Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

FIZYKA TECHNICZNA Specjalności Fizyka w ochronie środowiska Fizyka w naukach o Ziemi i archeologii www.carbon14.pl.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "FIZYKA TECHNICZNA Specjalności Fizyka w ochronie środowiska Fizyka w naukach o Ziemi i archeologii www.carbon14.pl."— Zapis prezentacji:

1 FIZYKA TECHNICZNA Specjalności Fizyka w ochronie środowiska Fizyka w naukach o Ziemi i archeologii

2

3 Badania naukowe prowadzone w CentrumGADAM Metody fizyczne mające zastosowanie w chronologii bezwzględnej metoda radiowęglowa ( 14 C) luminescencja stymulowana optycznie (OSL) termoluminescencja (TL) metoda nierównowagi w szeregu uranowo – torowym (U/Th) Metody izotopowe mające zastosowanie w naukach o Ziemi i środowisku izotopy radioaktywne i stabilne ( 14 C i 3 T, 13 C i 18 O) w badaniach globalnych i lokalnych zmian klimatycznych radiometria środowiska naturalnego 210 Pb jako narzędzie badań procesów sedymentacyjnych 137 Cs w badaniach zmian środowiska współczesnego

4 Zastosowanie metod 14 C, TL i OSL w archeologii i naukach historycznych Chronologie kluczowych stanowisk historycznych i archeologicznych oraz pomników kultury Zastosowanie metod 14 C, TL i OSL oraz metod radioizotopowych w geologii i innych naukach o Ziemi metody radioizotopowe w badaniach środowiska geologicznego chronologia czwartorzędu dla celów szczegółowej mapy geologicznej Polski oraz inne projekty naukowo-badawcze Zastosowanie metod izotopowych w badaniach środowiska Badania zmian środowiska wywołanych działalnością człowieka Analizy statystyczne danych przyrodniczych Analizy zespołów dat radiometrycznych Analizy ciągów czasowych

5 Laboratoria jako zaplecze prac naukowo- badawczych i działalności edukacyjnej Laboratorium Radiowęglowe (kierownik Pazdur A.) Stanowisko chemicznej preparatyki wstępnej i zwęglania próbek Linia próżniowa do spalania próbek i oczyszczania CO 2 Linia próżniowa do wypełniania gazowych liczników proporcjonalnych Linia próżniowa do przetwarzania próbek na benzen Linia próżniowa do produkcji tarcz grafitowych do pomiarów radiowęgla metodą AMS Spektrometr scyntylacyjny promieniowania alfa i beta QUANTULUS 1220, produkcji firmy Wallac (technika LSC) Pięć zestawów liczników proporcjonalnych do pomiaru koncentracji radiowęgla (technika GPC) Laboratorium spektrometrii masowej (kierownik A. Pazdur) Laboratorium preparatyki chemicznej próbek organicznych Spektrometr masowy IsoPrime, produkcji GV Instruments, do pomiarów lekkich izotopów stabilnych ( 2 H, 13 C, 15 N, 34 S) Analizator elementarny

6 Laboratorium Datowania Luminescencyjnego (kierownik Bluszcz A.) Stanowisko chemiczne przygotowania minerałów do badań Automatyczny czytnik TL (57 porcji) i OSL (20 porcji) z wbudowanym źródłem promieniowania beta, produkcji firmy Daybreak, typ 1150 Automatyczne źródło promieniowania beta, produkcji firmy Daybreak, typ 850 Automatyczne źródło promieniowania alfa, produkcji firmy Elsevec Automatyczny czytnik TL/OSL (60 porcji) z wbudowanym źródłem promieniowania beta, produkcji firmy Daybreak, typ 2200 Laboratorium Pomiarów Promieniowania Jądrowego (Bluszcz A.) Stanowisko przygotowania próbek do badań Spektrometr promieniowania gamma z dwoma detektorami HPGe, produkcji firmy CANBERRA Półprzewodnikowy germanowy spektrometr wnękowy Spektrometr promieniowania alfa z detektorem krzemowym z barierą powierzchniową PIPS, produkcji firmy CANBERRA Spektrometr scyntylacyjny promieniowania gamma

