Obsah

  1. 1 Identifikace iontů primárního kosmického záření
  2. 2 Úhlová závislost detektorů stop
  3. 3 Vybrané kvaziperiodické variace kosmického záření a atmosférických charakteristik
  4. 4 Segmented array of Timepix detectors as miniaturized particle spectrometer
  5. 5 Timepix-based neutron camera with directional-response and enhanced detection efficiency
  6. 6 Calibration and validation of dose equivalent response of Timepix detector for quantum imaging dosimetry
  7. 7 Adaptation of the Timepix detector for autonomous long-term operation on-board aircraft
  8. 8 Využití metod rozpoznávání obrazu pro vyhodnocování jaderných emulzí
  9. 9 Vliv ionizujícího záření na specifickou interakci DNA s proteiny
  10. 10 Studium radiačního poškození DNA na nanostrukturách DNA
  11. 11 Kombinovaný účinek radiace a organometalik při poškození DNA
  12. 12 Postradiační reakce biomolekul
  13. 13 Warburgův efekt v lidských nádorových buněčných liniích
  14. 14 Popis protonových svazků 
  15. 15 Modelování biologických účinků záření na DNA: plasmidová smyčka a vyšší stupně organizace DNA
  16. 16 Přímý účinek ionizujícího záření na DNA
  17. 17 Porovnání měření dávek ve fotonových a protonových klinických svazcích s pomocí metod termoluminiscenční dozimetrie
  18. 18 Porovnání metod termoluminiscenční dozimetrie
  19. 19 Sestavení přehledu systémů AMS používaných pro měření 14C
  20. 20 Metody zpracování mikrovzorků kolagenu pro radiouhlíkové datování
  21. 21 Přehled metod preparace mikrovzorků pro stanovení 14C
  22. 22 Mikrodozimetrie pomocí tkáňově ekvivaletního proporcionálního počítače




Identifikace iontů primárního kosmického záření

 Typ: Bakalářská nebo diplomová práce
 Vedoucí: Iva Ambrožová (ambrozova@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Kosmické záření představuje zdravotní riziko pro posádky vesmírných misí. Je tvořeno celou řadou různých částic s různou energií, skládá se z primárních iontů galaktického a slunečního záření a také ze sekundárních částic vzniklých při interakcích primárního záření se stěnami lodi a okolním materiálem. Jednou z možností, jak různé komponenty záření odlišit a stanovit příspěvek jednotlivých iontů primáního záření k celkovému ozáření je pomocí detektorů stop v pevné fázi a metody postupného leptání.  
 Úkol:
Cílem práce bude nejprve se seznámit s kosmickým zářením a metodikou vyhodnocování detektorů stop. Dále navrhnout nejvhodnější algoritmus pro metodu postupného leptání a s jeho pomocí vyhodnotit detektor ozářený na palubě ISS a identifikovat jednotlivé ionty primárního kosmického záření.
 

Úhlová závislost detektorů stop

 Typ: Bakalářská nebo diplomová práce
 Vedoucí: Iva Ambrožová (ambrozova@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Detektory stop v pevné fázi registrují těžké nabité částice, které v materiálu detektoru vytvoří mikroskopické poškození. Toto poškození, tzv. latentní stopa částice, je možné zvětšit pomocí chemického leptání a pak pozorovat optickým mikroskopem. Aby částice byla detektorem zaregistrována, musí na detektoru dopadnout pod úhlem menším než je tzv. kritický úhel dopadu. Ačkoli je možné hodnotu kritického úhlu teoreticky vypočítat, v praxi je třeba odezvu ověřit experimentálně pro konkrétní materiál detektoru a podmínky vyhodnocování.
 Úkol:
Cílem práce bude nejprve se seznámit s metodikou vyhodnocování detektoru stop. Dále pak stanovit úhlovou závislost materiálu Harzlas TD-1 na základě vyhodnocení detektorů ozářených ve svazcích těžkých iontů pod různými úhly.

