋加速器的构造和加速原理，理解粒子的回旋周期与加速电场的变化周期的关系。 【教学重点】 知道质谱仪的构造，会应用带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律分析相关问题。 【教学难点】 知道回旋加速器的构造和加速原理，理解粒子的回旋周期与加速电场的变化周期的关系。 【教学过程】 一、复习导入 1．实例： 如图所示为一具有圆形边界、半径为r 的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，一个初速度大小为v 0的带电粒子（质量为m ，电荷量为q ）沿该磁场的直径方向从P 点射入，在洛伦兹力的作用下从Q 点离开磁场。 （1）可以证明，该粒子离开磁场时速度方向的反向延长线必过圆心。 （2）设粒子离开磁场时的速度方向与进入磁场时相比偏转了θ角，则由图中几何关系可以看出tan θ2＝r/R ＝qBr mv 0 可见，对于一定的带电粒子（m ，q 一定），可以通过调节B 和v 0的大小来控制粒子的偏转角度θ。 2．特点： 利用磁场控制带电粒子的运动，只能改变粒子的运动方向而不能改变粒子的速度大小。 二、新课教学 （一）质谱仪 1．质谱仪的结构原理
质谱仪主要用于分析同位素、测定其质量、荷质比和含量比，如图所示为一种常用的质谱仪。 （1）离子发生器：发射出电量q、质量m的粒子，粒子从A中小孔S飘出时速度大小不计； （2）静电加速器C：静电加速器两极板M和N的中心分别开有小孔S1、S2，粒子从S1进入后，经电压为U的电场加速后，从S2孔以速度v飞出； （3）速度选择器D：由正交的匀强电场E0和匀强磁场B0构成，调整E0和B0的大小可以选择度为v0＝E0/B0的粒子通过速度选择器，从S3孔射出； （4）偏转磁场B：粒子从速度选择器小孔S3射出后，从偏转磁场边界挡板上的小孔S4进入，做半径为r的匀速圆周运动； （5）感光片F：粒子在偏转磁场中做半圆运动后，打在感光胶片的P点被记录，可以测得PS4间的距离L。装置中S、S1、S2、S3、S4五个小孔在同一条直线上。 2．问题讨论： 设粒子的质量为m、带电量为q（重力不计）， 粒子经电场加速由动能定理有：qU=1 2 mv2①； 粒子在偏转磁场中作圆周运动有：L=2mv Bq ②； 联立①②解得：m=qB 2L2 8U ；q m =8U B2L2 。 另一种表达形式 同位素荷质比和质量的测定：粒子通过加速电场，通过速度选择器，根据匀速运动 的条件：v=E B0。若测出粒子在偏转磁场的轨道直径为L，则L=2R=2mv Bq =2mE B0Bq ，所
主成分分析法 主成分分析（principal components analysis，PCA）又称：主分量分析，主成分回归分析法 [编辑] 什么是主成分分析法 主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标。 在统计学中，主成分分析（principal components analysis,PCA）是一种简化数据集的技术。它是一个线性变换。这个变换把数据变换到一个新的坐标系统中，使得任何数据投影的第一大方差在第一个坐标(称为第一主成分)上，第二大方差在第二个坐标(第二主成分)上，依次类推。主成分分析经常用减少数据集的维数，同时保持数据集的对方差贡献最大的特征。这是通过保留低阶主成分，忽略高阶主成分做到的。这样低阶成分往往能够保留住数据的最重要方面。但是，这也不是一定的，要视具体应用而定。 [编辑] 主成分分析的基本思想
在实证问题研究中，为了全面、系统地分析问题，我们必须考虑众多影响因素。这些涉及的因素一般称为指标，在多元统计分析中也称为变量。因为每个变量都在不同程度上反映了所研究问题的某些信息，并且指标之间彼此有一定的相关性，因而所得的统计数据反映的信息在一定程度上有重叠。在用统计方法研究多变量问题时，变量太多会增加计算量和增加分析问题的复杂性，人们希望在进行定量分析的过程中，涉及的变量较少，得到的信息量较多。主成分分析正是适应这一要求产生的，是解决这类题的理想工具。 同样，在科普效果评估的过程中也存在着这样的问题。科普效果是很难具体量化的。在实际评估工作中，我们常常会选用几个有代表性的综合指标，采用打分的方法来进行评估，故综合指标的选取是个重点和难点。如上所述，主成分分析法正是解决这一问题的理想工具。因为评估所涉及的众多变量之间既然有一定的相关性，就必然存在着起支配作用的因素。根据这一点，通过对原始变量相关矩阵内部结构的关系研究，找出影响科普效果某一要素的几个综合指标，使综合指标为原来变量的线性拟合。这样，综合指标不仅保留了原始变量的主要信息，且彼此间不相关，又比原始变量具有某些更优越的性质，就使我们在研究复杂的科普效果评估问题时，容易抓住主要矛盾。上述想法可进一步概述为：设某科普效果评估要素涉及个指标，这指标构成的维随机向量为。对作正交变换，令，其中为正交阵，的各分量是不相关的，使得的各分量在某个评估要素中的作用容易解释，这就使得我们有可能从主分量中选择主要成分，削除对这一要素影响微弱的部分，通过对主分量的重点分析，达到对原始变量进行分析的目的。的各分量是原始变量线性组合，不同的分量表示原始变量之间不同的影响关系。由于这些基本关系很可能与特定的作用过程相联系，主成分分析使我们能从错综复杂的科普评估要素的众多指标中，找出一些主要成分，以便有效地利用大量统计数据，进行科普效果评估分析，使我们在研究科普效果评估问题中，可能得到深层次的一些启发，把科普效果评估研究引向深入。 例如，在对科普产品开发和利用这一要素的评估中，涉及科普创作人数百万人、科普作品发行量百万人、科普产业化（科普示范基地数百万人）等多项指标。经过主成分分析计算，最后确定个或个主成分作为综合评价科普产品利用和开发的综合指标，变量数减少，并达到一定的可信度，就容易进行科普效果的评估。 [编辑] 主成分分析法的基本原理 主成分分析法是一种降维的统计方法，它借助于一个正交变换，将其分量相关的原随机向量转化成其分量不相关的新随机向量，这在代数上表现为将原随机向量的协方差阵变换成对角形阵，在几何上表现为将原坐标系变换成新的正交坐标系，使之指向样本点散布最开的p 个正交方向，然后对多维变量系统进行降维处理，使之能以一个较高的精度转换成低维变量系统，再通过构造适当的价值函数，进一步把低维系统转化成一维系统。 [编辑] 主成分分析的主要作用