1,721,004 research outputs found
Dose estimation in clinical phase - contrast mammography with synchrotron radiation
Get PDFNaslov doktorske disertacije: Procena doze u fazno – kontrastnoj
kliničkoj mamografiji sa sinhrotronskim zračenjem
Cilj. Sinhrotronsko zračenje odlikuju karakteristike koje ga čine posebno
interesantnim za primenu u mamografiji. Njegov širok energetski spektar i visok
fluks omogućavaju selekciju monohromatskog snopa izuzetno visokog intenziteta;
energija prilagođena svakoj pojedinačnoj pretrazi uspostavlja bolju ravnotežu u
odnos između predate doze i kvaliteta proizvedenog snimka. Zahvaljujući
laminarnoj formi snopa, smanjen je doprinos rasejanog zračenja, što se odražava na
dodatnu redukciju doze. Odlična prostorna koherencija izvora omogućava primenu
novih fazno senzitivnih metoda (fazno kontrastni (eng. phase – contrast, u daljnjem
tekstu PhC) i difrakcioni imidžing) i akviziciju snimaka detalja koje odlikuju loše
apsorpcione karakteristike. Ove imidžing tehnike omogućavaju prevazilaženje
osnovnog nedostatka konvencionalne mamografije - zavisnost kontrasta slike od
razlika apsorpcionih karakteristika strukturnih komponenti dojke; ovo je posebno
evidentno u mamografiji detalja relativno velikih dimenzija, čije apsorpcione
karakteristike su veoma bliskih istim od tkiva dojke koje ga okružuje (eng. low
contrast masses).
Istraživanja predstavljena u ovom doktorskom radu fokusirana su na dve
međusobno povezane grupe ciljeva:
Procenu radijacionog rizika prouzrokovanog izlaganjem x – zračenju
tokom PhC sinhrotronske mamografije
Valutaciju efikasnosti PhC sinhrotronske mamografije (u smislu
dozimetrijskih parametara) u odnosu na konvencionalnu mamografsku metodu.
Metode. Mamografska pretraga izvođena je simultarnim skeniranje dojke
pacijenta i detektora kroz monohromatski sinhrotronski snop laminarne forme.
Optimizovana ekspozicija podrazumevala je podešavanje parametara pretrage
(energije snopa i brzine skeniranja) u skladu sa morfološkim karakteristikama
(gustina žlezdanog tkiva) i debljinom organa. Ista se odvijala u dve faze, prva
(«preskeniranje») koja je imala za cilj definiciju parametara pretrage i druga u kojoj
se vršila akvizicija snimka («skeniranje»).
Procena srednje glandularne doze (MGD) tokom mamografske pretrage
pacijenata bazirala se na primeni koeficijenata normalizovane glandularne doze za
mamografiju sa nekonvencionalnim snopom zračenja, koji uspostavljaju odnos
između izmerene kerma vrednosti na površini kože pacijenta (ESAK) i MGD. Ovi
koeficijenti uzimaju u obzir individualne osobine dojke pacijenta (debljina i sastav)
i kvalitet x-zračenja. Za tu svrhu korišćen je sistem za dozimetriju s dve jonizacione
komore, dizajniran specijalno za monitoring snopa laminarne forme, koji garantuje
maksimalnu osetljivost u energetskom intervalu predviđenom za mamografsku
pretragu s sinhrotronskim zračenjem (15 – 22 keV).
Za eksperimentalnu proveru matematičkog algoritma za procenu srednje
glandularne doze, realizovanu sa LiF TLD dozimetarima (GR – 200) i
mamografskim fantomima (eng. Mammography Phototimer Consistency Testing
Slabs - MPCTS), kao parametar valutacije analitičke metode korišćena je relativna
procentualna razlika između procenjene («analitičke») i izmerene (TLD) doze.
Još jedna eksperimentalna provera analitičke metode realizovana je sa
različitim mamografskim fantomima (CD - Contrast Detail Mammography Phantom
i "Rachel" - The Anthropomorphic Breast Phantom) kao i uzorcima tkiva dojke
dobijenim nakon parcijalne i totalne mastektomije. U ovoj valutaciji, «analitičke»
doze su upoređene sa odgovarajućim vrednostima istih izračunatih primenom
koeficijenata normalizovane glandularne doze za mamografiju sa
nekonvencionalnim snopom zračenja.
Rezultati. Uzimajući u obzir analizirani uzorak od 88 mamografske
pretrage, srednje vrednosti kerme na površini kože pacijenta iznosile su 0,38 ± 0,34
mGy i 2,19 ± 0,75 mGy, tokom faze preekspozicije i faze akvizicije snimka,
respektivno. Iako rezultati pokazuju njen blagi rast sa debljinom, ovaj trend je
mnogo umereniji u odnosu na isti u konvencionalnoj mamografiji; uzimajući u obzir
njenu standardnu devijaciju, kerma na površini kože pacijenta tokom akvizicije
sinhrotronskog mamografa može se smatrati skoro konstantnom.
Procena srednje glandularne doze u PhC sinhrotronskoj mamografiji
pacijenata urađena je za standardnu dojku glandularne gustine 50 % («standardna»
doza) i za procenjenu glandularnost dojke; obe procene se odnose na izmerenu
debljinu komprimovanog organa i sabiraju dozne doprinose iz dveju faza
mamografske pretrage. Uzimajući u obzir ukupan analizirani uzorak, njena srednja
vrednost je iznosila 0,86 ± 0,26 mGy za standardnu dojku, odnosno 0,82 ± 0,26
mGy za procenjenu glandularnost dojke.
Eksperimentalna provera analitičke metode za procenu MGD u
sinhrotronskoj mamografiji ukazala je na niže vrednosti ovako izračunatih doza u
odnosu na odgovarajuće vrednosti dobijene primenom koeficijenata normalizovane
glandularne doze za mamografiju sa nekonvencionalnim snopom zračenja.
