Badania intrdyscyplinarne i stosowane

Po fizykę, także fizykę jądrową, sięgają dziś chemicy, biolodzy, medycy, geolodzy, inżynierowie, a nawet ekonomiści. W takich interdyscyplinarnych obszarach nauki prowadzone są badania, zarówno podstawowe jak i stosowane

Działalność naukowa Instytutu związana z wykorzystaniem zaawansowanych metod fizyki do badań nad zdrowiem oraz ograniczeniem zagrożeń środowiskowych skupiona jest w Centrum Doskonałości o nazwie ADREM. Badania związane z nowymi materiałami prowadzone są przez Krakowskie Centrum Badawcze Inżynierii Jonowej.


I. Interdyscyplinarne aspekty fizyki układów złożonych

Zadania:

  • Identyfikacja uniwersalnych charakterystyk złożoności:
    • multifraktalne procesy stochastyczne;
    • teoria sieci złożonych;
    • specyfika rozkładów fluktuacji w systemach złożonych;
    • zjawiska krytyczne i efekty synchronizacji w dynamice finansów;
    • modele oddziałujących agentów;
    • zagadnienia lingwistyki ilościowej.
  • Dynamika nieliniowa i chaos klasyczny.

Zakład Teorii Systemów Złożonych (NZ44)


II. Badania eksperymentalne, teoretyczne i numeryczne oddziaływania promieniowania jądrowego z różnymi ośrodkami

Zadania:

  • Neutronowe strumienie impulsowe w ośrodkach skończonych (włączając niejednorodne) (współpraca: IFPiLM Warszawa).
  • Rozwój metod pomiarowych i interpretacyjnych dla jądrowej geofizyki otworowej.

Zakład Fizyki Transportu Promieniowania (NZ54)


III. Metody detekcji neutronów dla diagnostyki plazmy D-D i D-T pod kątem badań dla programu ITER
(realizacji zadań w projekcie Asocjacja EURATOM)

Zadania:

  • Detekcja neutronów opóźnionych z aktywacji materiałów rozszczepialnych w polu neutronowym wytwarzanym przez duże układy termojądrowe (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa; Asocjacja EURATOM-IPP, Greifswald, Niemcy; EFDA-JET, Culham, Anglia).
  • Detektory diamentowe w pomiarach neutronowych i cząstek alfa z emisji w plazmie termojądrowej (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa; EFDA, Niemcy; MAST-CLS, Culham, Anglia).
  • Modelowanie plazmy jako dynamicznego źródła promieniowania neutronowego w układach typu tokamak (współpraca: Asocjacja EURATOM-IFPiLM, Warszawa; Asocjacja EURATOM-IPP, Garching, Niemcy).

Zakład Fizyki Transportu Promieniowania (NZ54)


IV. Biologia radiacyjna i środowiskowa; retrospektywna dozymetria biologiczna ekspozycji radiacyjnych i środowiskowych - badanie wrażliwości osobniczej i wydajności naprawy DNA

Zadania:

  • Badania uszkodzeń DNA i chromosomów w funkcji ekspozycji środowiskowej, zawodowej lub wypadkowej (retrospektywna dozymetria biologiczna) z analizą ryzyka utraty zdrowia w wyniku tej ekspozycji.
  • Badania porównawcze wpływu niskich i wysokich dawek 131I na fenotypowe zróżnicowanie osobnicze w podatności na indukcję radiacyjnych uszkodzeń DNA oraz w wydajności komórkowych procesów naprawy.
    • analiza wpływu endogennych lub egzogennych czynników środowiskowych na wydajność procesu naprawy radiacyjnych uszkodzeń DNA;
    • analiza wpływu zróżnicowania polimorficznego na wydajność naprawy radiacyjnych uszkodzeń DNA.
  • Badania skutków interakcji pomiędzy promieniowaniem jonizującym i innymi czynnikami egzogennymi.
  • Analiza wpływu biologicznych i fizycznych czynników zewnętrznych jakość obrazu w automatycznym wyszukiwaniu metafaz dla potrzeb retrospektywnej dozymetrii biologicznej.
  • Bioidykacja terenów o podniesionym potencjale radiologicznym.

