prezentacja programu powerpointint . conf migration, brighton, 2013 zakład fizykochemii jądrowej...

60 lat Instytutu Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk

Oddział Zastosowań Fizyki i Badań Interdyscyplinarnych (NO5)

Urszula Woźnicka

Kraków, 15 grudnia 2015

Zastosowania fizyki …

Rozpad promieniotwórczy

Spektroskopia

Magnetyczny rezonans jądrowy

Chromatografia

Badania materiałowe

Reakcje jądrowe syntezy

Rozpad promieniotwórczy

Zakład Fizykochemii Jądrowej

Prof. dr hab. Jerzy W. Mietelski

Zagadnienia:

1. Substancje radioaktywne w środowisku jako znaczniki geochemiczne procesów

2. Oceny dozymetryczne dla ludzi i innych organizmów

3. Radionuklidy dla medycyny

4. Badania podstawowe (np. pierwiastki superciężkie)

Metody / aparatura spektrometryczna


Badania polarne (Arktyka i Antarktyda)

Przykład:

Określenie średniego tempa przyrostu torfu na pd.-zach. Spitzbergenie wykorzystując sygnał z opadu po testach broni jądrowej (zakończonych w 1963 roku)

Substancje radioaktywne w środowisku jako znaczniki procesów geochemicznych

Łokas E., Ketterer M., Mietelski J.W., Kleszcz K., Wachniew P., Michalska S., Miecznik M.: Sources and vertical distribution of 137Cs, 238Pu, 239+240Pu and 241Am in peat profiles from southwest Spitsbergen. Applied Geochemistry 28: 100–108, 2013.


Radioaktywność powietrza

Katastrofa w Fukushimie (2011)I-131 aerozolowy i gazowy

(jedyni w Polsce)

Pluton w powietrzu (1990-2007) identyfikacja pochodzenia za pomocą

spektrometrii alfa i masowej

J.W.Mietelski, R.Kierepko, K.Brudecki, P.Janowski, K.Kleszcz, E.Tomankiewicz. Long-range transport of gaseous 131I and otherradionuclides from Fukushima accident to Southern Poland, Atmospheric Environmnet, 91, 137-145, 2014.

H. Wershofen, R. Kierepko, J.W. Mietelski, R. Anczkiewicz, Z. Holgye, K. Isajenko, J. Kapała, A. Komosa: The puzzling rareevents of high 238Pu content in the ground level atmosphere

Int. Conf. Migration, Brighton, 2013


Bq/m3 !!!

x

„Czysty” opad Chernobylski

Zakład przeróbki paliwa, Sellafield, UK

x

Spektroskopia …

Zakład Fizyki Doświadczalnej Układów Złożonych

Prof. dr hab. Wojciech Kwiatek


Emisja i absorpcja promieniowania rentgenowskiego

Mikrowiązka protonów Wyznaczanie stężeń i rozkładów pierwiastków śladowych w mikroobszarach:

• Pigmenty średniowiecznych dzieł sztuki

Efekt naświetlania pojedynczych komórek protonami

Tot. Au Pb Ca

Komórki naświetlone(analiza SR-FTIR)

E. Lipiec, K. R. Bambery, J. Lekki, M. J. Tobin, C. Vogel, D. R. Whelan, B. R. Woodd and W. M. Kwiatek, SR-FTIR Coupled with Principal Component Analysis Shows Evidence for the Cellular Bystander Effect, Radiat Res. 2015 Jul;184(1):73-82

• Datowanie chemiczne monacytu

M.A. Kusiak, J. Lekki, Proton microprobe for chemical dating of monazite, Gondwana Research 14 (2008) 617 – 623

Th + U PbTot.



