Stáhnout prezentaci
Prezentace se nahrává, počkejte prosím
1
TÝDEN VĚDY A TECHNIKY 2004 EVROPSKÁ SPOLUPRÁCE VE VĚDĚ A VÝZKUMU
ČEŠTÍ VĚDCI V CERN – ZKUŠENOSTI A APLIKACE
2
CERN
3
CERN
4
CERN
5
CERN 2003 2004
6
na výrobu a testování detektorů
RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem RNDr. Jiří Chudoba, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Počítače v CERN RNDr. Zdeněk Doležal, Dr., Matematicko-fyzikální fakulta UK Nadnárodní "firma" na výrobu a testování detektorů Mgr. Pavel Kundrát, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Aplikace fyziky částic v lékařství Ing. Otokar Dragoun, DrSc., Ústav jaderné fyziky AV ČR Nobelovská neutrina Představitelé ministerstev ČR: Ing. Petr Martínek, Ministerstvo zahraničních věcí ČR RNDr. Miloš Chvojka, CSc. , Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR Mgr. Jaroslav Kolín, Ministerstvo financí ČR
7
1997 RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem
8
1998 1999 RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem
9
2000 2003 RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem 1998
10
2003 2003 RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem 1998
11
2004 2004 RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem
12
2004 RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem
13
Experiment ATLAS
15
Instrumentace modulů kalorimetru Tilecal
16
Testování kalorimetru ve svazku částic
‘96
17
Od výsledku ze svazku až k předpovědím pro ATLAS
19
Test fyzikálních zákonů v praxi ….
20
1990 1990 RNDr. Jiří Chudoba, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Počítače v CERN
21
2000 1999 RNDr. Jiří Chudoba, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Počítače v CERN
22
Jiří Chudoba Fyzikální ústav AV ČR
Zpracování dat pro LHC Jiří Chudoba Fyzikální ústav AV ČR
23
Případy na LHC Z mnoha případů během jedné srážky…
Výběr: 1 z 1013 Jako hledání 1 člověka mezi 1000 násobkem populace Země. ... chceme rozpoznat tento případ
24
LHC data 40 miliónů srážek za sekundu
1 Megabyte (1MB) Digitální fotografie 1 Gigabyte (1GB) = 1000MB Film na DVD 1 Terabyte (1TB) = 1000GB Celosvětová produkce knih 1 Petabyte (1PB) = 1000TB Data za 1 rok z 1 LHC experimentu 1 Exabyte (1EB) = 1000 PB Množství informací vyprodukovaných na světě za celý rok LHC data 40 miliónů srážek za sekundu Po hrubém výběru se zaznamená 100 zajímavých srážek za sekundu 1 srážka ~ 1 Megabyte zápis 0.1 Gigabyte/sec 1010 zaznamenaných srážek za rok = 10 Petabyte/rok CMS LHCb ATLAS ALICE
25
LHC data Kde budou data skladována a jak budou zpracovávána?
