 |
 |
 |
| Sylabus:
Jaderná fyzika a fyzika ionizujícího záření |
1.0. Fyzika -
fundamentální přírodní věda |
| AstroNuklFyzika ® Jaderná fyzika - Astrofyzika - Kosmologie - Filosofie |
J A D E
R N Á F Y Z I K A
a
FYZIKA IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ
Atomy a
atomová jádra, jaderná a radiační fyzika, radioaktivita,
jaderné reakce a jaderná energie, elementární částice,
detekce a spektrometrie ionizujícího záření, aplikace
ionizujícího záření, radioisotopová scintigrafie a
nukleární medicína, biologické účinky záření a
radiační ochrana
Vojtěch Ullmann
| - Předmluva - |
| 1. Jaderná a radiační fyzika |
| 1.0. Fyzika - fundamentální
přírodní věda Příroda a její členění - mikrosvět, makrosvět, megasvět. Vědění: zkušenost + věda. Informovanost - vzdělání - moudrost. Přírodní vědy - fyzika, chemie, biologie. Matematika. Filosofie. Redukcionismus, analytická a syntetická metoda poznávání. Metodické členění fyziky - fyzika experimentální, teoretická, aplikovaná fyzika. Oborové členění fyziky - mechanika, termodynamika, elektrodynamika, optika, atomová a jaderná fyzika. Teoretické koncepce moderní fyziky - teorie relativity (speciální a obecná), kvantová fyzika. Významné přírodovědecké objevy - náhoda nebo metoda? - úloha náhody a metodického postupu při objevování nových přírodních zákonů (příklad magnetických účinků el. proudu, X-záření, radioaktivity). "Nová" a "stará" fyzika - kontinuita vědeckého poznání - princip korespondence, jednoduchost a logická úspornost - Occamova břitva, empirické testování a vyvratitelnost teorií - Popperovo kritérium falsifikace. Racionalita - intuice - fantazie v přírodovědě - úloha racionální logické analýzy a intuitivního odhalování nových sjednocujících přírodních zákonů. Unitarizace ve fyzice - sjednocování fundamentálních interakcí - unitární teorie pole. Fyzika - krása a dobrodružství poznání ! |
| 1.1. Atomy a atomová jádra Látka, pole, částice, interakce - základní stavební částice hmoty, 4 základní interakce, klasické a kvantové modely v mikrosvětě Elektromagnetické pole a záření – elektrické a magnetické pole, určující úloha elektrodynamiky pro stavbu hmoty, elektromagnetické vlny. Elektromagnetické spektrum - radiovlny, infračervené, viditelné a ultrafialové záření, rentgenové záření, gama záření. Částicově-vlnový dualismus - korpuskulární vlastnosti vlnění, záření černého tělesa, fotoelektrický jev, kvantování - fotony, vlnové vlastnosti částic, vznik kvantové mechaniky. Speciální teorie relativity - kinematické efekty- dilatace času, dynamické efekty - závislost hmotnosti na rychlosti, ekvivalence hmoty a energie. Kvantová fyzika - vlnové funkce, operátory, relace neurčitosti, vlnové rovnice, Schrödingerova rovnice, diskrétní stavy, pohyb částice v potenciálové jámě, kvantový tunelový jev, moment hybnosti, spin, kvantová teorie pole, Feymnanovské kvantování dráhových integrálů, kvantová teleportace. Stavba atomů - molekulová a atomová struktura hmoty, Thomsonův "pudinkový" model atomu, Ruthefordův rozptylový experiment - elektronový obal a jádro atomu. Planetární model atomu - podmínka rovnováhy, nestabilita - rozpory s elektrodynamikou a spektroskopií. Bohrův model atomu - kvantování elektronových drah, Pauliho princip, obsazování a konfigurace elektronových hladin. Záření atomů - excitace a deexcitace energetických hladin, čárové a spojité spektrum, spektrum absorbční a emisní. Interakce atomů - chemické slučování atomů - sdílení elektronů, kovalentní a iontová vazba, reakce edotermické a exotermické, kinetika reakcí, řetězová chemická reakce. Struktura molekul, vazby atomů a molekul v látkách, tepelné pohyby atomů a molekul. Elektromagnetické a optické vlastnosti látek - elektrické náboje v látkách, elektronová a iontová vodivost, polarizace dielektrika, permitivita. Magnetizace látek - magnetická permeabilita, látky diamagnetické, paramagnetické, feromagnetické, permanentní magnety. Šíření elektromagnetických vln v látkách - index lomu a Snellův zákon, zákon odrazu, geometrická optika. Piezoelektrický jev, magnetostrikce, termoelektrický a fotoelektrický jev, elektroluminiscence, elektrické výboje v plynech, elektrochemické jevy. Stavba jádra - protony a neutrony, izotopy. Silná jaderná interakce, Yukawův potenciál, energetické hladiny nukleonů v jaderném potenciálu, vazbová energie atomových jader. Modely atomového jádra - kapkový model, statistický model, model složeného jádra, slupkový model jádra. Původ a vznik jader a atomů prvků - kosmická nukleogeneze - "jsme potomky hvězd!". |
| 1.2.