Simulacijom sinhrotronske mamografske pretrage dojke (glandularna
gustina i debljina od 100 % i 4,5 cm, respektivno), potvrđeno je izuzetno slaganje
dozne procene dobijene primenom koeficijenate normalizovane glandularne doze za
mamografiju sa nekonvencionalnim snopom zračenja i analitičke procene
(«analitične» doze) urađene s atenuacionim koeficijentima za fotoefekat (prosečno
odstupanje doznih procena ovih metoda iznosilo je 4 %); ovo ukazuje da se u
sinhrotronskoj mamografiji dozni doprinos rasejanih fotona ne može zanemariv.
Odstupanja analitičke procene za ukupan atenuacioni koeficijent od doza
dobijenih primenom koeficijenata normalizovane glandularne doze za mamografiju
sa nekonvencionalnim snopom zračenja (od 26 do 36 % za energetski interval od 16
do 22 keV) iskorišćeno je za aproksimativnu korekciju «analitičkih» doza na
prisustvo rasejanih fotona. Ova korekcija primenjena na analitičke procene za
ukupni atenuacioni koeficijent dobijene u eksperimenta sa mamografskim
fantomima, pokazala je da merna nesigurnost ove dozne procene (od 7 do 23 %)
ostaje u okviru intervala definisanog evropskim standardima za konvencionalnu
mamografiju.
Zaključak . Na osnovu komparativne analize doza i dozimetrijskih
parametara iz konvencionalnih i sinhrotronskih mamografija zaključuje se da:
- Sinhrotronskom metodom se ostvaruje «ušteda» kerme na površini
kože pacijenta; njena srednja vrednost u konvencionalnoj mamografiji veća je od
iste u sinhrotronskoj mamografiji za čak 151 %.
- Zahvaljujući monohromatskoj prirodi snopa, u sinhrotronskoj
pretrazi uspostavljen je kompromis između kvaliteta snimka i predate doze; za
razliku od distribucije «standardnih» doza u konvencionalnoj mamografiji, koja
pokazuje rastući trend sa debljinom dojke, ista u sinhrotronskoj mamografiji
praktično je konstantna sa ovim parametrom. Prosečna ušteda u MGD tokom
mamografskih pretraga sa sinhrotronskim zračenjem procenjuje se na 34 % i 32 %,
za standardnu i procenjenu glandularnost dojke, respektivno. Ovo, zajedno sa PhC
efektom, razlog je što se za niže primenjene doze sinhrotronskom metodom
proizvode snimci boljeg kvaliteta u odnosu na konvencionalnu mamografiju.
Interpretacija podataka eksperimentalne provere analitičke metode za
procenu doze u sinhrotronskoj mamografiji dala je ohrabrujuće rezultate. Dalji rad
na njenom poboljšanju, koji bi imao za cilj smanjenje merne nesigurnosti, mogao bi
se orijentisati na više novoa:
- Razumevanje naglašene razlike u procenjenim dozama koje su
dobijene za ukupni i atenuacioni koeficijent za fotoefekat, s posebnim akcentom na
iste u niskoenergetskom području, gde je doprinos Compton – ovog rasejanja
zanemarljiv i
- Preciznu procenu atenuacionih koeficijenata strukturnih komponenti
tkiva dojke, zbog njihovog fundamentalnog značaja za dozimetriju.Title: Dose estimation in clinical phase - contrast mammography with
synchrotron radiation
Aim. The unique properties of synchrotron radiation (SR) make it a
particularly interesting for mammography. Its wide energy spectrum and high
photon flux allow selection of highly intense monochromatic beam; the use of the
optimal energy for the considered examination establishes a better balance in the
relationship between delivered radiation dose and image quality. Thanks to the
laminar geometry of the beam, the contribution of scattered radiation is reduced,
which brings an additional radiation dose reduction. The high degree of coherence
of the source allows the application of phase sensitive methods (Phase Contrast
(PhC) and Diffraction Enhanced Imaging), which give a futher improvement on the
visibility of very low contrast details. These imaging techniques overcame the major
limitation of conventional mammography – image contrast dependance on
differences in the absorption properties of structural components of the breast; this
is particulary relevant in mammography of relatively large objects having an x-ray
absorption coefficient very close to normal breast tissue (low contrast masses).
The researches presented in this doctoral dissertation focus on two
interrelated sets of objectives:
The assessment of radiation risk caused by x-ray exposure during
PhC synchrotron mammography
Validation of the effectiveness of a PhC synchrotron mammography
(in terms of dosimetric parameters) compared to conventional mammography.
Materials and methods. The PhC SR mammograhy was performed by
simultaneouly scanning the patient's breast and detector through the monochromatic
laminar beam. Optimized exposure entailed exam parameters (beam energy and
scan velocity) setting on the base of the breast glandularity and thickness. It took
place in two phases: the first phase («pre-exposure») which was aimed at the
examination parameters definition and the seconde phase («scan») in which the
image acquisition was carried out.
The estimate of mean glandular dose (MGD) was based on use of the
normalized glandular dose coefficients for unconventional x-ray spectra in
mammography, which establish a relationship between the Entrance Surface Air
Kerma (ESAK) and MGD. These coefficients take into account the individual
characteristics of the patient's breast (thickness and composition) and quality of xray
beam. For this purpose, an ad-hoc dosimeter system was constructed, consisting
of two ionization chambers, designed specifically for monitoring of laminar shaped
beam, guaranteeing maximum sensitivity in the energy range specified for
mammography with synchrotron radiation (15-22 keV).
The experimental verification of the mathematical algorithm for the mean
glandular dose calculation, realized with LiF TLD dosimeters (GR - 200) and
mammography phantoms (Mammography Phototimer Consistency Testing Slabs -
MPCTS), uses the relative percentage difference between the estimated
(«analytical») and measured (TLD) dose as the validation parameter.