Balón (30 Km) LHC data CD s daty z LHC za 1 rok! (~ 20 Km) Data z LHC experimentů za 1 rok by bylo možné uložit na 20 milionech CD! Concorde (15 Km) Kde budou data skladována a jak budou zpracovávána? Mt. Blanc (4.8 Km)
26
GRID počítačová střediska propojena chytrým software (middleware)
systém sám dokáže určit optimální místo pro zpracování úlohy Projekty: LHC Computing Grid European DataGrid EGEE
27
Vybavení na FZÚ 1.11. 2004 slavnostně otevřena nová hala pro servery
180 kW zálohované elektrické zdroje klimatizace, UPS, Diesel agregát síťové spojení 1 Gbps spojení do výzkumné sítě CESNET přímé optické spojení 1 Gbps přes CzechLight (CESNET- Amsterdam- Geneva) 2 x 9 skříní (racks) místnost pro obsluhu
28
Vybavení na FZÚ Regionální výpočetní centrum pro fyziku částic: farma GOLIÁŠ 32x dual PIII 1.13 GHz 49x dual Intel Xeon 3.06 GHz 2x dual Intel Xeon 2.8 GHz frontend 3x dual AMD Opteron 1.6 GHz 1 file server (64 bits) 2 testovací pracovní uzly Disková pole 30 TB a 10TB, ATA disky, 1TB SCSI disky 3x HP ProCurve Networking Switch 2848 Switch HP4108gl
29
výrobu a testování detektorů
1991 1998 RNDr. Zdeněk Doležal, Dr., Matematicko-fyzikální fakulta UK Nadnárodní "firma" na výrobu a testování detektorů
30
výrobu a testování detektorů
2001 RNDr. Zdeněk Doležal, Dr., Matematicko-fyzikální fakulta UK Nadnárodní "firma" na výrobu a testování detektorů
31
výrobu a testování detektorů
2001 RNDr. Zdeněk Doležal, Dr., Matematicko-fyzikální fakulta UK Nadnárodní "firma" na výrobu a testování detektorů
32
výrobu a testování detektorů
2003 2004 RNDr. Zdeněk Doležal, Dr., Matematicko-fyzikální fakulta UK Nadnárodní "firma" na výrobu a testování detektorů
33
Nadnárodní ,,firma“ na výrobu a testování detektorů
Z. Doležal Univerzita Karlova MFF
34
ATLAS 46m 22m
35
ATLAS - vnitřní detektor
36
Kinematické požadavky
ID - vnitřní detektor Funkce určení dráhy (track) - 6 přesných bodů určení hybnosti a náboje pomocí zakřivení v magnetickém poli 2 T určení polohy vrcholu (primárního, sekundárního) identifikace některých částic Kinematické požadavky Pokrytá oblast pseudorapidity ||<2.5 | |>15
37
Stripový detektor (SCT)
4 přesné body 4000 modulů, 6,2 mil. kanálů rozteč stripů ca 80 mikrometrů (strip 23 um) rozlišení 16 x 580 mikrometrů rozčlenění na válcovou (barrel) část a dopřednou (disk) 4 válce (stripy 80 mikronů x 12 cm) 9 disků (vějíř, stripy ca 80 mikronů x 12 cm) 1,2 m 5,6 m
38
Polovodičový stripový detektor
křemík, 280 mm, VD < 100 V, max. 500 V 768 hliníkových stripů IL < 6 V 99% účinnost typický signál elektronů
39
Komponenty SCT napájecí kabely chlazení optická vlákna detekční modul
40
Modul
41
Stavba modulu strip direction
42
Skládání modulů
43
Testy modulů
44
Testy modulů, Praha
45
Účastníci Amsterdam ČVUT UK Freiburg Mnichov Ženeva
46
Detektory Amsterdam ČVUT UK Freiburg Mnichov Ženeva
47
Hybridy Amsterdam ČVUT UK Freiburg Mnichov Ženeva
48
Moduly Amsterdam ČVUT UK Freiburg Mnichov Ženeva
49
Disky Amsterdam ČVUT UK Freiburg Mnichov Ženeva
50
Mgr. Pavel Kundrát, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Aplikace fyziky částic
v lékařství
51
2003 2004 Mgr. Pavel Kundrát, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Aplikace fyziky částic v lékařství
52
Aplikace fyziky částic v medicíně - Mohou částice léčit?
