ÚTEF - Ústav technické a experimentální fyziky ČVUT - České vysoké učení technické v Praze
Česky English
ÚTEF - Ústav technické a experimentální fyziky ČVUT - České vysoké učení technické v Praze
ČVUT - České vysoké učení technické v Praze
Granty  > Výzkumný záměr 40: Využití radionuklidů a ionizujícího záření.
Výzkumný záměr 40: Využití radionuklidů a ionizujícího záření.

Na projektu se podílí několik pracovišť ČVUT. Jsou to pracovníci některých kateder Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské (FJFI) (katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření - KDAIZ, katedra jaderné chemie - KJCH, katedra fyzikální elektroniky - KFE, katedra jaderných reaktorů - KJR, katedra inženýrství pevných látek - KIPL) a dále pracovníci dvou výzkumných center ČVUT (Centrum radiochemie a radiační chemie - CRRC, Ústav technické a experimentální fyziky - ÚTEF), na činnosti v rámci Laboratoře kvantitativních metod výzkumu památek se zúčastní též pracovníci Fakulty stavební (FSv) a Fakulty architektury (FA).

ÚTEF se v rámci projektu věnuje vývoji a optimalizaci detektorů pro nejrůznější oblasti použití. Významnou roli zde hrají různé adaptace pixelových detektorů rodiny Medipix. Zde uveďme jen výčet jednotlivých směrů:
Dílčí cíle projektu na pracovišti ÚTEF ČVUT:

2007:

2008:
  • Realizace zařízení pro měření malých koncentrací radonu a thoronu ve vzduchu a jeho kalibrace,
  • Použití koincidenční aparatury pro vzorky se složitými matricemi, stanovení limitů aparatury,
  • Experimenty ve vakuu s polohově citlivými detektory těžkých nabitých částic k měření efektů "kanálování" a "blokování",
  • Výroba a testy diskrétních „nadívaných“ detektorů, optimalizace jejich parametrů,
  • Použití metod tomografické rekonstrukce v dynamické defektoskopii pomocí X záření,
  • Zpracování metodiky kalibrace pro transmisní měření pomocí pixelových detektorů pomalých neutronů, příprava kalibračních vzorků různých materiálů. Stanovení přesnosti měření tloušťky a příčných rozměrů objektu.
  • Použití metod tomografické rekonstrukce v neutronografii pro defektoskopii kompositních materiálů a lepených spojů, analýzu struktury kostí a jiných biologických vzorků,
  • Neutronografické sledování pomalých dynamických dějů (např. pohyb vody v biologických vzorcích, difúze Li v polymerech, tečení plastů atp.).

2009:
  • Dlouhodobé testy zařízení pro měření koncentrace radonu a thoronu ve vzduchu,
  • Testy použití koincidenční aparatury pro měření zpožděných koincidencí,
  • Experimenty použití polohově citlivých detektorů těžkých nabitých částic (analýza povrchů a tenkých vrstev technikou Rutherfordova zpětného rozptylu, atd.),
  • Využití detektorů pro experimenty v oblasti neutronové difrakční optiky - prostorová fokusace neutronového svazku pomocí elasticky ohnutých dokonalých monokrystalů,
  • Experimenty v oblasti neutronové difrakční topografie, zejména na vzorcích monokrystalických superslitin na bázi niklu - zobrazení prostorového a úhlového rozložení mozaikových bloků v moderních technologicky významných materiálech,
  • Neutronografické analýzy vzorků z praxe,
  • Návrh polohově citlivého „nadívaného“ detektoru jednotlivých neutronů.

2010:
  • Doplnění koincidenční spektroskopické aparatury o scintilační detektor pro zpřesnění měření času. Studium možnosti práce v různých režimech (koincidence-antikoincidence) a jejich využití při separaci jednotlivých složek signálu z detektorů,
  • Návrh detektoru rychlých neutronů, Monte-Carlo simulace procesu detekce,
  • Testy základních charakteristik pixelových "nadívaných" detektorů,
  • Sledování rychlejších dynamických dějů pomocí neutronografie s "nadívanými" pixelovými detektory,
  • Metodické testy zobrazování s využitím rozptýlených pomalých neutronů. Vymezení použitelnosti informace z rozptýlených neutronů,
  • Neutronografie reálných objektů.