 

Vybrané kvaziperiodické variace kosmického záření a atmosférických charakteristik

 Typ: Bakalářská nebo diplomová práce, s možností pokračovat v doktorandském studiu
 Vedoucí: Karel Kudela (kudela@ujf.cas.cz), školitel specialista O. Ploc (ploc@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Časové řady měření kosmického záření pozemními detektory projevují kvaziperiodické variace. Jejich původ souvisí s cyklickými změnami sluneční aktivity, rekurentními změnami meziplanetárního magnetického pole a charakteristik slunečního větru, respektive s periodickými změnami magnetosféry Země. Většinou se pro atmosférické korekce dat neutronových nebo mionových detektorů používají lokální parametry atmosféry, jako jsou tlak, teplota a podobně. Korekce jsou většinou prováděny v linearizovaném přiblížení.
 Úkol:
Úlohou studenta bude, po seznámení se s kosmickým zářením a jeho detekcí na zemském povrchu, popsat denní variaci nekorigované intenzity kosmického záření měřené neutronovým monitorem a tlaku, teploty a možná i vlhkosti ve dvou odlišných nadmořských výškách a zjistit, zda jsou v reziduu přítomné kvaziperiodické variace. Jejich výskyt by pomohl zdokonalení korekce podobně jako v práci [1] věnované korekcím mionových měření. Pro detektor SEVAN na Lomnickém štítě by student mohl provést podobnou analýzu. V druhé části práce by student provedl spektrální a waveletovou analýzu kvaziperiodicity, v kosmickém záření i atmosférických parametriech okolo 27 dní, tedy odpovídající rotaci slunečního disku [2]. Práce by přispěla k řešení projektu CRREAT.
[1] Mohanty P. K. et al., Astroparticle Physics 70 (2016), 23-30
[2] Edmonds I., Astrophysics (2013), pdf
 

Segmented array of Timepix detectors as miniaturized particle spectrometer

 Level: Ph.D., or in reduced extent MSc thesis, 4th year research assignment
 Supervisor: Carlos Granja (granja@ujf.cas.cz)
 Abstract:
The hybrid semiconductor pixel detector Timepix provides highly sensitive detection (quantum counting) and high-resolution particle tracking of single particles in wide-dynamic range in terms of particle fluxes and deposited-energy response. For extended deployment in applications such as cosmic particle detection and ion beam radiotherapy it is desirable to have also sensitivity of the particle’s kinetic energy. The desired response can be limited (i.e. few bins) ideally in wide range (logarithmic) of particle energies and fluxes. For this purpose, an array of Timepix detectors (see figure) operating in sync is proposed for detailed particle energy loss/LET analysis. The device will make use of existing highly integrated power and readout electronics which enable the assembly of a compact instrument.  Instrumentation will be provided by ADVACAM-CZ.
 Tasks:
Assess the response of the detector array designed in terms of particle-type resolving power, energy response (deposited energy, LET (linear energy transfer), particle kinetic energy), acceptance/field of view and directional/angular resolution. Evaluate and optimize different configurations of the array in terms of equipped sensor material and sensor thickness, detector layout architecture, geometry and response/measurement methodology. Perform experiments using the assembled array in well-defined/calibrated radiation sources including light and heavy charged particles, neutrons both thermal and fast, and X-ray units/sources. Characterize and evaluate the response especially in terms of particle kinetic energy sensitivity. Elaborate the results in the form of a scientific article (draft article for MSc level) also for conference presentation/proceedings.
 
Miniaturized particle tracker

Timepix-based neutron camera with directional-response and enhanced detection efficiency

 Level: Ph.D., or in reduced extent MSc thesis, 4th year research assignment
 Supervisor: Carlos Granja (granja@ujf.cas.cz)
 Abstract:
The pixel detector Timepix provides highly sensitive detection (quantum counting) and high-resolution particle tracking of single particles in wide-dynamic range in terms of particle fluxes and deposited-energy response. Sensitivity to neutrons has been demonstrated namely by the use of thin converter layers (see figure). In addition to the tracking capabilities to charged particles it would be highly valuable to have directional sensitivity also to neutrons. Similarly it is desired to increase the neutron detection efficiency. For these purposes a stacked array of Timepix detectors is proposed possibly also coupled to a segmented SiPM. The long term goal is to construct a prototype and develop the methodology for cosmic ray, atmospheric and environmental radiation/neutron detection. Application includes dosimetry and ion beam radiotherapy. Instrumentation will be provided by ADVACAM-CZ.
 Tasks:
Assess the response of the detector array designed in terms of neutron detection and directional sensitivity. Evaluate and optimize different possible configurations of the array in terms of neutron detection response, neutron converter material and thickness, event discrimination/signal-to-noise and response/measurement methodology. Perform experiments using the assembled prototype in well-defined/calibrated sources of both thermal and fast neutrons. Characterize and evaluate the response and results in terms of neutron detection efficiency and directional sensitivity. Elaborate the results in the form of a scientific article (draft article for MSc level) also for conference presentation/proceedings.
 

