Dr. doc. T. Čeponis: „Sukūrėme metodus, kurie leidžia charakterizuoti spinduliuotės paveiktas medžiagas“

„Regis, tyrinėji medžiagas kelerius metus, eksperimentuoji, ir natūraliai kyla mintis pagaminti prietaisą. Taip nutiko ir mūsų atveju – pagaminome dozimetrą, kuriuo pamatuojame krūvininkų gyvavimo trukmę medžiagoje ir apskaičiuojame, kokia doze ta medžiaga buvo apšvitinta“, – teigia VU Fizikos fakulteto Fotoelektrinių reiškinių tyrimų grupės vyresnysis mokslo darbuotojas, dr. doc. Tomas Čeponis, kuris drauge su VU mokslininkais – prof. habil. dr. Eugenijumi Gaubu ir prof. habil. dr. Juozu Vidmančiu Vaitkumi – pelnė 2021 m. Lietuvos mokslo premiją.

Trijų mokslininkų kartų tyrimai

Premija fizinių mokslų srityje šiems trims VU Fizikos fakulteto mokslininkams skirta už darbų ciklą „Didelių įtėkių poveikių medžiagai tyrimai radiacijos dozimetrijai ir spindulinių technologijų kūrimui“. Darbai skirti esminiams procesams nagrinėti skvarbiųjų spinduliuočių ir detektorių medžiagų sąveikos reiškiniuose. 

„Premija skirta už 15-kos metų darbų ciklą, tad svaresnis indėlis yra būtent prof. habil. dr.  E. Gaubo ir prof. habil. dr. J. V. Vaitkaus. Tačiau neslėpsiu, malonu, kad ir mano iniciatyvos įvertintos, – teigia dr. doc. T. Čeponis. – Darbais pasidalijame, vyresnieji kolegos įkvepia savo patirtimi, organizaciniais gebėjimais. 

Dar būdamas studentu, atėjau dirbti į prof. habil. dr. E. Gaubo vadovaujamą laboratoriją. Vėliau studijavau doktorantūroje, ir prof. habil. dr.  E. Gaubas buvo mano darbo vadovas. Beje, įdomu pastebėti, jog premijuotos trys fizikų kartos: prof. habil. dr. E. Gaubas buvo prof. habil. dr. J. V. Vaitkaus aspirantas, o aš – prof. habil. dr. E. Gaubo doktorantas. Apsigynęs daktaro disertaciją, likau dirbti VU Fizikos fakulteto Fotoelektrinių reiškinių tyrimų grupėje, esu vyresnysis mokslo darbuotojas.“ 

Grupė, vadovaujama prof. habil. dr. E. Gaubo, vykdo naujų medžiagų bei struktūrų, skirtų mikroelektronikos, nanoelektronikos ir optoelektronikos prietaisams gaminti, savybių tyrimus sąlytiniais ir nesąlytiniais metodais.

Kaip detektoriuose atsiranda defektų?

Moksliniai tyrimai, eksperimentai buvo vykdomi 15 metų keliomis kryptimis – VU fizikams rūpėjo tirti ir charakterizuoti medžiagas, kurti naujus charakterizavimo metodus, taip pat mokslininkai gilinosi į spinduliuotės detektorių fiziką, jų tobulinimą.

„Mūsų darbas, už kurį gavome premiją, buvo skirtas jonizuojančios (radioaktyvios) spinduliuotės sąveikai ir tos spinduliuotės poveikiui detektoriams bei medžiagoms, iš kurių detektoriai pagaminti, tirti. 

Spinduliuotės detektoriai taikomi labai plačiai: CERN greitintuvų laboratorijose, medicinos diagnostikos įrenginiuose, terapiniuose instrumentuose ir pan. Tačiau yra viena problema – laikui bėgant spinduliuotė paveikia tuos detektorius, kaip ir medžiagas, iš kurių jie yra pagaminti. Taigi medžiagoje atsiranda defektų. Turime tolesnių pasekmių – tie defektai keičia sensorių charakteristikas, trumpėja sensoriaus tarnavimo laikas ir pan. 

Mūsų tikslas – charakterizuoti medžiagas, įvertinant jų defektiškumą ir tinkamumą prietaisų gamybai, ir kurti bei tobulinti metodus, leidžiančius tas medžiagas charakterizuoti. Taigi ieškojome būdų, kaip patobulinti detektorius: ar naujas struktūras sukurti, ar kitokias medžiagas parinkti“, – pasakoja dr. doc. T. Čeponis. 