7 Kształcenie na specjalności Fizyka w ochronie środowiska Wykłady specjalistyczne Metody izotopowe w ochronie środowiska Problemy środowiska lokalnego Zagadnienia erozji i ochrony gleby Radiowęgiel w środowisku współczesnym Hydrologia, meteorologia, klimatologia Globalne zmiany środowiska Statystyka w naukach przyrodniczych Sensory optoelektroniczne zanieczyszczeń Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń i monitoring Przyszłościowe źródła energii Akustyka środowisk gazowych Ochrona przed hałasem Wibroakustyka

8 Kształcenie na specjalności Fizyka w naukach o Ziemi i archeologii Wykłady specjalistyczne Fizyka atmosfery Geochemia izotopów Radiowęgiel w środowisku współczesnym Zagadnienia erozji i ochrony gleby Problemy środowiska lokalnego Globalne zmiany środowiska Statystyka w naukach przyrodniczych Datowanie luminescencyjne w geologii i archeologii Datowanie radiowęglowe w naukach o Ziemi i archeologii Datowanie młodych utworów geologicznych Metody w archeologii Historia kultur archeologicznych

9

10 Kształcenie na specjalnościach Pracownie specjalistyczne Laboratorium Detekcji Promieniowania Jonizującego Detektory gazowe Badanie własności okienkowego licznik Geigera-Mullera Badanie liczników scyntylacyjnych promieniowania beta, układy koincydencji Badanie liczników scyntylacyjnych promieniowania alfa, własności promieniowania alfa Spektrometr scyntylacyjny promieniowania gamma Badanie skuteczności osłony materiałowej i antykoincydencyjnej zestawu liczników Geigera-Müllera

11 Pracownia specjalistyczna Laboratorium Dozymetrii Promieniowania Jonizującego Wykorzystanie fluorescencji rentgenowskiej do określania składu chemicznego materiałów Badanie względnej czystości radioizotopowej materiałów budowlanych metodą zliczeń cząstek alfa Badanie czystości radioizotopowej materiałów budowlanych metodą spektrometrii scyntylacyjnej promieniowania gamma Badanie skażeń promieniotwórczych żywności Pomiar aktywności radonu i jego produktów rozpadu w powietrzu Wyznaczanie rozkładu pola mocy dawki od źródeł promieniowania jonizującego

12 Propozycje tematów prac magisterskich 2006/2007 Bluszcz A. Wyznaczanie wybranych parametrów kwarcu przez analizę krzywych optycznie stymulowanej luminescencji. Niepewności pomiarowe i ich analiza w datowaniu luminescencyjnym młodych osadów geologicznych. Projekt i budowa stanowiska do pomiarów aktywności metodą scyntylacji cząstek α Określenie szybkości sedymentacji osadów metodą spektrometrii alfa i gamma. Pazdur A. Opracowanie metodyki pomiarów stabilnych izotopów azotu w materii organicznej Opracowanie metodyki pomiarów stabilnych izotopów wodoru w materii organicznej Chronologia radiowęglowa osadów organicznych z doliny Odry. Chronologia radiowęglowa kultur archeologicznych z Bliskiego Wschodu, Syria. Chronologia radiowęglowa kultur andyjskich z obszaru Boliwii.

13 Propozycje tematów prac magisterskich 2006/2007 Zastawny A. Chronologia radiowęglowa osadów organicznych z ujścia Odry i wybrzeża Bałtyku. Model i symulacja bilansu radiacyjnego Ziemi w funkcji ilości gazów cieplarnianych Komputerowe stanowisko do rejestracji pomiarów aktywności izotopu 14 C z wykorzystaniem karty wejść/wyjść cyfrowych. Optymalizacja procesu pomiaru radioaktywności 14 C metodą ciekłoscyntylacyjnej spektrometrii promieniowania beta.

14 Tematy prac magisterskich 2003/2004 Pazdur A. Korput Sylwia, Pomiar względnej koncentracji izotopu 13 C w a-cellulozie z rocznych przyrostów dębu z lat AD. Barbara Sensuła, Carbon and oxygen isotope composition of organic matter and carbonates in contemporary sedimentation environment of Wigry Lake. Zastawny A. Fogtman Aleksandra, Pomiar widma energetycznego cząstek alfa 210 Po z powierzchni ołowiu.