Calibration and validation of dose equivalent response of Timepix detector for quantum imaging dosimetry

 Level: MSc thesis, 4th year research assignment
 Supervisor: Carlos Granja (granja@ujf.cas.cz)
Abstract:
The high resolution pixel detector Timepix provides quantum imaging detection of single quanta (see figure) with particle type resolving power in wide-dynamic range in terms of particle fluxes and deposited energy response and LET (linear energy transfer). The extension and application of this technology in dosimetry requires elaboration of the detector response in terms of dosemetric quantities (dose rate, dose equivalent), realization of dedicated calibration measurements and comparison/verification with conventional dosemetric devices such as TEPC (tissue-equivalent proportional counters). Instrumentation will be provided by ADVACAM-CZ.
 Tasks:
Elaborate the methodology of Timepix response namely in terms of dose equivalent response. Perform experiments using the Timepix detector together with conventional devices/dosemeters such as TEPCs and TLDs in well-defined/calibrated radiation sources including light and heavy charged particles, neutrons both thermal and fast, and X-ray units/sources. Characterize the response of the Timepix detector including quantification of detection efficiency and comparison and validation with the conventional devices. Elaborate the results in the form of a draft article for presentation/conference proceedings article.
 
Quantum imaging detection of single particles by the pixel detector Timepix

Adaptation of the Timepix detector for autonomous long-term operation on-board aircraft

 Level: MSc thesis, 4th year research assignment
 Supervisor: Carlos Granja (granja@ujf.cas.cz)
 Abstract:
The pixel detector Timepix provides quantum imaging detection sensitivity and high-resolution tracking of single particles with demonstrated application in tasks of radiation monitoring and dosimetry in cosmic ray, atmospheric and environmental measurements. Systematic deployment onboard aircraft requires autonomous operation (see figure), automated data readout and data processing as well as long-lasting power supply. The power bank should comply with aircraft operation and air traffic regulations including use of airflight certified  components. Detector instrumentation will be provided by ADVACAM-CZ.
 Tasks:
Research and assess existing battery-based solutions suitable/acceptable for instrument deployment onboard aircraft. Take into account the needs and power parameters of the Timepix detector and the existing autonomous control/readout interfaces. Design/propose a fully autonomous system for deployment at least of few days. Assemble and put into operation the prototype system. Perform tests and measurements in the lab and in remote locations. Elaborate the operation methodology and service manual.  Produce the results also in the form of a draft article for presentation/conference proceedings article.
 
Autonomous radiation imaging device RASPIX

Využití metod rozpoznávání obrazu pro vyhodnocování jaderných emulzí

 Typ: Bakalářská práce, výzkumný úkol, nebo diplomová práce s možností pokračování v návazných pracech
 Vedoucí: Václav Štěpán (stepan@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Jaderné emulze umožňují zobrazovat stopy ionzujícího záření pomocí techniky analogické fotografickému filmu. Ve vrstvě silné jednotky až stovky mikrometrů jsou zachyceny trojrozměrné obrazy interakcí nabitých částic či neutronů - ať už z částic kosmického záření, urychlovačů, nebo atomů v emulzi rozptýlených radioaktivních prvků. Důležitou a časově velmi náročnou částí je zpracování obrazu a dohledávání těch správných, zajímavých a málo četných interakcí.
 Úkol:
Cílem bude ve spolupráci s kolegy v JINR v Dubně navrhnout řešení pro co nejvíce automatickou identifikaci a vyhodnocení zajímavých částí ve větších plochách již nasnímaného obrazu. Pro řešení předpokládáme použití nástrojů Python, Matlab a v dalších fázích pak knihovny Tensorflow.
 