Another experimental verification of the analytical method was performed
with several mammography phantoms (CD - Contrast Detail Mammography
Phantom and "Rachel" Anthropomorphic Breast Phantom) and breast tissue
samples, obtained after partial and total mastectomy. In these experiments,
«analytical» doses were compared with the corresponding values calculated using
the normalized glandular dose coefficients for unconventional x-ray spectra in
mammography.
Results . Taking into account the analyzed sample of 88 mammographyc
examinations, the mean ESAK value was 0.38 ± 0.34 mGy and 2.19 ± 0.75 mGy,
during pre - exposure and image acquisition phase, respectively. Although it
increases slightly with a breast thickness, this trend is much more moderate
compared to the same in clinical practice with conventional unit; taking into account
its standard deviation, the ESAK in SR PhC mammography can be considered
almost constant.
The evaluation of the patient mean glandular dose in SR PhC mammography
has been performed for a standard breast composition, i.e. 50% adipose tissue and
50% glandular tissue by mass («standard» dose), and a estimated breast
composition; both doses were calculated for the thickness of the compressed breast
and take into account dose contributions from the two phases of SR PhC
mammographic examination. Taking into account the total analyzed sample, the
mean MGD value was 0.86 ± 0.26 mGy for the standard breast composition and
0.82 ± 0.26 mGy for the estimated breast composition.
The experimental verification of the analytical method for the mean
glandular dose estimation shows a lower values of thus calculated doses compared
to the corresponding values determined using the normalized glandular dose
coefficients for unconventional x-ray spectra in mammography.
Simulation of SR PhC mammography exam with a 4,5 cm thick, 100 %
glandular, breast confirmed very good consistency between a doses determined
using the normalized glandular dose coefficients for unconventional x-ray spectra in
mammography and «analytical» doses calculated with photoelectric attenuation
coefficient (average deviation between doses estimated by these two methods was 4
%); this implies that the dose contribution by scattered photon in SR PhC
mammography can not be neglected.
Deviation between «analytical» doses calculated with total attenuation
coefficient and doses determined using the normalized glandular dose coefficients
for unconventional x-ray spectra in mammography (from 26 to 36 %, in the energy
ragne from 16 to 22 keV) was used for correction of «analytical» doses by the
presence of scattered photons. This correction, applied to «analytical» doses
(calculated with total attenuation coefficient) delevered in experiments with
mammography phantoms, showed that the dose measurement uncertainty (7 to 23
%) remains within range defined by the European guidelines for conventional
mammography.
Conclusions . In conclusion, the comparative analysis of dose values and
dose parameters in conventional mammographic examination and SR PhC
mammography show that:
- The PhC synchrotron based method leads to the ESAK saving;
average ESAK value in conventional mammography is even 151 % higher than in
SR PhC mammography
- Due to the possibility of selecting the most suitable beam energy, in
the SR - based mammography, a compromise has been established between image
quality and delivered dose; unlike the conventional mammography, in which the
«standard» dose distribution shows an increasing trend with the breast thickness, in
the SR PhC mammography it is nearly constant with the same parameters. The
average dose saving in mammography with SR is 34% and 32 %, for standard and
estimated breast composition, respectively. The PhC SR mammography method
reveals a prominent increase in image quality with respect to conventional
mammograms even at lower delivered dose.
The interpretation of experimental results, obtained from measurements on
verification of the analytical method for the dose assessment in SR mammography,
gave encouraging results. A further work on its improvement, aimed to reduce
measurement uncertainty, could be oriented toward:
- A better understanding of differences in the estimated doses obtained
for total and photoelectric attenuation coefficient, with a special emphasis on low
energy region, where the contribution of Compton - scattering is negligible, and
- Accurately verification of the attenuation coefficients of breast
tissues, because of their fundamental importance for mammography dosimetry
Nonlinear dynamical analysis of the physical processes in the environment
No full textIspitivan je spregnut sistem jednačina za prognozu temperature na površini i u dubljem sloju zemljišta. Računati su Ljapunovljevi eksponenti, bifurkacioni dijagram, atraktor i analiziran je domen rešenja. Uvedene su nove informacione mere bazirane na Kolmogorovljevoj kompleksnosti, za kvantifikaciju stepena nasumičnosti u vremenskim serijama,. Nove mere su primenjene na razne serije dobijene merenjem fizičkih faktora životne sredine i pomoću klimatskih modela.Coupled system of prognostic equations for the ground surface temperature and the deeper layer temperature was examind. Lyapunov exponents, bifurcation diagrams, attractor and the domain of solutions were analyzed. Novel information measures based on Kolmogorov complexity and used for the quantification of randomness in time series, were presented.Novel measures were tested on various time series obtained by measuring physical factors of the environment or as the climate model outputs
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Characterization of photons and neutrons of megavoltage therapeutic accelerators