Mikrowiązkapromieniowania X

Analiza obrazu absorpcji i zmian fazy promieniowania

w badanej próbce

Mikrotomografiaobiektów

biomedycznych (struktura naczyń

nerek)

Wyróżniony doktorat:J. Bielecki 2011

Mikrotomografiabiomateriałów

Badanie przepływu przez ośrodki porowate



Wyznaczenie rozkładu form chemicznych siarki w tkance nowotworu prostaty

Wyróżniony doktorat: J. Czapla 2013

Promieniowanie synchrotronowe

Rentgenowska rezonansowaspektroskopia emisyjna

(RXES)

J. Sa, J. Czapla-Masztafiak, E. Lipiec, W. Kwiatek, et al., The use of Resonant X-ray EmissionSpectroscopy (RXES) for the electronic analysis of metal complexes and their interactions with biomolecules, Drug Discovery Today: Technologies, Vol. 16, 2015, p. 1–6 , (IF = 6.691, 45 pkt)


Spektroskopia Ramana wzmocniona na ostrzu sondy skanującej

Widma Ramana pojedynczych cząsteczek, np. DNA oddziałujących z chemioterapeutykami,

zdolność rozdzielcza ~20 nm

Wzbudzenie plazmonów(powierzchniowych fal elektromagnetycznych, które rozchodzą się równolegle do obszaru wzajemnych oddziaływań metal-dielektryk, metal-próżnia) przez światło

Chmura elektronowa

Nanostrukturametaliczna

Wyróżniony doktorat: E. Lipiec 2013

Inkubacja z lekiem „Platinum 103”

E. Lipiec, R. Sekine, J. Bielecki, W.M. Kwiatek , B.R. Wood, Molecularcharacterisation of DNA double strand breaks with Tip Enhanced RamanScattering (TERS), Angew. Chem. 53, 2014, 169 - 172 (IF=13.734, 45 pkt)


Mikroskopia sił atomowych (AFM)

scanner

cells

AFM probelaser

photodetector

Wyróżniony doktorat: K. Pogoda 2015

Topografia oraz identyfikacja komórek nowotworowych poprzez

pomiar własności elastycznych komórek

HCV29 HTB9

T24 HT1376

Komórki zdrowe

Komórki nowotworowe

Zmiana sztywności otoczenia komórek powoduje zmianę ich morfologii, deformowalności i tempa podziału.

~ kPa ~ GPa


Oddziaływanie promieniowania jonizującego z DNA komórkowym

Opracowanie szybkich procedur oceny dawki pochłoniętej i radiowrażliwości osobniczej (CA, MN, PCC) z wykorzystaniem automatycznego sytemu Metafer (MetaSystems GmbH).

Zmiana charakteru odpowiedzi limfocytów traktowanych wiązką protonów (60 MeV)

lub prom. X (250 kV) w funkcji dawki (0,3-4,0) Gy.

Promieniowanie jonizujące prowadzi do pośrednich i bezpośrednich uszkodzeń na poziomie molekularnym, komórkowym jak i całego organizmu.

ABERRACJE CHROMOSOMOWE

TEST MIKROJĄDROWY

Przedwczesna kondensacja

chromatyny PCC

Protony

Prom. XEf

ekt

Dawka [Gy]J. Miszczyk, K. Rawojć, A. Panek, J. Swakoń, P.G. Prasanna, M. Rydygier: Response of humanlymphocytes to proton radiation of 60 MeV compared to 250 kV X-rays by the cytokinesis-block micronucleus assay, Radiotherapy and Oncology, Vol. 115, Issue 1, 2015, 128–134.


Spektroskopia …

i obrazowaniew badaniach interdyscyplinarnych

Laboratorium Obrazowania Spektroskopowego, Fundusze dla Małopolski

Magnetyczny rezonans jądrowy

Zakład Tomografii Magnetycznego Rezonansu Jądrowego

Dr hab. Władysław Węglarz, prof. IFJ PAN


Zalety:- Wysokie pole – lepszy SNR- Kilkanaście głowic pomiarowych, - Krio-cewka- Szeroki zakres możliwych do

zastosowania technik obrazowania (morfologiczne, czynnościowe, DWI/DTI, ASL, DCE, MT, CEST, spin tagging…) i spektroskopii zlokalizowanej (1H, 31P, 13C, 19F)

Zastosowanie:- Badania przedkliniczne na

zwierzęcych modelach chorób cywilizacyjnych (in vivo, ex vivo)

- Badania materiałowe (uwadnianie materiałów farmaceutycznych)

Obrazowanie Magnetyczno – Rezonansowe w polu 9,4 T

Badania biomedyczne. Mechanizmy powstawania stanów chorobowych. Schorzenia cywilizacyjne: stany zapalne naczyń i wątroby, miażdżyca, nadciśnienie, zawał serca.

