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离子束生物工程学发展依赖于宽束和微束两种物理平台。IBBe-Device(IonBeam Bioengineering Device)离子束生物工程装置能够产生多种离子(N+、Ar+等)，通过加速、聚焦形成大面积宽离子束，对生物样品进行细胞修饰、刻蚀，从而发生离子束生物效应。为了满足离子束生物工程学不断发展的要求，中国科学院离子束生物工程实验室对原有诱变育种装置重新进行了物理和工程设计，进一步优化了各个重要参数，开发了自动测量与控制系统。研制结果大大改善了装置整机性能，使其操作方便，易于维护，实现离子束生物工程装置小型化、实用化和自动化。本文介绍了IBBe-Device离子束生物工程装置的设计原理和应用研究，主要解决如下重要问题。
⑴对IBBe-Device使用的双潘宁离子源的各个部件进行参数优化设计，尤其在束流引出系统的设计，使关键几何参数纵横比可调，从而通过试验优化引出系统，并通过对离子源的调试，优化其运行参数，获得良好的离子束束流品质。
⑵合理设计真空系统，通过理论计算和实验确定与之匹配的真空机组。通过二级靶室设计，建立真空差分系统，从而有效防止生物样品水分蒸发，提高生物样品的存活率。
⑶精简电源系统，采用整流高压电源，降低了工程造价。操作端处于地电位，因此整个装置操作安全性提高。
⑷离子束生物工程装置测量与控制系统的设计与实现。分析原有装置测量误差来源，改进测量系统，使用回推热测法，将测量靶与样品置于同一水平位置，提高测量的精确度。设计和实现了从温度采集到信号调理，从计算机数据采集、数据处理到装置控制整套系统。
⑸对离子束生物工程装置在生物注入实验中的应用展开讨论：新装置在离子注入生物效应研究中的应用，采用了真菌和线虫等作为实验研究对象，测试装置的使用性能。
⑹经过多次实验的运行、考验，装置达到了设计要求，运行状态良好，稳定可靠。在论文最后，总结课题研究，并提出离子束生物工程装置进一步发展的改进方法。