Vliv ionizujícího záření na specifickou interakci DNA s proteiny

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Marie Davídková (davidkova@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Teoretické modelování se v radiobiologii používá pro doplnění experimentálních studií nebo predikce jevů, které v současné době nelze experimentálně sledovat.
 Úkol:
Předmětem rešeršní práce je na základě studia odborné literatury (učebnice, knihy, odborné časopisy) vypracovat přehled dostupných informací o radiačním poškození proteinů, schopnosti proteinů tvořit specifické komplexy s DNA a o stabilitě těchto interakcí v podmínkách ozařování zářením různé kvality. Diplomová práce by se zabývala teoretickým modelováním účinků nabitých částic na vybraný biologicky významný komplex DNA s proteinem.
 

Studium radiačního poškození DNA na nanostrukturách DNA

 Typ: Bakalářská, výzkumná nebo diplomová práce, s možností pokračovat v doktorandském studiu
 Vedoucí: Marie Davídková (davidkova@ujf.cas.cz), školitel specialista Jaroslav Kočišek
 Úvod:
Radiační poškození DNA je nejdůležitější změnou jakou může způsobit ionizující záření v živém organizmu. S ohledem na komplexitu biologických systémů je studium primárního radiačního poškození obtížné. Reálné prostředí buňky nebo tkáně neumožňuje separaci jednotlivých procesů, které často v synergii poškozují DNA. Studium jednotlivých procesů na molekulové úrovni pak neumožňuje plně vyhodnotit vlivy prostředí, komplexity DNA nebo zmíněné synergie. Vzniká tak mezera mezi těmito dvěma přístupy, která brání vyhodnotit, které z procesů pozorované na molekulové úrovni, jsou pro radiační poškození DNA skutečně důležité. Určení důležitosti jednotlivých procesů by umožnilo optimalizaci či vývoj nových přístupů využitelných v radiační terapii, nebo vývoj nových způsobů radiační ochrany. Cílem navrhované práce je překlenutí zmíněné mezery ve studiu novou metodou studia na origami nanostrukturách DNA. Nanostruktury DNA umožňují přesné vyhodnocení radiačního poškození DNA za vysoce kontrolovaných podmínek experimentu. Příkladem je práce ze spolupracující laboratoře ukazující vliv DNA sekvence na intenzitu poškození DNA způsobeného nízkoenergetickými elektrony, důležitými sekundárními částicemi produkovanými při interakci ionizujícího záření s hmotou [1]. Kromě obeznámení se s radiační fyzikou DNA student získá také zkušenosti s nejmodernějšími experimentálními metodami přípravy nanostruktur a analýzou vzorků pomocí mikroskopie atomárních sil s dobrou možností uplatnění v praxi.
[1] Keller A. et al.: Sequence dependence of electron-induced DNA strand breakage revealed by DNA nanoarrays. Scientific Reports 4, Article number: 7391 (2014)
 Úkol:
Úlohou studenta bude, obeznámit se se základní chemií probíhající po průchodu ionizujícího záření živou tkání a procesy, kterými sekundární částice poškozují DNA. Student se seznámí s technikou přípravy DNA nanostruktur na spolupracujícím pracovišti v Postdam University (DE) a jejich analýzou pomocí mikroskopie atomárních sil na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského. Následně budou provedeny experimenty s cílem určit vliv chemického složení prostředí na radiační poškození DNA.
 