Projekt Jagiellońskie Centrum Rozwoju Leków, JCET, POIG 2.2.

Zwierzęta badane są tylko w znieczuleniu ogólnym. Ich

stan i kondycja nadzorowane są przez cały czas pomiaru

Nowoczesna aparatura pozwala otrzymywać najwyższej jakości obrazy wnętrza ciała zwierząt


Obrazowanie przedkliniczne myszy w polu 9.4 T

Mózg

Serce i naczyniaWatroba

Rdzeń kręgowy

Wyróżniony doktorat: S. Heinze-Paluchowska

Wy

różn

ion

y d

ok

tora

t:

K. M

ajc

he

r (K

ali

ta)

Chromatografia

Zakład Fizykochemii Ekosystemów

Dr hab. Ireneusz Śliwka, prof. IFJ PAN


Proces separacji składników mieszaniny gazowej na

kolumnie chromatograficznej

Detektor wychwytu elektronów (ECD):

sygnał powstaje w wyniku tworzenia jonów ujemnych przez cząsteczki badanej substancji

w procesie przyłączania obecnych w detektorze elektronów swobodnych

Z. Witkiewicz, Podstawy Chromatografii, Wydaw. Nauk.-Techn., Warszawa 2005

Lasa J., Śliwka I.: Detektory w chromatograii gazowej i niektóre ich zastosowania w analizach śladowych. Monografia. Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków 2006, ISBN 83–908998-6-8.

Detektor ECD, model DNW 600B, Producent IFJ Kraków, rok 1980, autor J. Lasa


Pomiary stężenia związków CFCs w powietrzu i wodach

Stacja poboru próbek w powietrzu Krakowa (50o N, 20o E) jedyna w

Polsce i Europie Środkowej Wyniki obliczeń średnich stężeń

w okresie 1997-2013, ppt

J. Bielewski, Badanie wpływu parametrów meteorologicznych na czasowe charakterystyki stężenia wybranych związków chlorowcowych (CFCs) w powietrzu Krakowa w latach 1997-2012, Praca doktorska, IFJ PAN 2013T. Kotowski, J. Najman, Results of the determination of He in Cenozoic aquifers using the GC method, Ground Water, 53 (2015) 47-55

0

100

200

300

400

500

600

700

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

Time, years

CF

Cs c

on

cen

trati

on

, p

pt

F-12

F-11

F113

CH3CCL3

Start of the Montreal

Protocol legislation

in Poland (1.07.2002)

Kraków, Poland

(50ºN, 20ºE, 250 m above MSL)

Współpraca naukowa IFJ PAN ze stacją MaceHead (53o N, 10o W): Globalny program badawczy AGAGE (Advanced Global Atmospheric Gas Experiment) i program europejski InGOS (Integrated non-CO2 Greenhouse gas Observing

System)

Pobór próbki wody


Chromatografia gazowa dla diagnostyki medycznej:Testy oddechowe

Chromatograficzna analiza próbek oddechu

GC

MS

TD

B. Grabowska - Polanowska, J. Faber, M. Skowron, P. Miarka, A. Pietrzycka, I. Śliwka, A. Amann, Detection of potential CKD marker in breath using GC/MS coupled with thermal desorption method,J. Chromatogr. A , 1301 (2013) 179-189

Potencjalne markery:przewlekłej choroby nerek (PChN): 3) trimetylominacukrzycy: 4) acetonstresu oksydacyjnego: 1) butan, 5) pentan, 6) izopren9) 2-metylopentan, 10) heksan, 11) 2,3-dimetylopentanschorzeń wątroby: 2) metanotiol, 7) siarczek dimetylu, 8) disiarczek węgla

Przykładowe chromatogramy wydychanego powietrza

Badania materiałowe

Zakład Fizykii Inżynierii Materiałowej

Dr hab. Marta Wolny-Marszałek, prof. IFJ PAN

Zakład Fizyki i Inżynierii Materiałowej

Badanie efektów rozmiarowych w układach o obniżonej wymiarowości. Nanostrukturyzacja wielowarstw metali 3d-4d (FePd, FePt, CoPd) z prostopadłą

anizotropią magnetyczną. Pomiar pętli histerezy.