Mgr. Pavel Kundrát, PhD. Fyzikální ústav AV ČR
53
Fyzika jádra a částic v medicíně (1)
výzkum a možné aplikace: již přes 100 let 1895 W.C.Röntgen – RTG záření fyzikální vlastnosti, možné využití v medicíně aplikace: diagnostika – 6 týdnů, terapie – 12 měsíců po objevu 1896 H.Becquerel – přirozená radioaktivita 1898 M.Curie – radium léčba nádorových onemocnění 1923 G.de Hevesy – radioaktivní značení přesná detekce → vysoká citlivost, neovlivní fyziologické podmínky 131I + štítná žláza: kurativní (1938 Hertz, Roberts, Evans) další izotopy: paliativní léčba; diagnostika 1931 E.O.Lawrence – cyklotron izotopy s krátkou dobou života (1939 J.Lawrence – terapie) 1946 R.Wilson – hadronová radioterapie 1954 J.Lawrence – protonové svazky 1974 C.A.Tobias, J.Lawrence – ionty 1997 PSI, GSI – aktivní skenování 1951 Wrenn, Brownell, Sweet – pozitronová emisní tomografie (PET) 70. léta G.Hounsfield, A.Cormack – počítačová tomografie (CT) 1972 Damadian – jaderná magnetická rezonance detektory (filmy, ionizační komory, Geiger-Müllerovy čítače, scintilátory) prostorové rozlišení, nižší zátěž pacienta výpočetní metody
54
Fyzika jádra a částic v medicíně (2)
diagnostické metody: 3D zobrazovací techniky počítačová tomografie (CT) – RTG – elektronová hustota magnetická rezonance (MR, NMR, MRI) polarizace jádra ve vnějším mag. poli měkké tkáně (+ informace o typu tkáně) pozitronová emisní tomografie (PET) nosič + izotop (18F-deoxyglukosa (FDG), 11C-methionin) β+ rozpad, koincidence 2γ (511 keV) kinetika farmak, výzkum mozku – nádory, Alzheimerova choroba terapie nádorových onemocnění biologická účinnost ionizujícího záření: 300 Gy letální … ohřátí o 0.001°C fotonová radioterapie fyzikální omezení (exponenciální pokles dávky s hloubkou průniku) brachyterapie radioaktivní izotop vázaný na selektivně vychytávané látky (štítná žláza + jód) – kurativní, paliativní neutronová záchytová terapie (BNCT) neutronová terapie (externí svazek) svazky pionů π- hadronová radioterapie (protony, ionty)
55
Radioterapie nádorových onemocnění
lokální léčebná metoda přizpůsobit oblast předávané dávky podle tvaru ložiska konvenční radioterapie: fotony, elektrony (60Co, linac) exponenciálně klesající hloubkové dávky ozařování z více polí frakcionace radioterapie s modulovanou intenzitou (IMRT) nehomogenní intenzitní profil pokrytí cílové oblasti vysokou dávkou
56
Hadronová radioterapie
protony, ionty ( MeV, MeV/u) Braggův pík → vysoká konformace vyšší biologická účinnost (RBEion=Dx/Dion) nepříznivý kyslíkový efekt potlačen (OER=Dhypoxic/Doxic) frakcionace online monitoring PET nádory v blízkosti kritických zdravých struktur radioresistentní nádory úspěšnost léčby: zlepšení o 5-10% ČR: cca pacientů ročně
57
Modulace svazku: Pasivní rozptyl
58
Modulace svazku: Aktivní skenování
59
Hadronová radioterapie vs. IMRT
cílová oblast: nosohltan + lymfatické uzliny (žlutě) kritické orgány: mozkový kmen, příušní žlázy (červeně) fotony - IMRT protony – IMPT (aktivní skenování, 4 pole) E.Pedroni, Europhysics News 31, 2000
60
Hadronová terapie ve světě
cca pacientů (protony + ionty) cca 25 center, dalších 20 plánováno (USA, Evropa, Japonsko) fyzikální centra → medicínská střediska Loma Linda (USA) – 1991, HIMAC Chiba (Japonsko) – 1994 Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG) projekt ENLIGHT
61