15

16 Współpraca z zagranicą Realizacja międzynarodowych projektów finansowanych przez Komisje Europejską w latach 2003 – 2010: ISONET (2003 – 2006) 400 years of Annual Reconstructions of European Climate Variability using a High Resolution Isotopic Network. Rekonstrukcja zmienności klimatu europejskiego na przestrzeni ostatnich 400 lat w oparciu o analizy izotopowe wysokiej rozdzielczości – ISONET. CONTINENT (2001 – 2004) High-resolution continental paleoclimate record in the Lake Baikal: A key-site for Eurasian teleconnections to the North Atlantic Ocean and monsoonal systems. Zapis paleoklimatu kontynentalnego w osadach Jeziora Bajkał. Stanowisko reperowe dla euroazjatyckich związków z północnym Atlantykiem i systemem monsunowym

17 Współpraca z zagranicą Realizacja międzynarodowych projektów finansowanych przez Komisje Europejską w latach 2003 – 2010: GADAM Centre of Excellence (2003 – 2006) Gliwice Absolute DAting Methods Centrum Doskonałości Gliwickie Centrum Metod Datowania Bezwzględnego ATIS (2006 – 2010) Marie Curie Host Fellowships for the Transfer of Knowledge Absolute time scales and isotope studies for investigating events in Earth and human history. Bezwzględne skale czasu i badania izotopów dla rekonstrukcji zdarzeń w historii Ziemi i człowieka

18 Programy stypendialne dla studentów w latach SOCRATES (4 studentów – Francja, 1-Finlandia) LEONARDO DA VINCI (1 student – Niemcy) MARIE CURIE dla młodych naukowców (2 osoby – Wielka Brytania) GADAM Project – wyjazdy młodych naukowców: Dania (2 osoby) Szwajcaria (1 osoba) Szwecja (1 osoba) Wielka Brytania (1 osoba) Stypendia rządowe – współpraca dwustronna: Japonia (1 osoba) Grecja Belgia Wielka Brytania (1 osoba)

19 Skład konsorcjum projektu ISONET: FZJ - Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre, Jülich, D Contact person: Prof. Dr. Gerhard Hans Schleser – coordinator Anglia Polytechnic University, East Road, Cambridge, UK, Contact person: Dr. John Waterhouse UWS – University of Wales, Swansea, Singleton Park, Swansea, U.K., Contact person: Dr. Neil J. Loader UH – University of Helsinki, Dating Laboratory, Helsinki, FIN, Contact person: Dr. Högne Jungner CEA-Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, LSCE UMR CEA/CNRS, Gif sur Yvette cedex, Contact person: Prof. J. Jouzel UFZ – Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Department of Hydrology, Leipzig, D Contact person: Dr. Tatjana Boettger

20 Skład konsorcjum projektu ISONET (c. d): SUT - Silesian Technical University, Institute of Physics, Department of Radioisotopes, Gliwice, PL, Contact person: Prof. Anna Pazdur ECO-UB – Universitat de Barcelona, Department d`Ecologia, Barcelona, E Contact person: Prof. Dr. Emilia Gutierez UNIBE – University of Bern, Climate and Environmental Physics, Physics Institute, Bern, CH, Contact person: Dr. Markus Leuenberger PSI – Paul Scherrer Institut, Laboratory of Atmospheric Chemistry, Stable Isotope Research Group/Ecosystem Fluxes, Villigen-PSI, CH, Contact person: Dr. Matthias Saurer WSL - Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft, Birmensdorf, CH, Contact person: Dr. Jan Esper BOKU – Wood Biology and Tree-ring Research Group, Institute of Botany, University of Agricultural Sciences, Vienna, A, Contact person: Prof. Dr. Rupert Wimmer / Michael Grabner

21 Skład konsorcjum projektu CONTINENT: GeoForschungsZentrum, Potsdam, Germany Institut für Gewässerökologie und Fischereibiologie, Berlin, Germany Freie Universität, Berlin, Germany University College London, Environmental Change Research Centre, UK University Durham, UK Liege University, Belgium Gent University, Belgium Royal Museum of Central Africa, Tervuren- Belgium Instytut Botaniki im. W. Szafera, Polska Akademia Nauk, Kraków Politechnika Śląska, Instytut Fizyki, Zakład Radioizotopów, Gliwice, osoba do kontaktu: Prof. Andrzej Bluszcz EAWAG, Duebendorf, Switzerland University of Massachusetts, Amherst, USA

