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:

• Rentgenovská transmisní radiografie a tomografie s velmi vysokým rozlišením (stovky nanometrů) a kontrastem. Rentgenoská fázově citlivá radiografie.
  
• Neutronová transmisní radiografie s vysokým rozlišením.
• Využití 3D struktur v polovodičovém materiálu detektoru ke zlepšení detekčních vlastností.
  
• Multimodální zobrazování biologických objektů.
• Neutronová koincidenční aktivační analýza.
• Využití efektů kanálování a blokování ke studiu vlastností materiálů.
• Dosimetrie s pixelovými detektory.
  

Dílčí cíle projektu na pracovišti ÚTEF ČVUT:

2007:

• Návrh metody a zařízení pro měření radonu a thoronu ve vzduchu. Realizace alespoň detekční části prototypu,
• Kalibrace koincidenční spektroskopické aparatury a její testy na jednodušších etalonových vzorcích [1],
• Studium možností práce pixelových detektorů typu Medipix ve vakuu (pro účely studia kanálování-blokování), návrh vhodné metody chlazení, testy stability parametrů detektoru při práci ve vakuu,
• Testy detektorů Medipix pro polohově citlivou detekci těžkých nabitých částic [2], testy možností získání časové značky, případně i analogové informace o celkové energii částice [3],
• Optimalizace stávajících planárních detektorů jednotlivých neutronů z hlediska účinnosti a prostorového rozlišeni pomocí optimalizace složení a tvaru vrstvy konvertoru [4]
  
• Neutronografie jednoduchých objektů (přímá hrana, kruhová clonka atp.) pro stanovení vlastností detektoru,
• Příprava technologie výroby diskrétních „nadívaných“ detektorů pro neutronografii [7],
• Testy aplikace neutronografických postupů pro defektoskopii,
• Vývoj a testy tomografických metod pro použití v rentgenografii i neutronografii [8] [9] [10] [11].

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:

• 2007-2008
• 2009-...
  

---