Get PDFPoznavanje spektra x-zračenja kao i drugih osobina je od izuzetnog značaja kako za planiranje radijacione terapije tako i sa aspekta zaštite pacijenta i osoblja. Takođe, poznavanje svojstava neutrona nastalih u interakciji fotona sa materijalima oko akceleratora, je od izuzetnog značaja sa dozimetrijskog aspekta. Poslednjih godina sve se više upotrebljavaju linearni akceleratori bez homogenizacionog filtera tzv. FFF (Flatteninig Filter Free), a kako su karakteristike snopa u toma načinu rada akceleratora još uvek nedovoljno ispitane, njima smo posvetili posebnu pažnju. Urađena su i detaljna dozimetrijska merenja fotona kako u radu sa homogenizacionim filterom (FF) tako i bez njega (FFF), kao i dozimetrijsko merenje neutrona. Direktno merenje samog spektra nekim od detektora (NaI ili HPGe) nije moguće zbog visokih intenziteta stoga smo u radu koristili indirektne metode i to aktivacionu analizu i atenuacionu analizu. Urađena su detaljna dozimetrijska merenja ekvivalentne doze neutrona u terapijskoj sobi sa dva zaokreta hodnika i na osnovu rezultata predložena je korekcija metode za izračunavanje neutronske doze na ulaznim vratima. Fotoaktivacionimmerenjima, gde su se u oba načina rada terapijskog akceleratora pratile aktivnosti izomera 115m In, ustanovljeno je da se kod dva tipa akceleratora (Elekta Versa HD, Varian TrueBeam) oblik spektra u visokoenergetskom delu znatno razlikuje, kao i da postoji razlika u obliku spektra na ivici polja i u njegovoj sredini. Atenuacionom analizom na osnovu standardnog metoda rekonstrukcije fotonskog spektra putem Laplasovih transforma, dobijene su izvesne razlike u oblicima spektara za dva režima rada. Takođe, rekonstrukcijom spektra putem odabira parametara korekcine funkcije koja bi teorijski oblik spektra (Šifova funkcija) trebao da prevede u realan spektar za oba režima rada dobijene su izvesne razlike u oblicima spektra. Dozimetrijska merenja fotonske doze na ulaznim vratima terapijske sobe sa jednim zaokretom, sa i bez homogenizacionog filtera za različite veličine polja i sa i bez vodenog kanistera koji simulira pacijenta u snopu, pokazuju da je izmerena doza na ulaznim vratima u FFF modu rada uvek niža od izmerene doze u slučaju da se koristi homogenizacioni filter.Knoweledge of the x-ray spectrum as well as other characteristics of the beam is of great importance both for the planning of radiotherapy as well as for the protection of patients and staff. Also, the knowledge of the neutron properties generated in the interaction of photons with materials around the accelerator is of great importance from the dosimetric aspect. In recent years, linear accelerators are increasingly used without a flattening filter, so-called FFF (Flatteninig Filter Free), and as the characteristics of the beam in this mode of operation of the accelerator are still insufficiently investigated, we paid special attention to them. Detailed dosimetric measurements of photons were performed both with (FFF) and without the flattening filter (FF), as well as the dosimetric measurement of the neutron. Direct measurement of the spectrum itself by detectors (NaI or HPGe) is not possible due to high intensities, therefore, we used indirect methods in this work, both activation analysis and attenuation analysis. Detailed dosimetric measurements of the neutron equivalent dose in the therapeutic room with two band maze were made and based on the results, correction of the method for calculating the neutron dose at the entrance door was proposed. It was found by photoactivation measurements, where the activities of the isomer 115mIn were investigated, that in the two types of accelerators (Elekta Versa HD, Varian TrueBeam) the spectrum shape in the high-energy part is significantly different, and that there is a spectrum difference in the edge of the field and in the middle of the field. Attenuation analysis, based on the standard method of reconstructing the photon spectrum through Laplace transforms, showed some differences in the spectra of the two working modes of accelerators. Also, by reconstructing the spectrum by correction function that should transform the theoretical spectrum form (the Schiff function) into a real spectrum for both modes of operation, certain differences in spectrum shapes were obtained. Dosimetric measurements of the photon dose at the entrance door of treatment room with a single maze with and without a homogenizing filter for different field sizes and with and without a water canister which simulates the patient in a beam showed that the measured dose at the entrance door in the FFF mode is always lower than the measured doses in FF mode
Development and improvement of non-destructive methods for the analysis of radioactive and nuclear material
Get PDFУ овој докторској дисертацији обрађена је проблематика везана за анализу радиоактивног и нуклеарног материјала употребом гама спектрометрије као аналитичке технике а такође и технике којом би се потенцијално могли превазићи практични проблеми мерења и анализе поменутих материјала. Теоријски део дисертације обухвата прво друго и треће поглавље. У оквиру првог поглавља дате су основне дефиниције нуклеарне форензике као научно-истраживачке дисциплине и појмова сковезаних за исту. У другом поглављу се дефинише место нуклеарне форензике на међународном нивоу у оквиру међународних регулатива и организација. У трећем поглављу дат је преглед основних карактеристика нуклеарних и других радиоактивних материјала који се могу наћи ван регулаторне контроле. Експериментални део докторске дисертације започиње четвртим поглављем које се бави коришћеним експерименталним техникама и методама мерења и анализе нуклеарних и других радиоактивних материјала. У оквиру овог поглавља дат је приказ гама спектрометрије као методе нуклеарне форензике као и софтверских пакета који су коришћени као математички алат за унапређење и развој недеструктивне методе анализе нуклеарних и других радиоактивних материјала. Специфичности узорака који се могу наћи на терену у погледу геометрије, састава и густине део су петог поглавља заједно са резултатима анализе. Добијени резултати указују да су и Angle и EFFTRAN софтвер за трансфер ефикасности са адекватном дефиницијом узорка било у погледу геометрије или састава и матрице дали задовољавајуће резултате који су у складу са резултатима који се добијају употребом GEANT4 софтверског пакета. Такође је установљено да уколико су у датој инстанци (криминалној истрази) потребни резултати у кратком временском интервалу, EFFTRAN софтвер представља добар алат за 'screening' методу, која даје брзе резултате концентрације активности са задовољавајућим нивоом поверења. Анализе спектара стандардних референтних