Sławomir Wronka, r

Transkrypt

1 Accelerators and particle detectors around us Akceleratory i detektory cząstek wokół nas Sławomir Wronka, r

2 Wczoraj Detektory Dziś

3 Wczoraj Akceleratory Dziś

4 Gdzie znajdziemy akceleratory Badania naukowe Medycyna Przemysł Ochrona granic Archeologia Ochrona zabytków i detektory? Ochrona środowiska

5 Medycyna oddzielny wykład Diagnostyka Sterylizacja sprzętu Terapia Radioterapia standardowa Radioterapia hadronowa Wykorzystanie neutronów

6 Sterylizacja Sterylizacja radiacyjna materiałów jest prowadzona w celu zabicia drobnoustrojów i ich form przetrwalnikowych. Proces wykorzystuje silne właściwości bakteriobójcze promieniowania jonizującego.

7 Sterylizacja Glówne zalety sterylizacji radiacyjnej to: 1. Prostota procedury 2. Realizacja wyjaławiania w temperaturze pokojowej 2. Szybkość operacji 3. Stosowanie całkowicie szczelnych opakowań 4. Nieobecność zanieczyszczeń po sterylizacji.

8 Sterylizacja Sterylizacja radiacyjna nie wywołuje radioaktywności w napromieniowanym produkcie, jest wiec pod tym względem ę całkowicie bezpieczna. Czynnikiem sterylizującym mogą być przyspieszone elektrony lub promieniowanie gamma. Oba źródła energii charakteryzują się wysoka efektywnością wyjaławiania. ł i IChTJ jest ośrodkiem wykonującym sterylizacje radiacyjną wysokoenergetycznymi elektronami.

9 Napromienianie żywności Radiacyjna metoda konserwacji żywności Wiązka e - max. 10MeV, fotony max. 5MeV.

10 Napromienianie żywności Zapobieganie psuciu się żywności poprzez eliminacje bakterii, pleśni, grzybów i pasożytów powodujących jej rozkład Eliminacja drobnoustrojów chorobotwórczych do poziomu zapewniającego bezpieczeństwo konsumpcji pj Przedłużenie okresu składowania świeżych owoców i warzyw poprzez hamowanie naturalnych procesów biologicznych - dojrzewania, kiełkowania itp. Niezastąpione w przypadku np. przypraw, suszonych warzyw - eliminowanie konieczności stosowania chemicznych środków konserwujących.

11 Napromienianie i i żywności i Prowadzone od wielu lat badania naukowe udowodniły, ze poddana obróbce radiacyjnej żywność y zachowuje wartość odżywcza oraz jest bezpieczna pod względem toksykologicznym y i bakteriobójczym. Specjalny symbol

12 Truskawki Non-irradiated After 7 days storage Electron beam irradiated After 17 days storage

13 Cebulka

14 Ale są też wady: Poddawanie napromieniowaniu żywności zanieczyszczonej mikrobiologicznie i wprowadzanie jej do obrotu jako czystej i świeżej. Promieniowanie jonizujące, podobnie jak inne metody, zabija drobnoustroje, ale pozostawia ich toksyczne produkty przemiany materii. Poddawanie działaniu promieniowania jonizującego świeżych owoców i warzyw może być mylące dla konsumenta przy ocenianiu ich świeżości i stopnia dojrzałości. Wydłużanie trwałości i czasu przechowywania leży wyłącznie w interesie przedsiębiorcy, a nie konsumenta. Dyskusja trwa

15 Kontrola populacji szkodników Napromieniowanie samców obniża liczebność następnego pokolenia. Musimy złapać, naświetlić iwypuścić odpowiednio dużo osobników konkurujących o samice z grupą nienaświetloną.

16 Some Initial Successes: Screwworm Fly Eradication Eradication---North thamerica, Central lamerica, Libya

17

18

19 Ochrona środowiska Usuwanie SO 2 ino x z gazów odlotowych przy użyciu wiązki elektronów Technologia opiera się na wzbudzeniu cząsteczek gazu za pomocą wiązki elektronów. SO 2 i NO x są utleniane i reagują z para wodna tworząc kwasy, które neutralizuje się amoniakiem. Otrzymany stały produkt jest handlowym nawozem sztucznym stosowanym w ogromnych ilościach.

20 Ochrona środowiska W ciepłowni Kawęczyn zbudowana została duża stacja pilotowa. Wydajność usuwania zanieczyszczeń wynosi 98% dla SO 2 i 70-90% dla NO x, w zależności od warunków procesu. Następny krok elektrociepłownia Pomorzany

21

22 Transmutacja odpadów nuklearnych

23 Wilhelm Conrad Röntgen ( ) Promieniowanie X Jedno z największych ę osiągnięć ę dla medycyny From D. Robin Bertha Röntgen Zdjęcie 8 Nov, 1895 współczesne

24

25 Tomografia komputerowa - CT

26 Radiografia /radioskopia/

27 Radiografia X akceleratory e - do ~15 MeV

28 X vs neutrony

29 Radiografia neutronowa

30 Przykład B. Schillinger TUM obiekt promienie X kev promienie γ MeV neutrony termiczne

31 Krok do przodu tomografia przemysłowa

32 Radiografia mionami i neutrinami

33 Deszcz promieniowania kosmicznego Sea level muon intensity 10, m -2 min -1

34 Cosmic Ray Muon Spectra

35 Muon Range versus Energy Muon Range-Energy relation in Rock (Density 2.5 g/cm3) 1000 Ran nge (metre es) Muon energy (GeV) Walter Gilboy, Paul Jenneson, Stefaan Simons, Steven Stanley, Dominic Rhodes

36 Radiografia mionowa aktywnego wulkanu Mt. Asama Mt. Iwate Japonia

37 Czy to bajka? Lata 60 seria eksperymentów w poszukiwaniu ukrytych komnat w piramidzie Chefrena (Giza, Egipt).

38 Metoda Miony przechodząc prze pustą komorę tracą oczywiście mniej energii. Detektor pod spodem powinien zaobserwować różnicę wskazań, jeżeli nad nim znajduje j się ukryta komora.

