Laserem řízená fotoprodukce radioizotopů

Abstract

Tato práce ukazuje možnost použití 25 TW titan-safírového laserového systému ve výzkumném centru PALS v Praze k produkci radioizotopů. V první části je uveden princip vytvoření svazku urychlených elektronů pomocí laserového pulzu. Druhá část je převážně věnována interakcemi fotonů s atomovým obalem a jádrem a výtěžkům jaderných reakcí. V další části je zmíněn radioaktivní rozpad a tvorba umělých radionuklidů. V poslední kapitole je proveden výpočet vytvořených radionuklidů po jednom výstřelu. K tomuto výpočtu byla použita data účinných průřezů reakcí získaných z databáze EXFOR a numerická integrace byla provedena v programu Matlab. Z výsledků potom vyplývá, že všechny vytvořené radionuklidy produkují dostatečný signál. Nakonec byla z dat získaných z experimentu určena směrovost, divergence a relativní náboj elektronového svazku.

This thesis demontrates the use of the 25 TW titan-sapphire laser system in PALS research centre in Prague to produce radioisotopes. In the first chapter, the principle of laser wakefield acceleration of electrons is described. Interactions of photons with atom and nuclei and nuclear reaction yield are shown in the second chapter. In the next chapter, the radioactive decay and production of synthetic radionuclides are mentioned. In the last chapter, the calculation of the number of produced radioisotopes after a single laser shot is shown. Values of cross sections of nuclear reactions were found in EXFOR database. Numerical integration was done using Matlab. Results show, that all radioisotopes, that were created, produce enough signal for detection. Finally, scattering, divergence and relative charge of accelerated electron beam were determined from experiment.