Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl
description
Transcript of Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl
![Page 1: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/1.jpg)
Zygmunt SzeflińskiŚrodowiskowe Laboratorium Ciężkich
Mikrowiązka ciężkojonowa
do badań radiobiologicznych w
ŚLCJ Wprowadzenie do dyskusji o projekcie
9 kwietnia 2014
Mikrowiązka ciężkojonowa
do badań radiobiologicznych w
ŚLCJ Wprowadzenie do dyskusji o projekcie
9 kwietnia 2014
![Page 2: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/2.jpg)
MotywacjaMotywacja
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Cele badań radiobiologicznych:Zidentyfikować wrażliwe na promieniowanie obszary w komórce (targety)Scharakteryzować mechanizmy uszkodzeń i naprawy
Mikrowiązki (jonowe lub rentgenowskie) dostarczają zdefiniowane dawki do poszczególnych komórek lub ich elementów (jąder)
![Page 3: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/3.jpg)
Co wiemy, pierwsze eksperymenty
Co wiemy, pierwsze eksperymenty
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Przed użyciem mikrowiązek było wiadomo, że promieniowanie jonizujące może wywołać:śmierć komórki,zaburzenia dziedziczenia.(informacja o dziedziczeniu znajduje się w jądrze komórkowym)
Biostack–Experiment*, APOLLO 16 z 1972 r.Sandwich z komórek i detektorów śladowych napromieniony promieniowaniem kosmicznym.Rezultat: komórki odległe o m wykazują uszkodzenia* H. Bücker, http://lsda.jsc.nasa.gov/books/apollo/S4ch1.htm
![Page 4: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/4.jpg)
CiekawostkiCiekawostki
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Linie komórkowe CHO naświetlane cząstkami wskazują na wymianę chromatyd również w komórkach nie trafionych jonem*.(efekt znany jako bystander)Kontrowersje wokół efektu bystander**--------------------------------------
*) H. Nagasawa, and J.B. Little; Induction of sister chromatid exchanges by extremely low doses of α-particles; Cancer Research 52 (1992) 6394-6396**) W.F. Morgan, W. Goetz and M.B. Sowa;No bystander effects after irradiation of mammalian cells with a variable energy electron microbeam; Journal of RadiationResearch 50 Suppl. (2009) A91**) U.Kźmierczak et al., Acta Phys.Pol B 45(2014 553-558
![Page 5: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/5.jpg)
Rozwiązania techniczneRozwiązania techniczne
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Wiązka pionowaMożliwość napromieniania komórek w pożywceMożliwe techniki imersyjne
Wiązka poziomaWiększość akceleratorów oferuje poziome wiązki, Zbędny kosztowny magnes odchylajacy.
![Page 6: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/6.jpg)
Rozwiązania techniczneRozwiązania techniczne
9.IV.2014Life Sciences, ŚLCJ
Wiązka kolimowana
Wiązka ogniskowana
![Page 7: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/7.jpg)
Rozwiązania techniczneRozwiązania techniczne
9.IV.2014Life Sciences, ŚLCJ
Wiązka kolimowana
Wiązka ogniskowana
Pojawia się halo od rozproszonych na kolimatorze cząstek,
Halo można minimalizować zmniejszając odległość między kolimatorem i szalką
Ograniczenie rozmiarów mikrowiązki do 2 m
Wiązki ogniskowane mają mniejsze rozmiary (do 20nm)
Mniej rozproszonych czastek trafiajacych poza plamkę wiązki,
Dobrze zdefiniowane energie i LET Ogniskowanie zwykle soczewkami
kwadrupolowymi
![Page 8: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/8.jpg)
Wiązki jonowe w EuropieWiązki jonowe w Europie
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
GSI- DarmstadtJony: węgiel do uranu, rzadziej p, He, LiEnergie: 1,4-11,4 MeV/uBadania: bystander, identyfikacja białek naprawczych, obrazowanie żywych komórekSNAKE, Maier LeibnitzlaboratoriumD- 85748 Garching, and Universität derBundeswehr München
Surrey Ion Beam Centre (vertical nanobeam)Jony: protony do CaEnergie: H+ 4MeV, 6MeV, O5+ 12MeVBadania: RBE różnych jonów, testy przeżywalności, promieniowrażliwość przy niskich dawkach
![Page 9: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/9.jpg)
Wiązki jonowe w EuropieWiązki jonowe w Europie
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Kraków, Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences
LIPSION, Leipzig Lund Nuclear Microprobe PTB Braunschweig INFN – Laboratori Nazionali di
Legnaro,Legnaro (Padova) Italy CEA Saclay CENBG Bordeaux
![Page 10: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/10.jpg)
Zasada działania cyklotronuZasada działania cyklotronu
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
rBq
2mvv
m
qB
rv
Cyklotron można charakteryzować przez wielkość K, określającą maksymalną do uzyskania energię jonów. Wielkość ta wynika z promienia magnesu i średniego pola magnetycznego
m
qBrv
222max
2
max 2/
m
qK
m
qRBuE
uMeVmuEKm
q/10/160;
4
125,0 max
![Page 11: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/11.jpg)
Wiązka pionowa w ŚLCJWiązka pionowa w ŚLCJ
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Dla jonów C3+ iloczyn BR maleje dwukrotnieDla jonów C2+ iloczyn BR maleje trzykrotnie
%5,1E
E
%1E
E
Po monochromatyzacji, można wiązkę ogniskować z dokładnością do nm.
![Page 12: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/12.jpg)
Możliwe eksperymentyMożliwe eksperymenty
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Stéphane Bourret, François Vianna, Guillaume Devčs, Vincent Atallah, Philippe Moretto, Hervé Seznec, Philippe Barberet, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 325 (2014) 27–34
Real-time visualization of XRCC1-GFP fusion protein dynamics induced by charged particles irradiation in living cells. Expression and accumulation of GFP-taggedhuman XRCC1 before and after charged particles irradiation. The nucleus is targeted in its center as indicated by a red cross on the first image and irradiated on 5 spotsdistributed on a 10-lm wide cross pattern at t = 10 s. Before irradiation, the fluorescence signal of XRCC1-GFP is spread over the whole nucleus. 100 ± 10 protons are delivered
![Page 13: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/13.jpg)
DziękujęDziękuję
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
![Page 14: Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef @ fuw.pl](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062314/56813c1a550346895da5907a/html5/thumbnails/14.jpg)
Cyklotron Warszawski (ŚLCJ)Cyklotron Warszawski (ŚLCJ)
9.IV.2014 Life Sciences, ŚLCJ
Podstawowe parametry:
Typ: Izochroniczny, AVF Średnica: 2 m Źródło jonów: ECR, 10 GHz Parametr K: 120-160 Struktura magnetyczna: Cztery sektory, prosta Struktura RF: Generatory 2x120 kW 12-21 MHz,dwa 45-stopniowe duanty, napięcie przyspieszania 70 kV Metoda wyprowadzenia wiązki: Zdzieranie ładunku Zakres wartości stosunku masa/ładunek jonów: 2-10
http://www.slcj.uw.edu.pl