нуклеарних материјала коришћењем софтверског пакета PC FRAM дате су у шестом поглављу, где су прокоментарисана основна запажања везана за специфичности анализе оваквог материјала. У закључку су прокоментарисане предности и мане потребе различитих математичких калкулација као помоћног алата у анализи спектара нецилиндричних узорака радиоактивних материјала и специфичности анализе нуклеарних материјала. Кроз целокупну докторску дисертацију дат је преглед нуклеарне форензике као научне исциплине, као и њеног места у оквиру националне и међународне нуклеарне безбедности. Поред тога показано је на који начин се рутинска гама спектрометријска мерења могу искористити за мерење специфичних материјала за потребе нуклеарне форензике уз очување састава и облика самог узорка који се мери.U ovoj doktorskoj disertaciji obrađena je problematika vezana za analizu radioaktivnog i nuklearnog materijala upotrebom gama spektrometrije kao analitičke tehnike a takođe i tehnike kojom bi se potencijalno mogli prevazići praktični problemi merenja i analize pomenutih materijala. Teorijski deo disertacije obuhvata prvo drugo i treće poglavlje. U okviru prvog poglavlja date su osnovne definicije nuklearne forenzike kao naučno-istraživačke discipline i pojmova skovezanih za istu. U drugom poglavlju se definiše mesto nuklearne forenzike na međunarodnom nivou u okviru međunarodnih regulativa i organizacija. U trećem poglavlju dat je pregled osnovnih karakteristika nuklearnih i drugih radioaktivnih materijala koji se mogu naći van regulatorne kontrole. Eksperimentalni deo doktorske disertacije započinje četvrtim poglavljem koje se bavi korišćenim eksperimentalnim tehnikama i metodama merenja i analize nuklearnih i drugih radioaktivnih materijala. U okviru ovog poglavlja dat je prikaz gama spektrometrije kao metode nuklearne forenzike kao i softverskih paketa koji su korišćeni kao matematički alat za unapređenje i razvoj nedestruktivne metode analize nuklearnih i drugih radioaktivnih materijala. Specifičnosti uzoraka koji se mogu naći na terenu u pogledu geometrije, sastava i gustine deo su petog poglavlja zajedno sa rezultatima analize. Dobijeni rezultati ukazuju da su i Angle i EFFTRAN softver za transfer efikasnosti sa adekvatnom definicijom uzorka bilo u pogledu geometrije ili sastava i matrice dali zadovoljavajuće rezultate koji su u skladu sa rezultatima koji se dobijaju upotrebom GEANT4 softverskog paketa. Takođe je ustanovljeno da ukoliko su u datoj instanci (kriminalnoj istrazi) potrebni rezultati u kratkom vremenskom intervalu, EFFTRAN softver predstavlja dobar alat za 'screening' metodu, koja daje brze rezultate koncentracije aktivnosti sa zadovoljavajućim nivoom poverenja. Analize spektara standardnih referentnih nuklearnih materijala korišćenjem softverskog paketa PC FRAM date su u šestom poglavlju, gde su prokomentarisana osnovna zapažanja vezana za specifičnosti analize ovakvog materijala. U zaključku su prokomentarisane prednosti i mane potrebe različitih matematičkih kalkulacija kao pomoćnog alata u analizi spektara necilindričnih uzoraka radioaktivnih materijala i specifičnosti analize nuklearnih materijala. Kroz celokupnu doktorsku disertaciju dat je pregled nuklearne forenzike kao naučne iscipline, kao i njenog mesta u okviru nacionalne i međunarodne nuklearne bezbednosti. Pored toga pokazano je na koji način se rutinska gama spektrometrijska merenja mogu iskoristiti za merenje specifičnih materijala za potrebe nuklearne forenzike uz očuvanje sastava i oblika samog uzorka koji se meri.In this doctoral dissertation, the issues related to the analysis of radioactive and nuclear material using gamma spectrometry as an analytical technique and also a technique that could potentially overcome the practical problems of measuring and analyzing the mentioned materials are discussed. The theoretical part of the dissertation includes the first, second and third chapters. In the first chapter, the basic definitions of nuclear forensics as a scientific-research discipline and concepts related to it are presented. The second chapter defines the place of nuclear forensics at the international level within international regulations and organizations. The third chapter provides an overview of the basic characteristics of nuclear and other radioactive materials that can be found outside of regulatory control. The experimental part of the doctoral dissertation begins with the fourth chapter, which deals with the used experimental techniques and methods of measurement and analysis of radioactive and nuclear material. This chapter presents gamma spectrometry as a method of nuclear forensics, as well as software packages that were used as a mathematical tool for the improvement and development of a non-destructive method of analyzing nuclear and other radioactive materials. The specifics of the samples that can be found in the field in terms of geometry, shape and density are part of the fifth chapter together with the results of the analysis. The obtained results indicate that both Angle and EFFTRAN software for efficiency transfer with adequate sample definition either in terms of geometry or composition and matrix gave satisfactory results which are consistent with the results obtained using the GEANT4 software package. It was also established that if in a given instance (criminal investigation) results are needed in a short time interval, the EFFTRAN software is a good tool for the 'screening' method, which gives quick results of activity concentration with a satisfactory level of confidence. Analyzes of the spectra of standard reference nuclear materials using the PC FRAM software package are given in the sixth chapter, where the basic observations related to the specifics of the analysis of this material are commented. In the conclusion, the advantages and disadvantages of the use of various mathematical calculations as an auxiliary tool in the analysis of the spectra of non-cylindrical samples of radioactive materials and the specifics of the analysis of nuclear materials are commented. Throughout the doctoral dissertation, an overview of nuclear forensics as a scientific discipline, as well as its place within national and international nuclear security, was given. In addition, it was shown how routine gamma spectrometric measurements can be used to measure specific materials for the needs of nuclear forensics while preserving the composition and shape of the sample being measured