Kombinovaný účinek radiace a organometalik při poškození DNA

 Typ: Bakalářská, výzkumná nebo diplomová práce, s možností pokračovat v doktorandském studiu
 Vedoucí: Marie Davídková (davidkova@ujf.cas.cz), školitel specialista Jaroslav Kočišek
 Úvod:
Organometalika jsou molekuly sestávající z alespoň jednoho atomu kovu a organických ligandů. Typickým příkladem je cisplatina, nejrozšířenější chemoterapeutikum k léčbě rakoviny. Při kombinaci chemoterapeutické léčby cisplatinou s radioterapií byl zjištěn tzv. synergický efekt. Tedy vyšší účinek kombinované terapie než by byl účinek samostatně aplikované chemoterapie a radioterapie. Tento synergický efekt je důsledkem sensitizace DNA vůči radiačnímu poškození po navázání cisplatiny. Mechanismus, který vede k sensitizaci DNA není znám. Jedna z teorií předpokládá, že cisplatina zvyšuje reaktivitu DNA se sekundárními nízkoenergetickými elektrony. V laboratoři v Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR byly navrženy nové organometalické sloučeniny na bázi titania, pomocí kterých chceme ověřit univerzálnost této teorie a její aplikovatelnost při vývoji nových radiosensitizerů.
 Úvod:
Úlohou studenta bude, seznámit se s metodou analýzy poškození DNA pomocí agarové gelové elektroforézy. Následně budou provedeny experimenty s cílem určit radiosensitizační potenciál vybraných organometalických molekul.
 

Postradiační reakce biomolekul

 Typ: Bakalářská, výzkumná nebo diplomová práce, s možností pokračovat v doktorandském studiu
 Supervisor: Marie Davídková (davidkova@ujf.cas.cz), školitel specialista Jaroslav Kočišek
 Úvod:
Při každé ionizaci dochází k vyražení elektronu z atomu. Při průchodu ionizujícího záření hmotou proto vzniká obrovský počet iontů ale i tzv. sekundárních elektronů (například pro proton je to přibližně 10000 elektronů na každý MeV energie záření). Tyto ionty a elektrony pak můžou interagovat s molekulami v látce a indukovat různé chemické změny. V živých organizmech je příkladem takových změn tvorba zlomů DNA. Bylo ukázáno, že poškození DNA elektrony má rezonanční charakter zodpovídající procesu nazývanému disociativní záchyt elektronu [1]. Tento proces je aktivně studován ve snaze porozumět postiradiační chemii v živých organizmech. Dalším důležitým procesem je pak coulombická exploze vysvětlující transport reaktivních iontů v okolí ionizační dráhy. Problémem je, že tyto procesy jsou primárně studovány pro izolované molekuly ve vakuu. V Oddělení dynamiky molekul a klastrů Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského vyvinuli metodu přípravy mikro-hydratovaných molekul umožňující studovat vliv prostředí na tyto reakce. Po předchozím studiu DNA bází [2] se chtějí zaměřit na studium interakce elektronů s peptidy, které poskytují přirozenou ochranu DNA v buněčném prostředí.
[1] Boudaiffa et al.: Resonant formation of DNA strand breaks by low-energy (3 to 20 eV) electrons. Science 2000, 287(5458):1658
[2] Kocisek et al.:Microhydration Prevents Fragmentation of Uracil and Thymine by Low-Energy Electrons. JPC Letters 2016, 7 (17):3401
 Úkol:
Úlohou studenta bude, seznámit se s elementárními interakcemi elektronů a iontů s molekulami, s důrazem na disociativní záchyt elektronů a coulombickou explozi. Dále se student obeznámí s experimenty užívanými ke studiu disociativního záchytu elektronu v laboratoři v ÚFCH-JH a studiu coulombické exploze na urychlovači iontů GANIL v Caen, Francie. Aktivně se zapojí do měření na těchto zařízeních a analýzy dat v programovém prostředí CERN ROOT.
 

