Měření fotonů pomocí elektronických dozimetrů při urychlování nabitých částic na Fyzikálním ústavu AV ČR v Praze

Bc. Jana ŽIDKOVÁ

Master's thesis

Measurement of photons via electronic dosimeters for the acceleration of charged particles at the Institute of Physics ASCR in Prague.

Abstract:

Diplomová práce je zaměřena na shrnutí současné problematiky práce s experimentálními lasery v Badatelském centru Prague asterix laser systém (PALS), které spadá pod Fyzikální ústav AV ČR a Ústav fyziky plazmatu AV ČR. Experimentální lasery slouží pro experimentální výzkum v oboru výkonných laserů a fyziky laserem vytvářeného plazmatu. Hlavním experimentálním zařízením Centra PALS je výkonný pulsní laserový systém Asterix IV, který Badatelské centrum PALS zakoupilo od německého Ústavu Maxe Plancka pro kvadratickou optiku v Garchingu u Mnichova (MPQ) za symbolickou 1 marku. Asterix IV patří mezi tři největší jodové lasery v Evropě. Mezi výzkumné programy probíhající na experimentálních laserech patří vývoj aplikace plazmových bodových zdrojů měkkého nekoherentního záření, vývoj a aplikace plazmových rentgenových laserů atd. Dalším zařízením nacházejícím se v Badatelském centru PALS patří laserový systém Ti Sapphire o výkonu 25 terawattů. Na tomto systému byl proveden obdobný experiment měření fotonů filmovými dozimetry. Na experimentálním laseru Asterix IV v Badatelském centru PALS nebyl dosud provedený žádný experiment s filmovými ani s elektronickými dozimetry. Tato práce se zabývá možností využití elektronických osobních dozimetrů při práci s lasery a zjištěním citlivosti těchto dozimetrů na rozdíl od jiných typů osobních dozimetrů. Tohoto cíle bylo dosaženo měřením na dvou na sobě nezávislých experimentech probíhajících na laserovém systému Asterix IV. Možnosti využití elektronických osobních dozimetrů pro měření v pulzním poli, přestože jsou navrženy pro měření dávek pouze v kontinuálním poli, je důležité především pro pracovníky nově budovaného centra Extreme Light Infrastructure v Praze (ELI). Centrum ELI bude jedno z nejmodernějších laserových zařízení na světě. V něm budou prováděny výzkumné a aplikační projekty zahrnující interakci světla s hmotou na intenzitě, která je asi 10 krát větší než současně dosažitelné hodnoty. ELI bude dodávat ultrakrátké laserové pulsy trvající typicky několik femtosekund (10-15 fs) a produkovat výkon až 10 picowattu. V Centru ELI bude na rozdíl od Centra PALS kontrolované pásmo, ve kterém je důležité monitorování zevního ozáření pracovníků. Proto si diplomová práce dává za cíl podpořit měřením na PALSu využití elektronických osobních dozimetrů v Centru ELI. Dalším cílem mé práce bude porovnat citlivost nejpoužívanějších typů osobních dozimetrů jako jsou filmové a termoluminiscenční dozimetry. V teoretické části je uveden popis a princip laseru Asterix IV. Dále pak definování ionizujícího záření a jeho druhů. V diplomové práci nechybí také vymezení pojmů jako je dozimetrie, typy dozimetrů, monitorování, radiační ochrana a veličiny s ní související. V metodice jsou rozebrána měření, která byla uskutečněna v rámci dvou experimentů za pomocí elektronických osobních dozimetrů, filmových dozimetrů a termoluminiscenčních dozimetrů. .Metodika je dále zaměřena na popis rozmístění laserového systému, především pak na popis interakční haly a interakčních komor, na kterých bylo prováděno měření. V metodice se nachází i řada fotografií vyfocených na pracovišti PALS pro snadnější orientaci. Ve výsledcích jsou hodnoty z jednotlivých měření zaneseny pro lepší přehlednost do tabulek. Diskuse je zaměřena především na potvrzení hypotéz. Jsou zde porovnány výsledky z elektronických, filmových dozimetrů a termoluminiscenčních dozimetrů. Výsledky jsou vztaženy na jeden výstřel a statisticky zpracovány. V případě celkového shrnutí práce je doporučeno používání elektronických osobních dozimetrů pro práci s experimentálními lasery a podpoře

