Accelerators around us Akceleratory wokół nas Sławomir Wronka, 23.05.2007r
Akceleratory zastosowania Badania naukowe, CERN Medycyna Przemysł Bezpieczeństwo
Medycyna Diagnostyka Produkcja izotopów PET /wykład o detektorach/ Terapia Radioterapia standardowa Radioterapia hadronowa Wykorzystanie neutronów
Radioterapia: X, e -
Czym naświetlać pacjenta?
Wiązki fotonowe
Najnowsze techniki MLC kolimator IMRT Intensity Modulated Radiation Therapy IGRT Image Guided Radiation Therapy
Dose The ideal depth-dose distribution? ~200 MeV Photons Protons come closest to the ideal Protons ideal Depth
X-rays vs protons X rays Protons or Carbon ions
Comparison of Treatment Plans Glandula parotid cancer Photons 2 fields Photons 5 fields Protons 3 fields Universitätsklinik für Strahlentherapie und Strahlenbiologie, AKH, Wien
Terapia oka
Laser Ligth field Monitor chambers Modulator & Range shifter Terapia oka Scattering system
Terapia jonami węgla 1998 - GSI pilot project 200 patients treated with carbon ions PET on-beam
Terapia neutronami Berkeley, 1938 Rozkład dawki podobny do fotonów Produkcja w cyklotronie (p + Be) Silne oddziaływanie biologiczne stosowane do opornych guzów Około 9 ośrodków na świecie
BNCT = boron neutron capture therapy
Bramki obrotowe
Udział CERN Dwa projekty: PIMMS - Proton Ion Medical Machine Study; LIBO (LInear BOoster) akcelerator liniowy podnoszący energię protonów z cyklotronu do ~200 MeV, do leczenia głęboko położonych nowotworów. Enlight network
Zapraszamy na film
Promieniowanie synchrotronowe Medycyna, biologia, chemia, fizyka, ochrona środowiska
Co oznacza jasne?
Promieniowanie synchrotronowe
Promieniowanie synchrotronowe
Współczesne synchrotronowe źródła światła akceleratory optymalizowane pod kątem produkcji promieniowania synchrotronowego ESRF- France APS - USA
Przykładowe zastosowania before estrogen loss after estrogen loss Badania nad osteoporozą Angiografia
Mammografia przyszłości? Monochromatyczne promieniowanie X pozwala poprawić zdolność rozdzielczą z 0.15 0.3mm do 0.01 0.015mm. To oznacza, że możemy wykryć guz 2 lata wcześniej
Jasność rośnie szybciej niż prędkości procesorów! A million more X-rays One billion 10 23 10 22 10 21 10 20 10 19 10 18 10 17 10 16 10 15 10 14 10 13 10 12 10 11 10 10 10 9 10 8 10 7 X-ray Brightness Computing speed 10 15 10 14 10 13 10 12 10 11 10 10 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10-1 Computing speed One million X-ray Brightness Computing speed 1960 1970 1980 1990 2000
Przemysł Sterylizacja (medyczny sprzęt jednorazowy, woda, żywność, pasza) Obróbki radiacyjne Ochrona środowiska Radiografia
Sterylizacja Sterylizacja radiacyjna sprzętu i materiałów medycznych jest prowadzona w celu zabicia drobnoustrojów i ich form przetrwalnikowych. Proces wykorzystuje silne właściwości bakteriobójcze promieniowania jonizującego, polegające głównie na nieodwracalnym uszkadzaniu błon komórkowych oraz zakłócaniu procesu replikacji.
Sterylizacja Glówne zalety sterylizacji radiacyjnej to: 1. Prostota procedury i realizacja wyjaławiania w temperaturze pokojowej, 2. Szybkość operacji wyjaławiania i możliwość sterylizacji dowolnej partii wyrobów w systemie ciągłym, 3. Stosowanie całkowicie szczelnych opakowań jednostkowych i zbiorczych, 4. Nieobecność zanieczyszczeń po sterylizacji.
Sterylizacja Sterylizacja radiacyjna nie wywołuje radioaktywności w napromieniowanym produkcie, jest wiec pod tym względem całkowicie bezpieczna. Czynnikiem sterylizującym mogą być przyspieszone elektrony lub promieniowanie gamma. Oba źródła energii charakteryzują się wysoka efektywnością wyjaławiania. IChTJ jest jedynym w Polsce ośrodkiem wykonującym sterylizacje radiacyjna wysokoenergetycznymi elektronami. Wykorzystywane sa do tego celu dwa akceleratory elektronów - LAE 13/9 i Elektronika 10/10.
Obróbki radiacyjne Sieciowanie polimerów, głównie polietylenu w postaci rur i taśm termokurczliwych
Obróbki radiacyjne Modyfikacja struktur półprzewodnikowych Zwiększanie odporności ogniowej
Obróbki radiacyjne Konserwacja obiektów sztuki, renowacja obrazów, starodruków i zabytków kultury Implantacja jonów zmiana własności materiałów np. ostrza tnące, noże, ochrona przed korozją Kolorowanie topazów
Napromienianie żywności Radiacyjna metoda konserwacji żywności Wiązka e - max. 10MeV, fotony max. 5MeV.
Napromienianie żywności Zapobieganie psuciu się żywności poprzez eliminacje bakterii, pleśni, grzybów i pasożytów powodujących jej rozkład Eliminacja drobnoustrojów chorobotwórczych do poziomu zapewniającego bezpieczeństwo konsumpcji Przedłużenie okresu składowania świeżych owoców i warzyw poprzez hamowanie naturalnych procesów biologicznych - dojrzewania, kiełkowania, starzenia się produktów Niezastąpione w przypadku np. przypraw, suszonych warzyw - eliminowanie konieczności stosowania chemicznych środków konserwujących
Napromienianie żywności Prowadzone od wielu lat badania naukowe udowodniły, ze poddana obróbce radiacyjnej żywność zachowuje wartość odżywcza oraz jest bezpieczna pod względem toksykologicznym i bakteriobójczym.
Ale są też wady: Poddawanie napromieniowaniu żywności zanieczyszczonej mikrobiologicznie i wprowadzanie jej do obrotu jako czystej i świeżej. Promieniowanie jonizujące, 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.
Ochrona środowiska Usuwanie SO 2 i NO 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.
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
Ochrona środowiska Higienizacja osadów ściekowych przy użyciu wiązki elektronów Metoda higienizacji dotyczy osadów ściekowych zakażonych drobnoustrojami chorobotwórczymi oraz pasożytami. Tak uzdatnione osady, jeśli nie zawierają nadmiernych ilości metali ciężkich, stanowią doskonały, sanitarnie bezpieczny, nawóz organiczny.
Zastosowania przemysłowe = Dynamitron specjalne akceleratory Rhodotron
Radiografia /radioskopia/
X vs neutrony
Radiografia X akceleratory e - do ~15 MeV
Radiografia neutronowa
Technika radiografii X
Technika radiografii X
Podsumowanie Akceleratory przeżywają ciągły dynamiczny rozwój Transfer technologii z fizyki wysokich energii! Nowe produkty dla medycyny i przemysłu
Akceleratory przyszłości International Linear Collider (ILC) Akcelerator liniowy e + /e - Długość > 30 km Energia > 500 GeV
Nowe techniki przyspieszana Poszukiwanie dużych gradientów pola przyspieszającego Np: Laser wakefield acceleration Laser Gas L OASIS LBL > 150 GeV/m na odcinku kilku mm Plasma channel Gas jet nozzle e - bunch
Dziękuję za uwagę