Metody neutronowe 390-FM2-2MNE
Profil studiów: Ogólnoakademicki
Forma studiów: Stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: Do wyboru
Moduł: Wybrane Problemy Fizyki
Dziedzina i dyscyplina naukowa: Nauki fizyczne; Fizyka medyczna
Rok studiów/semestr: 2 rok/ 3 semestr/studia drugiego stopnia
Wymagania wstępne: Student uczestniczący w wykładzie i ćwiczeniach rachunkowych powinien posiadać ugruntowaną wiedzę w zakresie fizyki i metod obliczeniowych nabytą we wcześniejszym cyklu kształcenia.
Liczba godzin zajęć dydaktycznych: wykład - 15 godz. konwersatorium - 15 godz.
Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie problemów i zadań, dyskusja, konsultacje, praca własna studenta w domu, itp.
Punkty ECTS: 2
Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (15 godz), udział w konwersatorium (15 godz), udział w konsultacjach (3 godz), łączny nakład pracy studenta na osiągnięcie wyników kształcenia (49 godz);
Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 33 godz.
Tematy podejmowane na wykładach:
1. Definicje podstawowych pojęć: promieniotwórczość naturalna i sztuczna, promieniowanie jonizujące i niejonizujące, przenikliwość promieniowania, przemiana jądrowa, bilans energetyczny reakcji jądrowych, defekt masy, energia wiązania;
2. Siły jądrowe, trwałość jąder, izotopy naturalne i sztuczne, metody wytwarzania sztucznych źródeł, rozpad promieniotwórczy, kinetyka, schematy rozpadów, energie, czasy połowicznego zaniku, zastosowanie wybranych izotopów promieniotwórczych;
3. Własności neutronów, klasyfikacja neutronów ze względu na ich energię, mechanizmy oddziaływania neutronów z materią pochłaniającą, rozpraszającą i rozszczepialną, przekrój czynny na daną reakcję;
4. Źródła neutronów, absorbenty neutronowe, spowalnianie neutronów, moderatory typu grafit i woda, scenariusze termalizacji;
5. Detektory neutronów, komory jonizacyjne TE, charakterystyki strumienia neutronów reaktorowych, charakterystyki neutronów ze źródeł impulsowych;
6. Radionuklidy, Neutronowa analiza aktywacyjna: radiochemiczna NAA i instrumentalna NAA;
7. Aparatura i metodologia stosowana w terapii neutronowej, stanowisko do terapii borowo-neutronowej (BNCT) przy reaktorze Maria (etap konstrukcyjny);
8. Czynniki geometryczne napromienianego środowiska: wielkość pola wlotowego, odległość powierzchni napromienianej od źródła, układy kolimacyjne wiązek neutronowych;
9. Sposoby polaryzacji neutronów, metody transmisyjne z polaryzującymi filtrami, polaryzatory lustrzane, polaryzacja poprzez odbicie braggowskie od ferromagnetycznego monokryształu, metody z odwracaniem spinu;
10. Reakcje jądrowe wykorzystywane w radioterapii, przykłady zastosowania niektórych izotopów promieniotwórczych;
11. Rozkłady izodoz neutronów o energii 50 MeV, neutronowe czynniki kerma, zasady dozymetrii wiązek neutronowo-fotonowych, stosunek czynników kerma;
12. Dozymetria neutronowa, fizyczne parametry dla dozymetrii z użyciem komór jonizacyjnych TE, średnia dawka pochłonięta, dawka równoważna, dawka skuteczna, mierniki mocy, monitory skażeń radioaktywnych, dawkomierze-sygnalizatory;
13. Terapia protonowo-neutronowa, osiągnięcia i prognozy, zestawienie porównawcze z terapią fotonową;
14. Wzorcowy materiał fantomowy, wzorcowy materiał dozymetryczny;
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia przedmiotu
Założenia (opisowo)
Efekty kształcenia
Student:
- rozumie fundamentalne znaczenie fizyki dla rozwoju technologicznego, gospodarczego i cywilizacyjnego (K_W01);
- zna ograniczenia stosowalności wybranych teorii fizycznych, modeli obiektów fizycznych i opisu zjawisk fizycznych (K_W05);
-ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki atomu, cząsteczki, fizyki ciała stałego, fizyki jądra atomowego, cząstek elementarnych i podstawowych oddziaływań w przyrodzie (K_W16);
-umie analizować problemy z zakresu optyki i fizyki zjawisk falowych, znajdować i przedstawiać ich rozwiązania w oparciu o zdobytą wiedzę oraz przy wykorzystaniu poznanych narzędzi matematyki wykonywać analizy ilościowe i wyciągać wnioski jakościowe (K_U12);
- umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z literatury i zasobów Internetu w odniesieniu do problemów z podstaw fizyki (K_U17);
- zna ograniczenia swojej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych (K_K01);
- potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze i zasobach Internetu, także w językach obcych (K_K05);
- potrafi formułować opinie na temat podstawowych zagadnień fizyki i jej zastosowań, rozumie społeczne aspekty zastosowań fizyki oraz związaną z tym odpowiedzialność (K_K06).
Kryteria oceniania
Wykłady
Studenci słuchają wykładu. Uczestniczą czynnie w dyskusji problemów i zagadnień, które pojawiają się w materiale wykładu oraz uczestniczą w rozwiązywaniu przykładów.
Metody neutronowe kończą się egzaminem pisemnym po uprzednim zaliczeniu konwersatorium.
Studenci otrzymują listy zadań do rozwiązania, których treść jest skorelowana z treścią wykładu. Podczas zajęć przedstawiają ich treść oraz dyskutują sposoby rozwiązania. Szczególna uwaga zwracana jest na rozumienie używanych pojęć i treści, klarowność prezentacji, stymuluje grupę do zadawania pytań i dyskusji. Studenci są zachęcani do pracy zespołowej.
Egzamin pisemny odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia:
• umiejętność rozwiązywania zadań rachunkowych,
• rozumienie postawionych problemów,
• umiejętność korzystania z tablic i literatury,
• aktywność na zajęciach.
Kryteria oceny:
% pkt. ocena
<0, 50%) 2 (ndst)
<50%, 60%) 3 (dst)
<60%, 70%) 3,5 (dst +)
<70%, 80%) 4 (db)
<80%, 90%) 4,5 (db +)
<90%, 100%) 5 (bdb)
Praktyki zawodowe
Obowiązkowe są praktyki miesięczne realizowane w Białostockim Centrum Onkologii.
Literatura
Literatura obowiązkowa:
L. Dobrzyński, K. Blinowski, Handbook on Neutron and Solid State Physics, ed. M. Cooper, Ellis Horwood series in Physics and its applications 1994.
L. Dobrzyński, E. Droste, R. Wołkiewicz, Ł. Adamowski, W. Trojanowski, Spotkanie z promieniotwórczością ,IPJ 2010.
J. B. England, Metody doświadczalne fizyki jądrowej, PWN Warszawa 1980.
J. Janczyszyn, Wybrane zagadnienia fizyczne i metodyczne oraz przykłady zastosowań instrumentalnej neutronowej analizy aktywacyjnej, ZN AGH Kraków 1991.
A. Z. Hrynkiewicz red., praca zbiorowa, Człowiek i promieniowanie jonizujące, PWN, Warszawa 2001.
A. Oleś, Metody eksperymentalne fizyki ciała stałego, WNT Warszawa 1998.
Literatura uzupełniająca:
L. Sosnowski, Wstęp do fizyki ciała stałego, WUW Warszawa 1977.
B. Staliński red., praca zbiorowa, Fizyka i chemia ciała stałego, Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław 1977.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: