Repository of the Institute of Nuclear Physics PAN
Not a member yet
364 research outputs found
Sort by
Water equivalence of various 3D printed materials for proton therapy - Monte Carlo simulation, treatment planning modelling and validation by measurements
No full textIn this article, Water Equivalent Ratio (WER) of three selected materials: Polylactic Acid (PLA), Acrylonitrilebutadiene Styrene (ABS) and Polyethylene Terephthalate Glycol (PETG) - commonly used in additive manufacturing technology - was measured on 60 MeV proton beam and compared with values predicted by Treatment Planning System (TPS) and Monte Carlo (MC) simulation. The agreement within 1-3% and 1-6% was found between results obtained from the measurement with comparison to the MC simulation and TPS, respectively. It was concluded that 3D printable materials can be safely used in proton therapy
Electrospun iron- and copper oxide fibres for virus retention applications
No full textThis work describes the fabrication of ceramic fibers by electrospinning based on iron(III) oxide or copper(II) oxide. The fibers were produced from organic salt/polymer precursors and transformed into pure ceramic materials by firing. The fibers were designed to remove negatively charged viruses from drinking water. The obtained ceramic fibers were characterized by diameters of 0.23 ± 0.10 pm and 0.17 ± 0.06pm for iron- and copper-based fibers, respectively. The performance of 0.100g of fibers in the removal of MS2 bacteriophages in batch adsorption experiments reached log reduction values of 1.70 and 0.44 after 5 min and 10 min of contact time for iron(111) oxide and copper(11) oxide fibers, respectively.Funding: This work was supported by Switzerland through the Swiss Contribution to the enlarged European Union within the project "Novel nanocomposite filter media for adsorption based water treatment NANOSORP", PSRP: 209/2010
Niepewność modelu RBE w radioterapii protonowej opartego o stosunek alfa/beta oraz liniowy transfer energii
No full textZbiór zawiera dane z eksperymentów in-vitro prowadzonych na 11 liniach komórkowych:
V79-379A, V79-753B, DLD1, SQ20B, CI-1, C3H10T1/2, SCC25, HCT116, H184B5 F5-1M/10 and HF19. Dane te zaczerpnięto z krzywych przeżywalności dostępnych w artykułach źródłowych, a następnie dopasowano do nich model liniowo-kwadratowy, z którego uzyskano parametry α i β (04_Distributions, ryc. 1). Wszystkie operacje na danych eksperymentalnych, ich odczyt, przygotowanie (01_PreaparingData.ipynb) i analizę (02_Fitting_LQmodel.ipynb) wykonano w notatnikach Jupyter. Eksperymentalna baza danych została oczyszczona z wartości odstających na podstawie kilku warunków (03_Outliers.ipynb).
Porównanie dawki biologicznej (05_SOBP.ipynb , ryc. 2) przeprowadzono na podstawie profilu dawki głębokiej i LET („data/sobp_10mln”) stosowanego w eksperymentach radiobiologicznych in vivo na myszach (folder „mc_simulation”).The dataset includes data from in vitro experiments on 11 cell lines: V79-379A, V79-753B, DLD1, SQ20B, CI-1, C3H10T1/2, SCC25, HCT116, H184B5 F5-1M/10 and HF19 (folder „data”). These data were taken from the survival curves available in the source articles and then a linear-quadratic model was fitted to them , from which the α and β parameters were obtained (04_Distributions, Figure 1). All operations on the experimental data, their reading, preparation(01_PreaparingData.ipynb) and analysis (02_Fitting_LQmodel.ipynb) were performed in Jupyter Notebooks. The experimental database has been cleared of outliers based on several conditions(03_Outliers.ipynb).