Abstract:

n záměr využívání elektronických osobních dozimetrů v nově zbudovaném Centru ELI v Praze, zejména z důvodu vyšší citlivosti než jaká je u filmových a termoluminiscenčních dozimetrů a také pro snadnější, rychlejší a ekonomičtější vyhodnocení dávek.

Abstract:

The thesis is focused on summarizing the current issue of work with experimental lasers in the research center of Prague Asterix Laser System (PALS), which falls under the Institute of Physics and Institute of Plasma Physics. Experimental lasers used for experimental research in the field of powerful laser physics and laser-produced plasma. The main experimental facility PALS is a powerful pulsed laser system Asterix IV., The research center was purchased from the German Max Planck Institute for quadratic Optics in Garching near Munich for a symbolic 1 mark. Asterix is one of the three largest iodine lasers in Europe. Between the research programs being carried out on the experimental development of lasers include applications of plasma point sources of soft non-coherent radiation, development and application of laser plasma X-ray etc. Other facilities located in the research center include PALS laser system Ti - Sapphire power of 25 terawatts. In this system, a similar experiment was performed measuring photon film dosimeters. The experimental laser Asterix IV in the research center PALS have been no experiment with film or electronic dosimeters. This work deals with the possibility of using electronic personal dosimeters when working with lasers and detection sensitivity of the dosimeters, unlike other types of personal dosimeters. This was achieved by measuring the two independent measurements ongoing at the Asterix IV laser system. Possibilities of using electronic personal dosimeters for measuring the pulse field, even though they are designed to measure benefits only in the continuous field is particularly important for workers newly built ELI center in Prague. Center ELI will be the most modern laser equipment in the world. In it will be carried out the research and application projects involving the interaction of light with matter in intensity, which is about 10 times larger than the currently achievable. ELI will deliver ultrashort laser pulses lasting typically a few femtoseconds (10-15 fs) and produce power up to 10 PW. The ELI Center will be unlike PALS controlled area in which it is important to monitor external radiation workers. Therefore, the thesis is aimed at providing support for PALS measurement using electronic personal dosimeters Center ELI. We also compare the sensitivity of the most common types of personal dosimeters such as film and thermoluminescent dosimeters. In the theoretical part of the description and principle of laser Asterix IV. Furthermore, the definition of ionizing radiation and its species with a particular focus on gamma and X-rays. In this thesis remains missing definitions such as dosimetry, types of dosimeters, monitoring, radiation protection and value to it. In the methodology are then analyzed measurements that were carried out in two experiments using electronic personal dosimeters, film dosimeters and thermoluminescent dosimeters. Furthermore, also the deployment of the laser system, focusing mainly on the description of the interaction of the hall and the interaction chamber, where were measured. The methodology is also a series of photos of photos taken at the workplace PALS for easier orientation. In the results, the values of individual measurements recorded for better clarity in the tables and charts described. The discussion is focused on the confirmation of hypotheses. Are compared to results from electronic and film dosimeters and electronic dosimeters and termoluminescent. Results are based on one shot and statistically processed. In the event of a general summary of the work, it is recommended the use of electronic personal dosimeters to work with experimental lasers and supported the intention of the use of electronic personal dosimeters in the newly built Center ELI in Prague, mainly because of higher sensitivity than that with film and TLD and also for easier, faster, and economical evaluation of the benefits.

Keywords

Prague asterix laser systém (PALS), elektronický dozimetr, filmový dozimetr, termoluminiscenční dozimetr, fotony, radiační ochrana

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 8. 2014

Accessible from:: 11. 8. 2014

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jan Singer, CSc.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Health and Social Studies

Master programme / field:
Protection of Inhabitants / Civil Emergency Readiness