Radioaktivita Podstata radioaktivní přeměny, objev radioaktivity přírodní a umělé, zkoumání vlastností záření. Obecné zákonitosti přeměny atomových jader - jednotky radioaktivity, exponenciální zákon radioaktivního rozpadu, poločas přeměny (rozpadu), vztah poločasu a aktivity, různá rychlost a poločasy radioaktivních rozpadů. Směsi radionuklidů - rozpadové řady, radioaktivní rovnováha sekulární a transientní. Tepelné a elektrické účinky radioaktivity, nezávislost radioaktivního rozpadu na vnějších podmínkách. Radioaktivita alfa – vznik a vlastnosti částic a, posunovací pravidlo. Radioaktivita beta – vznik částic b-, posunovací pravidlo, nezachování parity a asymetrie úhlového rozložení elektronů b, spojité spektrum záření b, neutrina. Neutrina - vznik a druhy neutrin, oscilace neutrin, detece neutrin - podzemní detektory (SuperKamioka NDE, SNO, KAMLAND,...), podmořské a ledovcové detektory (AMANDA, ICECUBE, ANTARES, ...), klidová hmotnost neutrin, astrofyzikální a kosmologický význam, neutrin. Radioaktivita b+ - vznik pozitronů v jádře, vlastnosti pozitronů, pozitronium, anihilace. Elektronový záchyt. Mechanismus radioaktivity beta - slabé interakce, transmutace kvarků, intermediální bosony W-,+, Zo. Záření gama – excitované jaderné hladiny, deexcitace hladin a vyzáření fotonů g , vlastnosti záření g , energetické spektrum, vnitřní konverze záření gama. Terminologická dohoda: záření g z jader, záření X z obalu + brzdné záření. "Exotické" druhy radioaktivity - spontánní štěpení těžkých jader; radioaktivita vyšší než a-héliová; protonová a neutronová radioaktivita; mionová, pionová, hyperonová radioaktivita (??). Stabilita a nestabilita jader - mapa nuklidů, vazbová energie nukleonů, trojrozměrná tabulka nuklidů, údolí stability, energetická analýza stability a radioaktivity jader. |
| 1.3. Jaderné
reakce Základní zákonitosti jaderných reakcí - zákony zachování, účinný průřez reakcí, impaktní parametr interakce. Interakce částic s jádry - pružný a nepružný rozptyl, excitace, jaderné reakce, tříštění jader (spalační reakce), kvark-gluonová plasma.. Mechanismy jaderných reakcí - přímé procesy, strhování (stripping) a nabírání (pick-up) nukleonů, reakce přes složené jádro. Druhy jaderných reakcí - reakce vyvolané neutrony, protony, deuterony, a-částicemi, těžšími ionty, elektrony, zářením gama - fotojaderné reakce. Jaderná energie - vazbová energie atomových jader, energetická bilance štěpení těžkých jader a fúze lehkých jader. Štěpení atomových jader - štěpná jaderná reakce, úloha neutronů, řetězová reakce a její dynamika, kritické množství, explozívní reakce a jaderná bomba. Jaderné reaktory - řízená řetězová reakce a její dynamika, konstrukce jaderných reaktorů, moderátory, jadrné palivo, řízení a regulace reaktorů, moderátorově samoregulační kompaktní reaktory, chlazení, jaderné odpady, jaderné havárie. Bezpečnost a rizika jaderné energetiky. Přírodní jaderné reaktory? - (uranový důl Oklo). Rychlé množivé reaktory FBR s uran-plutoniovým palivovým cyklem, množivé reaktory s thorium-uranovým palivovým cyklem. Jaderné odpady - jejich ukládání a recyklace. ADTT - urychlovačem řízená transmutační technologie. Transurany - vznik, vlastnosti, lehčí transurany z reaktorů, příprava nejtěžších transuranů v urychlovačích. Slučování atomových jader - termojaderné reakce, termojaderné fúze ve hvězdách. Řízená termonukleární reakce - plasmový výboj, pinch-efekt, tokamak; laserové reaktory (inerciální fúze). Možnosti získávání energie z hmoty - srovnání účinnosti chemických reakcí, štěpení jader, syntézy jader, gravitace, anihilace hmoty s antihmotou. Energie - život - společnost - malé zamyšlení nad spotřebou energie, jejím získáváním a šetřením v lidské společnosti. |
| 1.4.
Radionuklidy Přírodní radionuklidy - primární, sekundární, kosmogenní radionuklidy. Výroba umělých radionuklidů - výroba radionuklidů v reaktoru a v cyklotronu. Rozpadová schémata radionuklidů. Nejdůležitější radionuklidy - přehled a vlastnosti nejrozšířenějších a nejčastěji používaných radionuklidů. Tabulka nejdůležitějších radionuklidů - radionuklid - poločas rozpadu - energie alfa, beta, gama - způsob výroby - použití. |
| 1.5.
Elementární částice a urychlovače Nerozlišitelnost částic. Fyzikální charakteristiky elementárních částic a kvantová čísla - klidová hmotnost, doba života, elektrický náboj, spin, parita, leptonové a baryonové číslo. Intermediální a virtuální částice; proč existují "exotické" částice? Systematika elementárních částic: leptony - baryony - mezony, hadrony, fermiony - bosony. Antičástice - antiatomy - antihmota - antisvěty. Interakce elementárních částic - obecné zákonitosti interakcí, podíl silných, slabých a elektromagnetických interakcí, účinný průřez interakce, impaktní faktor, srážky centrální a periferní, rezonanční interakce, Breit-Wignerova formule. Mechanismy interakcí, výměnné částice - Feynmanovy diagramy - interakční vrcholy, intermediální částice virtuální a reálné, příklady Feynmanových diagramů u procesů s elektromagnetickou, (elektro)slabou a silnou interací, využití diagramů v S-matici kvantové teorie pole. Interakce při vysokých energiích, vznik nových sekundárních částic, kaskády interakcí, elektronové a hadronové spršky částic, analýza dynamiky interakcí částic - Dalitzův diagram, rezonance účinných průřezů, energetická bilance. Elementární částice a jejich vlastnosti - elektrony a pozitrony, pozitronium, anihilace. Protony a neutrony (+ antiprotony a antineutrony), fotony, neutrina, miony m a tauony t, mezony p a K, hyperony (L, S, X, W), bosony W+, W-, Zo. Podivnost částic - sdružená párová produkce K mezonů a hyperonů v silné interakci, nezachování podivnosti v rozpadech slabou interakcí. Hypotetické a modelové částice - kvarky, gluony, gravitony, Higgsovy bosony, gravitina, fotina, s-částice, axiony, mag.monopóly, leptokvarky, superstruny, ... Unitární symetrie a multiplety částic - izospin, podivnost, hypernáboj; jsou "elementární částice" skutečně elementární? Kvarková struktura hadronů - mezonové a baryonové multiplety. Uvězněné kvarky, kvark-gluonová plasma - "5.skupenství hmoty", hadronizace kvarků; preony. Čtyři typy interakcí - interakce gravitační, elektromagnetické, silné a slabé; jejich vlastnosti. Úloha jednotlivých interakcí při fungování světa. CPT symetrie interakcí - C-symetrie nábojového sdružení, P-symetrie zachování parity a její porušení při slabých interakcích, T-symetrie inverze času, kombinované symetrie. Porušení symetrií a jejich kosmologické důsledky. Standardní model - jednotné chápání elementárních částic. Unitární teorie pole a elementárních částic. Urychlovače nabitých částic - obecné principy urychlování, úloha elektrického a magnetického pole. Kosmické urychlovače. Základní rozdělení urychlovačů - malé urychlovače pro průmyslové a medicínské využití, velké urychlovače pro výzkum ve fyzice elementárních částic. Druhy urychlovaných částic, lineární a kruhové urychlovače. Laserové urychlovače LWFA. Primární a sekundární záření z urychlovačů. Urychlovače jako zdroje fotonového záření. Urychlovače jako neutronové generátory. Urychlovače jako generátory synchrotronového záření - undulátory, viglery. Iontové zdroje, terčíky, vstřícné svazky -collidery. Lineární urychlovače - elektrostatické a vysokofrekvenční. Kruhové urychlovače - cyklotron, synchrotron, betatron, mikrotron. Elektrické napájení urychlovačů - vysokofrekvenční generátory - magnetrony, klystrony. Velké urychlovače - Large Hadron Collider LHC - detekční systémy ATLAS, ALICE, CMS, LHCb. Koncepční perspektivy velkých urychlovačů - synchrotronové záření; Kruhové nebo lineární urychlovače?; Protonové nebo elektronové urychlovače?; Vesmírné urychlovače? |
| 1.6.
