由于重离子所表现出的独特的生物学效应及剂量分布优势,重离子治疗被认为是一种较理想的放射治疗方式；另外,随着中国载人航天事业的发展,航天器及宇航员需要在太空滞留较长的时间,空间高能重离子对航天器元件及宇航员的辐射效应不容忽视。研究重离子在介质中的径迹有助于解释重离子的生物学效应。采用Geant4程序,构建电离室了几何模型和物理模型,模拟得到了不同能量的质子、α粒子、C12+离子以及Ar18+离子在4mbar、10mbar及40mbar气压条件下的径迹图像,数据分析表明,气体电离室的气压在4mbar-40mbar的范围内,质子、α粒子、C离子和Ar离子都可以形成单粒子径迹；在每核子入射能量相同的情况下,入射粒子的质量数及电荷态越大,与气体电离室中TEA分子发生相互作用产生的二次电子就越多,径迹就越复杂；气体电离室气压相同时,入射能量越低,气体分子的电离程度越大,径迹芯周围二次电子密度就越大,二次电子扩散程度越小。模拟数据为重离子径迹探测器的设计和调试提供了参考数据。研制了一套基于雪崩气体的重离子径迹影像探测器系统的样机,该系统由气体电离室系统、电源系统、CCD影像数据获取及数据处理系统、塑料闪烁体探测器及其电子学系统、气体供应系统及真空系统等六部分组成。采用239pu衰变放出的α粒子作为入射粒子,对探测器系统进行了初步测试。测试时气体电离室气压分取别为5mbar、10mbar、15mbar、30mbar、35mbar,曝光时间分别为1ms、10ms、100ms、1s和10s,CCD相机的视野范围为Φ50mm。测试结果显示：该探测器系统能成功获取α粒子径迹,并能抓拍到单粒子的径迹,气压值为35mbar时,观察到了a粒子散射径迹。数据分析表明：径迹沿中心轴对称；径迹影像的像点总计数沿轴向没有明显变化,但像点密度沿轴向略有增加；径迹像点计数在径向方向呈高斯分布,径迹展宽随入射深度增大而逐渐减小,像点密度随入射深度逐渐增加,即能量沉积随入射深度逐渐增加。