A comparison of biological dose (05_SOBP.ipynb , Figure 2) was set up on a depth-dose and LET profile („data/sobp_10mln”) as being used in radiobiological in vivo mouse experiments (folder „mc_simulation”).European Commission: INSPIRE - INfraStructure in Proton International REsearch73098
Globalna rejestracja cząstek z kosmosu, projekt CREDO (cz. I)
No full textW artykule przedstawiono opracowany w Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie projekt CREDO. Omówiono metodę oraz znaczenie rejestracji i analizy promieniowania kosmicznego i radioaktywnego za pomocą małych detektorów znajdujących się np. w popularnych smartfonach. Rejestracja ta ma służyć wielkoskalowemu badaniu, m.in. różnorodnego promieniowania dochodzącego nieprzerwanie z kosmosu do Ziemi. Ma ono ogromne znaczenie naukowe i wywiera wpływ np. na życie biologiczne na Ziemi i na funkcjonowanie nowoczesnego sprzętu elektronicznego. Dla astrofizyków rejestracja ta może być nieocenionym źródłem informacji o mało znanym wysokoenergetycznym widmie promieniowania kosmicznego i przez to dostarczyć niezbędnych informacji do rozwiązania największych zagadek współczesnej kosmologii, jak np. ciemnej materii i energii. Zaproponowana metoda, ze względu na jej formę tzw. nauki obywatelskiej (popularna citizen science), ma także duże znaczenie socjologiczne i może obejmować wszystkich mieszkańców Ziemi
Selected measurements of final states with third-generation fermions in proton – proton collisions using the ATLAS detector at the LHC
No full textThis monograph is focused on the measurements performed by the ATLAS experiment
using final states containing third-generation fermions in the recent years and covers both the Run-1 and early Run-2 data taking periods of proton – proton collisions at ps = 7, 8 and 13 TeV centre-of-mass energies. The ATLAS algorithms for reconstructing and identifying the hadronically-decaying τ leptons and hadronic jets containing b-hadrons are described in detail, covering both the end-of-Run-1 status and Run-2 developments. In addition, experimental measurements of the efficiencies of these algorithms are presented together with the results on their misidentification rates in background objects.
Selected measurements (and derived conclusions) in the Standard Model sector are presented, including the measurement of τ polarisation in Z-boson decays and measurements in the SM Higgs sector with both ττ and bb final states. This is followed by a presentation of selected searches for non-Standard-Model Higgs bosons, including the heavy neutral one in di-τ and di-b decays as well as the searches for the charged Higgs boson in τυ and tb channels. No deviation from Standard-Model predictions is observed in any of the presented analyses and no hint of non-SM Higgs boson existence was found. Exclusion limits are presented instead
Towards incorporation of RBE uncertainty in proton therapy planning systems
No full textCurrent arguments concerning the variability of RBE in treatment plans are reviewed
and cases are discussed where proton therapy may require the use of treatment
planning systems in which a variable RBE is implemented. Novel and recently
introduced treatment modalities, such as Proton Arc Therapy, are considered. Risk
management following the implementation of a variable RBE in proton therapy planning
is also introduced and discussed.This research was supported in part by PL-Grid Infrastructure and by the Horizont 2020 project INSPIRE Grant 730983
Hadronic final states in diffractive pp scattering at √s=13 TeV using the ATLAS detector
No full textNiniejsza praca doktorska jest poświęcona badaniom rozkładów cząstek naładowanych produkowanych w oddziaływaniach dyfrakcyjnych proton-proton zachodzących na akceleratorze LHC. Jedną z sygnatur takich oddziaływań jest nietknięty, lecz spowolniony proton poruszający się w przód pod bardzo małym kątem względem osi wiązki, tzw. proton rozproszony dyfrakcyjnie W danych użytych w tej pracy protony dyfrakcyjne były rejestrowane przez specjalnie do tego celu skonstruowane detektory AFP, stanowiące jeden z poddetektorów eksperymentu ATLAS. Zostały one zainstalowane w tunelu LHC w 2016 roku.
