Okrem základných laboratórnych meraní z fyziky vám poúkame nasledovné, asi 30 minút trvajúce demonštrácie zaujímavých fyzikálnych meraní z nášho domovského Ústavu jadrového a fyzikálneho inžinierstva na FEI STU.

V prípade vášho záujmu vám radi predvedieme jednu až dve demonštrácie, podľa vášho výberu a na našich možností, po ukončení meraní študentov v laboratóriach.

AFM - Mikroskopia atomárnych síl

Mikroskopia atomárnych síl (AFM = Atomic Force Microscopy) je metóda, ktorá umožňuje skúmať povrchové vlastnosti vzoriek s vysokým priestorovým rozlíšením. Metóda je založená na meraní silovej interakcie pôsobiacej medzi sondou a samotným povrchom skúmanej vzorky. Sondu predstavuje ostrý hrot vyformovaný na konci tenkého, pružného pásika, nazývaného nosník. Materiál sondy je zvyčajne Si. Bežný polomer špičky hrotu je pod 10 nm. AFM mikroskop je možné prevádzkovať aj v režime mikroskopie magnetických síl (MFM = Magnetic Force Microscopy), kedy vhodnými sondami možno sledovať „magnetické domény“ na povrchu vzoriek.

Lektor: Ing. Milan Pavúk, PhD.

Max. počet študentov na jednu demonštráciu: 7 

XFS - X-Ray fluorescenčná spektroskopia

Röntgenová fluorescencia je definovaná ako emisia charakteristického sekundárneho (alebo fluorescenčného) röntgenového žiarenia materiálom, ktorého atómy boli excitované bombardovaním vysoko-energetickým röntgenovým alebo gama žiarením.

Nakoľko každý prvok má svoje špecifické energie prislúchajúce jednotlivým prechodom, tj. každý prvok má rozdielne "vzdialené" energetické hladiny, produkuje v procese fluorescencie jedinečný súbor vlnových dĺžok röntgenového žiarenia, na základe ktorého je možné jednoznačne identifikovať prítomnosť daného prvku vo vzorke. Navyše intenzita charakteristického röntgenového žiarenia poskytuje informáciu o koncentračnom zastúpení skúmaného prvku vo vyšetrovanom materiáli. Analytická metóda využívajúca princíp röntgenovej fluorescencie na určovanie zloženia a koncentrácie prvkov v rôznych materiáloch a vzorkách sa nazýva röntgenová fluorescenčná analýza

Lektor: Ing. Katarína Sedláčková, PhD.

Radiačná kamera založená na Timepix čipe

Radiačná kamera je zariadenie ktorého hlavná úloha je detekcia a následné stanovenie vlastností dopadajúceho ionizujúceho žiarenia, konkrétne počet dopadajúcich častíc, ich energia, čas dopadu a ich trajektória. Je schopná detegovať všetky v bežnej praxi vyskytujúce sa žiarenia ako ťažké (α) a ľahké (β^-) nabité častice, fotóny (RTG, γ) a s použitím vhodnej konverznej vrstvy aj neutróny. Aktívna časť kamery sa skladá z matice 256 × 256 detektorov s rozmerom 55 × 55 µm, ktoré spolu tvoria aktívnu plochu radiačnej kamery -  1.4 cm². Kamera našla uplatnenie v rôznych sférach priemyslu, medicíny a výskumu, a to najmä ako detektor v digitálnom röntgenovom zobrazovaní, tzv. digitálnej rádiografii (RTG).

Počas demonštrácie sa študenti oboznámia s princípom fungovania kamery a prakticky si overia ako kamera reaguje na rôzne druhy ionizujúceho žiarenia, konkrétne na α častice a fotóny z rozpadu ²⁴¹Am a na β^- častice (elektróny) z rozpadu ⁹⁰Sr.

