Oddělení neutronových a iontových metod

Výzkumné aktivity Oddělení neutronových a iontových metod jsou zaměřeny do dvou hlavních oblastí:

• Základní a aplikovaný výzkum s neutrony u reaktoru LVR-15
• Jaderné analytické metody s nabitými částicemi u urychlovače Tandetron

Základní a aplikovaný výzkum s neutrony

Laboratoř neutronové fyziky (NPL) je součástí infrastruktury CANAM. Úkolem NPL je provádět experimenty neutronové fyziky dle výzkumného program ÚJF a též poskytovat svá měřicí zařízení a zkušenosti s neutronovým výzkumem externím uživatelům z České republiky a ze světa v módu Otevřeného přístupu. Horizontální neutronové kanály pronajmuté u jaderného výzkumného reaktoru LVR-15 (Centrum výzkumu Řež) jsou využity pro materiálový výzkum za použití neutronové difrakce a též pro experimenty v jaderné fyzice a pro aktivační analýzu s detekcí promptního záření gama.

Pomocí rozptylu neutronů studujeme strukturu materiálů v širokém rozsahu velikostí, od uspořádání atomů v krystalové mřížce po materiálové heterogenity v oboru nano- až mikrometrů. Vysoká schopnost neutronů proniknout do hloubky většiny materiálů dovoluje provádět tato měření nedestruktivně v hloubce až několik cm pod povrchem a také in-situ uvnitř zařízení pro neambientní prostředí vzorku (nízké nebo vysoké teploty, mechanické namáhání).

Jaderné reakce neutronů využíváme pro stanovení koncentrací a sledování koncentračních profilů prvků v pevných látkách či roztocích, a pro fundamentální jadernou fyziku. 

Skupina radioanalytických metod (RAM) se zabývá vývojem a využitím pokročilých metod neutronové aktivační analýzy (NAA) pro stanovení řady chemických prvků, majoritních i stopových, v nejrůznějších typech materiálů, s širokým uplatněním ve výzkumu i v technicko-průmyslových a jiných aplikacích. Metodu NAA doplňuje pro stanovení některých prvků fotonová aktivační analýza, využívající pro aktivaci vysokoenergetické brzdné záření generované na mikrotronu MT 25 Oddělení urychlovačů. Dalším analytickým nástrojem skupiny RAM je rentgenfluorescenční analýza, především pro nedestruktivní prvkovou analýzu kovových archeologických artefaktů. Portfolio analytických metod doplňuje metoda urychlovačové hmotnostní spektrometrie (AMS), jejíž laboratoř vybavená systémem Ionplus MILEA je v rámci infrastruktury CANAM provozována Oddělením dozimetrie záření. Výzkumný tým RAM se věnuje stanovení kosmogenních radionuklidů ¹⁰Be a ²⁶Al pro geologický a archeologický výzkum.

Jaderné analytické metody s nabitými částicemi

Laboratoř Tandetronu, jejímž srdcem je nový elektrostatický urychlovač Tandetron 4130 MC, využíváme k charakterizaci mikro- a nanostrukturovaných materiálů, v laboratoři jsou průběžně instalovány nové analytické aparatury. Přístroj pro RBS kanálování k analýze krystalických materiálů a ERDA-TOF zařízení pro hloubkové profilování a vysokoenergetickou iontovou implantaci jsou již v rutinním provozu, v roce 2009 byla instalována iontová mikrosonda, unikátní v ČR. Výzkumné aktivity skupiny se soustřeďují hlavně na přípravu, zpracování a charakterizaci kompozitů polymer-kov (spolupráce s VŠCHT Praha, Univerzitou J. E. Purkyně Ústí nad Labem a ruským Kazan Physical-Technical Institute), chalkogenidových skel (Univerzita Pardubice), optické povrchy (Fyzikální ústav AV ČR), tvrdé povrchy na bázi B-C-N-Si (Západočeská univerzita), bioaktivní materiály  (Fyziologický ústav AV ČR), povrchy na bázi diamantu a siloxanu (Masarykova universita, TU Brno). Další aktivity zahrnují studium difúze vodních roztoků v minerálech (Ústav jaderného výzkumu, a.s.), vývoj analytických metod s iontovými svazky (spolupráce s FZR Rossendorf) a testování polohově citlivých detektorů (ÚTEF ČVUT Praha).