ENLIGHT European Network for LIGht Ion Hadron Therapy (grant EC, ) využití iontových svazků v radioterapii – fyzikálně technické aspekty, indikace, výběr pacientů, ekonomické otázky European Society for Therapeutic Radiology and Oncology (ESTRO) European Organization for Nuclear Research (CERN) European Organisation for Research and Treatment of Cancer (EORTC) Gesellschaft für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt (GSI) German Cancer Research Center (DKFZ Heidelberg), German Heavy Ion Project (GHIP) Fondazione per Adroterapia Oncologica (TERA) Karolinska Institutet ETOILE Project, Université Claude Bernard Lyon 1 Med-Austron, Wien FZR - Project Forschungszentrum Rossendorf Linköping University Hospital Virgen de la Macarena Univerzita Karlova v Praze, Fyzikální ústav, Ústav jaderné fyziky AV ČR
62
Technické požadavky HT
dosah ve tkáni nádory očí 2-3,5 cm oblast hlavy a krku cm uvnitř těla cm potřebná maximální energie protony MeV ionty až 400 MeV/u posun Braggova maxima (1-3 mm) → kroky změny energie (0,5-1 MeV) velikost ozařovacího pole dávková rychlost → tok částic urychlovače cyklotron (IBA, Accel) synchrotron (PIMMS, PRAMES, Optivus, Hitachi, Siemens) gantry aktivní skenování
63
Cyklotron kompaktní (průměr 6m) pouze protony IBA
NPTC Boston, 2001 230 MeV fixní energie, nutnost brzdit částice zhoršené parametry svazku pasivní modulace
64
Synchrotron větší prostorová náročnost (PIMMS:průměr 23m)
variabilní energie lepší kvalita svazku aktivní skenování protony (PRAMES, Optivus) i ionty (PIMMS, HICAT) PIMMS (CERN): protony MeV uhlík MeV/u evropské projekty
65
HICAT Heidelberg Heavy Ion Cancer Therapy Centre p 48-220 MeV
He MeV/u C MeV/u O MeV/u linac: 5m, 7 MeV/u synchrotron, průměr 20m gantry 20m x 13m průměr (120t), aktivní skenování financování zajištěno - 75 mil. € preklinický provoz 2006, klinický od 2007
66
Další evropská centra TERA, Itálie ETOILE Lyon MedAustron, Rakousko
finální design, 50% prostředků zajištěno ETOILE Lyon MedAustron, Rakousko Karolinska, Stockholm technologie GSI → Siemens
67
Aktivity v rámci ČR interdisciplinární pracovní skupina „Využití ionizujících částic v lékařství a biologii“ 1.LF UK, FZÚ, ÚJF AVČR, ÚJV neutronová záchytová terapie (BNCT) klinické testy - ÚJV Řež , ÚJF AV ČR, Nemocnice Na Homolce, Onkologická klinika 1.LF UK a VFN hadronová radioterapie PRAMES ( ) Onkologie 2000 – PIMMS (gantry) studie „Onkologické centrum s hadronovou radioterapií“, FZÚ AVČR, květen od r.2002 ENLIGHT modelování mechanismu biologického účinku ionizujících částic detailní pravděpodobnostní model přesné zachycení podílu přežívajících buněk identifikace rozdílů mezi protony a těžšími ionty v inaktivačním účinku jednotlivých částic
68
Ing. Otokar Dragoun, DrSc
Ing. Otokar Dragoun, DrSc., Ústav jaderné fyziky AV ČR Nobelovská neutrina
69
Ing. Otokar Dragoun, DrSc
Ing. Otokar Dragoun, DrSc., Ústav jaderné fyziky AV ČR Nobelovská neutrina
82
Areál výzkumných ústavů v Řeži u Prahy Ústav jaderné fyziky Akademie věd ČR
84
Elektronový spektrometr Ústavu jaderné fyziky AV ČR v Reži
Část spektra elektronů radioaktivního zdroje 99mTc změřeného s rekordním energetickým rozlišením
90
na výrobu a testování detektorů
RNDr. Tomáš Davídek, PhD., Matematicko-fyzikální fakulta UK Jak se člověk stává fyzikem RNDr. Jiří Chudoba, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Počítače v CERN RNDr. Zdeněk Doležal, Dr., Matematicko-fyzikální fakulta UK Nadnárodní "firma" na výrobu a testování detektorů Mgr. Pavel Kundrát, PhD., Fyzikální ústav AV ČR Aplikace fyziky částic v lékařství Ing. Otokar Dragoun, DrSc., Ústav jaderné fyziky AV ČR Nobelovská neutrina Představitelé ministerstev ČR: Ing. Petr Martínek, Ministerstvo zahraničních věcí ČR RNDr. Miloš Chvojka, CSc. , Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR Mgr. Jaroslav Kolín, Ministerstvo financí ČR
Podobné prezentace
© 2024 SlidePlayer.cz Inc.
All rights reserved.