Wind Erosion Quantification Process in DeliblatoSands
Get PDFErozija predstavlja vrlo složen fizički proces u kome pod dejstvom atmosferskih sila nastaju destruktivne promene na površinskom sloju zemljišta. Kada je osnovni agens pokretanja čestica zemljišta vetar, govori se o eroziji vetrom ili eolskoj eroziji. Eolska erozija je specifičan proces koji se odvija u izrazito složenim okolnostima uzajamnog delovanja brojnih prirodnih i antropogenih faktora uglavnom stohastičkog karaktera, zbog čega je njeno istraživanje kompleksan naučno-istraživački problem. Osnovni cilj sprovedenih istraživanja je bio da se na izabranim lokalitetima Deliblatske peščare, najvećeg i najznačajnijeg područja takve vrste u Evropi, uspostavi praćenje stanja procesa eolske erozije, odnosno neposrednim, sistematskim merenjima u terenskim uslovima ustanove količine eolskog nanosa – pronos nanosa, odrede dominantni pravci njegovog kretanja, definiše njegova unutargodišnja raspodela i utvrdi efekat vegetacije na smanjenje intenziteta eolske erozije. U toku četvorogodišnjeg perioda su po prvi put na ovim prostorima, na istom lokalitetu, sprovedena uporedna istraživanja eolske erozije primenom mehaničkih hvatača nanosa i metoda zasnovanih na praćenju aktivnosti radionuklida veštačkog porekla 137Cs u zemljištu, čije količine služe da se posebnim teorijskim modelima pretvore u gubitke zemljišta. Praćenje procesa eolske erozije je vršeno od 2006. do 2009. godine na lokalitetu Cvjićev vis, koji je izabran kao karakterističan, jer je pored centralne pozicije na Deliblatskoj peščari, obrađivani površinski sloj zemljišta bio bez zaštite od vetra. Paralelno sa ovim merenjima, na lokalitetu Dragićev hat – rasadnik, praćenje procesa eolske erozije vršeno je na dva merna mesta u periodu od maja 2006. godine do aprila 2007. godine u uslovima postojanja zaštitne uloge vegetacionog pokrivača i/ili vegetacionog pojasa. Merenje intenziteta eolske erozije je realizovano statičnim hvatačima nanosa tipa deflametar (dimanzija ulaznog otvora 10 x 10 cm) orijentisanih prema određenim pravacima (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) da bi potpuno definisali procese eolske erozije u vektorskom smislu. Kvantifikacija eolskog nanosa statičnim hvatačima stalno usmerenim prema određenim pravcima duvanja vetrova, omogućila je da se posebno evidentiraju i razlikuju „sumarna” produkcija eolskog nanosa (aritmetički zbir zahvaćenih količina nanosa iz svih hvatača) i „rezultujuća” količina eolskog nanosa (vektorski zbir), jer te veličine određuju pored ukupno pokrenute količine eolskog nanosa (produkcija nanosa) i delove nanosa koji se transportuju van granica erozionog polja (gubitak zemljišta), generalni pravac i smer njegovog kretanja. Merenja eolske erozije na lokalitetu Cvijićev vis za period 2006-2009. godine su ukazala na značajne procese eolske erozije koji su definisani srednjim godišnjim pronosom nanosa od 4,48 kg m-1. Ustanovljeno je da su ukupno zahvaćene količine nanosa na 8 hvatača bile Σ = 25,94, 20,92, 52,98 i 43,47 kg m-1 god-1, a pronosi nanosa Σ' (Σ/8) = 3,24, 2,61, 6,62 i 5,43 kg m-1 god-1 u 2006., 2007., 2008. i 2009. godini respektivno. Pronosi nanosa za period od maja 2006. do aprila 2007. godine su pokazali da je na lokalitetu Cvijićev vis koga karakterišu neobraslost i otvorenost površine zabeležen najveći intenzitet eolske erozije na godišnjem nivou koji je 4 puta veći u odnosu na lokalitet Dragićev hat – rasadnik I koga karakterišu neobraslost i zaštićenost površine i 30,2 puta veći u odnosu na Dragićev hat – rasadnik II koga karakterišu obraslost i zaštićenost zemljišta. Na lokalitetu Dragićev hat – rasadnik I intenzitet eolske erozije na godišnjem nivou je 7,5 puta veći od onog na lokalitetu Dragićev hat – rasadnik II. Gubici zemljišta izraženi preko rezultujućih mesečnih pronosa nanosa (vektorski zbir) iznosili su 5,13, 2,04, 4,31 i 11,94 kg m-1 u 2006., 2007., 2008. i 2009. godini respektivno, a procentualni udeo godišnjih gubitaka zemljišta u odnosu na ukupnu produkciju nanosa (aritmetički zbir) se kretao od 8,1% do 27,5. Rezultujući pravac kretanja eolskog nanosa u toku perioda istraživanja bio je jugoistok - severozapad (SE-NW) pod uticajem dominantnog jugoistočng vetra „Košava”. Iako se najpouzdanije determinisanje eolske erozije i njenih efekata postiže na osnovu neposrednih sistematskih merenja u realnim terenskim uslovima, počev od kraja prošlog veka se sve više primenuju i metode praćenja radionuklida iz radioaktivnih padavina, posebno 137Cs, u cilju procene gubitaka zemljišta i prostornog rasporeda eolskog nanosa. Ukupan broj uzetih uzoraka za metodu praćenja količina 137Cs je iznosio 149, od kojih je bilo 9 inicijalnih uzoraka (3 profila po 3 uzorka), 14 osnovnih uzoraka (2 profila po 7 uzoraka), 32 ostala uzorka (8 profila po 4 uzorka), 36 referentnih uzoraka (9 profila po 4 uzorka) i 58 uzoraka uzetih zrakasto po određenim pravcima (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW). Osnovni uzorak na neobrađenom zemljištu sa detektovanom količinom 137Cs od 10.603,57 Bq m-2 predstavlja uporednu vrednost, tj. lokalni padavinski ulaz 137Cs za modele pretvaranja količina 137Cs u količine izgubljenog zemljišta. Ovaj uzorak odslikava sredinu na kojoj su sprovedena istraživanja i predstavlja uporednu vrednost koja može korektno da definiše procese eolske erozije. Za pretvaranje izmerenih količina 137Cs u količine izgubljenog zemljišta po modelima Walling-a korišćen je najjednostavniji proporcionalni model (PM) za obrađena zemljišta, a najprimenjeniji model profilne distribucije (PDM) za neobrađena zemljišta u okviru najnovije verzije PC-kompatibilnog softverskog paketa u Microsoft Excel Add-Ins varijanti. Modelom profilne distribucije (PDM) za sve uzorake uzete na eksperimentalnom području dobijeni su prosečni gubici zemljišta od 207,06 t ha-1 god-1 i 2,10 cm. Model Basher & Webb je dao prosečne gubitke zemljišta od 212,18 t ha-1 god-1 i 2,09 cm. Gubici zemljišta dobijeni modelima