Sukūrė naujas metodikas

Anot premijos laureato, kai spinduliuotės dozės didelės, kai medžiagos stipriai paveiktos ir defektų tankiai labai dideli, tuomet įprastiniai medžiagų charakterizavimo metodai nebeveikia. Į tai atsižvelgdami, lietuviai mokslininkai ėmė galvoti, kaip sukurti kitus metodus, kurie leistų tinkamai charakterizuoti spinduliuotės paveiktas medžiagas. 

„Dar vienas dalykas – mes norėjome ne tik charakterizuoti detektorius po apšvitos, bet ir pažiūrėti, kas vyksta švitinimo metu. Dėl radioaktyvios spinduliuotės ir būtinos saugos reikėjo metodus sukurti tokius, kad zondas būtų prie tiriamo objekto – apšvitos zonoje, o rezultatus matytume matavimo įrangoje saugiu atstumu. 

Aiškindamiesi, kaip pokyčiai (defektai) medžiagoje nulemia prietaiso (detektoriaus) charakteristiką, kartu atradome, kad daug priklauso ir nuo pačios medžiagos, iš kurios tas prietaisas pagamintas. Iš tam tikrų medžiagų galima pagaminti dvigubo atsako – su elektriniu ir optiniu signalu – detektorių, kuris suteiks jau daugiau informacijos apie medžiagą, spinduliuotės tipą ir pan. Turėdami daugiau duomenų, galime tiksliau atlikti tyrimus (tarkim, jei detektorius yra medicininės paskirties). Jau dirbame ir su trigubo atsako sensoriais – papildomai registruojame elektronų sukinių rezonanso signalą“, – tvirtina dr. doc. T. Čeponis.

Mokslininkai yra patentavę tris metodus, dar tris paraiškas yra pateikę Europos patentui gauti.

Tyrėjų komanda pagamino dozimetrą

„Regis, tyrinėji medžiagas kelerius metus, eksperimentuoji, ir natūraliai kyla mintis pagaminti prietaisą. Taip nutiko ir mūsų grupei.

Prietaisu pamatuojame krūvininkų gyvavimo trukmę medžiagoje ir apskaičiuojame, kokia doze ta medžiaga buvo apšvitinta. Kuo medžiagoje defektų daugiau, kuo ji daugiau apšvitinta, tuo jos gyvavimo trukmė trumpesnė“, – mokslinių darbų svarbą aiškina dr. doc. T. Čeponis. 

VU fizikų pasiekimai įvertinti ne tik Lietuvoje – mokslininkų gamintas prietaisas įdiegtas CERN laboratorijoje Šveicarijoje. Jis yra daugiafunkcis: naudojamas ir kaip dozimetras, siekiant įvertinti apšvitos dozes, ir kaip prietaisas dalelių greitintuvo pluošteliams profiliuoti.

Be to, dalį darbų VU fizikai vykdė bendradarbiaudami su Nacionaliniu vėžio institutu (NVI) . „Yra toks spindulinės terapijos gydymo metodas brachiterapija, kuomet skiriamos jonizuojančios spindulinės terapijos dozės lokaliai į naviką, tokiu būdu apsaugant sveikus audinius nuo jonizuojančios spinduliuotės poveikio. Mes sukūrėme įrangą būtent tos procedūros planavimo patikrai, t. y. nurodoma, į kurią naviko vietą turi būti įvestas radioaktyvus šaltinis, kiek laiko jis ten turi būti, kokia dozė ir pan.

Įranga testuojama, dar bus tobulinama, tačiau tikimės, kad greitu laiku ji galės būti naudojama ir terapinės procedūros metu apšvitos dozei kontroliuoti“, – pasiekimais džiaugiasi VU fizikas dr. doc. T. Čeponis. 

Premija mokslininkui gali būti skirta kartą per 15 metų

Premijos kasmet skiriamos mokslininkams už Lietuvai reikšmingus darbus. 

Iš viso skiriamos ne daugiau kaip septynios premijos: po dvi – humanitarinių ir socialinių, fizinių mokslų, biomedicinos ir žemės ūkio mokslų, viena – technologijos mokslų srityje. 

Vienos premijos dydis – 32 tūkst. 760 eurų, (780 bazinių socialinių išmokų).

Premijai gali būti siūlomi ne anksčiau nei per pastaruosius 15 metų atlikti darbai, kuriuose išnagrinėta aktuali mokslo problema, kurių tyrimų rezultatai įnešė svarų indėlį į mokslą, reikšmingai paskatino tolesnę mokslo krypties raidą. Taip pat tie darbai, kurie itin prisidėjo prie šalies konkurencingumo didinimo kuriant bei diegiant naujausias technologijas.

Lietuvos mokslo premijos laureatai pristatomi visuomenei Lietuvos mokslų akademijos iniciatyva, įgyvendinant projektą „Nacionalinės mokslo populiarinimo sistemos plėtra ir įgyvendinimas“.