22 Rada Doradcza projektu GADAM: Anna Pazdur – coordinator of project, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland Members of Advisory Board: Michel Fontugne, CEA Commisariat a l'Energie Atomique, Gif-sur-Yvette, France Mebus A. Geyh, Professor Emeritus of Physics, Winsen / Aller, Germany Irka Hajdas, Paul Scherrer Institut, Zurich, Switzerland Högne Jungner, Helsinki University, Helsinki, Finland Andrew Murray, Aarhus University, Aarhus, Denmark

23 Uczestnicy 8. Międzynarodowej Konferencji Metody Chronologii Bezwzględnej zorganizowanej w Ustroniu, w 2004 roku w ramach projektu GADAM. Uczestnicy z krajów Europy zachodniej (WE, 17), z krajów Europy wschodniej (EE, 22), z Polski (PL, 48), z krajów poza europejskich (OC, 5), razem 92.

24 Uczestnicy warsztatów naukowych WN1, WN2 i WN3, dla młodych naukowców, zorganizowanych w ramach projektu GADAM w latach 2003, 2004 i 2005 z podziałem na wykładowców i studentów oraz wyodrębnieniem uczestników z krajów Europy zachodniej (WE), wschodniej (EE), Polski (PL) oraz krajów pozaeuropejskich (OC).

25 Partnerzy projektu ATIS: Anna Pazdur – coordinator of project, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland Martin Suter, Eidgenossische Technische Hochschule, Zurich, Switzerland Andrew Murray, Aarhus University, Aarhus, Denmark Manfred Frechen, Leibniz Institute for Applied Geosciences, Hannover, Germany Michel Fontugne, CEA Commisariat a l'Energie Atomique, Gif-sur-Yvette, France Antony Fallick, Scottish Universities Environmental Research Centre, Glasgow, United Kingdom Geoffrey Duller, University of Wales, Aberystwyth, United Kingdom

26 Bezwzględne skale czasu dla zdarzeń w historii Ziemi i człowieka. Pomiary izotopów w środowisku Bezwzględne skale czasu dla zdarzeń w historii Ziemi i człowieka. Pomiary izotopów w środowisku Anna Pazdur Politechnika Śląska Wykład inauguracyjny 2004 r.

27 zmiany parametrów orbity ziemskiej zmiany systemu prądów oceanicznych zmiany konfiguracji pola magnetycznego Ziemi i Słońca erupcje wulkaniczne działalność rolnicza i przemysłowa człowieka zmiany w obiegu materii Zdarzenia w historii Ziemi

28 Konsekwencje zmiany bilansu energetycznego Ziemi zmiany bilansu energetycznego Ziemi zmian strumienia promieniowania zmian strumienia promieniowania kosmicznego docierającego do Ziemi kosmicznego docierającego do Ziemi

29 Obserwacje zmiany klimatu zmiany krajobrazu zmiany składu gatunkowego roślin i zwierząt mobilność człowieka i rozwój kultury materialnej zmiany w składzie izotopowym materii

30 Fizyka dysponuje metodami pomiarowymi pozwalającymi na ustalenie następstwa zdarzeń w bezwzględnej (z podaniem wartości liczbowych, w latach kalendarzowych) skali czasu tworzenie chronologii bezwzględnych rekonstrukcje zmian środowiska wiek powstania i okres trwania kultur archeologicznych

31 Metody badań moment zdarzeń, jak i ich charakter zapisane są w składzie izotopowym materii ziemskiej w litosferze, biosferze, hydrosferze, atmosferze wyznaczenie momentu zdarzenia – proces zwany datowaniem wynik datowania – wiek obiektu datowanego wskazujący na wiek zdarzenia Najczęściej badane izotopy datowanie: radiowęgiel ( 14 C), pierwiastki szeregu uranowo – torowego ( 232 Th/ 234 U) rekonstrukcje zmian środowiska: wodór ( 2 H/H), węgiel ( 13 C/ 12 C), azot ( 15 N/ 14 N), tlen ( 18 O/ 16 O), siarka ( 34 S/ 32 S)

32 Metody datowania Metody datowania wykorzystują rytmiczność naturalnych zjawisk (dendrochronologia, chronologia warwowa) znane w czasie tempo przemian promieniotwórczych (metoda radiowęglowa, uranowo – torowa) własności dozymetryczne naturalnych kryształów (metoda luminescencyjna) metoda radiowęglowa – datowanie obiektów składających się z materii organicznej o wieku z przedziału czasu od chwili obecnej do około 50 tysięcy lat wstecz metoda luminescencyjna – datowanie obiektów zawierających składniki mineralne (ziarna kwarcu, skaleni) sięgająca nawet do 500 tysięcy lat wstecz

