Acceleratorer udenfor sundhedssektoren

Relaterede dokumenter
Acceleratorer i industrien

Forelæsning 11a/b NH. Repetition af centrale begreber Mere WinAgile Acceleratorer udenfor sundhedsvæsenet

Acceleratorer. Motivation for at bygge acceleratorer

Partikler med fart på Ny Prisma Fysik og kemi 9 Skole: Navn: Klasse:

Kernefysik og dannelse af grundstoffer. Fysik A - Note. Kerneprocesser. Gunnar Gunnarsson, april 2012 Side 1 af 14

Strålings indvirkning på levende organismers levevilkår

Medicinsk fysik. Side 1 af 11 sider

Lysets kilde Ny Prisma Fysik og kemi 9 - kapitel 8 Skole: Navn: Klasse:

Partikelacceleratorer Eksperimentalfysikernes Ultimative Sandkasse

Fysik/kemi 9. klasse årsplan 2018/2019

Partikelacceleratorer: egenskaber og funktion

Marie og Pierre Curie

Fysik A. Studentereksamen

A KURSUS 2014 Diagnostisk Radiologi : Fysik og Radiobiologi DANNELSE AF RØNTGENSTRÅLING

Marie og Pierre Curie

Folkeskolens afgangsprøve Maj-juni 2006 Fysik / kemi - Facitliste

Strålings vekselvirkning med stof

Christian Søndergaard, Hospitalsfysiker

Radon den snigende dræber. Bjerringbro 28. nov. 2018

Form bølgelængde ( frekvens (hertz = bølger/sekund)

SDU og DR. Sådan virker en atombombe... men hvorfor er den så kraftig? + + Atom-model: - -

Nr Grundstoffernes historie Fag: Fysik A/B/C Udarbejdet af: Michael Bjerring Christiansen, Århus Statsgymnasium, november 2008

Strålingsbeskyttelse ved accelerationsanlæg

TEORETISKE MÅL FOR EMNET:

I dagligdagen kender I alle røntgenstråler fra skadestuen eller tandlægen.

Bitten Gullberg. Solen. Niels Bohr Institutet

Forløbet består af 5 fagtekster, 19 opgaver og 4 aktiviteter. Derudover er der Videnstjek.

Strålingsintensitet I = Hvor I = intensiteten PS = effekten hvormed strålingen rammer en given flade S AS = arealet af fladen

Hvor mange neutroner og protoner er der i plutonium-isotopen

Hvordan blev Universet og solsystemet skabt? STEEN HANNESTAD INSTITUT FOR FYSIK OG ASTRONOMI

Big Bang Modellen. Varmestråling, rødforskydning, skalafaktor og stofsammensætning.

Eksperimentelle øvelser, øvelse nummer 3 : Røntgenstråling målt med Ge-detektor

Av min arm! Røntgenstråling til diagnostik

Kulstof-14 datering. Første del: Metoden. Isotoper af kulstof

Manhattan Projektet. 1. Grundlæggende kernefysik. Atombomben Grundlæggende kernefysik. 1. Grundlæggende kernefysik. AT1 i 1z, marts 2011

Begge bølgetyper er transport af energi.

Atom og kernefysik Radioaktive atomkerner. Hvor stort er et atom? Niels Bohr. Elementarpartikler. Opdagelsen af de radioaktive atomkerner

Fusionsenergi Efterligning af stjernernes energikilde

Leverandørbrugsanvisning. for. Risø Demonstrationskilder

nano-science center københavns universitet BROMBÆRSOLCELLEN Introduktion, teori og beskrivelse

European Spallation Source 2/9 2014

Afleveringsopgaver i fysik

Øvelser 10. KlasseCenter Vesthimmerland Kaj Mikkelsen

Strålings vekselvirkning med stof

Forløbet består 4 fagtekster, 19 opgaver og 10 aktiviteter. Derudover er der Videnstjek.