Warburgův efekt v lidských nádorových buněčných liniích

 Typ: Bakalářská, výzkumná nebo diplomová práce
 Vedoucí: Kateřina Pachnerová Brabcová (brabcova@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Jedna ze staronových alternativ léčby a prevence rakoviny je nutriční terapie zaměřená na metabolismus glukosy a ketogenní produkty. Nádorové buňky obvykle nevyužívají oxidativní fosforylaci glukosy, ale degradují glucosu anaerobně na laktát, a to i v prostředí s dostatečným obsahem kyslíku. S výhodou tedy čelí hypoxickému prostředí, jaké se často vyskytuje uprostřed nádorů, ovšem za cenu nižšího energetického výtěžku ATP a tedy zvýšené potřeby glukosového paliva. Tato metabolická změna se nazývá Warburgův efekt. Pokud se sníží přísun glukosy v krvi, zdravé buňky použijí ketony jako náhradní energetický zdroj, zatímco nádorové buňky nejsou takové adaptace schopny. Navíc se ukazuje, že glukosová deprivace, případně kombinovaná s přidanou ketogenní terapií, má potenciál zvyšovat efekt radioterapie a potlačovat vedlejší účinky.
 Úvod:
Po teoretickém studiu problematiky, a seznámení se se základy laboratorní práce a práce s buněčnými kulturami, bude úkolem studenta nalezení optimálních podmínek kultivace pro lidskou nádorovou linii lidských meduloblastomů Daoy, v případě dlouhodobější spolupráce také příslušné radiosenzitivity. Výsledkem budou protokoly pro různé kombinace a koncentrace glukosy a ketogenního aceto-acetátu v kultivačním médiu a rozsah doporučených dávek záření pro budoucí experimenty.
 

Popis protonových svazků 

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Václav Štěpán (stepan@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Protonová terapie představuje pro vybrané typy nádorových onemocnění šetrnější alternativu ke klasické radioterapii a zároveň protony představují klíčovou složku kosmického záření. ODZ pro radiobiologické experimenty i vývoj elektroniky pro měření kosmického záření využívá zejména zejména urychlovačů na ÚJF a spolupracuje s pražským Proton Therapy Center Czech.
 Úkol:
Cílem práce je seznámit se s metodikou modelováno terapeutických i experimentálních protonových svazků počítačovými kódy založených na metodě Monte Carlo a připravit jednoduché modely vybraných protonových svazků. 
 

Modelování biologických účinků záření na DNA: plasmidová smyčka a vyšší stupně organizace DNA

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Václav Štěpán (stepan@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Ne všechno lze v radiobiologických experimentech změřit. Počítačové modely pomáhají ověřit platnost hypotéz o účincích ionizujího záření na DNA a buňku. Řada aktuálních otázek se týká vztahu mezi primární depozicí energie v buňce nebo jejich částech a časnými, resp. pozdními projevy odezvy buněk na ozáření.
 Úkol:
Cílem práce je na základě studia odborné literatury vypracovat přehled reprezentací DNA používaných nejrozšířenějšími mikrodozimetrickými kódy, přístupů k tvorbě těchto reprezentací a shrnout možnosti využítí těchto nástrojů pro popis účinků ionizujícího záření na DNA. V návazné výzkumné a diplomové práci student implementuje vybranou reprezentaci DNA (plasmidová smyčka, nukleosom, chromatin, chromozom) v RADAMOL či Geant4-DNA, použije ji pro predikci spekter primárních poškození DNA a výsledky srovná s dostupnými experimentálními daty.

Přímý účinek ionizujícího záření na DNA

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Václav Štěpán (stepan@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Teoretické modelování se v radiobiologii používá pro doplnění experimentálních studií nebo predikce jevů, které v současné době nelze experimentálně sledovat. Ionizující záření poškozuje DNA přímo depozicí energie v makromolekule, anebo nepřímo prostřednictvím produktů radiolýzy prostředí obklopující DNA. Popis přímých účinků v DNA je v existujících teoretických modelech dosud velmi zjednodušován.
 Úkol:
Předmětem rešeršní práce je na základě studia odborné literatury (učebnice, knihy, odborné časopisy) vypracovat přehled dostupných informací o přímém účinku ionizujícího žáření na DNA a následných procesů, které vedou ke vzniku primárních biochemických modifikací makromolekuly. V návazné výzkumné a diplomové práci student bude modelovat přímý účinek záření podle různých možných scénářů a bude testovat nastavení parametrů modelu tak, aby co nejlépe odpovídal dostupným experimentálním datům.
 

