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

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 podpořen 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.