Ionizující záření Definice a druhy ionizujícího záření, záření přímo a nepřímo ionizující, záření vlnové a korpuskulární. Fyzika ionizujícího záření - radiační fyzika, radiologická fyzika, dozimetrie, radiobiologie, využití záření v diagnostice a terapii - obory radiologie. Zdroje ionizujícího záření - elektronické (rentgenky, urychlovače), radioisotopové (uzavřené a otevřené zářiče), kosmické. Pole a svazek záření, intenzita záření - fluence částic a energie, distribuce intenzity a dávky, isodosní křivky, vymezení svazku záření, kolimace. Silné, slabé a elektromagnetické interakce elementárních částic, účinný průřez interakce záření s atomy látky. Interakce záření při průchodu hmotou - silná, slabá a elektromagnetická interakce, účinný průřez interakce, dolet záření, vícenásobné interakce, elektronové a hadronové spršky částic. Interakce nabitých částic - přímo ionizující záření - excitace a ionizace, lineární přenos energie, Braggova křivka, pronikavost a dolet záření ve vzduchu a látkovém prostředí. Pružný a nepružný rozptyl záření, brzdné záření, synchrotronové záření, fotoefekt a charakteristické X-záření. Interakce záření b-, b+, a, protonového, deuteronového, těžších iontů, mionového záření. Elektrické nabíjení při interakcích záření. Čerenkovovo záření - mechanismus vzniku (polarizace-depolarizace, interference), spektrum a úhlové rozdělení, prahové energie, využití pro detekci záření. Přechodové záření - průchod nabitých částic nehomogenním prostředím, rozhraní indexu lomu, vznik přechodového záření; impaktní přechodové záření. Rentgenové (X) záření - brzdné záření, vznik X-záření v rentgenkách, charakteristické X-záření z atomů. Interakce záření gama a X - fotoefekt, Comptonův rozptyl, tvoření elektron-pozitronových párů, jaderný fotoefekt, Mössbauerův jev jaderné rezonanční fluorescence. Sekundární záření generované při interakcích g s látkou - fotoelektrony, charakteristické X-záření, Augerovy elektrony, brzdné záření, Comptonovsky rozptýlené záření, elektron-pozitronové páry, anihilační záření, světelné záření. Teoretická zajímavost: Pohybuje se vysokoenergetické g-záření pomaleji než světlo? - pociťuje kvantové fluktuace prostoročasu? Neutronové záření a jeho interakce - zdroje neutronů, rychlé a pomalé neutrony, aktivace, neutronová aktivační analýza. Absorbce záření v látkách – exponenciální zákon absorbce, lineární součinitel zeslabení, souvislost s účinným průřezem interakce, problematika stínění záření gama, beta, neutronového. Kosmické záření primární - spektrum kosmického záření, vznik a původ kosmického záření. Šíření kosmického záření ve vesmíru, magnetické zakřivování, Comptonovská a pionová interakce s reliktním zářením, GZK mez. Sekundární kosmické záření - interakce s atmosférou, vznik kaskád a spršek částic - elektron-pozitronové, mionové a hadronové spršky. Kosmogenní radionuklidy - radiouhlíková datovací metoda. Detekce a spektrometrie kosmického záření - detekce primárního kosmického záření, druhy detektorů, experimenty na balonech a kosmických družicích. Detekce sekundárního kosmického záření - pozemní scintilační a Čerenkovovy detektory, detekce fluorescenčního záření v atmosféře; observatoř Pierre Auger. Biologický význam kosmického záření - prebiotická evoluce, mutace a stimulace výběrové evoluce; rizika smrtícího záblesku kosmického záření. |
| 2. Detekce a spektrometrie ionizujícího záření |
| 2.1. Metodika
detekce ionizujícího záření Základní rozdělení detektorů ionizujícího záření - kontinuální a kumulativní detektory ionizujícího záření; detektory fotografické, elektronické, materiálové. Komplexnost detekční informace - prosté detektory a intenzimetry, spektrometry ionizujícího záření, kalorimetry, detektory zobrazovací (kamery), dráhové detektory částic - trackery. Spektrometrie - mocný nástroj fyzikálního poznání a aplikací záření. Stínění, kolimace a filtrace detekovaného záření, mechanická a elektronická kolimace. Uspořádání a konfigurace detektorů záření - jeden detektor, vícedetektorové systémy, detekční systémy pro interakce vysokoenergetických částic, trackery, spektrometry a kalorimetry. Elektronické zapojení a zpracování signálu z detektorů - elektrické napájení detektoru, tvarování, třídění a sumace impulsů, koincidenční a antikoincideční zapojení detektorů, trigrování, záznam signálů a vyhodnocování výsledků Obecné fyzikální a přístrojové vlivy při detekci a spektrometrii - detekční účinnost absolutní a vnitřní, časové rozlišení a mrtvá doba; energetické rozlišení, nelinearita, rozptýlné záření a sekundární záření, pozadí, časové nestability, stárnutí a radiační opotřebování detektorů. Problematika měření při nízkých a vysokých energiích a intenzitách záření. |
| 2.2.
Fotografická detekce ionizujícího záření Fotografická detetekce ionizujícího záření - fotochemické reakce, vznik latentního obraz, vyvolání a vyhodnocení denzity obrazu. Filmová dozimetrie, rentgenové filmy. Termoluminiscenční a OSL dozimetrie - metastabilní excitace, teplotně a opticky stimulovaná luminiscence. Luminiscenční archeologické datování. 3-D gelové dozimetry - radiochromní a polymerační gelové dozimetry, mechanismy účinku, optické-CT, NMRI a rtg-CT vyhodnocení prostorové distribuce dávky. Detektory stop částic - jaderné emulze, mlžné a bublinové komory. |
| 2.3. Ionizační
komory Ionizační komory - princip činnosti, využití pro dozimetrii záření, studnové ionizační měřiče aktivity. Proporcionální detektory, driftové ionizační komory, jiskrové detektory. Geiger-Mullerovy detektory - princip činnosti, vlastnosti (účinnost, mrtvá doba), konstrukce GM trubic pro záření beta a gama, využití GM trubic. Mrtvá doba detektorů - časová rozlišovací schopnost (mrtvá doba), non-paralyzabilní a paralyzabilní mrtvá doba, měření mrtvé doby (metoda dvouzdrojová, kontinuální změna vstupní četnosti, saturační četnost), korekce na mrtvou dobu. |
| 2.4.