Porovnání měření dávek ve fotonových a protonových klinických svazcích s pomocí metod termoluminiscenční dozimetrie

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Jan Kubančák (kubancak@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Termoluminiscenční dozimetrie patří k jedné z nejpoužívanějších metod dozimetrie ionizujícího záření. Termoluminiscenční detektory (TLD) mohou být použity např.  v in-vivo dozimetrii v radioterapii, při monitorování ionizujícího záření v životním prostředí,  průmyslu a osobní dozimetrie a nebo při zkoumaní radiačního prostředí ve vesmíru. Termoluminiscenční dozimetry se vyrábějí přidáváním nečistot (tzv. aktivátorů) do látek, které jsou schopné fosforescence. Těmito materiály jsou např.  LiF, CaSO4, Al2O3 a jiné. Charakteristické vlastnosti  TLD nezávisí jenom na materiálu, z kterého byly vyrobené ale také na typu záření, kterému byly vystaveny. Správný výběr dozimetru pro aplikaci proto hraje při měření klíčovou roli.
 Úkol:
Úkolem bakalářské práce je vypracovat krátkou rešerši popisující termoluminiscenční detektory a jejich aplikace. Na základě dostupné literatury student popíše: a) co to jsou TLD a na jakém principu pracují, b) princip měření a kalibrace TLD, c) základní dozimetrické veličiny a stanovení absorbované dávky ve fotonovém a protonovém svazku, d) vlastnosti TLD ve fotonových a protonových svazcích, e) možnost odhadnutí střední hodnotu lineárního přenosu energie (LET) měřeného svazku s pomocí použití různých typů TLD. Vzhledem k rozsáhlé teoretické části bude práce obsahovat pouze jednoduché experimentální stanovení absorbované dávky ve fotonovém svazku s pomocí detektorů typu MTS-N (LiF:Mg,Ti). Výzkumná a diplomová práce by měla v návaznosti na rešerši pokračovat testováním různých typů TLD v protonových a fotonových svazcích a postupným experimentálním ověřením úkolů popsaných v bakalářské práci.
 

Porovnání metod termoluminiscenční dozimetrie

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Jan Kubančák (kubancak@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Termoluminiscenční dozimetrie patří k jedné z nejpoužívanějších metod dozimetrie ionizujícího záření. Termoluminiscenční detektory (TLD) mohoud být použity např.  v in-vivo dozimetrii v radioterapii, při monitorování ionizujícího záření v životním prostředí,  průmyslu a osobní dozimetrie anebo při zkoumaní radiačního prostředí ve vesmíru. Jejich univerzálnost spočívá v jednoduchosti jejich použití a informaci, kterou může uživatel získat jejich vyhodnocením. V závislosti na typu radiačního pole se totiž mění jejich relativní odezva k tomuto poli a tvar výstupní závislosti emitovaného světla na teplotě. Navíc, existuje víc způsobů, jak změřené závislosti vyhodnocovat a tak může uživatel kromě měření dávky s pomocí více typů TLD odhadnout i střední hodnotu LET měřeného radiačního pole.
 Úkol:
Úkolem bakalářské práce je vypracovat krátkou rešerši popisující termoluminiscenční detektory a jejich vlastnosti. Na základě dostupné literatury student popíše: a) co to jsou TLD a na jakém principu pracují, b) princip měření a kalibrace TLD, c) základní interpretace vyhřívacích křivek (glow curves), d) stanovení zákadních dozimetrických veličin, e) možnost odhadnutí střední hodnotu lineárního přenosu energie (LET) měřeného svazku s pomocí použití různých typů TLD. Vzhledem k rozsáhlé teoretické části bude práce obsahovat pouze jednoduché experimentální stanovení absorbované dávky ve fotonovém svazku s pomocí jednoho typu vybraného detektoru. Výzkumná a diplomová práce by měla v návaznosti na rešerši pokračovat testováním různých typů TLD v protonových, fotonových a směsných polích a postupným experimentálním ověřením úkolů popsaných v bakalářské práci.
 

Sestavení přehledu systémů AMS používaných pro měření 14C

 Typ: Rešeršní práce
 Vedoucí: Ivo Světlík (svetlik@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Konvenční metoda radiouhlíkového datování vyžaduje několik gramů uhlíku od vzorku. Z tohoto důvodu lze konvenčním postupem datovat téměř výhradně vzorky dřeva, uhlíků, kostí a rašeliny. Ostatní typy uhlíkatých vzorků lze v přírodě zpravidla nacházet pouze v řádově menším množství. Pokud je však pro měření 14C použita urychlovačová hmotnostní spektrometrie (Accelerator Mass Spektrometry - AMS), jsou postačující hmotnosti uhlíku od vzorku řádu jednotek miligramů. Škála datovatelných vzorků se proto značně rozšiřuje o další typy vzorků, například: pylové koncentráty, vosky, tuky, chitin, jednotlivé aminokyseliny. Rozšířením škály vzorků se značně rozšiřují možnosti využití radiouhlíkové datovací metody.
 Úkol:
Předmětem práce je pomocí dostupné literatury sestavit přehled systémů urychlovačové hmotnostní spektrometrie v současné době používaných pro měření 14C (Accelerator Mass Spectrometry - AMS).
 