Atomets bestanddele. Indledning. Atomer. Atomets bestanddele

MODUL 1-2: ELEKTROMAGNETISK STRÅLING

HVAD ER RADIOAKTIV STRÅLING

Fysikforløb nr. 6. Atomfysik

Årsplan 2018/2019 for fysik/kemi i 9. klasserne på Iqra Privatskole. Fagformål for faget fysik/kemi

NATURFAG Fysik/kemi Folkeskolens afsluttende prøver Terminsprøve 2009/10

En mindre del af kroppen kan også bestråles. Så vil dosis være højere, fordi massen af kropsdelen er mindre end hele kroppen.

Sæt GM-tællererne til at tælle impulser i 10 sekunder. Sørg for at alle kendte radioaktive kilder er placeret langt væk fra målerøret.

Medicinsk Fysik. Fysiklærerdag på Aarhus Universitet 23. Januar 2004

Færdigheds- og vidensområder. Eleven kan anvende og vurdere modeller i fysik/kemi. Eleven kan anvende og vurdere modeller i fysik/kemi

Fysik A. Studentereksamen

Christian Søndergaard, Hospitalsfysiker

Opgaver til udvalgte kapitler FOR ALLE. Niels Bohrs atomteori Matematik. Geniet. modig, stærk og fordomsfri. Matematik

Undersøgelse af lyskilder

Forelæsning 3, uge 11 Nye aceleratorer anvendelser: Et smugkig i fremtiden...

Vikar-Guide. Den elektriske ladning af en elektron er -1 elementarladning, og den elektriske ladning af protonen er +1 elementarladning.

Til at beregne varmelegemets resistans. Kan ohms lov bruges. Hvor R er modstanden/resistansen, U er spændingsfaldet og I er strømstyrken.

Danmark er sammen med KUNSTEN AT BYGGE VERDENS MEST EFFEKTFULDE ACCELERATOR

Partiklers energitab i boblekammer. Mads Sørensen, Jacob Svensmark og Rune Boas 27. marts 2006

Strålings indvirkning på levende organismers levevilkår, kl.

Kernereaktioner. 1 Energi og masse

Opdagelsen af radioaktiviteten

Opdagelsen af radioaktivitet

Undervisningsbeskrivelse

Måling af niveau og densitet med radioaktiv stråling.

Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri. Skilteteknik - Lys, skiltning og brug af LED

Øvelser 10. KlasseCenter Vesthimmerland Kaj Mikkelsen

Absorption af Gammastråler i Vand og α strålers flyve længde i tågekamre

Stjerneudvikling, grundstofsyntese og supernovaer. Jørgen Christensen-Dalsgaard Dansk AsteroSeismologi Center Institut for Fysik og Astronomi

Fysik A. Studentereksamen. Onsdag den 25. maj 2016 kl

Big Bang og universets skabelse (af Jeanette Hansen, Toftlund Skole)

ÅRSPLAN FYSIK-KEMI 9.KLASSE SKOLEÅRET 2017/2018

BIOLOGI. Strålings indvirkning på organismers levevilkår. Færdigheds- og vidensmål Læringsmål Tegn på læring kan være. Evolution

Tillæg til partikelfysik (foreløbig)

En lille verden Ny Prisma Fysik og kemi 8. Skole: Navn: Klasse:

- AF CAROLINE-MARIE VANDT MADSEN OG KATRINE HULGARD, BIOLOGIFORMIDLING

anhattan roject tombomben n n Erik Vestergaard

MODUL 3 OG 4: UDFORSKNING AF RUMMET

Geologien af Ilímaussaq-komplekset Med fokus på Kvanefjeldet

Skriftlig Eksamen i Moderne Fysik

Strålebeskyttelse helsefysik

Grundlæggende om radioaktivitet, dosis og lovgivning. Thomas Levin Klausen Rigshospitalet 27 oktober 2005 og Oprindeligt: Søren Holm

Forskrift for håndtering/bortskaffelse af radioaktivt affald.

Årsplan - 9. klasse - fysik/kemi

Absorption af Gammastråler i Vand og α strålers flyve længde i tågekamre

Røntgenkilder lovgivning mv.

