Když to neuvidíme my, neuvidí to nikdo. O špičkové české detektory má zájem NASA i Boeing

Kontrola letadel, odhalování plagiátů, léčba rakoviny, ochrana kosmických satelitů, třídění rudy v hornictví, ale i medicínské zobrazení lidského těla v pohybu. Zdánlivě nesouvisející obory a aplikace spojují částicové detektory, které v pražských Holešovicích vyrábí firma Advacam. Inovativní technologie zobrazování vznikla původně ve výzkumném centru CERN, kde na ní pracoval mimo jiné částicový fyzik Jan Jakůbek.

Ten se na sousedských setkáních i rodičovských schůzkách dětí potkával s podnikatelem Janem Soharem. Slovo dalo slovo a společně se rozhodli přenést výsledky vědeckého poznání do praxe, a tak před deseti lety založili firmu Advacam. Výsledkem jsou čipy s vysokou citlivostí a rozlišením 55 mikrometrů (což zhruba odpovídá tloušťce lidského vlasu), které nacházejí široké možnosti uplatnění.

Z Holešovic na oběžnou dráhu i dál

Koncem května český detektor vyletěl na palubě satelitu OneWeb, jenž testuje nové technologie pro satelitní internet nové generace a představuje přímou konkurenci Starlinku od SpaceX Elona Muska. „Společnosti začínají řešit životnost svých zařízení v kosmu a naše detektory umějí měřit celou škálu záření. V případě zaznamenání silného záření by se elektronika mohla vypnout či ochránit například vysunutím štítu, čímž lze předcházet poškození, a prodloužit tak životnost satelitu,“ říká ředitel Advacamu Jan Sohar.

„Naše detektory navíc měří nejen intenzitu záření, ale například i přesný směr, odkud přichází, což běžné detektory neumějí. Do vesmíru se navíc hodí i díky svým minimálním rozměrům a příkonu,“ doplňuje vedoucí vědec Carlos Granja. Pokud se české detektory osvědčí, mohly by nalézt hromadné využití v komerčních telekomunikačních satelitech a dalších vesmírných družicích.

Nebyl by to první vesmírný úspěch. Již nyní zařízení vyráběná v pražských Holešovicích kontrolují radiační situaci na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Letos by se jako vůbec první český výrobek měla dostat i na povrch Měsíce jako součást lunárního landeru Nova-C, který přistane v rámci mise Artemis americké NASA. Vibračními testy teď také prošel detektor určený pro monitorování kosmického počasí na lunární stanici Gateway, která bude kolem Měsíce obíhat.

CT pro letadla

Další praktickou aplikací je „cétéčko pro letadla“ – robotické zobrazovací zařízení RadalyX, které díky pohyblivým ramenům umí zkontrolovat i obrovské předměty, navíc nedestruktivně a s vysokou přesností. Zájem o takové testování je obrovský, a to i od gigantů, jako je americká společnost Boeing. Při výrobě letadel se totiž stále častěji používají kompozitní materiály například z uhlíkových vláken, která jsou extrémně lehká, velmi odolná, lze je snadno tvarovat a nerezaví. Rizikem jsou ale vady, které mají velmi negativní vliv na pevnost a odolnost dílů, a tím pádem i na bezpečnost letadel. „Systém RadalyX se umí podívat dovnitř konstrukce hotového letadla, a odhalit tak případné nežádoucí bublinky a dutiny, oddělení vrstev materiálu, skryté praskliny nebo nedokonalé nanesení lepidla,“ vyjmenovává Josef Uher, technický ředitel sesterské společnosti Radalytica. A zdůrazňuje, že taková technologie chyběla, doposud bylo nutné, aby se předmět vešel do tunelu CT zařízení.

Systém RadalyX je naopak plně mobilní. „Na jednom robotickém rameni je rentgenka vyzařující rentgenové záření, které prochází objektem, a na druhé straně je detektor Advacam, jenž detekuje stíny. Pokud je v materiálu nějaký defekt, vrhne to jiný stín, který dokážeme velmi přesně analyzovat,“ popisuje Uher.

Koleno v pohybu

Další obrovský potenciál částicových detektorů Advacam nabízí zdravotnictví. „Jednou z aplikací je ‚nový‘ rentgen, který kromě struktur umí rozlišit i typ tkáně, a to i v pohybu! „Jelikož se jedná o digitální data, umíme například ‚vymazat‘ kost a zobrazit pouze šlachy a svaly,“ uvádí Jan Sohar.

Do klinické studie na lidech aktuálně míří i detektory k vývoji nových metod terapie rakoviny. „Díky detektorům je možné lépe cílit a použít mnohem menší dávku záření, což významně snižuje možné nežádoucí účinky léčby,“ vysvětluje doktorka Mária Martišíková, která má realizaci studie na starosti.

Hledání neviditelného

Detektory Advacam se umějí dívat i „skrz obrazy“, čímž dokážou odhalit falzifikáty uměleckých děl. „Zatím nejvýznamnějším posuzovaným obrazem byla letní krajina s názvem La Crau s výhledem na Montmajour, která je podepsaná jen křestním jménem Vincent a spekulovalo se o ní, zda se skutečně jedná o práci Vincenta van Gogha,“ vzpomíná Sohar.

Díky inovativní zobrazovací technologii vědci pod krajinkou objevili další malbu zachycující siluetu nahé ženské postavy, která odpovídá stylu, jakým van Gogh maloval akty. „Naše detektory potvrdily i dobové materiálové složení pigmentů. A naše závěry potvrzují i kunsthistorici, podle kterých bylo pro van Gogha typické přemalovávat vlastní obrazy, aby ušetřil na nákupu drahých pláten,“ doplňuje ředitel pražské firmy.

Mezi další aplikace patří například třídění rudy v těžebním průmyslu nebo drony RaDron, které umějí samostatně vyhledávat radiaci. „Naší filozofií je hledat způsoby, jak zachytit obraz i těch nejskrytějších struktur. Chceme být první volbou při hledání nových zobrazovacích řešení. Zkrátka, když to neuvidíme my, neuvidí to nikdo,“ líčí Sohar.

V současnosti se Advacamu už poměrně daří nacházet využití v průmyslu nebo v kosmu. Klíčovým odvětvím, kam by chtěli směřovat v příští dekádě, je ale zdravotnictví. Budoucnost vidí především v robotické počítačové tomografii, kdy kompaktní detektory dříve nebo později nahradí těžkopádné tunely cétéček.

„Namísto toho, aby pacient jezdil do nemocnice k CT, může lehké a mobilní robotické CT přijet za ním. Absolutní volnost pohybu robotických ramen kolem pacienta přinese velké množství nových pozorovacích úhlů. Rychlost kamer zase umožní zobrazovat i dynamické děje, jako je třeba tlukot srdce. Celé vyšetření se navíc zkrátí a zlevní,“ vyjmenovává Jan Sohar, který nepochybuje o tom, že to nastane.

Jedinou otázkou podle něho je, komu se novou technologii jako prvnímu podaří prosadit na konzervativní zdravotnický trh. 

Autorka je stálou spolupracovnicí redakce, působí na Univerzitě Karlově