Analiza przeprowadzona w niniejszej pracy jest oparta na danych o scałkowanej świetlności wynoszącej około 51 nb-1, pochodzących z oddziaływań proton--proton zachodzących przy energii w układzie środka masy równej 13 TeV. Zostały one zebrane podczas jednego z tzw. runów w 2017 roku. Warto podkreślić, że jest to pierwsza analiza fizyczna wykorzystująca dane zebrane przez detektory AFP.
W tej rozprawie zmierzono rozkłady cząstek naładowanych produkowanych w centralnej części detektora ATLAS. Rozkłady te przedstawiają krotności produkowanych cząstek, ich pędy poprzeczne oraz zmienną pseudorapidity, mówiącą o rozkładzie kątowym cząstek. Domyślny obszar, w którym mierzone są rozkłady cząstek, odpowiada względnej stracie energii protonu dyfrakcyjnego wynoszącej 3,5 - 8%. Dodatkowo zakres ten został podzielony na trzy podobszary równej szerokości, w których również zostały zmierzone wspomniane wcześniej rozkłady cząstek.
W analizie akceptowano przypadki, w których wymagano, aby pęd poprzeczny cząstki był większy od 500 MeV i by wartość bezwzględna pseudorapidity była mniejsza niż 2,5. Zmierzone rozkłady zostały poprawione ze względu na obecność tła. Zastosowano również poprawki związane z efektywnością rekonstrukcji wierzchołków i śladów oraz akceptancją detektorów. Przewidywania dwóch modeli oddziaływań: PYTHIA 8.2 i EPOS zostały porównane do danych.This thesis is devoted to a study of the charged particle distributions in diffractive events.
Diffractively scattered protons were tagged using a dedicated forward detector of the ATLAS
experiment at the LHC, the AFP detector. This detector was installed in the LHC tunnel in
2016. The present analysis was performed using the data sample corresponding to an integrated
luminosity of 51 nb¡1 of proton–proton collisions at the centre-of-mass energy of 13 TeV, collected
in 2017. It is worth to emphasize that this is the first physical analysis using data collected by
the AFP detector.
The charged particle multiplicities, their transverse momenta and pseudorapidities were
measured. The measurements were performed in different regions of the relative energy loss
of diffractively scattered protons. Events were selected by asking at least one primary stable
charged particle with a transverse momentum of at least 500 MeV and the absolute value of
pseudorapidity smaller than 2.5. The relative energy loss range of diffractively scattered protons
in this dissertation is between 0.035 and 0.08 what can be translated into the diffractive mass
ranges of 2.4 TeV and 3.7 TeV. The measured distributions were corrected for two estimated
kinds of background. Corrections related to the vertex and track reconstruction efficiences were
applied. Finally, the obrained distributions were compared with the results offered by two Monte
Carlo generators, PYTHIA 8.2 and EPOS.This thesis was funded by the Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics Polish
Academy of Sciences. The Author of this thesis was granted the KNOW scholarship and financial support within the NCN grant 2015/19/B/ST2/00989.13
Influence of therapeutic proton beam on glioblastoma multiforme proliferation index – A preliminary study
