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MEDAPP & NECTAR

Spaltneutronen für wissenschaftliche, medizinische und industrielle Anwendungen

MEDAPP and NECTAR MEDAPP and NECTAR

Beide Instrumente MEDAPP (medizinische Anwendungen) und NECTAR (Neutronen-Computertomographie und Radiographie) befinden sich am Strahlrohr SR10 für schnelle Neutronen, an dessen Eingang sich wiederum eine Uran-Konverterplatte befindet. Dies ist weltweit einzigartig. Beide Instrumente werden mit Spaltneutronen betrieben und werden für eine Vielzahl verschiedenster Anwendungen eingesetzt. Für ausgewählte Fragestellungen ist eine alternative Verwendung von thermischen Neutronen in Umsetzung.

MEDAPP
MEDAPP ist ein Instrument, welches in erster Linie für die medizinische Behandlung von bösartigen Tumoren errichtet wurde; jedoch kann der Bestrahlungsraum (siehe Abbildung oben, sowie Galerie Foto 1 und 2) auch für allgemeine Zwecke verwendet werden, z.B. für die biologische Forschung und technische Bestrahlungen. Aufgrund ihres Energiespektrums haben schnelle Spaltneutronen die höchste biologische Wirksamkeit zur Verwendung bei der Krebsbehandlung im Vergleich zu klinischen Neutronenstrahlen. Sonst ist die biologische Wirksamkeit nur vergleichbar mit der von schweren Ionen. Dieser Vorteil geht auf Kosten der Eindringtiefe in das Gewebe und beschränkt die Anwendung von schnellen Spaltneutronen wegen der relativ geringen Energie von 2 MeV auf oberflächennahe Tumore, typischerweise wiederkehrende Brusttumore und Melanome.

Der besonders große Strahlquerschnitt des Strahlrohrs SR10 ermöglicht die Bestrahlung von ziemlich großen Objekten, wie Gruppen von Zellkulturflaschen oder komplette elektronische Geräte. Darüber hinaus kann das Instrument FaNGas (Fast Neutron Gamma Spectrometry), bestehend aus einem beweglichen abgeschirmten HPGe Detektorsystem, innerhalb der MEDAPP Bestrahlungskammer installiert werden, um prompte Gammastrahlung zu messen, beispielsweise aus (n,n'), (n,2n), (n,p) und (n,α) Reaktionen und zur zerstörungsfreien qualitativen Elementaranalyse.

NECTAR
NECTAR ist eine vielseitige Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von verschiedenen Objekten mittels Radiographie bzw. Tomographie mit Spaltneutronen. Die erhaltenen Bilder (Radiographien, 2- und 3-D-Tomographien etc.), von mit Spaltneutronen untersuchten Objekten zeigen oft ergänzende oder zusätzliche Informationen im Vergleich zu der Untersuchung mit Röntgenstrahlen, Gammastrahlung oder auch mit kalten bis thermischen Neutronen. Speziell für große Objekte, bestehend aus dichten Materialien, sind Spaltneutronen aufgrund ihrer hohen Eindringtiefe und ihre zugleich hohen Empfindlichkeit für wasserstoffhaltige Materialien, hervorragend für die zerstörungsfreie Untersuchung geeignet.

Das Instrument NECTAR wird durch das “Networked Integrated Control System” gesteuert (siehe auch NICOS). Es ist eine Python-basierte Steuerungsumgebung, die eine einfache Nutzung für nicht versierte Anwender und die Entwicklung individueller Skripte für fortgeschrittene Benutzer ermöglicht.
Die erworbenen Radiographien sind in verschiedenen Bildformaten verfügbar (z.B. fits und tif) und können von den meisten gängigen Bildbearbeitungsprogrammen verarbeitet werden. Auf Wunsch steht die entsprechende Visualisierungssoftware für die Datenanalyse vor Ort zur Verfügung.

