Projekt Akceleratory i Detektory dla terapii onkologicznej i ochrony granic

Transkrypt

1 Projekt Akceleratory i Detektory dla terapii onkologicznej i ochrony granic Agnieszka Syntfeld-Każuch Jacek Rzadkiewicz (kierownik projektu) Warszawa, 15 czerwca

2 Urządzenia rozwijane w ramach AiD W ramach projektu opracowane zostaną systemy do terapii nowotworowych opartych o: - niskoenergetyczny akcelerator NALR (nowotwór piersi) - średnioenergetyczny akcelerator śródoperacyjny IORT - wysokospecjalistyczny akcelerator do zaawansowanych procedur radioterapeutycznych (referat wygłosi dr Anna Wysocka-Rabin) Systemy do prześwietlania ładunków: - radiografia X - urządzenie neutronowe

3 Metody aktywne Wykorzystanie promieniowania fotonowego Radiografia X Promieniotwórcze Wybuchowe Broń Narkotyki Papierosy Środki chemiczne Odpady Złom Akcelerator elektronów (fotony X) + układ detekcyjny

4 Radiograficzna kontrola graniczna Celem zespołu DETEKTORY jest zbudowanie systemu detekcyjnego (dla granicznego radiografu X) składającego się z linijki detekcyjnej, elektroniki odczytu i przetwarzania danych oraz oprogramowania na komputer PC

5 ZAŁOŻENIA DLA DEMONSTRATORA RADIOGRAFIA X

6 ZAŁOŻENIA DLA DEMONSTRATORA RADIOGRAFIA X cd. 640 scyntylatorów CsI(Tl) o rozmiarach 5mm x 5mm x 15mm Diody p-i-n o powierzchni czynnej 4,8mm x 4,8mm Integracja, próbkowanie z pamięcią oraz multipleksowanie realizowane przez układ ASIC (VA_SCM3.2) potrafiący obsłużyć 128 kanałów Szeregowe, 16-bitowe przetworniki A/C Akwizycja realizowana na układzie FPGA Kanały LVDS do komunikacji pomiędzy płytami Sterowanie pracą akceleratora i akwizycją danych realizowane przez FPGA Transmisja danych do PC złączem USB 2.0

7 Demonstrator radiografii X Podstawowe dane: Energia wiązki X Moc dawki Impulsowanie 2, 4, 6 MeV (do wyboru) do 6 Gy/min do 500 Hz

8 Urządzenie neutronowe Przy wyższych energiach, większy zasięg neutronów penetrujących obiekt Promieniotwórcze Wybuchowe Broń Narkotyki Papierosy Środki chemiczne Odpady Złom N/O N/O = wybuchowe niewinne Liczba kwantów dla N Liczba kwantów dla O narkotyki C/O Trotyl (TNT): (NO 2 ) 3 C 5 H 2 CH 3 C/O = Liczba kwantów dla C Liczba kwantów dla O

9 Założenia dla demonstratora neutronowego Geometria układu osłona generator neutronów detektor Generator neutronów: Zalety metody neutronowej: Duża przenikliwość neutronów Emisja charakterystycznego promieniowania gamma d + T => n + 4 He (E n = 14 MeV) Wady metody neutronowej: Emisja neutronów w pełny kąt bryłowy Wzbudzanie materiałów otoczenia (generator jako najsilniejsze źródło tła) Ale mamy możliwość autokalibracji - patrz plakat

10 Założenia dla demonstratora neutronowego Schemat blokowy urządzenia Analiza danych opracowano algebraiczny algorytm analizy pików. Dekompozycja widma na widma składowe (baza danych widma wzorcowe). Zastosowanie sieci neuronowych. Narzędzie do autokalibracji układu detekcyjnego (opieramy się na widmach gamma uzyskanych z napromieniania tła) 10

11 Układ eksperymentalny Detektor wraz z osłonami bezpośrednimi 2. Osłony bierne przed promieniowaniem gamma (kostki ołowiane) 3. Osłona polietylenowa przed promieniowaniem neutronowym (osłaniamy detektor, naświetlamy tylko próbkę) 4. Generator neutronów 3 2 1

12 Fotorozszczepienie do wykrywania materiałów jądrowych Detekcja sygnatur z fragmentów rozszczepienia z zastosowaniem do: prześwietleń kontenerów w celu wykrycia materiałów rozszczepialnych, klasyfikacji oraz unieszkodliwiania odpadów jądrowych. Bunkier ZdAJ LINAC 10 MeV (Zakład TJ1 LINAC Siemens KD-2) Sygnatury: opóźnione neutrony, opóźnione promieniowanie gamma 12

13 Podsumowanie W ramach projektu Akceleratory i Detektory budowane są dwa systemy do wykrywania: materiałów związanych z nielegalnym przemytem (system radiografii X) oraz materiałów wybuchowych (system neutronowy) Zmontowano pierwszy model układu detekcyjnego (128 pikseli CsI(Tl)) wraz z elektroniką front-end. Wykonane testy z lampą rtg System neutronowy do wykrywania materiałów niebezpiecznych w fazie prac montażowych. Ciężar prac przesuwa się w kierunku integracji oprogramowania Prace badawcze nad wykorzystaniem fotorozszczepienia do wykrywania materiałów jądrowych