NA UK BOL INŠTALOVANÝ UNIKÁTNY ANALYZÁTOR IÓNOV
V rámci projektu UK a STU „Advancing University Capacity and Competence in Research, Development and Innovation (ACCORD)“, ktorý je spolufinancovaný Európskou úniou, bol v Centre nukleárnych a urýchľovačových technológií (CENTA) na Katedre jadrovej fyziky a biofyziky (KJFB) Fakulty matematiky, fyziky a informatiky daný do prevádzky unikátny Analyzátor vysoko energetických iónov na urýchľovačovú hmotnostnú spektrometriu izotopov (Accelerator Mass Spectrometry, AMS).
AMS umožní podstatne rozšíriť rádioizotopový výskum od trícia cez berýlium-10, uhlík-14, alumínium-26, chlór-36, vápnik-41, železo-55, stroncium-90, iód-129, cézium-135,137, olovo-210, rádium-226, protaktínium-231, izotopy tória, uránu, neptúnia, plutónia, amerícia až po izotopy curia. AMS znamená revolúciu v analýze izotopov, pretože umožňuje robiť výskumy, ktoré predtým neboli možné buď pre nízku citlivosť analytických zariadení, alebo pre nevyhnutnosť používať príliš veľké vzorky, ktoré však nebolo možné získať.
Zo skúmanej vzorky sa pripraví terčík, z ktorého sa v iónovom zdroji vytvorí zväzok študovaných iónov, ktoré sa urýchlia v tandemovom urýchľovači iónov a po ich fokusácii sa zväzok privedie do analyzátora iónov. Analyzátor priamo analyzuje aj rádioaktívne jadrá ako keby boli stabilné, netreba teda čakať na ich rádioaktívnu premenu, pretože sa analyzuje priamo hmotnosť iónov, nie žiarenie, ktoré vzniká pri rádioaktívnej premene jadier (napr. beta-žiarenie), čo je pri ich dlhých polčasoch premeny vážny problém. Použitím urýchlených iónov sa podstatne zníži pozadie, takže je možné určiť už niekoľko desiatok skúmaných rádioaktívnych atómov vo vzorke, oproti desiatkam až stovkám miliónov atómov, potrebných pri tradičných analýzach.
Analyzátor spolu s už existujúcim zariadením na analýzu vzoriek pomocou iónových zväzkov (Ion Beam Analysis, IBA), vybudovaným v rámci Štrukturálnych fondov EU, a v spolupráci s Medzinárodnou agentúrou pre atómovú energiu (IAEA), podstatne rozšíri výskum a využitie urýchľovačových technológií v prírodných, biomedicínskych, technických a humanitných vedách - od astrofyziky až po archeológiu. Medzi najdôležitejšie aplikácie bude patriť výskum klimatických zmien, výskum kozmického počasia, výskum rádioaktívneho znečistenia životného prostredia prevádzkou a haváriami jadrových elektrární, výskum zriedkavých jadrových procesov a premien (vrátane hľadania častíc temnej hmoty), štúdium poškodenia DNA a živých organizmov po ich ožiarení ionizujúcim žiarením, výskum degeneratívnych zmien v mozgu pacientov trpiacich Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou, výskum čistoty a radiačného poškodenia materiálov, výskum autentičnosti umeleckých diel (obrazy, sošky), rádiouhlíkové datovanie vzoriek z významných archeologických nálezísk na Slovensku, a veľa ďalších aplikácií.
Veľa z týchto výskumov bude možné realizovať vďaka pozemským izotopovým archívom (letokruhy stromov, vzorky ľadu z hĺbkových vrtov, stalagmity/stalaktity, sladkovodné a morské sedimenty, atď.), ale aj vďaka mimozemským archívom (meteority, mesačné vzorky a perspektívne tiež vzorky hornín z Marsu), pretože uchovávajú izotopové informácie po tisícky rokov až stovky miliónov rokov. Široká domáca a medzinárodná spolupráca vrátane spoločných vedeckých projektov s účasťou študentov, doktorandov a post-doktorandov bude nevyhnutnou podmienkou úspešného výskumu v takom širokom spektre vedeckých programov.
Vybudované urýchľovačové centrum, zahrňujúce AMS a IBA technológie (dodávateľmi boli National Electrostatic Corp. (USA) a KVANT s.r.o.), spolu s nízkopozaďovou gama-spektrometriou, ktorá patrí na KJFB k tradičným vedeckým zameraniam, bude patriť medzi významné svetové laboratóriá v oblasti urýchľovačových technológií a výskumu rádioaktivity pozemských a mimozemských objektov.
Celkový pohľad na Analyzátor vysoko energetických iónov pre urýchľovačovú hmotnostnú spektrometriu, spolu s CENTA tímom (v pozadí sprava: elektromagnetický analyzátor, elektrostatické analyzátory a koncový detektor iónov).
Pavel Povinec
FMFI UK