Zakład Fizyki Doświadczalnej Układów Złożonych (NZ52)


V. Obrazowanie i zlokalizowana spektroskopia magnetycznego rezonansu w badaniach biomedycznych

Zadania:

  • Badanie struktury i procesów fizjologicznych tkanek i narządów w stanach normalnych lub patologicznych metodami MRI/MRS (współpraca z Institute for Biodiagnostics (West), National Research Council, Calgary, Canada, Śląskim Uniwersytetem Medycznym w Katowicach, Akademią Wychowania Fizycznego w Krakowie, Katedrą Farmakologii Collegium Medicum UJ, Wydziałem Chemii UJ).
  • Zastosowanie obrazowania MR do badania procesów uwalniania substancji czynnych leków w układach modelowych (współpraca z Katedrą Farmacji Collegium Medicum UJ w Krakowie, Institute for Biodiagnostics NRC, Winnipeg, Canada, University of Toronto, Toronto, Canada).
  • Rozwój technologii obrazowania tensora dyfuzji (współpraca z Wojskową Akademią Techniczną w Warszawie).
  • Rozwój metod i oprzyrządowania do obrazowania i spektroskopii zlokalizowanej MR (we współpracy z Institute for Biodiagnostics National Reaearch Council, Winnipeg, Kanada).

Zakład Tomografii Magnetyczno-Rezonansowej (NZ56)


VI. Badanie zmienności układów biologicznych i środowiskowych oraz innych układów złożonych

Zadania:

  • Pomiar zawartości pierwiastków śladowych w próbkach biologicznych, medycznych i środowiskowych oraz określenie wpływu metali ciężkich na procesy fizjologiczne metodami PIXE i PIGE z użyciem wiązek jonów z akceleratora typu Van de Graaffa oraz promieniowania rentgenowskiego.
  • Pomiar składu pierwiastkowego, oznaczanie stopnia utlenienia fosforu, siarki i metali z III grupy oraz określenie lokalnej struktury wokół atomu centralnego w materiałach biomedycznych, w oparciu o metody wykorzystujące promieniowanie synchrotronowe oraz techniki spektroskopii wibracyjnej (współpraca z HASYLAB, Hamburg KIT, LNF Frascati i Triest, PSI, NSLS).
  • Badanie własności mechanicznych (elastyczność, adhezja) układów biologicznych z użyciem mikroskopu sił atomowych (AFM) (współpraca z Politechniką w Lozannie, Uniwersytetem w Linzu).
  • Zastosowanie mikrowiązki promieniowania X oraz mikrowiązki jonowej pojedynczych jonów do badań uszkodzeń radiacyjnych komórki, procesów ich naprawy oraz dróg sygnalizacji międzykomórkowej.
  • Rozbudowa traktu pomiarowego dla mikrotomografii i analiz TRXRF oraz naświetlań komórek w oparciu o mikrowiazkę promieniowania rentgenowskiego.
  • Obrazowanie mikrostruktur w układach złożonych metodami komplementarnymi.

Zakład Fizyki Doświadczalnej Układów Złożonych (NZ52)


VII. Rozwój i zastosowanie metod pomiaru substancji śladowych dla zagadnień fizyki środowiska, hydrogeologii i medycyny

Zadania:

  • Pomiary stężeń związków chlorowcowych CFC, SF6 oraz wodoru w obszarze aglomeracji krakowskiej i analiza wpływu cyrkulacji meteorologicznych powietrza na lokalne i globalne stężenie tych związków;
  • Opracowanie chromatograficznej metody pomiaru stężenia gazów szlachetnych He, Ar, Ne w wodzie, w zakresie stężeń istotnych dla badań hydrogeologicznych.
  • Opracowanie metody pomiaru śladowych ilości lotnych substancji organicznych w wydychanym powietrzu w oparciu o technikę GC/MS dla celów diagnostyki medycznej.

Zakład Fizykochemii Ekosystemów (NZ59)


VIII. Opracowywanie metod radiochemicznych dla badań podstawowych, medycznych i środowiskowych oraz badanie stężeń pierwiastków promieniotwórczych

Zadania:

