SOLARIS National Synchrotron Radiation Centre in Krakow, Poland

The SOLARIS synchrotron located in Krakow, Poland, is a third-generation light source operating at medium electron energy. The first synchrotron light was observed in 2015, and the consequent development of infrastructure lead to the first users’ experiments at soft X-ray energies in 2018. Presently, SOLARIS expands its operation towards hard X-rays with continuous developments of the beamlines and concurrent infrastructure. In the following, we will summarize the SOLARIS synchrotron design, and describe the beamlines and research infrastructure together with the main performance parameters, upgrade, and development plans

Modeling of vascular structures using 3D printer

Hodowle komórkowe 3D są kolejnym krokiem w badaniach nad funkcjonowaniem żywych organizmów. W niniejszej pracy zaznaczono główne zagadnienia dotyczące sposobów zapewnienia komórkom odpowiednich stałych stężeń substancji odżywczych, w przyszłych próbach konstrukcji hodowli trójwymiarowych. Poruszono zagadnienia transportu masy w modelowaniu trójwymiarowych hodowli komórkowych. Skupiono się na dwóch rodzajach transportu, bazując na przykładach naturalnych tj.: transporcie masowym wynikającym z makroskopowych przepływów krwi oraz dyfuzji. Przedstawiono podejścia do realizacji transportu makroskopowego w trójwymiarowych hodowlach komórkowych. Kluczowym elementem każdego z nich jest wykorzystanie technologii druku przestrzennego. Zostaną przedstawione główne technologie oraz metodyka wykonywania wydruków 3D, a także jego zalety, które decydują o wy-braniu tej technologii do realizacji wyżej wymienionych celów. Pokazano również właściwości naturalnych systemów dystrybucji, na których można się wzorować tworząc modele.3D cell cultures are the next step in the study of the functioning of living organisms. In this work I marked the main issues concerning ways to provide access for nutrients for cells in 3D cell cultures. This access means to keep constant and appropriate concentrations of metabolic substrates and signal substances in the immediate vicinity of the cells. I have focused on two main types of mass transport in biological systems. These types are: mass transit resulting from macroscopic blood flow and diffusion. In this paper there are presented three ways to obtain a macroscopic transport system in 3D cell cultures. The key part of these methods is usage of three dimensional printing technologies. The main technologies and methods for 3D printing, as well as their advantages will be presented. Many of 3D printing features decided about selecting the technology to implement the above objectives. Also shown are the properties of the natural distribution systems, which can be very inspiring when we create our models

Data acquisition system in prompt gamma-ray measurements in proton therapy

Detekcja natychmiastowego promieniowania gamma jest obiecującą metodą w kontekście weryfikacji poprawnego przebiegu terapii protonowej. Odpowiedni system akwizycji danych jest kluczowym czynnikiem, który decyduje o możliwości zastosowania tej metody podczas rutynowych naświetlań w placówkach medycznych. Wykonano pomiary natężenia natychmiastowego promieniowania gamma indukowanego wiązką protonów. Dzięki zastosowaniu specjalnego układu tarcz symulowano rejestrowanie promieniowania z cienkich plasterków materiału znajdujących się na różnych głębokościach, co stanowiło model terapii protonowej. wykonano serie pomiarowe z wykorzystaniem tarcz wykonanych z grafitu i polimetakrylan metylu - PMMA oraz wiązek protonów o energiach 180 i 230 MeV. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki z czterech najlepszych serii. Do detekcji promieniowania użyto detektora HpGe z osłoną antykomptonowską oraz detektora LaBr. Osie detektorów były ustawione pod kątem 90 stopni do osi wiązki. Pierwszym celem niniejszej pracy jest opis konstrukcji systemu akwizycji danych opartego o moduły elektroniczne w standardzie CAMAC, a w szczególności dekodowania danych pochodzących z tych modułów oraz oprogramowania służącego do wizualizacji sygnałów w czasie rzeczywistym. Część z przedstawionych programów komputerowych została napisana przez autora pracy specjalnie na potrzeby prezentowanych pomiarów. Idea konstruowania nowego systemu akwizycji polegała na zbieraniu danych w jak najbardziej surowej postaci (format event by event), w celu umożliwienia późniejszej pogłębionej analizy off-line. Drugim celem pracy jest analiza danych, nakierowana na optymalizację supresji tła Comptonowskiego. Wyniki zostały porównane z wynikami starszego typu systemu akwizycji, w którym antykoincydencja zachodziła na poziomie sprzętowym. Pomiary prowadzono w Centrum Cyklotronowym Bronowice w Krakowie, w maju 2017 roku.Prompt gamma detection is a promising method in the context of online verification of the correctness of proton the therapy process. The proper data acquisition system is a crucial factor, which determines the applicability of this method during routine irradiation in medical facilities. Measurements of the intensity of proton-induced prompt gamma-rays were carried out. Thanks to particular target setup, one is able to simulate radiation detection from well defined thin slice located at different depths in bulk of the material. This setup constitutes a model of proton therapy. Several measurement series were conducted including different target materials: Graphite and polymethyl methacrylate - PMMA and also different beam energies: 180 and 230 MeV. In this paper, results from the four best series are presented. A HpGe detector with anti-Compton shield and LaBr detector was used for gamma-ray detection. The detector axes were set at 90 degrees to the beam axis. The first goal of this work is to describe the construction of a data acquisition system based on electronic modules in the CAMAC standard, and software used for data decoding and to visualize signals in real time. Some of the presented computer programs were written by the author of the work especially for the needs of the presented measurements. The idea of constructing a new acquisition system consisted of collecting data in the most severe form (event by event format), in order to enable later in-depth off-line analysis. The second goal of the work is data analysis, aimed at Compton suppression optimization. The results were compared with the results of the older version of the acquisition system, with the hardware anti-coincidence. The measurements were carried out at the Bronowice Cyclotron Center in Krakow, in May 2017

Shape of the spectral line and gamma angular distribution of the 12C(p,p′γ4.44)12C^{12}C(p,{p}'\gamma _{4.44})^{12}C reaction

A model explaining the shape of the spectral line in the 12C(p, p'γ4.44)12C nuclear reaction has been applied to data collected during an experiment conducted at the Heidelberg Ion-Beam Therapy Center. Spectra were recorded for a graphite target setup, initial proton beam energies of 70.54 MeV and 88.97 MeV, which were later degraded before reaching the main target, and detection angles ranging from 90° to 150°. The model calculations reproduced experimental data and determined the angular distribution of the nuclear reaction. This article presents the details of the model along with a description of the subsequent analysis steps and results

A Prototype of a 3D Bioprinter

3D bioprinting is an innovative method of manufacturing three-dimensional tissue-like structures. The method is based on a layer-by-layer deposition of biocompatible materials successively forming a scaffold for living cells. The technology allows to fabricate complicated tissue morphology, including vascular-like networks. The range of potential applications of 3D bioprinting is immense: from drug testing, across regenerative medicine, to organ transplantation. In this paper, we describe a prototype of a 3D bioprinter utilizing gelatin methacrylate (GelMA) doped with a photoinitiator as the printing substance. Biological requirements for the material, its synthesis and application adequacy for the bioprinting process are discussed. Technical details of the mechanical construction of the bioprinter and its control system are presented