33 Datowanie na podstawie rozpadu promieniotwórczego Prawo rozpadu promieniotwórczego (1) gdzie: N 0 – oznacza początkową liczbę atomów pierwiastka promieniotwórczego, N t – liczbę atomów tego pierwiastka, jaka pozostała po czasie t, λ – wielkość, zwana stałą zaniku promieniotwórczego, T 1/2 – półokres rozpadu (czas, po jakim liczba atomów zmaleje o połowę) (2) Wartość półokresu rozpadu wynosi np lat w przypadku izotopu 14 C, około lat w przypadku izotopu 230 Th, i jedynie 22 lata w przypadku izotopu 210 Pb. Wiek datowanego obiektu w latach [BP] = Before Present (3)

34 Ważniejsze metody datowania obiektów z okresu czwartorzędu MetodaZastosowanieZakres wieku 14 CSzczątki i osady organiczne, osady węglanowe Do 50 tys. lat OSL, TLOsady mineralne, ceramikaDo 500 tys. lat ESROsady węglanoweDo miliona lat U/ThOsady węglanowe, torfy, kościDo 300 tys. lat K/ArOsady wulkanicznePowyżej 50 tys. lat 210 PbOsady w zbiornikach wodnychDo 150 lat 137 CsOsady jeziorne, glebyDo 60 lat Dendrochro- nologia Konstrukcje drewniane, drewno kopalne Do 12 tys. lat Chronologia warwowa Warstwowane osady jeziorne i zastoiskowe Do 120 tys. lat (najstarsze odkryte)

35 Metoda radiowęglowa Izotopy węgla: 12 C, 13 C, 14 C radiowęgiel - produkowany nieustająco w górnych warstwach atmosfery szybkość produkcji zależy od natężenia strumienia protonów promieniowania kosmicznego szybkość produkcji modulowana zmianami pola magnetycznego Ziemi i Słońca metoda wykorzystuje znane w czasie tempo rozpadu izotopu 14 C, zachodzącego z półokresem rozpadu 5570 lat

36 Techniki pomiarowe Technika gazowych liczników proporcjonalnych (GPC) Technika ciekłoscyntylacyjnej spektrometrii promieniowania beta (LSC) Technika akceleratorowa sprzężona ze spektrometrią masową (AMS) Zasięg datowania metody radiowęglowej (największy mierzony wiek) wynosi około 50 tysięcy lat.

37

38

39

40

41

42

43

44 Prawy nosorożec Masa próbki: 1,22 mg Lewy nosorożec Masa próbki: 0,80 mg Bizon Masa próbki: 0,42 mg

45

46

47 Spektrometria mas Pomiar składu izotopów stabilnych

48

49 Metoda luminescencyjna naturalna promieniotwórczość skał i minerałów jest przyczyną luminescencji ziaren kwarcu w osadzie czas oddziaływania datowanego osadu z promieniowaniem jądrowym otoczenia jest miarą jego wieku intensywność luminescencji stymulowanej optycznie lub termicznie i pomiar koncentracji izotopów promieniotwórczych pozwala wyznaczyć wiek

50 Wyznaczanie wieku Ilość energii zmagazynowanej w krysztale wskutek działania promieniowania jądrowego nazywana jest dawką pochłoniętą D. Do wyznaczania wieku T badanego obiektu na podstawie znajomości wielkości dawki pochłoniętej D wykorzystuje się proste równanie (4) gdzie D r - dawka roczna, czyli energia promieniowania jądrowego akumulowana w czasie jednego roku, D – dawka pochłonięta w czasie T pogrzebania kryształu, D 0 – dawka resztkowa

51

52

53

54 Duże zbiory dat Rozkład częstości dat (radiowęglowych, luminescencyjnych) źródłem informacji o: czasie trwania wyróżnionych okresów klimatycznych intensywności i czasie trwania procesów geologicznych czasie trwania kultur archeologicznych

55

56

57

58 Dziękuję

59


Pobierz ppt "FIZYKA TECHNICZNA Specjalności Fizyka w ochronie środowiska Fizyka w naukach o Ziemi i archeologii www.carbon14.pl."

Podobne prezentacje


Reklamy Google