Scintilační detekce a spektrometrie záření gama Principy scintilačních detektorů - interakce fotonového záření a vznik scintilací, druhy scintilátorů a jejich vlastnosti. Scintilační detektory (sondy) pro záření gama - konstrukce scintilačních krystalů, planární (ploché) a studnové krystaly, optický kontakt s fotonásobičem. - interakce fotonového záření a vznik scintilací, druhy scintilátorů a jejich vlastnosti. Fotonásobiče - princip činnosti, konstrukce. Fotokatoda - kvantová a spektrální citlivost, dynody - provedení, uspořádání lineární, kompaktní kruhové, lamelové (žaluziové). Temný proud a šum fotonásobiče, nehomogenita sběru elektronů. Zobrazovací polohově citlivé multianodové fotonásobiče PSPMT (Position Sensitive Photomultiplier), hybridní fototonové detektory HPD (Hybrid Photon Detector) - jednoduché a zobrazovací pixelové. Polovodičové "křemíkové" fotonásobiče (SiPM - SPM - SSPM - MPPC) - lavinové fotodiody APD, Geigerův režim, matice APD elememtů. Výhody scintilačních detektorů oproti G.-M. detektorům - detekční účinnost, mrtvá doba, spektrometrické vlastnosti. Elektronické zapojení a zpracování impulsů scintilačního detektoru - vysoké napětí pro napájení scintilačních sond, jednožilové a vícežilové zapojení fotonásobičů, kladná a záporná polarita anoda-fotokatoda. Pracovní rezistor a oddělovací kondenzátor, zesilovač impulsů, analyzátor impulsů - integrální a diferenciální měření, mnohokanálový analyzátor. Scintilační spektra radionuklidů - vznik a struktura scintilačního spektra, fotopík, energetická rozlišovací schopnost, účinnost měření, šum a pozadí, Comptovo spojité spektrum, únikové píky, sumační koincidenční píky, anihilační píky. Spektrometrie záření g - energetická kalibrace, kalibrace účinnosti, vyhodnocování spekter. Scintilátory a jejich vlastnosti - mechanismus vzniku scintilací, scintilátory anorganické a organické, vlastnosti konkrétních druhů scintilátorů. Čerenkovovy detektory - vznik Čerenkovova záření, detekce fotonásobiči, prstencové zobrazovací Čerenkovovy detektory RICH (Ring Imaging Cherenkov detector). |
| 2.5.
Polovodičové detektory Spektrometry s polovodičovými detektory - druhy polovodičových detektorů, princip činnosti. Detektory Ge(Li), spektrometrie záření gama. Multidetektorové polovodičové systémy - polovodičové pixelové detektory SPD, stripové detektory, polovodičové driftové detektory SDD. Mikrokalorimetrické detektory - izotermické kalorimetry, kryogenní mikrokalorimetry. |
| 2.6. Měření
záření beta, protonů a neutronů. Kapalné
scintilátory. Detekce záření b G.-M. trubicemi a pevnými (plastickými) scintilátory. Magnetické spektrometry. Detekce protonového záření, detekce neutronů. Kapalné scintilátory - princip činnosti, druhy scintilátorů, chemiluminiscence, zhášení a jeho korekce, konstrukce přístrojů. Použití kapalných scintilátorů pro měření 14C a 3H. |
| 2.7. Měření
radioaktivity vzorků (in vitro) Geometrie měření : 4p - geometrie, polohová a objemová závislost účinnosti měření, absorbce a samoabsorbce záření. Nastavení detekční aparatury. Automatické měření sérií vzorků - vzorkoměniče pro měření sérií vzorků. Vícedetektorové systémy - konstrukce, spektrometrické nastavení, korekce rozdílné účinnosti detektorů, kontrola funkce a standardizace. Hybridní systémy. Výhody vícedetektorových systémů. |
| 2.8.
Absolutní měření radioaktivity a intenzity záření Relativní a absolutní měření - primární a sekundární absolutní měření. Kalibrace energie a účinnosti měření. Korekční faktory geometrické a účinnosti detektoru. Absolutní koincidenční metody - b-g koincidence, g-g koincidence. Kalorimetrické metody, elektrostatické metody. Kalibrace měřičů aktivity se studnovou ionizační komorou. Kalibrované měřiče intenzity záření, radiační dávky a dávkového příkonu. |
| 2.9. Měření
radioaktivity v organismu (in vivo) Celotělová a lokální měření. Kolimace. Absorpce záření v tkáni, vliv rozptýleného záření a potlačení jeho detekce. Dynamická měření - principy a technická realizace, vliv mrtvé doby, výhody a nevýhody oproti dynamické scintigrafii. Radionuklidová renografie - nastavení detekční aparatury, souběh obou detektorů, správná kolimace, registrace nefrografických křivek. Nukleární medicína - radiačně navigovaná chirurgie, scintigrafie. |
| 2.10. Kalibrace
a kontrola kvality radiometrických přístrojů Kalibrace radiometrických přístrojů - absolutní, metrologická, relativní, pracovní. Stabilita měřících přístrojů - krátkodobá a dlouhodobá, testování stability. Měření energetické rozlišovací schopnosti a mrtvé doby. Kontrola pozadí a spektrometrické stability - měření a sledování stability polohy fotopíku. |
| 2.11.
Statistický rozptyl a chyby měření Stochastický charakter radioaktivní přeměny (rozpadu) a emise záření - statistické fluktuace, statistická chyba měření a možnosti jejího ovlivnění. Vliv pozadí, mrtvé doby (mrtvá doba non-parazibilní a parazibilní) a nestability přístroje - jejich minimalizace a korekce. Celková chyba měření - statistická chyba + chyba způsobená jinými vlivy. Přesnost a reprodukovatelnost stanovení výsledku měření. |
| 3.
Aplikace ionizujícího záření - jaderné a radiační metody - |
| 3.1. Jaderné a
radiační metody Přednosti a úskalí radiačních metod, využití zářičů uzavřených a otevřených. Radiační měřící, analytické a detekční metody - absorbční transmisní měření, rozptylové a fluorescenční měření, emisní radiační měření, měření radioaktivních vzorků. Radiační ozařovací a technologické metody. Kolimace ionizujícího záření - elektromagnetická kolimace nabitých částic, mechanická absorbční kolimace, druhy kolimátorů, elektronická kolimace záření. |
| 3.2.