6 Plasmadiagnostik 6.1 Tætheds- og temperaturmålinger ved Thomsonspredning

Årsplan - 9. klasse - fysik/kemi

Læringsmål i fysik - 9. Klasse

Opgave: Du skal udfylde de manglende felter ud fra den information der er givet

Absorption af γ-stråler i vand og α-strålers flyvelængde i et tågekammer

Massespektrometri og kulstof-14-datering

Stjernernes død De lette

Brush-up Strålehygiejne Radiokemi og cyklotron 23/11/2015

Transkript:

Acceleratorer udenfor sundhedssektoren Acceleratorer i industrien Medicin: ca 9000 1

Fejl, skal være 4-5Gy 2

Sterilisering af fødevarer Sterilisering med stråling er meget mere effektivt end med varme (pasteurisering). En dosis på 10kGy svarer til en temperaturstigning på 2.5 grader (for vand), og er meget mere skånsom overfor næringsindhold og struktur. Bestråling af fødevarer er imidlertid er følsomt emne Bestråling af fødevarer er p.t. tilladt i mere end 40 lande, og det anslås, at over 500000 tons bestråles årligt på verdensplan. Omkostningerne er i størrelsesordenen 1kr/kg. Mange steder forlanges bestråling for at forhindre spredning af skadedyr. Sterilisering Stråling benyttes meget til sterilisering af engangsudstyr til medicinsk brug (sprøjter, kanyler etc.). Her benyttes enten en elektronaccelerator til at frembringe gammastråling, eller en gammakilde, som f.eks. Kobolt-60. Med gamma/x-rays bliver de bestrålede emner bliver ikke aktiveret, i modsætning til når man anvender partikelstråling til formålet. I de sidste år har US Postal Service benyttet elektronacceleratorer (10MeV, op til 50mA) til at sterilisere post i bl.a. Washington DC området. Formålet er at uskadeliggøre f.eks. miltbrandbakterier. Man sigter efter en dosis på 50kGy, og kan således behandle adskillige ton post i timen med ét anlæg. 3

Rhodotron Bemærk: Rhodotronen er en CW maskine. Den kan levere et elektronbeam op til 700kW, og er derfor meget velegnet til sterilisationsformål Rhodotron 4

Ionhærdning Til venstre ses en kommerciel ionaccelerator til ionhærdning. Det er en Danfysik model 1090, der kan levere 1-10mA med en energi på 20-200keV, dvs op til ca 5*10 16 íoner per sekund. Beamet kan scannes så et areal på op til 40*40 cm 2 kan dækkes. Typisk benyttes kvælstofioner med en energi på ca 100keV. Ionerne udfylder mikrorevner og cracks samt fylder tomme pladser i metalgitteret. Effekten kan også i nogle tilfælde være kemisk som f.eks. ved dannelse af kromnitrid på overfladen af stål med højt kromindhold. Track-etched filters Disse filtre produceres typisk ved at beskyde f.eks. et polycarbonat folie med alfapartikler, for derefter at ætse med f.eks. NaOH. Ætsning foregår fortrinsvis langs sporet partiklerne har efterladt. Man kan købe filtre med porediameter ned til 10 nanometer, og med varierende poreantal/areal. Foroven til højre ses et filter lavet med tunge ioner på GSI Darmstadt. Til højre et nærbillede af et kommercielt filter (NanoPore) 5

Betatron/røntgengenerator For at kunne lave små strukturer med litografi kræves lille bølgelængde af den stråling der benyttes. De to typer der er relateret til acceleratorer er elektron og UV litografi. Som lyskilde til litografi er synkrotronstråling særligt egnet, på grund af sin brillians. P.t. arbejdes der på udvikling af Extreme Ultraviolet (EUV) litografi, der anvender bølgelængder ned til 13nm. Litografi Endnu mindre strukturer kan laves med elektronlitografi. Her kan elektronstrålen have en diameter på få nm, men det er en seriel og derfor langsom proces. 6

Acceleratorer i fysik Elementarpartikelfysik Atom- og kernefysik AMS (Accelerator Mass Spectrometry) (specielt 14 C) Transmutation (Nuclear waste) Materialstruktur Synkrotronstråling Spallationskilder (neutronproduktion) 7

