Izabela Chojnicka Ćwiczenia nr 5 –wycieczka do Środowiskowego

Izabela Chojnicka
Ćwiczenia nr 5 –wycieczka do Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów
Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów zostało założone przez
Ministerstwo Edukacji, Polską Akademię Nauk i Polską Agencję Atomistyki. Instytut
posiada cyklotron. Akcelerator dostarcza wiązki jonów pierwiastków gazowych
poczynając od boru, a kończąc na argonie. Uzyskiwane energie wiązek mieszczą się
w zakresie od 2 do 10 MeV na nukleon, a intensywności sięgają kilkuset pnA.
Grupy eksperymentalne mogą korzystać z układów doświadczalnych
zainstalowanych na stałe na traktach jonowych, lub używać swojej własnej
wyspecjalizowanej aparatury. Wśród dostępnych układów pomiarowych w instytucie
znajdują się: układ SYRENA - duża komora rozproszeń, IGISOL - separator masowy
on-line, CUDAC - układ krzemowych detektorów cząstek typu PIN-dioda, JANOSIK system wielodetektorowy, w którego skład wchodzi duży kryształ NaI(Tl) z aktywnymi
i pasywnymi osłonami oraz 32-częściowy filtr krotności a także OSIRIS II - układ 12
detektorów HPGe z osłonami antykomptonowskimi, filtrem krotności cząstek
naładowanych obejmującym kąt bryłowy 4π, filtrem krotności kwantów γ złożonym z
50 kryształów BGO oraz polarymetrem HPGe.
Rys. 1. Schematyczny rysunek przedstawiający źródło jonów, linię injekcyjną i
cyklotron (przekrój pionowy).
Instytut prowadzi badania nad koegzystencją kształtu w jądrach atomowych
("mikroskop jądrowy"), zjawiskiem Gigantycznego Rezonansu Dipolowego, ponadto
pomiary rozkładu barier na fuzję, próby określenia struktury stanów o wysokich
spinach, w tym badania tzw. Pasm chiralnych, analizy mechanizmów reakcji jąder
lekkich i rozpadu jąder "gorących". Dostępność wiązki dla projektów aplikacyjnych
pozwoliła, między innymi, na konstrukcję scyntylacyjnego detektora cząstek
naładowanych.
Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów jest zaangażowane w tworzenie
Warszawskiego Ośrodka PET. Projekt jest w trakcie realizacji.
PET, czyli pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa, jest techniką
obrazowania, w której zamiast zewnętrznego źródła promieniowania rejestruje się
promieniowanie powstające podczas anihilacji pozytonów. Źródłem pozytonów jest
podany pacjentowi radioaktywny izotop(y) o krótkim okresie półtrwania, ulegający
rozpadowi β+.
Schemat działania PET.
Powstające w rozpadzie promieniotwórczym pozytony, zderzają się z
elektronami tkanek ciała, ulegając anihilacji, w wyniku której powstają dwa fotony
poruszające się w przeciwnych kierunkach (pod kątem 180°) i posiadają energię o
wartości 511 keV każdy. Fotony rejestrowane są przez dwa z wielu detektorów
ustawionych pod różnymi kątami w stosunku do ciała pacjenta (najczęściej w postaci
pierścienia), w wyniku czego można określić dokładne miejsce powstania pozytonów,
co pozwala na konstrukcję obrazów będących przekrojami ciała pacjenta,
analogicznych do obrazów uzyskiwanych w tomografii NMR.
Obraz mózgu wykonany metodą PET.
Radioizotopy zwykle używane w technice PET to: 11C (czas półtrwania 20 min), 13N
(10 min), 15O (2 min), 18F (110 min). Z powodu krótkich okresów półtrwania
radionuklidy muszą być wyprodukowane w cyklotronie, znajdującym się w bliskiej
odległości od urządzenia PET.
PET stosuje się w medycynie nuklearnej głównie przy badaniach mózgu,
serca, stanów zapalnych niejasnego pochodzenia oraz nowotworów. Umożliwia
wczesną diagnozę choroby Huntingtona. Zastosowanie PET wpłynęło na znaczne
poszerzenie wiedzy o etiologii i przebiegu w przypadku choroby Alzheimera,
Parkinsona czy różnych postaci schizofrenii.
W Polsce do tej pory istnieją trzy działające ośrodki PET w Bydgoszczy,
Gliwicach i we Wrocławiu.