Projekti / Programi
Mapiranje v stenah fuzijskih reaktorjev in znotraj bioloških celic
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 7.00.00 |
Interdisciplinarne raziskave |
|
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P230 |
Naravoslovno-matematične vede |
Atomska in molekularna fizika |
Fuzija, vodik, plazma, tokamak, devterij, celica, fiziologija, rentgenski spekter, protonski žarek, tkivo, fiziološki elementi, mikroelementi, težke kovine
Raziskovalci (7)
Organizacije (2)
Povzetek
Visokoenergijski fokusiran ionski žarek tvorimo tako, da curek pospešenih ionov zberemo s posebnimi magnetnimi kvadrupolnimi lečami. S kontroliranim usmerjanjem po vzorcu v obliki rastra na objektu izmerimo zemljevid z lateralno ločljivostjo, ki jo omejuje premer žarka. Elementno občutljiva metoda kartiranja temelji na detekciji rentgenskih žarkov, ki jih vzbudi protonski žarek. Z fokusiranim ionskim žarkom helijevega izotopa 3He vzbujamo v vzorcu reakcijo D(3He,p)4He, s katero izmerimo prisotost devterija v vzorcu. Predlagani projekt vključuje: 1. Razvoj detekcijske metode in raziskave zadrževanja goriva v stenah fuzijskih reaktorjev z visoko lateralno ločljivostjo z določanjem devterijeve mikroporazdelitve v materialih, izpostavljenih kontrolirani plazmi v tokamakih. 2. Razvoj merilne metode in raziskave elementnih porazdelitev znotraj bioloških celic s tehniko mikro-PIXE na zamrznjenih hidriranih vzorcih, pri katerih je nespremenjena morfologija tako na tkivnem, kot tudi na sub-celičnem nivoju, vključno s porazdelitvijo fizioloških kot tudi mikroelementov.
Pomen za razvoj znanosti
Z lastnimi tehničnimi rešitvami in kontrukcijo smo v okviru Projekta dogradili merilno postajo z ionskim mikrožarkom in na treh področjih dosegli vrhunske spektroskopske lastnosti:
-prvi in edini v svetu razpolgagamo s sistemom za spektroskopijo s konfokalno metodo PIXE,
-spektroskopija mikro-PIXE na bioloških tkivih je bila v okviru tega Projekta dograjena s sistemom za vzdrževanje zamrznjenih hidriranih vzorcev v vakuumu pri temperaturi -130 stopinj Celzija. Po razpoložljivih informacijah v svetu ne obstaja permanentna postavitev za spektroskopijo mikro-PIXE na hidriranih zamrznjenih tkivih;
-spektroskopija mikro-NRA s fokusiranim žarkom 3He za fuzijske raziskave.
S temi nestandardnimi raziskovalnimi metodami, ki jih ni mogoče pridobiti na komercialen način, pridobivamo nova znanja na interdisciplinarnih raziskovalnih področjih, ki obsegajo
biomedicinske raziskave, raziskave na področju fuzije in okolja.
Raziskovalna metoda mikro-PIXE s posebej razvito tehnologijo priprave bioloških tkiv omogoča vpogled v fiziološke procese v organizmih, ki jih je težko opazovati s standardnimi biomedicinskimi raziskovalnimi metodami. Omogoča kvantitativno mapiranje tkiv in sočasno določitev koncentracij fizioloških elementov, mikroelementov in težkih kovin v tkivih. Posebno dodano vrednost bo prinesla v Projektu razvita tehnologija zamerznjenih hidriranih tkiv, ki nudi najboljši približek in-vivo stanja in omogoča določanje elementnih porazdelitev na sub-celičnem nivoju.
Z mikro-NRA smo uspešno izvedli raziskave, ki jih je težko izvajati s širše dosegljivo standardno metodo NRA, kjer je premer žarka približno 1 mm. Izredna lateralna ločljivost metode mikro-NRA omogoča podroben vpogled v procese v stenah fuzijskih tokamakov. Natančno smo lahko raziskali vpliv mikrotopografije na zadrževanje goriva in preučili dogajanje v kastelacijskih režah, ki bo zelo pomembno tudi za delovanje novega fuzijskega reaktorja ITER.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati Projekta omogočajo vrhunsko raziskovalno delo na podrocju biomedicine z
elementnim in izotopskim mapiranjem bioloških tkiv. Izboljšave izvedene v
okviru projekta so omogočile izredno prepoznavnost centra in Instituta na
mednarodnem nivoju, saj bodo na merilni postaji po uspešni uvedbi tehnologije
zamrznjenih hidriranih tkiv še pogosteje gostovali tuji raziskovalci.
Tako je visokoenergijski fokusirani žarek na ionskem pospeševalniku IJS med
redkimi instalacijami velike raziskovalne opreme v Sloveniji, ki omogoča
raziskave tako domacim raziskovalcem kot gostujocim raziskovalcem iz EU na
osnovi znanstvenega predloga. Hkrati ob obvladovanju obsežne tehnologije
povezane z uporabo visokoenergijskih ionskih žarkov se iz pridobljenega znanja
rojevajo industrijske aplikacije in "spin-off" ideje, vklucno z novimi izdelki
slovenske industrije (Industrijski projekt DPP s podjetjem Instrumentation technologies, d.o.o., Solkan).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