pretvaranja količina 137Cs u količine izgubljenog zemljišta ukazuju na značajne procese eolske erozije definisane jakom i ekscesivnom eolskom erozijom. Za 58 uzoraka zemljišta uzetih na tačkama raspoređenih zrakasto po određenim pravcima (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW), pored koncentracija i količina 137Cs i 210Pbex, određene su prostorne koordinate X i Y i nadmorske visine uzetih uzoraka. Prostorne distribucije koncentracija 137Cs i 210Pbex izražene su izolinijama, a kreiranani su i 3D prikazi u procentima odstupanja 137Cs i 210Pbex od lokalnog padavinskog ulaza 137Cs i 210Pbex. U oba slučaja je primetan dominantan uticaj pravca jugoistok - severozapad (SE-NW), odnosno jugoistočnog vetra „Košava”. Komparativna analiza ovih metoda je ukazala na validnost u kvantifikaciji procesa eolske erozije i mogućnost njihove primene u budućnosti, a dobijeni rezultati produkcije eolskog nanosa i gubitaka zemljišta su dali doprinos oceni stanja degradacije zemljišta i ugroženosti Deliblatske peščare. Erosion is a very complex physical process which, under the impact of atmospheric forces, creates destructive changes on the soil surface layer. In case the primary agent of particle movement is wind, we talk about wind or aeolian erosion. Aeolian erosion is a specific process which occurs in extremely complex situations of mutual interaction of numerous natural and anthropogenic factors of mainly stochastic properties making its research a complex scientific-research problem. The main goal of conducted research was to monitor the process of aeolian erosion at the chosen localities of Deliblato Sands, the largest and the most important area of the kind in Europe. In other words, the goal is to determine the quantities of aeolian sediment – sediment transport by direct systematic measurements in field conditions, determine dominant direction of sediment transport, define its annual distribution and determine the effect of vegetation on reducing the intensity of aeolian erosion. During a four-year period, for the first time in this area, i.e. at the same locality, a comparative research of aeolian erosion have been conducted using the mechanical sediment trap and activities based on 137Cs radioisotope tracing technique for estimating soil losses using special theoretical models. The monitoring of aeolian erosion processes was conducted during the period 2006 – 2009 at Cvijićev vis which was chosen as a typical locality since it was, apart from the central position on Deliblato Sands, a cultivated surface without any wind protection. Alongside with these measurements, at Dragićev hat – nursery garden, the monitoring of aeolian erosion was conducted on two measurement points during the period May 2006 – April 2007 in areas with the protective vegetative covers and/or vegetative belts. Aeolian erosion intensity measurement was performed by static sediment traps of the type “deflametre” (dimension of entry opening 10 x 10 cm) oriented on certain directions (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) in order to define the aeolian erosion processes in vector terms. The quantification of aeolian sediment using static traps constantly facing certain wind blowing directions enabled to log and differentiate “summary” yield of aeolian sediment (arithmetic sum of all sediment quantities from all traps) and “resulting” quantity of aeolian sediment (vector sum), since those quantities determine not only the entire amount of transported aeolian sediment (sediment yield) but also the sediment transported outside the areas of erosion field (soil loss), bur also the general direction of its transport. Aeolian erosion measurement on Cvijićev vis for the period 2006 – 2009 indicated the significant aeolian erosion processes which were defined by medium annual ediment transport of 4.48 kg m-1. It has been determined that the total quantities of moved sediment were 25.94, 20.92, 52.98 and 43.47 kg m-1 year-1, and sediment transport 3.24, 2.61, 6.62 and 5.43 kg m-1 year-1 in 2006, 2007, 2008 and 2009 respectively. Sediment transport for the period May 2006 – April 2007 showed that on Cvijićev vis which is characterized by bareness and openness there was the biggest aeolian erosion – four times bigger compared to Dragićev hat – nursery garden I characterized by bareness and protectiveness and 30.2 times bigger compared to Dragićev hat – nursery garden II characterized by overgrown condition and protectiveness of erosive field. At the locality Dragićev hat – nursery garden I the aeolian erosion was recorded 7.5 times bigger compared to the one recorded on Dragićev hat – nursery garden II. Soil loses expressed through the resulting monthly sediment transport (vector sum) equalled 5.13, 2.04, 4.31 and 11.94 kg m-1 in 2006, 2007, 2008 and 2009 respectively, and the percentage share of annual soil losses compared to total sediment yield (arithmetical sum) varied between 8.1% and 27.5%. The resulting aeolian sediment movement direction was SE-NW under the influence of the dominant southeast wind “Koshava”. Even though the most reliable determination of aeolian erosion and its effects is based on direct systematic measurements in real time conditions in the field, starting from the end of the last century the methods of tracking radionuclide from radioactive precipitation, especially 137Cs, for the purposes of estimating the soil loss and spatial distribution of aeolian sediment, have been used increasingly. The total number of samples taken for the method of monitoring the quantity of 137Cs was 149, 9 of which were initial samples (3 profiles with 3 samples each), 14 main samples (2 profiles with 7 samples each), 32 remaining samples (8 profiles with 4 samples each), 36 reference samples (9 profiles with 4 samples each) and 58 samples taken radially on certain directions (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW). The main sample taken from the uncultivated land with the detected quantity of 137Cs of 10,603.57 Bq m-2 represents the comparative value, i.e. local precipitation input of 137Cs for the models of 137Cs quantities conversion into the quantities of lost soil. This sample depicts the area where the research was