Neutron Capture Radiography (NCR)

Der Name des Instrumentes deutet auch schon seine Anwendungsgebiete an. Neutron Capture (Neutronen-Einfang) beinhaltet alle Reaktionen, bei denen das Neutron durch einen Atomkern absorbiert wird. Das Isotop Bor-10 ist von spezieller Bedeutung, da es Neutronen kleiner Energien (sog. kalte Neutronen) besonders gut einfängt. Bor in verschiedenen chemischen Formen wird deshalb auch zur Abschirmung von Neutronen verwendet. Bei dieser Einfangsreaktion (n + ¹⁰B -> ¹¹B -> ⁷Li + -Teilchen; siehe NCR-Logo) werden zwei positiv geladene Teilchen (⁷Li, ) produziert, welche auseinanderfliegen und auf kurzer Strecke durch Ionisation der umgebenden Atome abgebremst werden. Diese Tatsache bedeutet, dass die beiden Teilchen ihre Spuren hinterlassen, welche entweder in geeigneten Detektoren (sog. Track Etch Folien) nachgewiesen werden können oder Schädigungen in biologischen Materialien (Zellkulturen, Gewebe) hervorrufen.

Zur Bestimmung der Borverteilung in bestimmten Metallen oder Gewebeschnitten werden Track Etch Folien verwendet, in welchen nach der Ätzung die einzelnen Spuren sichtbar werden. Da die beiden aus der Einfangsreaktion entstehenden Teilchen eine Reichweite von nur wenigen haben, kann die auch Verteilung der Bor-Kerne auf wenige mm genau bestimmt werden. (siehe Bild eines Mausschnittes).
Des weiteren können die Wirkungen von borhaltigen Substanzen unter Neutronenbestrahlung auf Zellkulturen untersucht werden, um Aussagen darüber zu erhalten, ob und wie solche Substanzen geeignet sind für Therapien gegen Krebs und Polyarthritis. Dies war denn auch der Grund, warum Prof. Börje Larsson das Projekt NCR initiiert hatte. Diese Anlage für biologisch-medizinische Untersuchungen gut geeignet, weil am Ende eines Leiters für kalte Neutronen erstens die Gamma-Dosisleistung und zweitens der Anteil an höher energetischen Neutronen (sog. epithermische Neutronen) relativ klein und drittens die Neutronenflussdichte für kalte Neutronen relativ gross ist. Dies ermöglicht kurze Bestrahlungen und genaue Aussagen.

Die zu untersuchenden Objekte werden auf einer Probenhalterung (siehe nebenstehendes Bild) montiert. Eine pneumatische Einrichtung führt die Probenhalterung in die NCR-Box ein und setzt sie auf einen Positioniertisch Dieser fährt - computergesteuert und mittels Videokamera überwacht - die Objekte vor den Neutronenleiter. Danach wird automatisch der Shutter geöffnet und die Proben vor dem Leiter durchgefahren. Da der Neutronenfluss nicht immer 100 % stabil ist, wird die Fahrgeschwindigkeit der aktuellen Neutronenflussdichte angepasst, sodass eine homogene Bestrahlung gewährleistet ist.
Auf dem Gebiet der Neutronen Radiographie ist die NCR-Anlage eine gute Ergänzung zur schon länger bestehenden Anlage NEUTRA: Die kalten Neutronen der NCR-Anlage haben andere Transmissionseigenschaften als die thermischen Neutronen der NEUTRA und die Neutronenflussdichte ist um einen Faktor 100 höher. Deshalb sind hier auch neue Anwendungen wie Mikrotomographie, Autoradiographie sowie zeitaufgelöste Bildgebung kleiner Proben möglich.