Metody zpracování mikrovzorků kolagenu pro radiouhlíkové datování

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Ivo Světlík (svetlik@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Značná část vzorků pro radiouhlíkové datování jsou kosti, ze kterých je izolován kolagen jako datovatelná chemická forma uhlíku. Pro stanovení 14C využívající urychlovačovou hmotnostní spektrometrii (Accelerator Mass Spectrometry - AMS) jsou postačující vzorky o miligramových hmotnostech. Pro potlačení rušivých vlivů je zapotřebí kolagen dále přečišťovat. Nízké postačující hmotnosti vzorků umožňují lepší přečištění kolagenu a dalších chemických forem uhlíku.
 Úkol:
Předmětem práce bude sestavit na základě dostupné literatury přehled metod zpracování vzorků kolagenu pro datovací účely.
 

Přehled metod preparace mikrovzorků pro stanovení 14C

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Ivo Světlík (svetlik@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Konvenční metoda radiouhlíkového datování vyžaduje několik gramů uhlíku od vzorku. Z tohoto důvodu lze konvenčním postupem datovat téměř výhradně vzorky dřeva, uhlíků, kostí a rašeliny. Ostatní typy uhlíkatých vzorků lze v přírodě zpravidla nacházet pouze v řádově menším množství. Pokud je však pro měření 14C použita urychlovačová hmotnostní spektrometrie (Accelerator Mass Spektrometry - AMS), jsou postačující hmotnosti uhlíku od vzorku řádu jednotek miligramů. Škála datovatelných vzorků se proto značně rozšiřuje o další typy vzorků, například: pylové koncentráty, vosky, tuky, chitin, jednotlivé aminokyseliny. V takovém případě lze rovněž datovat například také historické oceli, které obsahují kolem 1% uhlíku původem z dřevěného uhlí. Rozšířením škály vzorků se značně rozšiřují možnosti využití radiouhlíkové datovací metody.
 Úkol:
Předmětem práce bude sestavit přehled dostupných informací o vybraných postupech fyzikálního a chemického zpracování mikrovzorků pro stanovení 14C s využitím AMS. Po úspěšném zvládnutí přehledu budou některé postupy experimentálně realizovány zejména pro sledování dávkové zátěže 14C v okolí jaderných elektráren a pro datovací účely. Samotné měření bude realizováno ve spolupráci se zahraničními pracovišti.
 

Mikrodozimetrie pomocí tkáňově ekvivaletního proporcionálního počítače

 Typ: Bakalářská práce s možností pokračovat výzkumným úkolem a diplomovou prací
 Vedoucí: Ondřej Ploc (ploc@ujf.cas.cz), Kateřina Pachnerová Brabcová (brabcova@ujf.cas.cz)
 Úvod:
Tkáňově ekvivalentní proporcionální počítač měří spektra lineální energie - tedy mikrodozimetrická spektra uvnitř koule z tkáni ekvivalentního plastu naplněné tkáni ekvivalentním plynem. Pro své vlastnosti je vhodným dozimetrem zejména do směsných radiačních polí. Mezi jeho aplikace patří měření kosmického záření na palubách letadel a kosmických lodí, neutron-gama pole u jaderných reaktorů a radiační ochrana v prostorách radioterapeutických zařízení využívajících vysokoenergietické urychlovače částic.
 Úkol:
Podstatou práce je na základě studia odborné literatury vypracovat rešerši na téma metody kalibrace tkáňově ekvivalentního proporcionálního počítače a stanovení dozimetrických veličin z naměřených mikrodozimetrických spekter.
 


Comments