Lektor: Ing. Katarína Sedláčková, PhD., Ing. Andrej Novák

Gama spektrometria – meranie energie fotónového ionizujúceho žiarenia

Gama spektrometria je metóda umožňujúca merať spektrum energií fotónov. Fotóny pochádzajúce z premeny rádioaktívnych jadier nazývame gama žiarenie na rozdiel od fotónov pochádzajúcich z iných procesov (elektrónové prechody v atómovom obale, žiarenie zo zabrzdenia nabitých častíc a pod.). Energia gama žiarenia rádioaktívnych jadier je pre každý rádionuklid typická a podľa nej vieme daný rádionuklid identifikovať. To sa využíva pri analýze rádioaktivity vo vzorkách. Napríklad vo všetkých vzorkách z prírody, nech sa jedná o živé či neživé exempláre, dokážeme namerať tzv. prírodné rádionuklidy (najmä draslík, rádium, bizmut, olovo, urán) a umelé rádionuklidy pochádzajúce z testov atómových zbraní a havárie Černobyľ (cézium). Prístroje na gama spektrometriu sa nazývajú gama spektrometre. Gama spektrometre s vysokým rozlíšením pracujú na báze polovodiča HPGe (High Purity Germanium – vysokočistý germániový detektor) a používajú sa hlavne pre laboratórne merania. Menšie rozlíšenie majú jednoduchšie tzv. scintilačné detektory (NaI, CsI, LaBr a pod.), ktoré sa používajú aj v mobilných meradlách s identifikáciou rádionuklidov.

Lektor: Ing. Branislav Strírnský, doc. Ing. Róbert Hinca, PhD.

Emisivita neutrónového zdroja

Meranie emisivity neutrónoveho zdroja je založené na metóde mangánového kúpeľa. Podstatou metódy je tzv. neutrónová aktivačná analýza. Neutróny, ktoré sú emitované zo zdroja, sú v kúpeli spomaľované rozptylovými zrážkami, a to najmä jadrami vodíka. Takto spomalené (tepelné) neutróny sú zachytávané jadrami mangánu, síry a vodíka. Sledovaným prvkom, ktorý sa v dôsledku záchytu neutrónov aktivuje, je práve mangán, a to prostredníctvom reakcie ⁵⁵Mn(n,γ)⁵⁶Mn. Aktivita ⁵⁶Mn je priamo úmerná emisii neutrónového zdroja a je určená pomocou gamaspektrometrickej analýzy. Kontinuálne meranie aktivity roztoku prostredníctvom cirkulačného okruhu umožňuje minimalizáciu neistôt súvisiacich s premenou ⁵⁶Mn. Keďže doba polpremeny ⁵⁶Mn je len 2,5 hodiny, saturácia aktivity meracieho roztoku je dosiahnutá približne za jeden deň. Za rovnaký čas sa po odstránení neutrónového zdroja stáva roztok prakticky neaktívnym.

Lektori: Ing. Štefan Čerba, PhD., Ing. Jakub Lüley, PhD., Ing. Branislav Vrban, PhD.

Dozimetria pomocou pasívnych polymérových detektorov

Na detekciu ionizujúceho žiarenia sa používajú aj pasívne detektory na báze polymérov v tuhej fáze. Konkrétne, materiál CR-39 sa vyznačuje citlivosťou na rýchle neutróny. Princípom detekcie je poškodenie materiálu detektora v dôsledku dopadu iónu alebo neutrónu. Toto poškodenie vedie k vytvoreniu tzv. latentnej stopy v smere pohybu dopadajúcej častice. Výsledné stopy možno zväčšiť leptaním detektora. Vyleptané stopy sú viditeľné pod optickým mikroskopom a je možné určiť ich počet buď manuálne, alebo pomocou vhodného softvéru. Počet stôp na jednotku plochy je úmerný nameranej dávke. Tieto detektory sa môžu používať napr. v osobnej dozimetrii, na určovanie produktov jadrových reakcií alebo na meranie vysokoenergetických častíc vstupujúcich do atmosféry z vesmíru. Počas ukážky sa študenti oboznámia s postupmi merania pomocou detektorov CR-39.

Lektori: Ing. Vendula Filová