X-záření - rentgenová diagnostika Objev X-záření, základni princip rtg zobrazení. Zdroje X-záření - rentgenky - vznik rtg-záření, brzdné a charakteristické X-záření, vlnová délka a energie záření X, Duane-Huntův vztah. Konstrukční provedení rentgenky - fokusace elektronů - ohnisko, chlazení a rotace anody, rentgenky rotující jako celek (typu Straton). Elektrické napájení rentgenky - vysoké napětí, žhavicí proud, střídavé napětí pro rotaci anody. Kryt rentgenky, kolimační systém, optický lokalizační systém, konstrukční uspořádání rtg přístrojů - stojany, posuvy, rotace, gantry. Nastavení parametrů X-záření - vysoké napětí, žhavení katody a anodový proud, kolimace a filtrace X-záření. Rtg zobrazení planární - úhly a projekce rtg zobrazení, skiaskopie, skiagrafie, C-rameno, U-rameno, sklopná stěna. Zobrazení filmové, zesilovače obrazu, digitální radiografie, přímá digitalizace - elektronické flat-panely (scintilátor + amorfní křemík, pixelové detektory), vznik digitálního rtg obrazu. Kontrastní látky - subtrakční radiografie, digitální subtrakční angiografie. Transmisní rtg tmografie (CT) - principy, rekonstrukce, elektronické detektory X-záření pro CT. MDCT - multidetektorové, vysokorychlostní, víceřezové a spirální CT. CT se 2 rentgenkami - DSCT (Dual Source CT), DECT (Dual Energy CT) - diferenciální densitní analýza. Tomografie s elektronovým svazkem - Electron Beam CT (EBT), EKG-hradlování, přednosti a nevýhody EBT. Kostní densitometrie jednofotonová a dvoufotonová - DEXA (Dual Energy X-ray Absoptiometry). RTG mamografie - nízkoenergetická rentgenka, komprese prsní žlázy, digitální mastogram, mamografická stereotaxe. Alternativní diagnostické zobrazovací metody - ultrazvuková sonografie, nukleární magnetická rezonance, termografie, elektroimpedanční zobrazení tkáně. Dodatek: Rentgenové dalekohledy - tečný dopad X-záření na odrazné plochy parabolické a hyperbolické, koaxiální mnohozrcadlové soustavy |
| 3.3.
Radiační měření mechanických vlastností
materiálů Měření tloušťky a hustoty - použití záření b a g, meření transmisní a rozptylové., Měření výšky hladiny. Neutronové měření vlhkosti. Radiační defektoskopie - nedestruktivní analýza nehomogenit, prozařování zdroji záření g a X, filmové a elektronické zobrazení, mikrorentgeny, CT rentgenová mikro-tomografie (mCT). Rentgenová difrakční analýza struktury krystalových mřížek Pozitronová anihilační spektrometrie |
| 3.4.
Radiační analytické metody materiálů Rentgen-fluorescenční analýza - fotoefekt, charakteristické X-ráření Ka, Kb, zdroje primárního záření, měření a spektrometrická analýza charakteristického X-záření. Mössbauerovská spektroskopie - rezonanční jaderná absorbce záření g, energetická bilance, kompenzace Dopplerovým jevem Neutronová aktivační analýza NAA - zdroje neutronů - reaktor a neutronový generátor, spektrometrická analýza záření gama aktivovaných vzorků; instrumentální INAA a radiochemická RNAA aktivační analýza, promptní PGNAA a zpožděná DGNAA gama-neutron aktivační analýza. Protonová a gama-aktivační analýza. Hmotnostní spektrometrie - hmotové spektrometry a separátory. Měření koncentrací plynů - ionizační požární hlásiče, detektory elektronového záchytu (ECD). Nukleární magnetická rezonance - metoda analytická a zobrazovací. |
| 3.5.
Radioisotopové stopovací metody Radioisotopové stopovací metody v technice a biologii. Radioisotopová scintigrafie a nukleární medicína. Radioimunoanalýza - radiosaturační analýza. |
| 3.6.
Radioterapie Kancerogeneze - vznik nádorů - kumulace vícenásobných mutací, deregulace buněčného cyklu, inhibice apoptózy, immortilizace buněk, nádorová neoangiogeneze, šíření nádorových buněk a vznik metastáz. Druhy nádorů - nádory benigní a maligní, buněčná a tkáňová povaha nádorů - epitelové karcinomy a mezenchymové sarkomy, metastatická infiltrace, TNM klasifikace anatomického rozsahu nádorových onemocnění, FIGO klasifikace (4 stádia). Diagnostika nádorových onemocnění - zobrazovací metody: rtg diagnostika (planární a CT), ultrazvuková sonografie, gamagrafie (planární, SPECT, PET), nukleární magnetická rezonance. Endoskopie, biochemické metody, biopsie a histologické vyšetření. Primární nádorová diagnostika, diagnostika pro plánování terapie, predikce a monitorování biologické odezvy na nádorovou terapii, "molekulární" zobrazení, raná nádorová odpověď - zobrazení buněčné apoptózy. Trerapie nádorových onemocnění - využití biologických účinků záření pro terapii nádorových onemocnění (radiační onkologie), degenarativních a zánětlivých postižení. Základní metody léčení nádorových onemocnění - chirurgie, chemoterapie, radioterapie. Radioterapie kurativní, adjuvantní, paliativní. Tumorózní kanceroletální dávka, základní strategie radioterapie. Fyzikální a radiobiologické faktory radioterapie - radiosenzitivita nádorové a normální tkáně, terapeutický poměr. Závislost biologického účinku na dávce a jejím časovém rozložení - lineárně-kvadratický (LQ) model, faktory "6R" - radiosenzitivita, reparace, repopulace, redistribuce, reoxygenace, radiačně-volumový efekt. Frakcionace ozáření - aplikace LQ modelu, biologická ekvivalentní dávka BED. Normofrakcionace, hypofrakcionace, hyperfrakcionace, akcererovaná terapie, režim CHART. Boost - navýšení dávek, konkomitantní boost, simultánní integrovaný boost SIB. Predikce radioterapeutického efektu - pravděpodobnost vyléčení nádoru TCP a poškození zdravé tkáně NTCP, terapeutický poměr TR, pravděpodobnost nekomplikované léčby UTCP. Časový faktor - vliv buněčné reparace a repopulace. Základní ozařovací techniky - teleterapie, brachyterapie, radioisotopová terapie. Isocentrická radioterapie - rtg ozařovače, radioisotopové gama ozařovače 137Cs, 60Co, ozařování betatronem a lineárním urychlovačem. Ozařovací pole a svazky záření, kolimace, distribuce záření ve svazku, polostín. Plánování radioterapie - simulátor klasický a virtuální, CT obrazy, 3D-plánování, oblasti zájmu (GTV,CTV,PTV), cílové a kritické objemy, isodosní křivky, ozařovací předpis. Optimalizace ozařovacího plánu - dávkově-objemové histogramy DVH (Dose Volume Histogram). Dozimetrie a verifikace radioterapie - dozimetrické fantomy, 3-D gelové dozimetry, dozimetrie in vivo. Modulace ozařovacích svazků - flexibilní multilamelové MLC kolimátory (+mikro-MLC, binární MLC), IMRT - radioterapie s modulovanou intenzitou svazku, IGRT - radioterapie řízená obrazem, tomoterapie. Konformní adaptivní radioterapie, inverzní plánování. Hybridní integrované ozařovací+zobrazovací technologie [LINAC+CT], [LINAC+NMRI], [ozařovače+PET]. Stereotaktická radioterapie - Leksellův gama-nůž, univerzální a kybernetické ozařovače - kompaktní LINAC, irisové kolimátory, kybernetické rameno a lehátko, zobrazovací a stereotaktický zaměřovací rtg systém, CyberKnife. Hadronová radioterapie - Braggova křivka, urychlovače, terapie protony, rozvádění protonových svazků do ozařoven. Radioterapie těžšími ionty, p--mezony, antiprotonová radioterapie. Jaderné reakce a PET-monitorování hadronové radioterapie - in-beam PET monitoring. Neutronová záchytová terapie. Brachyradioterapie - dočasná a permanentní brachyterapie, distribuce radiační dávky, radioisotopové zdroje (radiofory) pro brachyterapii, jejich aplikace, aftrerloading. Radioisotopová terapie otevřenými zářiči b a a - léčba štítné žlázy radijódem 131J, paliativní radionuklidová terapie metastáz, hematologická terapie, radionuklidová synovektomie. Vlastnosti používaných radionuklidů a terapeutických radiofarmak, dozimetrické monitorování radionuklidové terapie - stanovení radiačních dávek v orgánech, metoda MIRD, 3D dozimetrie. |
| 3.7.