2011:
  • Adaptace koincidenční aparatury pro testování časových charakteristik polovodičových detektorů ke studiu procesu sběru náboje v těchto detektorech,
  • Zpracování metodiky kalibrace pro transmisní měření pomocí detektorů rychlých neutronů, příprava kalibračních vzorků různých materiálů, stanovení přesnosti měření tloušťky a příčných rozměrů objektu, porovnání s analogickými vlastnostmi neutronografie s pomalými neutrony,
  • Optimalizace parametrů „nadívaných“ detektorů jednotlivých pomalých neutronů,
  • Studium možností 3D rekonstrukce objektu pomocí polohově citlivé detekce rozptýlených neutronů,
  • Dynamická neutronová defektoskopie pomocí „nadívaných“ detektorů,
  • Aplikace osvojených zobrazovacích metod v dalších oborech,

2012:
  • Konstrukce experimentálního uspořádání pro současné provádění tomografických měření pomocí transmisní i rozptylové neutronografie,
  • Návrh aparatury pro současnou diagnostiku vnitřní struktury i vnějšího tvaru objektu kombinací více radiografických metod (rentgenografie, neutronografie, využití rozptýlených neutronů, případně fotonů, optické sledování objektu, případně i analýza povrchu pomocí těžkých nabitých částic, nebo analýza prvkového složení vzorku pomocí spektroskopické techniky aktivační analýzy),
  • Aplikace osvojených zobrazovacích metod v dalších oborech,

Předpokládané výsledky:

Dalšími výsledky řešení záměru bude osvojení několika nových analytických metod a postupů pro studium vnitřní i vnější struktury vzorků nerostného a organického původu a prvkového složení materiálových vzorků. Výsledky lze shrnout následovně:
  • Aparatura pro precizní koincidenční gama spektroskopii umožňující stanovování koncentrace daných izotopů v neznámém vzorku životního prostředí metodou koincidenční neutronové aktivační analýzy (předpokládané zprovoznění již v roce 2007).
  • Diskrétní (single-pad) detektor jednotlivých pomalých neutronů s vysokou účinností pracující při pokojové teplotě, vhodný například pro monitorování pomalých neutronů ve vysokém radiačním pozadí (očekávané dokončení v roce 2007).
  • Zařízení pro standardní stanovování koncentrace radonu a thoronu ve vzduchu s vysokou citlivostí (dokončení očekáváno v roce 2008).
  • Diskrétní detektor jednotlivých rychlých neutronů vhodný například pro monitorování neutronového radiačního pozadí (dokončení v roce 2009).
  • Polohově citlivý detektor jednotlivých pomalých neutronů s vysokým rozlišením (setiny milimetrů) a účinností (desítky procent). Tento typ detektoru umožní zavedení neutronografických metod do běžné praxe (očekávané dokončení do režimu běžného provozu v závěru projektu, tj. v letech 2011-2012).
  • Metody 3D rekonstrukce struktury objektu pomocí transmisní i dispersní neutronografie a transmisní rentgenoskopie (průběžně).
Mimo těchto technologických a metodických výstupů bude výsledkem řešení i řada aplikací těchto výsledků na problematiku jiných vědních či technických disciplín. Půjde především o stanovení použitelnosti, případně limitů dané metody v konkrétních oblastech. Podle současného stavu poznání půjde o aplikace ke:
  • studiu povrchu objektů pomocí detekce těžkých nabitých částic,
  • studiu jevů kanálování a blokování těžkých nabitých částic v krystalických strukturách,
  • analýze vnitřní stavby objektů pomocí neutronografie i rentgenografie s polovodičovými pixelovými detektory (včetně porovnání obou metod z hlediska použitelnosti),
  • použití tomografických technik pro 3D rekonstrukci struktury objektu pomocí záření X i pomalých neutronů,
  • sledování dynamických dějů pomocí rentgenografie i neutronografie s polovodičovými pixelovými detektory,
  • demonstraci a srovnání použití neutronografie i rentgenografie pro zobrazení struktury biologických vzorků (struktura kosti),
  • demonstraci a srovnání použití neutronografie i rentgenografie pro defektoskopii různých materiálů.


Periodické zprávy za pracoviště ÚTEF:





číslo
MSM 6840770040

trvání
1.1.2007 - 31.12.2012

koordinátor
Musílek Ladislav FJFI ČVUT
řešitel
pracovníci

Studenské práce
(5)
Textový výpis
Rok

Ocenění Název Autor Časopis OceněníRok
Signal processor controlled USB2.0 Interface for Medipix2 Detector (Supervisor: J. Jakubek) Platkevič M. Master Thesis, CTU Prague 2007
DSP Spectrometer with USB 2.0 High-speed Interface (Supervisor: J. Jakubek) Bočarov V. Master Thesis, CTU Prague 2006
Application of the Imaging Detector Medipix2 in X-ray Mammography (Supervisor: J. Jakubek) Master Thesis, Charles U. Prague 2005
USB Interface for Medipix2 Pixel Device Enabling Energy and Position Detection of Heavy Charged Particles (Supervisor: J. Jakubek) Vykydal Z. Master Thesis, CTU Prague 2004
Automatic Processing of 2D Gamma Spectra from Coincidence Gamma Spectroscopy (Supervisor: S. Pospisil) Holý T. Master Thesis, CTU Prague 2003
Hledat
10th Anniversary of IEAP