conducted and represents the comparative value which can properly define the aeolian erosion processes. For converting the measured quantities of 137Cs into the quantities of lost soil using Walling model the simplest proportional model (PM) for cultivated land was used and the most appropriate profile distribution model (PDM) for uncultivated soil with the newest version of PC compatible software package in Microsoft Excel Add-Ins. Using the profile distribution model (PDM) on all samples taken from the experimental area the quantities of average soil loss obtained were 207.06 t ha-1 year-1 and 2.10 cm. Basher & Webb model gave the average soil loss of 212.18 t ha-1 year-1 and 2.09 cm. Soil loss calculated using the conversion of 137Cs quantities into the soil loss quantities indicate the significant aeolian processes defined by strong and excessive aeolian erosion. For 58 soil samples taken from areas radially distributed on certain directions (N, NE, E, SE, S, SW, W, NW), apart from 137Cs and 210Pbex concentrations and quantities, spatial coordinates X and Y were determined as well as the altitude of taken samples. Spatial distribution of 137Cs and 210Pbex quantities are represented by isolines, and also 3D demonstrations were created showing the percentage of deviation of 137Cs and 210Pbex from the local precipitation input of 137Cs and 210Pbex. In both cases, the dominant direction SENW was noticeable, i.e. the southeast wind “Koshava”. The comparative analysis of these methods indicated the validity in the quantification of aeolian erosion process and the possibility of its application in the future and the obtained results of aeolian sediment yield and soil loss contributed to determining the state of soil degradation and vulnerability of Deliblato Sands
Analysis of the cross-section function for neutron induced reactions on 185Re and 187Re and analysis of gamma ray dose constant оf 252Cf
Get PDFКористећи NAXSUN технику развијену уЈРЦ-Геел,мерени су ефикасни пресеци зареакције изазване неутронима187Re(n, p) 187W и 185Ре (n, 3n) 183Rе мерене у енергетском распону између 13,08 MeV и 19,5 МеV. Ови подаци су прве експериментално добијене вредности за нуклеарне реакције у овом енергетском опсегу неутрона. Добијени резултати упоређени су са постојећим процењеним прорачунимаТАЛИС 1.9 и ЕМПИРЕ 3.2.3 користећи различите доступне моделе. Упоређени су теоријски прорачуни са експерименталним резултатима. У раду је, на основу три снимљена гама спектра калифорнијумовог извора, закључено о утицају акумулације фисионих продуката на укупну специфичну гама константу извора.Koristeći NAXSUN tehniku razvijenu uJRC-Geel,mereni su efikasni preseci zareakcije izazvane neutronima187Re(n, p) 187W i 185Re (n, 3n) 183Re merene u energetskom rasponu između 13,08 MeV i 19,5 MeV. Ovi podaci su prve eksperimentalno dobijene vrednosti za nuklearne reakcije u ovom energetskom opsegu neutrona. Dobijeni rezultati upoređeni su sa postojećim procenjenim proračunimaTALIS 1.9 i EMPIRE 3.2.3 koristeći različite dostupne modele. Upoređeni su teorijski proračuni sa eksperimentalnim rezultatima. U radu je, na osnovu tri snimljena gama spektra kalifornijumovog izvora, zaključeno o uticaju akumulacije fisionih produkata na ukupnu specifičnu gama konstantu izvora.Using the NAXSUN technique developed at the JRC-Geel, the cross section functions for the neutron induced reactions 187Re(n,p)187W and 185Re(n,3n)183Re have been measured in the energy range between 13.08 MeV and 19.5 MeV. These data are the first experimentally obtained values for those nuclear reactions in this neutron energy range. Obtained results have been compared withexisting evaluated The TALYS 1.9 and EMPIRE 3.2.3 calculations were performed using different available. A comparison between theoretical model calculations and experimental results was made. Based on three recorded gamma ray spectra of a Californiumsource, conclusion is made if there are influences of fission product accumulation on the total specific gamma ray constant of the source
Liquid scintillation spectrometer optimization during alpha and beta emitters determination in waters
Get PDFU disertaciji je izvršena optimizacija detektorskog IZ sistema Quantulus 1220TM radi razvoja metoda za određivanje pojedinačnih radionuklida 3H, 222Rn i 90Sr, kao i ukupne alfa/beta aktivnosti u vodama. Predstavljeni su eksperimenti u svrhu kalibracije sistema, istraživanja uticaja relevantnih parametara na rezultate određivanja aktivnosti alfa i beta emitera, i podešavanja optimalnih vrednosti ovih parametara. Posebna pažnja je posvećena variranju PSA diskriminatora, odnosno podešavanju analizatora oblika impulsa na optimalnu vrednost u svrhu optimalnog razdvajanja alfa od beta događaja, kao i ispitivanju efekata prigušenja u uzorcima i metodama njihove korekcije. Predstavljene razvijene metode su brze, efikasne i jednostavne, što je naročito važno u slučaju radijacionog akcidenta, kada je potrebno brzo odrediti sadržaj radionuklida u uzorcima vode, a njihova validnost je pokazana u okviru međunarodnih i međulaboratorijskih interkomparacija.Dissertation involves optimization of detector AB system Quantulus 1220TM for development of methods for determination of individual radionuclides 3H, 222Rn and 90Sr, as well as gross alpha/beta activity in waters. Presented experiments had purpose of calibration of the system, investigation of relevant parameters influence on activity measurements of alpha and beta emitters, as well as setting the optimum values of these parameters. Special attention was devoted to PSA discriminator value setting, i.e. adjusting the pulse shape analyzer level at optimum value for an optimal separation of alpha from beta events, as well as testing the effects of quenching in the samples and methods for quench correction. Presented developed methods are fast, efficient and simple, which is especially important in the case of a radiation accident, when there is a need to quickly determine the content of radionuclides in water samples, and their validity has been demonstrated within the framework of international and inter-laboratory ntercomparison measurements
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
- …
