第一章引言
1.1核微探针的出现与发展
人眼对微小物体的分辨能力是有限的（约为0.063 mm)，为了对物质的微观世界进行深入的研究，人们不断地实践和探索，发明了各种显微设备。十七世纪初，光学显微镜的问世闯幵了通往微观世界的第一道大门。1934年，电子显微镜的发明为观察物质的微观结构幵辟了一条新途径。不过，电子显微镜只能对样品表面或内部结构进行分析，而对样品微区内的元素成分和分布却无能为力。1956年，法国人创造了电子探针，提出了电子探针微束分析技术(EPMA)概念。它利用了电子激发X突光来分析物质的元素成分，是X射线光谱学和电子光学技术的结合。但是不管电子束聚焦的束斑直径多小，由于电子束射入样品后发生多次散射，散射角引起的弥散增加了电子束的空间尺度，所以电子探针对样品厚度要求要小于0.1 un。另外，电子激发X射线具有很强的韧致稿射本底。由于质子的质量是电子的1800多倍，它的靭致福射本底要比电子低4个量级（初致福射强度与质量的平方成反比），这使质子激发X射线的灵敏度会比电子激发X射线的高1?2个量级。于适，科学家们开始试图建造高能离子微探针。
核微探针技术是从电子探针的概念发展而来的。它们基本的原理足类似的：由放射源出射的一定能量的某种粒子，经过准直、整形、聚焦，与物质相互作用后产生的各种福射现象可用于样品微区的分析。由于离子比电子具有史高的动量，电子探针所采用的弱场聚焦（电磁螺线管）装置，不能用于聚焦高能离子束，人们只得寻找新的聚焦方法。直到1970年，Harwell实验室的ICookson等人尝试用磁四极透镜对3 MeV的质子束聚焦，得到直径4 pm的束斑，这是世界上第一台核微探针[1]。随后，许多实验室纷纷建成了自己的核微探针。迄今世界上共有100多台核微探针系统。1991年，牛津大学将核为探针的分辨率提高到0.3束流强度达到50 pA [2]o 1998年，新加坡国立大学的质子探针的空间分辨率提高到0.4,，束流强度可达100 pA;在空间分辨率为0.1 时，最大束流强度为0.1 pA [3]o同年，德国Leipzig大学在小束流（fA)的情况下，质子探针的分辨率达到了（U 在lOpA的情况下，空间分辨率达到了 0.3阿[4]。2003年，新加坡国立大学的核微探针系统在小束流的应用方面，已达到世界领先水平，束流约为每秒10,000个质子情况下，分辨率可达到35 nmX75 nm [5]。
核微探针在英国问世以来，发展迅速，特别是二十世纪80年代后期，已发展成一门独立的学科，并定期召开国际性学术会议。1987年，第一届核微探针技术及其应用国际会议在英国召开。今年7月将在葡萄牙里斯本继续召开第十三届国际会议。表1.1列出了参加历届微束会议的国家数和发表的文章数。
核微探针分析技术不但可以给出样品微区的元素种类和^^量，而且能显示出样品微区的元索分布信息，具有无损、快速、高灵敏度等分析特点，应用于生命、地学、考|ii_、环境、材料以及微电f科学等领域。它在样品分析中发挥了极大的作用，并获得r大量的研究成果。核微探针应用领域的广泛，促进r其系统及分析技术的不断发展，进而又拓宽了核微探针的应用领域。随着核微探针系统的发展，新加坡国立大学Frank Watt等人首创了质子束刻蚀技术（P-beam writing )[6]?质子束的贯穿能力高、空间发散小，刻写的结构深宽比例高、侧壁垂直光滑等特点，使该技术具有广阔的应用前景。多家核微探针实验室也纷纷幵展此领域的研究工作，掀起r质子束刻烛技术及其应用的研究热潮。2004年召幵的第九届核微探针技术及其应用国际会议上，同时也举行了第一届质子束刻烛技术国际研讨会。质子束刻烛技术里起步较晚，但发展快速，已经成为核微探针应用的…个重要分支。表丨.2是历届微束会议论文集中所涉及学科领域的比例。从表中可以看出，2004年以前，核微探针的应用主要涉及了生命、考古、材料、环境科学等多个领域。2004年开始，质子朿刻烛技术的应用如雨后春算，地学、考古和环境科学等方面的应用比重有所下降。目前，核微探针的主要应用在生命科学和质子束刻烛领域，且这两方面的应用所占的比例相当。
1.2核微探针分析技术
核微探针是利用电、磁聚焦透镜系统把从加速器屮引出的MeV能量的离子束聚焦成直径为量级的束斑，对样品微区进行扫描分析。它的分析技术是建立在高能离子束与物质相互作用的基础上。MeV级的离子束入射到祀物质会产生各种福射和粒子，如X、Y射线、二次电子等。我们通过不同的探测器对相应粒子进行探测，就可以分析出样品的微区特征。图1.1纟六出丫高能离子束与物质的相互作用。表1.3列出了这些相互作用对应的离子束分析方法。
第二章 复旦核微探针系............ 14-20
2.1 复旦核微探............ 14-16
2.2 系统的............ 16-17
2.3 调束方法............. 17-19
2.4 OMDAQ2007软件............ 19-20
第三章 鳗鲡耳石的.......... 20-37
3.1 研究............... 20-22
3.1.1 鳗鲡耳石的........... 20-21
3.1.2 鱼类耳............... 21
3.1.3 耳石的微量化学............ 21-22
3.2 线鳗(ELVER)迁移........... 22-28
3.2.1 样品与.......... 22
3.2.2 实验.......... 22-28
3.3 黄体鳗阶段(YELLOW EELS)的........... 28-36
3.3.1 样品与实............ 28-30
3.3.2 数据............ 30
3.3.3 耳石中心........... 30-33
3.3.4 实验............ 33-36
3.4 小结............. 36-37
第四章 PIXE技术分析雷奈酸锶对骨质........... 37-43
总结
在本论文中，核微探针在耳石等样品中的研究结果如下：
在耳石微化学分析实验中，验证了耳石中的Sr可作为鱼类生活环境盐度变化的指示剂，用于分析鱼类的生活史。文中应用micro-PIXE技术首次对幼獲的全耳石进行测量，对耳石中Sr/Ca比值进行分析，结果表明线獲在中国东南沿海的迁移方向是由低炜度区域向高炜度区域迁移的。另外，对银色鳗耳石中Sr/Ca比的分析表明我国长江流域下游靖江河口处除了有传统的淡水型鳗鲡，还出现了河口型賴麵。同时，文中提出的耳石中心核的定位方法适用于各种溯河或降河洄游的鱼类。上述结果有助于錢鲡生活史的深入研究，有利于我国獲鲡渔业资源的预测和保护。
在评估雷奈酸银对骨质疏松疗效的实验中，骨质疏松使骨的微观形态发生巨大变化；除了 Ca元素外，Sr元素也流失了。雷奈酸德对治疗由雌激素缺乏引起的骨质疏松症是有效果的，低剂量的雷奈酸银被骨髓吸收的同时，促进了 Ca的吸收，使骨豁微结构出现修复趋势。
参考文献
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