Strahlenphysik
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Strahlenphysik ist DIE „Kern“-Kompetenz des Atominstituts. Die Mitarbeiter dieses Forschungsbereichs beschäftigen sich mit der Natur, dem Nachweis und den Auswirkungen ionisierender Strahlung. Als einer der größten Forschungsbereiche bildet die Strahlenphysik gewissermaßen Rückgrat und Puls des Atominstituts. Dieser Umstand spiegelt sich in der Qualität und Zahl der Publikationen und bei Studenten extrem gefragten Lehrveranstaltungen, die aus sämtlichen Bereichen der Strahlenphysik angeboten werden, wider. Wir haben uns zur Aufgabe gemacht, auf Basis der Grundlagen der Strahlenphysik den verantwortungsvollen Umgang mit Strahlung und radioaktiven Stoffen zu vermitteln. Die breiten Anwendungsmöglichkeiten dieser Methoden in Medizin, Technik und Forschung sprechen für sich:
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Der „Vater“ der Einheit ist der institutseigene Forschungsreaktor. Die Zentrale Einrichtung Reaktor bedient dabei nicht nur die Forschungs- und Lehrbedürfnisse der eigenen Abteilung sondern steht auch anderen Abteilungen und externen Nutzern zur Verfügung. Einen besonderen Stellenwert in der Reaktornutzung hat die Ausbildung in Bereichen der Strahlen- und Reaktorphysik. Dieses Angebot wird nicht nur TU-Wien-weit mit großer Begeisterung angenommen. Darüber hinaus bildet das Atominstitut seit vielen Jahren Studenten der University of Manchester (Großbritannien), Safeguards der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) sowie Reaktoroperateure mehrerer europäischer Staaten in Rahmen von Forschungspraktika aus.
Fachlich stark an den Reaktor angebunden sind die Gruppen Radio- und Kernchemie. Die Forschungsschwerpunkte sind Radioanalytik, insbesondere Neutronenaktivierungsanalyse und deren Einsatz in Umweltanalytik und Archäometrie. Die Entwicklung neuer, schneller Rohrpostsysteme und anderer methodischer Verbesserungen gehört ebenfalls zum Arbeitsspektrum und hat am Atominstitut lange Tradition. In der Lehre wird großen Wert auf das Vermitteln des richtigen und verantwortungsbewussten Umgangs mit offenen radioaktiven Stoffen gelegt.
Die Röntgenphysikgruppe befasst sich im Wesentlichen mit der Entwicklung und Anwendung energiedispersiver Röntgenfluoreszenzmethoden (Energy Dispersive X-Ray Fluorescence, EDXRF). Als Anregungsquelle im Labor dienen Röntgenröhren und Radiosiotope. Synchrotronstrahlungsquellen, welche an großen Forschungszentren vorhanden sind, bieten bessere Bedingungen für Spezialmethoden (TXRF, µXRF, XAS). Mit Hilfe der Totalreflexionsröntgenfluoreszenzanalyse (Total Reflexion X-Ray Fluorescence, TXRF) erreicht man Nachweisgrenzen von Spurenelementkonzentrationen bis in den ng/g-Bereich. Grazing Incidence XRF (GI-XRF) ermöglicht die Bestimmung der Dicke von ultradünnen Schichten sowie Tiefenprofilanalyse von Implantationen in Si-Wafern (Ultra-Shallow Junctions) Mikro-XRF (µXRF) ermöglicht eine ortsauflösende Analyse von Elementverteilungen in zwei oder drei Dimensionen im Mikrometer-Bereich. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Methode reichen von der Bestimmung der Spurenelementverteilung in menschlichem Gewebe (z.B. Knochen) bis hin zu Umweltproben oder archäometrischen Anwendungen. So konnte die Unversehrtheit Benvenuto Cellinis berühmter Saliera nach ihrem Diebstahl mit XRF-Methoden nachgewiesen werden. In Kombination mit der Röntgenabsorptionsspektroskopie (X-Ray Absorption Spectroscopy, XAS) können dank Synchrotronstrahlung Informationen über den chemischen Zustand (Speziation) eines Elements gewonnen werden. Im Bereich der Materialwissenschaften ermöglicht die Akkreditierung der TXRF-Labors neue Kooperationsmöglichkeiten, insbesondere die Ultraspurenanalyse an der Oberfläche von Halbleiter-Wafern (ANNA-Konsortium).
Die Untersuchung und Modellierung von Strahleneffekten auf Festkörper und biologische Systeme ist der Arbeitsschwerpunkt der Gruppe Dosimetrie, Strahlenschutz und Archäometrie. Dieser Schwerpunkt widmet sich Fragestellungen aus den Bereichen Umwelt, Medizin und Technik. Die kontinuierlich steigenden Therapiemöglichkeiten mit Ionenstrahlen bedürfen neuer, spezifischer Detektorsysteme, die die Strahlenbelastung nicht nur gewebeäquivalent wiedergeben, sondern auch die verwendete Strahlen- bzw. Ionenart in ihrer Bewertung der Auswirkungen auf das Individuum berücksichtigen. Die neuen Herausforderungen des Strahlenschutzes machen die Entwicklung quasi-biologischer Strahlungsdetektoren notwendig, die für komplexe, gemischte Strahlungsfelder konzipiert sind. Unter diesem Gesichtspunkt wird am Atominstitut auch Weltraumdosimetrie betrieben und weiterentwickelt, da die komplexe Natur der kosmischen Strahlung eine ebenso komplexe Betrachtungsweise erfordert. Mittlerweile gilt der Weltraum als ideales Testgelände für neue Detektorsysteme.
Die Medizinphysikgruppe werden Anwendungen von Strahlung zur Behandlung von Krankheiten erforscht und Grundlagen dazu gelehrt. In dieser Gruppe ist auch die Beschleunigerphysik beheimatet (MedAustron).
Der betriebliche Strahlenschutz des Atominstituts ist eine dem Forschungsbereich Strahlenphysik assoziierte Einrichtung. Sie sorgt für die Einhaltung der notwendigen Strahlenschutzmaßnahmen während der Arbeit.