Technologické využití záření - radiační syntéza látek, radiolýza, radiační konzervace a sterilizace, iontová implantace, modifikace vlastností látek a dopování příměsí.............. |
| 4.
Radionuklidová scintigrafie - nukleární medicína - |
| 4.1. Podstata a
druhy scintigrafie Základní principy scintigrafického zobrazení. Scintigrafie planární a tomografická. Scintigrafie statická a dynamická. Pohybové scintigrafy - princip činnosti a konstrukce. Fokusační kolimátory, registrační zařízení. Nevýhody ve srovnání se scintilačními kamerami. |
| 4.2.
Scintilační kamery Princip činnosti Angerovy kamery Kolimace záření g , tenký velkoplošný scintilační krystal, soustava fotonásobičů, komparátor a vznik souřadnicových impulsů X-Y, sumární zesilovač, analyzátor a vznik trigrovacích impulsů Z, zobrazení scintigrafického obrazu na osciloskopu. Analogové obrazy - perzistentní osciloskop, fotografování analogových obrazů, expozice a kontrast, informační hustota a vliv statistických fluktuací. Digitální obrazy - analogově-digitální konvertor (ADC), připojení kamery k počítači, digitální scintigrafické kamery. Konstrukční uspořádání scintilační kamery - stínící obal kamery, upevnění kolimátorů, stojan a gantry kamery, mechanické pohyby. Kolimátory – konstrukce (paralelní, divergentní, konvergentní, jednoděrové, speciální kolimátory “fan beam” pro SPECT) energetické vlastnosti, citlivost (účinnost), prostorové rozlišení, zásady pro optimální volbu kolimátorů. Nepříznivé vlivy u scintigrafie a jejich korekce - rozlišení, kontrast obrazu - volumové a aktivitní zkreslení (partial volume effect) a jeho korekce, hloubkové prozařování, sumační efekt a interference struktur, absorbce (atenuace) záření g, statistické fluktuace a šum v obrazech, Comptonův rozptyl. Korekční metody, riziko korekčních artefaktů. Kvalita scintigrafického obrazu a detekovatelnost lézí - kontrast předmětu a obrazu, degradace rozlišením, statistické fluktuace, poměr signál-šum, kritéria rozpoznatelnosti lézí. Vliv vzdálenosti, atenuace, sumace vrstev a rozptýleného záření. Možnosti zlepšení kvality obrazu a detekovatelnosti lézí. Kvantifikace pozitivních lézí na gamagrafických obrazech - standardized uptake value SUV (SUVmax, SUV50, SUV70). Zobrazovací vlastnosti kamery - vnitřní rozlišení detektoru a celková rozlišovací schopnost kamery FWHM, FWTM. Mrtvá doba scintilační kamery. Homogenita zorného pole - příčiny nehomogenity, kontrola a korekce nehomogenity, kalibrace zobrazovacích vlastností kamery. Spektrometrické nastavení scintilační kamery a jejich vliv na kvalitu obrazu - potlačení Comptonovsky rozptýleného záření. Alternativní fyzikální principy scintilačních kamer - drátové kamery, multikrystalové a multipixelové polovodičové kamery, Comptonovy kamery, kamery a gama-teleskopy pro vysoké energie. |
| 4.3.