300 nm200 nm

FePd – litografia nanosfer (doktorat A. Polit)

FePdCu – litografia nanosfer (doktorat M. Krupiński)

FePdCu – naświetlane laserem(wyróżniony doktoratM. Perzanowski)

FePd – nanoporowate podłoże Al2O3 (doktorat A. Maxymenko)

FePtCu – interferencyjna litografia laserowa

(wyróżniony doktorat Y. Zabila)


Magnetoopórgigantyczny …

Cienka wygrzewana warstwa Bi

Punkttopnienia

MR dla 1000 nm warstwy po wygrzewaniu

(8h w268°C )

Magnetic field [T]

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

Res

ista

nce

[O

hm

]

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

(R-R

0)/

R0 [

%]

0

10

20

30

40

50

60

Warstwa Bi na giętkim polimerze

Czujnik Bi przyczepiony

do silnika

Co/Cu domieszkowany surfaktantami, (habilitacja M. Marszałek)

Pojekt NCBiR LIDER„Zintegrowane giętkie czujniki pola magnetycznego i deformacji”, Y. Zabila

Metoda - pomiar oporu w polu magnetycznym

𝐺𝑀𝑅 =𝑅𝑃 − 𝑅𝐴𝑃𝑅𝐴𝑃

… anizotropowy


Bioaktywne powłoki węglowe– wybrane zastosowania

Profil głębokościowy powłoki (C-Ag) uformowanej metodą IBAD podłoże: PU ChronoFlex. (Habilitacja B. Rajchel)

Chirurgia dużych stawów KardiochirurgiaStaw biodrowy Komora pneumatycznej protezy serca

Projekt zamawiany w ramach ogólnopolskiego strategicznego projektu „Polskie Sztuczne Serce”

Dwuwiązkowy implantator jonów

Reakcje jądrowe syntezy

Zakład Fizyki Transportu Promieniowania

Prof. dr hab. Krzysztof Drozdowicz

2D + 2D → 3He (0.82 MeV) + n (2.45 MeV)

2D + 3T → 4He (3.56 MeV) + n (14.03 MeV)


Laboratorium Aparaturowych Źródeł Neutronowych im. prof. Jana A. Czubka

• Badania radiacyjnej kompresji plazmy

Plasma-focusIFJ PAN

• Obrazowanie plazmy deuterowej w polu neutronowym (neutron pinhole camera)

J. Bielecki, A. Wójcik-Gargula, U. Wiącek, M. Scholz, A. Igielski, K. Drozdowicz, U. Woźnicka, A neutron pinhole camera for PF-24 source: Conceptual design and optimization, Eur. Phys. J. Plus, 130 (2015) 145

Ne

utr

on

cu

rren

t[n

/cm

2]

Position [cm]


Laboratorium Aparaturowych Źródeł Neutronowych im. prof. Jana A. Czubka

Generator neutronów

Stanowisko pomiarowe do prowadzenia testów układów detekcji neutronów i cząstek

naładowanych dla układów plazmowych

Charakterystyki monokrystalicznych detektorów diamentowych w mieszanym polu promieniowania

J. Dankowski: Principles of spectrometric measurement of fusion plasma products using diamond detectors, Praca doktorska, 2015.


Numeryczna kalibracja geofizycznych sond neutronowych

U. Woźnicka, D. Dworak, U. Wiącek, T. Zorski,Geofizyczne profilowania neutronowe w asymetrycznych formacjach cienkowarstwowychIFJ PAN, Kraków, ISBN: 978-83-934248-7-0 (2012)


ITER JET W7-X

Obliczenia MC pól neutronów wokół stellaratora W7-X, Greiswald, Niemcy

Badanie aktywacji materiałów

konstrukcyjnych dla ITERa

Dr Jakub Bieleckizwycięzca konkursu

na stanowisko w JET: Plasma Diagnostician:’Neutron and Gamma’