Datering med kulstof-14 ( 14 C) metoden Kulstof i naturen findes i tre isotoper: 12 C er stabil og udgør ca. 98.6% 13 C er stabil og udgør ca. 1.4% 14 C udgør ca. 10-10 % 14 C er radioaktiv (b-henfald). 14 C har en halveringstid på ca. 5730 år. Den dannes hele tiden i en reaktion i 14 N forårsaget af kosmisk stråling. 15 Datering med kulstof-14 ( 14 C) metoden Biologiske organismer udveksler hele tiden kulstof med atmosfæren, og vore legemer indeholder derfor samme isotopfordeling som den der er i atmosfæren. Når en organisme dør, ophører udvekslingen, og 14 C henfalder nu uden at blive erstattet. Efter 5730 år er der således halvdelen tilbage, efter 11460 år en fjerdedel etc. 8

Datering med kulstof-14 ( 14 C) metoden Grauballemanden er blevet dateret på AMS anlægget i Århus til at stamme fra ca 290 f.kr. Usikkerheden er i størrelsesordenen +/- 50 år. Indtil da var der stor usikkerhed om hans alder. Datering med kulstof-14 ( 14 C) metoden Oprindelig metode: Tæl de radioaktive henfald i en stor mægde af materialet. Der er ca 14 henfald/gram/minut. Ulemper: Meget materiale, langsom metode og stor usikkerhed. Ny og meget bedre metode: Accelerator baseret spektroskopi (AMS). Baseret på optælling af enkeltatomer sorteret efter deres masse. Der er ca 5*10 9 14 C/g kulstof i naturen. Tandemacceleratoren på Fysisk Institut 9

Kommercielt AMS anlæg (NEC) Rutherford Backscattering (RBS) Energien af projektilet ændres med den kinematiske faktor. m 1, m 2 : Masse af hhv. projektil og target. q 1 : vinkelændring af projektilbane (lab. system) Kinematisk faktor k: E 1 =k*e 0. Vinkelfordelingen bestemmes af (i tyngdepunktssystemet) 10

Rutherford Backscattering (RBS) Følsomhed: ned til 0.1 ppm. Typisk beam: a-partikler med et par MeV. Spredningstværsnittet er højest for tunge kerner. Spektret herunder er lavet med et 2.2MeV a-beam på en prøve der bestod af et tyndt Ta/Si lag på silicium. Bemærk, at Si-signalet er ganget med 5. Metoden bygger på impulsbevarelse i et elastisk stød, samt at en ladet partikel taber sin energi kontinuert ved passage gennem stof. Man benytter typisk en Van de Graaf accelerator til disse undersøgelser. Med metoden opnås altså ikke blot information om grundstofsammensætningen i overfladelaget, men samtidig en dybdeprofil af de enkelte grundstoffer. Beam Prøve Tilbagespredt partikel Particle Induced X-ray Emission (PIXE) PIXE bygger på excitation af inderskalselektroner ved beskydning med tunge partikler og analyse af den resulterende karakteristiske røngenstråling. Typisk benyttes protoner med nogle få MeV. Følsomhed ned til 0.1ppm. Ingen dybdeopløsning Man kan bruge et fokuseret beam for derved at få god lateral opløsning. Man har benyttet beams ned til få mikrometer i diameter. Grænsen for, hvad der kan måles sættes af røntgendetektoren, typisk en Si(Li) halvlederdetektor, der kan dække karakteristisk røntgen fra Z~11 (Na) og op. 11

Energy Amplifier I Energiforstærkeren udnyttes, at der er god sandsynlighed for at omdanne 232 Th til 233 U ved neutronbombardement. Neutronerne frembringes med et meget intenst protonbeam via spallation. Affaldsproblemerne er mindre end ved traditionel fission af 235 U, og thoriumreserverne er meget store. Naturligt uran indeholder Kun ca. 0.7% 235 U. Man sigter efter et protonbeam på 1 GeV med en effekt på >12MW! 12

Heavy-ion fusion driver 13

Heavy-ion fusion driver Joint European Torus (JET) 14