Tomografické kamery Základní principy tomografického zobrazení. SPECT - princip činnosti jednofotonové emisní počítačové tomografie, střádání tomografických studií. Rekonstrukce tomografických obrazů - metoda zpětné projekce a iterativní rekonstrukce, výhody a úskalí. Vyžití SPECT v nukleární kardiologii, neurologii, nádorové diagnostice. Nepříznivé vlivy u SPECT a jejich korekce - atenuace, nehomogenity - prstencové artefakty, rekonstrukční artefakty - star-efekt, osa rotace; korekční metody. Kamery PET - princip činosti pozitronové emisní tomografie: koincidenční detekce ® elektronická kolimace g-záření; koincidence pravé, rozptylové a náhodné. Použití scintilátorů BGO a LSO, 2D a 3D akvizice. Střádání a rekonstrukce tomografických obrazů, výhody a úskalí. TOF - časová lokalizace místa anihilace. Nepříznivé vlivy u PET a jejich korekce - absorbce (atenuace) záření, rozptyl záření, dolet pozitronů, náhodné (falašné) koincidence. Pozitronové radionuklidy vhodné pro PET, možnosti využití PET v nádorové diagnostice, nukleární kardiologii, CNS, v monitorování hadronové radioterapie. Neutrony stimulovaná emisní počítačová tomografie NSECT - nepružné interakce neutronů, deexcitace jader, spektrometrická a gamagrafická detekce stimulovaného g-záření, rekonstrukce a vytvoření obrazu prostorové distribuce chemických prvků. |
| 4.4. Hradlovaná
dynamická scintigrafie Rychlé periodické děje - srdeční činnost, R-vlna EKG, periodicita a synchronizace, skládání fázové studie reprezentativního cyklu, rovnovážná ventrikulografie, selekce a vylučování cyklů. Frame-mod, LIST-mod, studie first-pass. Hradlovaná SPECT scintigrafie myokardu. |
| 4.5. Kontrola
kvality a fantomová scintigrafická měření Homogenita zorného pole kamery - měření s bodovým zářičem a plošným zdrojem, stanovení nehomogenity zorného pole, kalibrace homogenity. Rozlišení kamery - vnitřní a celkové rozlišení, měření s bodovým a čárovým zdrojem. Stanovení měřítka zobrazení. Mrtvá doba - mrtvá doba kamery a efektivní mrtvá doba systému kamera+počítač, měření metodou dvouvzorkovou, vícevzorkovou a metodou kontinuální změny aktivity. Fantomová měření - fantomy pro statickou scintigrafii (štítné žlázy, jater, ...), dynamické fantomy (např. srdeční), přínos fantomových měření. |
| 4.6. Vztah
scintigrafie a ostatních zobrazovacích metod Diagnostické metody: anatomicko-morfologické, funkčně-metabolické. Společné vlastnosti a rozdíly mezi scintigrafií a dalšími zobrazovacími modalitami: Rentgenové zobrazení (konvenční a CT) - odkaz. Ultrazvuková sonografie - šíření akustického signálu v tkáni, akustická impedance a echogenita, vznik sonografického obrazu. Dopplerovská ultrasonografie. Nukleární magnetická rezonance - fyzikální principy, buzení silného magnetického pole a radiofrekvenčního signálu, Larmorova rezonanční frekvence, relaxační časy T1 a T2, gradientní magnetické pole, kódování souřadnic a vznik tomografického obrazu (NMRI). Termografie - kontaktní metoda kapalných krystalů, elektronické zobrazení teplotní mapy v infračerveném záření. Elektroimpedanční zobrazení tkáně. Výhody, nevýhody a komplementarita jednotlivých metod. Specifická úloha a pozice nukleární medicíny. Fúze obrazů, hybridní tomografické systémy - kombinace PET+CT a SPECT+CT . |
4.7.
Matematická analýza a počítačové vyhodnocování |
| 4.8.
Radionuklidy a radiofarmaka pro scintigrafii Radionuklidy a radiofarmaka pro planární a SPECT scintigrafii - radiojód 131J, technecium 99mTc, radifarmaka pro scintigrafii ledvin, cholescintigrafii, kardologické scintigrafické metody, scintigrafii mozku, skeletu, perfuze plic, radioaktivní aerosoly a plyny (81mKr) pro ventilační scintigrafii plic. Pozitronové radionuklidy a radiofarmaka pro PET - 18F (18FDG), 11C, 13N, 68Ga, 15O. "Molekulární zobrazení", radiofarmaka pro nádorové zobrazení (18FDG,18FLT,18FET,...), imunoscintigrafie, značená cytostatika, apoptická radiofarmaka (99mTc-annexin V, 18F-ML-10). Příprava radiofarmak - radiofarmaka dodávaná výrobci, značení radifarmak na pracovišti, radionuklidová a radiochemická čistota radiofarmak. |
| 5.
Biologické účinky ionizujícího záření. Radiační ochrana. |
| 5.1. Účinky
záření na látku. Základní veličiny dozimetrie. Fyzikálně-chemické účinky ionizujícího záření - ionizace a rekombinace, ozáření prvků a sloučenin, hustota ionizace, disociace molekul, vznik radikálů, radiolýza sloučenin. Základní veličiny dozimetrie - absorbovaná dávka, dávkový příkon, kerma a expozice, lineární přenos energie, ekvivalentní dávka (dávkový ekvivalent), efektivní dávka - jejich definice a jednotky, měření. Fyzikální a biofyzikální dozimetrické veličiny. |
| 5.2. Biologické
účinky ionizujícího záření Mechanismy účinků záření na živou tkáň - ionizace atomů, volné radikály, chemické a biochemické účinky na molekulární úrovni, účinky na subcelulární a buněčné úrovni, radiobiologie a radiační ochrana. Buňky - základní jednotky živých organismů - buněčná membrána, cytoplasma, cytoskelet, jádro, DNA; prokariotní a eukaryotní buňky, mitochondrie, lysosomy, ribosomy. DNA, RNA, proteiny, chromosomy, telomery - struktura DNA, telomery a jejich mitotické zkracování, senescence buněk, Hayflickův limit počtu buněčného dělení, telomeráza a immortilizace buněk. Buněčné organely - mitochondrie, lysosony, ribosomy. Základní stádia účinku záření na živou tkáň - stadium fyzikální, chemické a biologické, zásahová a radikálová teorie, teorie duální radiační akce. Účinek záření na buňky - poškození DNA a chromozomů - jednoduché a dvojité zlomy DNA, fragmenty DNA, mikrojádra. Genotoxicita, vznik a reprodukce mutací, radiační účinky během buněčného cyklu, buňky kmenové a efektorové. Mechanismy buněčné smrti - apoptóza, autofagie, senescence, nekróza buněk, mitotická katastrofa. Volné radikály, antioxidanty, "kyslíkový efekt". Biochemické interakce buněk, bystander efekt dálkové indukce radiačních účinků v tkáni. Reparační procesy - nitrocelulární reparace, regenerace v buněčných populacích. Vztah mezi biologickým účinkem a dávkou záření. Účinky stochastické - genetické změny, zhoubné nádory. Lineárně-kvadratická a lineární bezprahová závislost stochastických účinků na dávce, závislost stochastických účinků na věku. Účinky deterministické (nestochastické) - usmrcení buněk, akutní nemoc z ozáření, lokální poškození, prahová závislost na dávce. Lineárně-kvadratický (LQ) model deterministického radiačního účinku - a a b procesy, časový vliv regenerace a repopulace buněk, efekt dávkového příkonu, biologický ekvivalent dávky BED. Obchylky od LQ modelu - bystander efekt, hyperradiosenzitivita v oblasti nízkých dávek Problematika velmi nízkých dávek - jsou škodlivé či prospěšné?, radiační hormeze a adaptivní odezva Časový průběh a druhy biologických účinků záření - poškození kmenových buněk, časné radiační účinky - akutní nemoc z ozáření a radiační dermatitida, radiační záněty, poškození embrya a plodu; pozdní radiační účinky - deterministické (nenádorové), stochastické (zhoubné nádory, genetické změny). Lokální radiační účinky tkáňové a orgánové - radiosenzitivita tkání a orgánů, funkční podjednotky, orgány sériové a paralelní. Zdroje ozáření ionizujícím zářením: Přírodní zdroje - radon, draslík 40, terestrální záření, kosmické záření. Umělé zdroje - lékařské aplikace diagnostické a terapeutické, jaderná technika, profesionální ozáření. |
