Aplicații cu fascicule de ioni accelerați


Ansamblu experimental IBA
Camera de reacție pentru analize cu fascicule de ioni accelerați (IBA) și detectorii de radiații gamma și X

Schemă 3D dispozitiv experimental cu fascicul extern
Imagine CAD dispozitiv utilizat în experimentele de radiobiologie (realizare Alexandru Enciu)

Cameră iradiere probe biologice

Analiza elementală a obiectelor de patrimoniu
Dispozitiv automatizat pentru poziționarea și termostatarea probelor biologice. Cameră Markus și film radiocromic utilizate pentru dozimetrie (sus) și ilustrare analiză elementală a obiectelor de patrimoniu cu fascicul de protoni extras în aer (jos)


Aplicații multidisciplinare la acceleratorul Tandetron de 3 MV
Responsabili: Ion Burducea, Mihai Straticiuc, Gihan Velișa

➢ Extinderea capabilităților Tandetronului de 3 MV, prin proiectarea, dezvoltarea și implementarea unei instalații cu micro-fascicul de ioni, ce va fi utilizată pentru studii din varii domenii științifice, precum: arheometrie, implantare de tip “single-ion” sau experimente de radiobiologie. Fasciculele de ioni accelerați sunt instrumente nedistructive ideale pentru determinarea compoziției elementale, pentru o gamă largă de probe, de la probe de mediu și capodopere din patrimoniul cultural și până la straturi mono-atomice, meteoriți sau farmaceutice.

➢ Modificarea și caracterizarea unor noi materiale nanocompozite urmată de implantare ionică a H, He, O, Cu, Nb, Ag și Au. Folosirea acceleratoarelor de particule pentru implantarea ionică este o cale promițătoare de simulare a proprietăților de control a microstructurilor create de exemplu în polimerii nanocompoziți. Prin implantare ionică proprietățile electrice ale acestor structuri polimerice pot fi modificate pentru a obține structuri conductoare din punct de vedere electric. Se va folosi implantarea de ioni de H și He pentru a obține microcanale cu forme și diametre diferite iar ionii grei (Nb, Ag, Au) pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice. Posibile aplicații ale acestor noi materiale includ obținerea de ecrane pentru raze X și micropaternarea.

➢ Fasciculele de ioni livrate de diverse tipuri de acceleratoare reprezintă instrumente valoroase pentru modificarea proprietăților fizico-chimice ale materialelor. O problematică stringentă, de actualitate în fizica materialelor este sinteza de nano-canale („ion tracks”) în oxizi de tip perovskit (ABO3) utilizând fascicule de ioni accelerați, deoarece aceste nano-canale ce apar în urma efectului de sinergie dintre defectele preexistente în material şi fascicule de energie mare, pot fi utilizate ca un instrument pentru a construi ghiduri optice de undă sau nano-dispozitive în ABO3. Pentru sinteza de nano-canale cu structură şi dimensiune controlată este imperativ să se înțeleagă procesele de interacțieune ce au loc între defectele preexistente în material (create în urma iradierii cu ioni grei) și fasciculele de ioni cu energie mare (de ordinul MeV), ce își pierd din energie prin ciocniri inelastice (excitări, ionizări) cu atomii țintei. Aceste procese pot induce anihilarea defectelor ori crearea de nano-canale. Astfel, obiectivul general al acestei direcții de cercetare îl reprezintă studiul influenţei iradierii cu fascicule de ioni cu energii de ordinul MeV asupra defectelor preexistente în KTaO3, create în urma iradierii cu ioni grei.

Fascicul extern

Fascicul de protoni cu energia de 3 MeV extras în aer, dedicat experimentelor de radiobiologie, arheometrie și testarea rezistenței la radiații. Curentul de fascicul ~10 nA.


Detalii: I Burducea et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2015

Ciclotronul TR19
Ciclotronul TR19 și portul din dreapta (Side 1)

Extensie ținte solide TR19
Cameră iradiere ținte solide (ALCEO, Comecer)

Fizică Nucleară Aplicată la Ciclotronul TR-19
Responsabili: Liviu Crăciun, Tiberiu Eșanu

Ciclotronul TR19 este o masină proiectată pentru a produce cu eficiență ridicată radioizotopi pentru imagistica medicală și este optimizată pentru producerea de radioizotopi emițători de pozitroni pentru tomografia computerizată PET/CT. Obiectivele de cercetare principale sunt:

➢ Continuarea modernizării echipamentelor/instalaţiilor auxiliare ale acceleratorului pentru funcţionarea în deplină siguranţă pentru utilizatori şi operatori. Îmbunătațirea software a automaticii de control a ciclotronului în baza licenței de dezvoltare Factory Talk (Rocwell Automation).

➢ Îmbunătațirea capabilității de iradiere a ciclotronului prin generarea unui fascicul de neutroni pentru iradiere și/sau activare

➢ Teste de anduranță a materialelor cu aplicații în domeniul nuclear și aero-spațial realizate în acord cu direcțiile de cercetare promovate în cadrul viitoarei platforme ELI-NP (TDR – Materials in extreme environment for energy, accelerators and space applications)

➢ Radiobiologie cu protoni.

➢ Dezvoltarea infrastructurii de iradiere a ciclotronului TR19 prin crearea de noi extensii de fascicul de protoni în Hala de experimente.

➢ Dezvoltarea unui activator de neutroni pilotat de ciclotron pentru producția de radiofarmaceutice.