  • Rozwój metodyki badań skażeń promieniotwórczych środowiska:
    • doskonalenie metod wydzielania pierwiastków promieniotwórczych i preparatyki źródeł dla potrzeb monitoringu emiterów alfa i beta w środowisku naturalnym. Prace nad powiązaniem procedur do oznaczeń 63Ni i 99Tc z dotychczas istniejącymi procedurami analitycznymi dla oznaczeń Pu, Th, Sr, Am, U;
    • wykorzystanie spektrometrii masowej w pomiarach radioaktywności środowiska (współpraca z ING PAN oraz z Wydziałem Chemii UJ);
    • wykorzystanie pomiarów spektrometrycznych stężeń emiterów alfa, beta i gamma w badaniach środowiska i w badaniach czystości radiologicznej próbek materiałowych.
  • Prowadzenie pomiarów zawartości substancji gamma-promieniotwórczych licznikiem całego ciała.
  • Przeprowadzenie pilotażowych badań na układach modelowych, związanych z opracowaniem warunków sorpcji i desorpcji wybranych izotopów na sorbentach zawierających minerały ilaste. Prace te będą prowadzone w aspekcie rozwoju energetyki jądrowej w Polsce i gospodarki odpadami radioaktywnymi. W szczególności prace dotyczące zagadnienia mobilności długożyciowych radionuklidów ewentualnie wyciekających ze składowiska.
  • Opracowanie metod otrzymywania i wydzielania radionuklidow dla tomografii PET i SPECT z wykorzystaniem cyklotronu AIC-144
    • prace nad otrzymywaniem 66Ga;
    • pilotażowe prace metodyczne dla protonowej analizy aktywacyjnej próbek biologicznych i środowiskowych.
  • Badanie stężeń radonu w różnych komponentach środowiska, doskonalenie technik pomiarowych (współpraca z Jožef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia, National Radiation Protection Institute, Chiba, Japan, H.N.B. Garhwal University, Indie).
  • Badanie dynamiki stężeń radonu i jego pochodnych w pomieszczeniach zamkniętych (współpraca z Politechniką Lubelską).
  • Pomiary stężeń izotopów promieniotwórczych w próbkach środowiskowych (współpraca m.in. z Politechniką Wrocławską, AGH, CLOR i GIG)

Zakład Fizykochemii Jądrowej (NZ57)
Akredytowane Laboratorium Ekspertyz Radiometrycznych (LER)


IX. Dozymetria luminescencyjna w pomiarach promieniowania jonizującego

Zadania:

  • Opracowanie i zastosowanie detektorów luminescencyjnych i metod dozymetrycznych do pomiarów dawek promieniowania jonizującego.

Ochrona radiologiczna

Zadania:

  • Kontynuacja prowadzenia rutynowej ochrony radiologicznej pracowników IFJ.
  • Prowadzenie akredytowanych pomiarów przez Laboratorium Wzorcowania Przyrządów Dozymetrycznych.
  • Prowadzenie akredytowanych pomiarów przez Laboratorium Dozymetrii Indywidualnej i Środowiskowej.

Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii (NZ63)


X. Inżynieria cienkich warstw, powłok i nanomateriałów

Zadania:

  • Modyfikacja struktury nanomateriałów o prostopadłej anizotropii magnetycznej poprzez domieszkowanie i obróbkę termiczną (współpraca z Uniwersytetem w Chemnitz oraz z Uniwersytetem w Sumach, Ukraina).
  • Nanostrukturyzacja magnetycznych układów cienkowarstwowych wiązkami jonowymi, wiązką lasera oraz metodami chemicznymi ((współpraca z Instytutem Technologicznym w Karlsruhe oraz z Uniwersytetem w Konstanz)
  • Mikrostuktura powłok, warstw gradientowych oraz cienkich warstw formowanych metodami jonowymi i plazmowymi. (Centrum Doskonałości IONMED).
  • Synteza powłok diamentowych i badanie ich struktury i własności dozymetrycznych.
  • Spektroskopowe metody jądrowe w badaniach nanomateriałów, stopów i związków międzymetalicznych(współpraca z Uniwersytetem w Mińsku, Białoruś).

Zakład Fizyki Doświadczalnej Układów Złożonych (NZ52)


XI. Radiobiologiczne aspekty radioterapii jonowej

Zadania:

  • Przygotowanie zespołu fizyków do pracy w warunkach klinicznych.
  • Opracowywanie i rozwój istniejących modeli radiobiologicznych RBE i modeli transportu wiązek jonowych.

Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii (NZ63)


XII. Rozwój metod związanych z radioterapią protonową oraz prowadzenie radioterapii protonowej nowotworów oka

Zadania:

  • Rozwój nowych metod kontroli dawki i poprawa precyzji pomiaru dawki na stanowisku radioterapii.
  • Badanie dawek od promieniowania rozproszonego i generowanego na elementach formowania i monitorowania wiązki.
  • Doskonalenie metod pomiaru parametrów wiązki protonowej w zastosowaniach klinicznych.
  • Uczestniczenie zespołu IFJ PAN w prowadzeniu radioterapii protonowej nowotworów oka.

Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii (NZ63)