39 The Alvarez Experiment: Final results of the project Alvarez wrote that the results of all this is that we found the pyramid to be quite solid, with no chambers comparable in size to those found above the plateau level, in the Great Pyramid.

40 Badania są kontynuowane Teotihuacan, Meksyk. Piramida Słońca. Mieszkańcy opuścili miasto z nieznanych powodów ~700r, odkryte przez Azteków ~1300r. Detektory mionów pozwolą na wykonanie obrazów 3D wewnętrznej struktury piramidy.

41 Tomografia neutrinowa!

42 Tomografia neutrinowa Inner Core Core Mantle Neutrino oscillation tomography (NOT) Neutrino absorption tomography (NAT)

43 Neutrino absorption tomography (NAT) Neutrino Neutrino propagation Neutrino source dt detectionti Scattered? - Atmospheric - Cosmic - TeV neutrino beam? Weak interactions damp initial flux by absorption/deflection/regeneration Integrated g effect leads to attenuation (different for muon and tau neutrinos) Depends on nucleon density - Deep- sea neutrino detectors - Moving detectors? Walter Winter

44 Neutrino oscillation tomography (NOT) Źródło: Akcelerator? ν α ν β? Detektor daleki Detektor bliski Oscylacje neutrin zależą ż od oddziaływań ł ń z materią. Usiłujemy znaleźć właściwości ł ś ś i materii

45 Obróbki radiacyjne Sieciowanie polimerów, głównie polietylenu l w postaci rur i taśm termokurczliwych

46 Nano-Membrany Kolorowanie topazów

47 Bezpieczeństwo Ochrona granic Wykrywanie przemytu materiałów radioaktywnych Wykrywanie przemytu materiałów wybuchowych, narkotyków, przemytu ludzi Kontrola osób na lotniskach Ochrona antyterrorystyczna Wykrywanie min, materiałów wybuchowych

48 Kontrola granic w Polsce

49 Koncepcja wykrywania za pomocą mionów Los Alamos National Labolatory

50 Technika radiografii X

51 Technika radiografii X

52

53 Przyszłość? BIR

54 Wykrywanie materiałów niebezpiecznych

55

56

57

58

59 Kontrola osób

60 Kontrola osób Nowe techniki compton backscattering

61 Jak to działa?

62 Ochrona prywatności

63 Backscattering AS&E

64 Wykrywanie samobójczych ataków bombowych AS&E Obraz z odległości 10m

65 LEXID, Physical Optics Corporation, USA X-latarka

66 Patrole antyterrorystyczne

67 FORCE PROTECTION WORKI ING GROUP, // IED

68 improvised explosive device detection HAXIS, Physical Optics Corporation, USA

69 Wykrywanie min

70

71 Promieniowanie synchrotronowe Medycyna, biologia, chemia, fizyka, ochrona środowiska

72

73 Co oznacza jasne jasne?

74 Promieniowanie synchrotronowe

75 Współczesne synchrotronowe źródła światła akceleratory optymalizowane pod kątem produkcji promieniowania synchrotronowego ESRF- France APS - USA

76 Przykładowe zastosowania before estrogen loss after estrogen loss Badania nad osteoporozą Angiografia

77 LIGA X-ray litography

78 Jasność rośnie szybciej niż prędkości procesorów! A million more X-rays One billion X-ray Brightness Computing speed Computing speed One million X-ray Brightness Computing speed

79 Analiza fluorescencyjna Czuła metoda analityczna do określania koncentracji pierwiastków Szeroko wykorzystywana ystywa a w różnych dziedzinach nauk podstawowych i w badaniach interdyscyplinarnych yp y

80 Analiza fluorescencyjna Rejestracja charakterystycznego promieniowania X emitowanego z atomów na skutek jonizacji wewnętrznych powłok ł atomowych promieniowaniem i i wzbudzającym. Otrzymujemy informację o rodzaju pierwiastka oraz koncentracji pierwiastka i zawartego w próbce.

81 Przykładowe widmo Intensywności zarejestrowanych linii są wprost proporcjonalne do stężenia badanego pierwiastka w próbce.

82 XRF X-Ray X Ray Fluorescence metoda wykorzystująca wzbudzanie charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego atomów tarczy przez fotony z lampy rentgenowskiej RXRF-Radioisotope X-Ray Fluorescence wzbudzanie promieniowaniem ze źródeł promieniotwórczych SRIXE(SR-XRF) Synchrotron Radiation Induced X- Ray Emission wzbudzanie silnym promieniowaniem synchrotronowym PIXE Particle Induced X-Ray Emission wzbudzanie cząstkami naładowanymi z akceleratora

83 Mammografia przyszłości? Monochromatyczne promieniowanie X pozwala poprawić zdolność rozdzielczą z mm do mm. To oznacza, że możemy wykryć y guz 2 lata wcześniej

84 Dziękuję za uwagę