No full textThe goal of the presented study was to compare the proliferation of different U118 MG and U251 MG glioblastoma cell lines irradiated with proton beam or X-rays in dose range 0.5-10.0 Gy. Cytokinesis-block micronucleus (CBMN) assay was carried out to study changes in proliferation presented as nuclear division index (NDI). Preliminary results suggest that protons and X-rays influence GBM (glioblastoma multiforme) cellular proliferation differently. Therapeutically, a decrease in NDI values with the increase in both types of radiation dose was found only for U251 MG cell line, thus can be classified as more radiosensitive than U118 MG cell line. Also for U251 MG GBM cell line, a therapeutic proton beam was more effective in inhibition of proliferation than X-rays. Genetic differences between GBM are supposed to be involved in the increased radiosensitivity, which is planned to be studied further by genes expression analysis
OSL and RL of LiMgPO4 crystals doped with rare earth elements
No full textB. Marczewska, A. Sas-Bieniarz, P. Bilski, W. Gieszczyk, M. Kłosowski, M. Sądel,
OSL and RL of LiMgPO4 crystals doped with rare earth elements,
Radiat. Meas., 129 (2019) 106205, doi: 10.1016/j.radmeas.2019.106205LiMgPO4 (LMP) doped with a combination of Tb, B, Eu, Er, Gd or Tm activators in form of the crystals grown by micro-pulling down process (MPD) was examined as optically stimulated luminescence detectors using continues wave and time-resolved modes (CW and TR-OSL) as well as radioluminescence (RL) under X-ray tube irradiation. The RL-OSL measurements were performed using a HELIOS-3 OSL reader with a 460 nm diode light stimulation and 240–400 nm emission wavelength range for signal recording and compared with CW-OSL measured by Risoe reader. In TR-OSL mode the most sensitive samples were the crystals doped with Tb, B and doped with Tb, B, Er, in CW-mode the highest signal was recorded for crystal doped with Tb, B, Gd. The linear dose response was observed in the range from 0.5 to 10 Gy. RL signals measured for the dose rates of 62 mGy/min of X-rays was very high for all investigated crystals, especially for the crystal doped with Tm and Tb, B. The highest RL signal was observed for the crystal doped with 1.2mol% of Tm.National Science Centre, PolandUMO-2016/21/B/ST8/0042
Badanie dynamiki zmian aktywności wybranych izotopów promieniotwórczych w atmosferze przy użyciu metod eksploracji danych
No full textRozprawa doktorska dotyczy badania dynamiki zmian stężenia i depozycji aktywności wybranych izotopów alfa i gamma promieniotwórczych (238Pu, 239+240Pu, 210Pb, 7Be, 137Cs, 22Na, 40K) w atmosferze na podstawie wieloletniego zestawu danych pomiarowych próbek aerozoli atmosferycznych pochodzących z przygruntowej warstwy powietrza oraz próbek całkowitego opadu atmosferycznego zebranych w Krakowie w latach 2005-2016. Izotopy będące przedmiotem badań reprezentują ważne (ze względu na pochodzenie) grupy izotopów promieniotwórczych występujących w środowisku, tj. izotopy pochodzenia ziemskiego (40K i 210Pb), izotopy kosmogeniczne (7Be i 22Na) oraz izotopy antropogeniczne (238Pu, 239+240Pu i 137Cs) i w związku z tym mogą być wykorzystywane, jako wskaźniki procesów transportu aerozoli w atmosferze. Komplementarne zbadanie ich zawartości oraz zmienności w czasie zarówno w przygruntowej warstwie powietrza jak i w całkowitym opadzie atmosferycznym dla tak długiego okresu pomiarowego może stanowić cenny wkład do bazy wiedzy z dziedziny badań radioaktywności atmosfery.