Projekt spektrometru neutronowego

o wysokiej rozdzielczości (HRNS) dla tokamaka ITER

NZ54 + DAI + Uppsala

Pierwszy projekt dla ITERakoordynowany przez polski zespół - IFJ PAN

(M. Scholz, U.Woźnicka, L.Hajduk)

Pierwsze wiarygodne obliczenia rozkładu pól neutronowych

uwzględniające obecność układów chłodzących W7-X


ITER JET W7-X




Dr Jakub Bieleckizwycięzcą konkursu







Pierwsze wiarygodne obliczenia rozkładu pól neutronowych



ITER JET W7-X




Dr Jakub Bieleckizwycięzca konkursu







Wiarygodne obliczenia rozkładu pól neutronowych



IFMIF / DONES

International Fusion Materials Irradiation Facility / DEMO Oriented Neutron Source

Konsorcjum IFMIF / ELAMAT – Podkarpackie

Europejskie Laboratorium Badawcze Nowych Materiałów

Grant EUROfusion: ENS - Early Neutron Source definition and design(U. Woźnicka, Project Board Lider, W. Królas, Deputy Manager)

Projekt budowy źródła neutronowego do badania materiałów poddanych ekstremalnym obciążeniom radiacyjnym oraz prowadzenia badań w polach

neutronowych o fluencji powyżej 1018 n/s/m3

Andrzej

Hrynkiewicz

Rosia

Jasińska

Agnieszka

Cebulska-Wasilewska

Jan

Lasa

Nasi mentorzy, mistrzowie, szefowie

Jerzy

Łoskiewicz

Jan A.

Czubek

Andrzej

Jasiński

Andrzej

Zuber

Jan

Mikulski

Jacek

Hennel

Oddział Zastosowań Fizyki i Badań Interdyscyplinarnych

Profesury

1. Urszula Woźnicka, 20062. Wojciech Kwiatek, 20103. Jerzy W. Mietelski, 20124. Krzysztof Drozdowicz, 2015

Habilitacje

1. Bogusław Tomanek, 20072. MałgorzataLekka, 20083. Marta Wolny-Marszałek, 20084. Barbara Kubica, 20105. Paweł Zagrodzki, 20106. Władysław Węglarz, 20137. Agnieszka Kulińska, 20138. Marek Scholz, 20149. Piotr Kulinowski, 201510. Bogusław Rajchel, 2015

Doktoraty(na czerwono: wyróżnienia)

20061. Joanna Gryboś2. Wojciech Polak3. Urszula Wiącek4. Agnieszka Panek 20075. Kateryna Lebed6. Oleksandr Veselov7. Aleksandra Dąbrowska8. Tomasz Banasik9. Grzegorz Tracz10. Joanna Dąbrowska200811. Sylwia Heinze-Paluchowska12. Joanna Najman13. Anna Wiecheć200914. MarzenaLipińska15. Magdalena Podgórczyk16. Katarzyna Majcher (Kalita)17. Iwona Grombik201018. Renata Kierepko201119. Olesya Klymenko20. Jakub Bielecki21. Barbara Błasiak22. Aleksander Polit

23. Marcin Stobiński24. Yevhen Zabila25. Hayk Hovhannisyan201226. Sebastian Bożek27. Sylwia Błażej 28. Krzysztof Kleszcz29. Kamil Brudecki30. Katarzyna Szarłowicz31. Joanna Miszczyk201332. Joanna Kowalska33. Ewelina W. Lipiec34. Joanna Czapla-Masztafiak35. Paulina Rosicka36. Urszula Tyrankiewicz37. Rafał Prokopowicz38. Agnieszka Karczmarska39. Michał Krupiński201440. Anna Wójcik-Gargula41. Szymon Prauzner-Bechcicki42. Jarosław Bielewski 43. Marcin Perzanowski201544. Katarzyna Pogoda45. Magdalena Jabłońska46. Magdalena Miecznik47. Paweł Janowski

60 lat Instytutu Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk

Oddział Zastosowań Fizyki i Badań Interdyscyplinarnych (NO5)

Dziękuję za uwagę

Kraków, 15 grudnia 2015

prezentacja programu powerpointint . conf migration, brighton, 2013 zakład fizykochemii jądrowej...

Documents