Technische Daten und typische Anwendungen

MEDAPP

Neutronenspektrum

  • Spaltspektrum
    • Mittlere Energie: 1.9 MeV
    • Fluss: bis zu 7·108 cm-2 s-1 (abhängig von der gewählten Filtereinstellung)
  • Thermisches Spektrum (D2O Moderator, ohne Konverter)
    • Mittlere Energie: 28 meV
    • Fluss: ca. 2·109 cm-2 s-1

Kollimation

  • Multi-Lamellen-Kollimator, individuell einstellbar bis zu 27 cm x 19 cm

Probenort

  • Max. 40 cm x 30 cm

Detektorsysteme

  • Ionisationskammern für Dosimetrie entsprechend nach Bedarf
  • 50%-HPGe Detektionssystem abgeschirmt mit PE, B4C, und Pb
  • Nutzersysteme können temporär installiert werden

Typische Anwendungen

  • Medizinische Behandlung mit Neutronen, z.B. von bösartigen, oberflächennahen Tumoren
  • Biologische Dosimetrie, z.B. Bestrahlungen von Zellkulturen
  • Bestrahlungen von elektronischen Komponenten (auch “on-line” Tests)
  • Grundlagenforschung
  • In-beam Gammaspektroskopie

NECTAR

Neutronenspektrum

  • Spaltspektrum
    • Mittlere Energie: 1.8 MeV
    • Fluss: 8.7·105 cm-2 s-1 4.7·107 cm-2 s-1 (abhängig von der gewählten Filtereinstellung)
  • Thermisches Spektrum (D2O Moderator, ohne Konverter)
    • Mittlere Energie: 28 meV
    • Fluss: bis zu 1·107 cm-2 s-1

Kollimation

  • L/D: ≤ 233 +/- 16 (abhängig vom Kollimator)

Probenort

  • Max. 80 cm x 80 cm x 80 cm (W x H x T), max. Dicke auch abhängig vom Material
  • Max. 500 kg
  • Jede Standardprobenumgebung, die am MLZ verfügbar ist, aber auch Nutzerspezifische Probenumgebungen können verwendet werden (z.B. Wasserstoffversorgung)

Detektorsysteme

  • CCD-basierende (ANDOR DV434-BV, Andor iKon-M-BV, pco. 1600) Detektorsysteme mit unterschiedlichen Konvertern, z.B. pp-Konverter mit 30 % ZnS und 30 cm x 30 cm x 0.24 cm (B x H x T) verfügbar

Typische Anwendungen

  • Kulturelles Erbe
    • Restaurierung und Konservierung von Kunst- und Kulturgut
    • Innere Strukturen von großen archäologischen Objekten
  • Technologie
    • Wasserstoffspeicher
    • Abbau von Klebstoffen in Holz
    • Wasser oder Öl in großen metallischen Objekten (z.B. Getriebe)
  • Biologie
    • Wasseraufnahme in Baumstämmen

 

Instrumentverantwortliche

Dr. Franz Michael Wagner
Telefon: +49 (0)89 289-12156
E-Mail:

Dr. Thomas Bücherl
Telefon: +49 (0)89 289-14328
E-Mail:

Dr. Malgorzata Makowska
Telefon: +49 (0)89 289-14768
E-Mail:

MEDAPP
Telefon: +49 (0)89 289-14831

NECTAR
Telefon: +49 (0)89 289-11777

Betreiber

TUM

Publikationen

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu MEDAPP in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

impulse.mlz-garching.de

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu NECTAR in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

impulse.mlz-garching.de

Zitierung Instrument

MEDAPP: Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). MEDAPP: Fission neutron beam for science, medicine, and industry. Journal of large-scale research facilities, 1, A18. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-43

NECTAR: Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). NECTAR: Radiography and tomography station using fission neutrons. Journal of large-scale research facilities, 1, A19. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-45

Zitat bitte stets einschließlich DOI.

Galerie

MEDAPP
MEDAPP

Der Bestrahlungsraum von MEDAPP. © W. Schürmann, TUM

NECTAR
NECTAR

Instrument NECTAR. © W. Schürmann, TUM

NECTAR Beispiele
NECTAR Beispiele

Abbildung 1: Ausgewählte Anwendungsbeispiele für NECTAR

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