W ramach projektu badawczego będącego podstawą do napisania rozprawy doktorskiej zrealizowano następujące cele naukowe:
• wyznaczenie zawartości izotopów 238Pu, 239+240Pu, 210Pb, 7Be, 137Cs, 22Na, 40K w przygruntowej warstwie powietrza oraz w całkowitym opadzie atmosferycznym
• wykrycie korelacji wzajemnych, w szczególności sezonowych między wybranymi izotopami antropogenicznymi (238Pu, 249+240Pu, 137Cs), kosmogenicznymi (7Be, 22Na) i ziemskimi (40K, 210Pb) w przygruntowej warstwie powietrza i w całkowitym opadzie atmosferycznym
• zbadanie zależności stężenia aktywności rozważanych izotopów w przygruntowej warstwie powietrza od stężenia pyłu zawieszonego w powietrzu
• zbadanie zależności stężenia i depozycji aktywności rozważanych izotopów w badanych próbkach od wybranych wskaźników meteorologicznych
• zbadanie zależności między stężeniem aktywności rozważanych izotopów w przygruntowej warstwie powietrza, a stężeniem i depozycją aktywności tych izotopów w całkowitym opadzie atmosferycznym
• identyfikacja źródeł plutonu w badanych próbkach na podstawie znajomości stosunku aktywności 238Pu/239+240Pu oraz 137Cs/239+240Pu
• oszacowanie dawek pochodzących od narażenia zewnętrznego i wewnętrznego na promieniowanie jonizujące emitowane przez rozważane izotopy zawarte w przygruntowej warstwie powietrza
• zbadanie sezonowości oraz trendów długookresowych w szeregach czasowych stężenia i depozycji aktywności rozważanych izotopów promieniotwórczych w badanych próbkach
Z uwagi na długi okres pomiarowy (12 lat) oraz dużą liczbę próbek (tygodniowe próbki filtrów powietrza i miesięczne próbki całkowitego opadu atmosferycznego) analizowany zbiór danych złożony był z ok. 3800 wyników pomiarowych. Analiza tak dużego zbioru rzeczywistych danych wymaga kompleksowego, usystematyzowanego podejścia, dlatego wszystkie analizy wykonane zostały z użyciem metod eksploracji danych w oparciu o model CRISP-DM.Dissertation concerns the study of the dynamics of changes in the activity concentration and deposition of selected alpha and gamma radioisotopes (238Pu, 239 + 240Pu, 210Pb, 7Be, 137Cs, 22Na, 40K) in the atmosphere, based on a long-term set of measurement data of aerosol samples coming from ground air layer and of total atmospheric precipitation samples collected in Krakow in 2005-2016. Isotopes being the subject of research represent important (due to the origin) groups of radioactive isotopes present in the environment, i.e. isotopes of terrestrial origin (40K and 210Pb), cosmogenic isotopes (7Be and 22Na) and anthropogenic isotopes (238Pu, 239 + 240Pu, 137Cs) and can therefore be used as an indicator of different aerosol transport processes in the atmosphere. Complementary examination of their content and variability over time, both in the ground-level layer of air and in total atmospheric precipitation for such a long measurement period can be a valuable contribution to the knowledge base in the field of radioactivity of the atmosphere researches.
Within the research project being the basis for the doctoral thesis, the following scientific goals were realized:
• determination of the amount of radioisotopes: 238Pu, 239 + 240Pu, 210Pb, 7Be, 137Cs, 22Na, 40K in the ground level air layer and in total atmospheric precipitation
• recognition of mutual correlations, in particular seasonal correlations between selected anthropogenic (238Pu, 249 + 240Pu, 137Cs), cosmogenic (7Be, 22Na) and terrestrial (40K, 210Pb) isotopes in ground level air layer and total atmospheric precipitation
• examining the relationship between the activity concentration of considered isotopes in the ground level of the air layer and the concentration of dust suspended in the air
• examining the dependence of activity concentration and deposition of considered isotopes in the tested samples on selected meteorological indicators
• examining the relationship between the activity concentration of the considered isotopes in the ground level of air, and the activity concentration and deposition of these isotopes in total atmospheric precipitation
• identification of plutonium sources in the tested samples on the basis of the 238Pu / 239 + 240Pu and 137Cs / 239 + 240Pu activity ratios
• estimation of doses from external and internal exposure to ionizing radiation emitted by the considered isotopes contained in the ground-level layer of air
• study seasonality and long-term trends in the time series of activity concentration and deposition of considered radioisotopes in the tested samples
Due to the long measurement period (12 years) and a large number of samples (weekly air filter samples and monthly samples of total atmospheric precipitation), the analyzed dataset was composed of about 3800 measurement results. Analysis of such a large set of real data requires a comprehensive, systematic approach, therefore all analyzes were made using data mining methods based on the CRISP-DM model.25