| 5.3. Cíle a
metody ochrany před zářením Základní cíle radiační ochrany - vyloučení deterministických účinků, rozumně dosažitelné snížení rizika stochastických účinků, optimalizace radiační ochrany. Principy radiační ochrany - princip odůvodněnosti, princip optimalizace - ALARA, limitování. Faktory ochrany před zářením - čas, vzdálenost, stínění, zabránění kontaminaci. Ochrana před zářením a, b, g. Zásady ochrany pracovníků před vnějším zářením - dávkové limity, ochranné pomůcky při jednotlivých pracovních úkonech s ionizujícím zářením. |
| 5.4. Radiační monitorování a
osobní dozimetrie Monitorování pracovníků a pracovního prostředí na pracovištích s ionizujícím zářením. Osobní dozimetrie - druhy dozimetrů a jejich vlastnosti, organizace osobní dozimetrie. Měření dávky a dávkového příkonu v laboratořích, vyšetřovnách a na lůžkových odděleních. Systém monitorovacího programu pracovišť. |
| 5.5. Otevřené
radionuklidy. Vnější a vnitřní kontaminace Uzavřené zářiče - těsnost zapouzdření, stěrové zkoušky těsnosti. Otevřené zářiče - radioaktivní roztoky, plyny a aerosoly. Laboratorní práce s otevřenými radionuklidy a jejich skladování, radioaktivní odpady, aplikace radionuklidů pacientům. Radiační hygiena při použití otevřených zářičů - ochrana pracovníků před vnějším zářením a vnitřní kontaminací. Radioaktivní kontaminace: Povrchová kontaminace na pracovištích - její vznik, měření, dekontaminace. Vnitřní kontaminace - způsoby vzniku vnitřní kontaminace, její měření, stanovení radiačních dávek v orgánech z vnitřní kontaminace, metoda MIRD, 3D dozimetrie. |
| 5.6. Radiační
ochrana na pracovištích s ionizujícím zářením Kategorie pracovišť, kontrolované pásmo, ukládání a likvidace radioaktivních odpadů. Radiační nehody (havárie) - druhy radiačních nehod, ozáření a kontaminace osob, kontaminace pracovního a životního prostředí. Havárie s otevřenými zářiči - nadkritické množství, havárie jaderných reaktorů (havárie v Černobylu), nehody s uzavřenými zářiči. Radioaktivní odpady - pevné, kapalné, plynné. Ukládání a likvidace radioaktivních odpadů. |
| 5.7. Radiační
zátěž při radiační diagnostice a terapii Radiační riziko stochastických účinků - dávky záření a radiační rizika při nejčastějších metodách rtg diagnostiky a nukleární medicíny. Aplikace radiofarmak dětem a ženám v reprodukčním věku a v období gravidity - volba aktivity, minimalizace radiační zátěže. |
| 5.8.
Legislativní zabezpečení radiační ochrany Atomový zákon, SÚJB, Monitorovací program, ...... |
á Kliknutím na název příslušné kapitoly se zobrazí její plný text á
Předmluva
Toto obsáhlejší pojednání vzniklo jako elektronická forma
přednášek z jaderné a radiační fyziky, radioaktivity, vlastností
elementárních částic, metod detekce a spektrometrie
ionizujícího záření, aplikací záření v rtg diagnostice,
radioterapii, radioisotopové scintigrafii v nukleární
medicíně, a fyzikálních aspektů radiační ochrany,
konaných v rámci seminářů, kursů a přednášek na Klinice
nukleární medicíny v Ostravě.
V tomto pojednání jsem se pokusil shrnout
poznatky a zkušenosti, získané během svého více než
30-letého působení v oblasti jaderné a radiační fyziky.
Vedle teoretického studia a vlastních úvah to byly praktické
aplikace detekce a spektrometrie ionizujícího záření v
oblasti nukleární medicíny (především scintigrafie) a též
pedagogická činnost - přednášky z jaderné a radiační
fyziky pro studenty (především z Přírodovědecké fakulty
Ostravské university, obor fyzika a obory radiologické) a pro
radiační pracovníky v rámci postgraduálních seminářů a
kursů.
Jaderné a radiační procesy se snažím pojímat nikoli
izolovaně, ale v kontextu celé přírodovědy.
Časté jsou např. astrofyzikální odkazy na jaderné reakce a
interakce částic při bouřlivých procesech ve vzdáleném
vesmíru, včetně samotného vzniku vesmíru...
Některé pasáže jsou vytištěny petitem - obsahují
buď detailnější fyzikální analýzu jevů, nebo popis
technických podrobností měřící přístrojové techniky,
popř. exkurze do jiných oblastí vědy a techniky či filosofie
pro navození obecnějších souvislostí. Rád bych poprosil
čtenáře, aby v rámci svých časových možností a dle
svého zájmu, aspoň zběžně přečetli i tyto pasáže,
neboť mohou přispět ke komplexnějšímu pohledu
na danou problematiku.
Řada podrobností přijde ještě doplnit. Týká se to i
literárních odkazů. Jednotlivá pojednání jsem psal v
podstatě "zpaměti" tak, jak je přednáším a na
základě dlouholetých zkušeností v oboru, bez literární
rešerše. Další podrobnosti budou postupně doplňovány.
Celkově jsem se snažil podat komplexní, avšak přístupný
a polopopulární výklad fyzikálních jevů v
oblasti atomů, atomových jader, částic a záření, včetně
aplikací a technických principů přístrojové
techniky, s minimálním množstvím matematických
vzorců, tak aby byl srozumitelný i
pracovníkům nefyzikálních profesí -
lékařům, technikům, laborantům, jakož i studentům a
dalším zájemcům. Hlavní důraz je kladen na fyzikální
obsah a pochopení podstaty a
mechanismů studovaných jevů. Nakolik se mi to podařilo,
nechť posoudí čtenáři, vítám připomínky a návrhy.
Jako autor věřím, že vedle "praktických"
informací a faktických poznatků budou čtenáři sdílet i radost
z poznání skrytých mechanismů v nejhlubším nitru
hmoty a obdiv k důmyslným technickým
řešením experimentálních a měřících jaderných
zařízení.
Vojtěch Ullmann
| Zpět: Jaderná fyzika a fyzika ionizujícího záření | |||
| Jaderná a radiační fyzika | Detekce a spektrometrie záření | Aplikace záření | |
| S c i n t i g r a f i e | Počítačové vyhodnocování scintigrafie | Radiační ochrana | |
| Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu | Antropický princip aneb kosmický Bůh | |||
| AstroNuklFyzika ® Jaderná fyzika - Astrofyzika - Kosmologie - Filosofie | |||