Fizyka wiązek jonizujących

obowiązkowe

Ideą tych zajęć jest nauczenie studentów metodologii i technik wytwarzania promieniowania jonizującego oraz oddziaływania tego promieniowania z materią.

Wykład dotyczy zagadnień fizycznych związanych z generowaniem, sterowaniem i wykorzystaniem promieniowania jonizującego zarówno elektromagnetycznego jak i korpuskularnego. Nacisk położony jest na zrozumienie przez studenta zjawisk fizycznych odgrywających podstawową rolę w zagadnieniach wyżej wymienionych. Szerzej omawiane jest działanie medycznych akceleratorów liniowych oraz generowanie terapeutycznych wiązek hadronowych.

Na Laboratorium, najpierw studenci uczą się obliczać zagadnienia związane z oddziaływaniem promieniowania jonizującego z materią a następnie przeprowadzają kilka doświadczeń

Profil studiów: ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy (Moduł1- Wybrane problemy fizyki)

Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne

Rok studiów/semestr: 1 rok/2 semestr

Wymagania wstępne: Przed rozpoczęciem zajęć student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu matematyki i fizyki. Student powinien potrafić przekształcać wzory matematyczne.

Liczba godzin zajęć dydaktycznych: Wykład - 30 godz, konwersatorium - 0 godz., laboratorium - 30 godz.

Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie zadań, laboratorium dyskusja, konsultacje, praca własna studenta w domu

Punkty ECTS: 7

Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (30 godz.), udział w konwersatorium (0 godz.), udział w laboratorium (30 godz.), udział w konsultacjach (15 godz.), praca własna w domu i przygotowanie sie do zaliczeń/egzaminu (30 godz.).

Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającym bezpośredniego udziału nauczyciela - 3.6 ECTS; nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym - 1.2 ECTS.

Zakres tematów:

Tematy podejmowane na wykładzie:

1) Oddziaływania elektromagnetyczne i fizyka relatywistyczna

2) Źródła cząstek naładowanych

3) Akceleratory cykliczne

4) Synchrotron i promieniowanie synchrotronowe

5) Akceleratory liniowe i ich zastosowanie w medycynie

6) Sterowanie wiązką cząstek naładowanych

7) Bremsstrahlung

8) Oddziaływanie wiązek jonizujących z materią, szacowanie dawki.

9) Izotopowe i inne źródła pr. jonizującego

Tematy podejmowane podczas laboratorium :

1) Transport energii przez falę elektromagnetyczną

2) Transport energii przez strumień cząstek

3) Dualizm korpuskularno-falowy

4) Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

5) Widmo lampy rentgenowskiej, filtracja (praktycznie);

6) Fluorescencja rentgenowska (praktycznie);

7) Osłabianie i rozpraszanie promieniowania (praktycznie).

Literatura zalecana

1) W. Scharf, Akceleratory cząstek naładowanych : zastosowania w nauce i technice, PWN 1989

2) L. Dobrzyński, Elementy Fizyki Promieniowania Jonizującego (http://www2.ipj.gov.pl/pl/szkolenia/matedu/podstawy.htm)

3) A. Strzałkowski, Wstęp do Fizyki Jądra Atomowego, PWN 1979

4) V. Acosta, C. L. Cown i B.J. Graham, Podstawy Fizyki Współczesnej” PWN 1981

Literatura uzupełniająca

1) E. B. Podgorsak, Radiation Physics for Medical Physics, Springer 2006, (Wikibooks)

2) A. Andrejczuk, Intensywne promieniowanie X : źródła, optyka i niektóre zastosowania, Wydawnictwo Uniwersytetu w Białymstoku, 2010

3) A. K. Wróblewski i inni Encyklopedia Fizyki Współczesnej, PWN 1983

Student:

1) ma poszerzoną wiedzę w zakresie fizyki wiązek promieniowania jonizującego, zna i rozumie podstawowe koncepcje teoretyczne oraz zastosowania praktyczne, o ile specjalność to przewiduje (K_W21)

2) zna szczegółową budowę oraz zasady działania wybranych urządzeń wytwarzających wiązki promieniowania jonizującego oraz aparatury pomiarowej wykorzystującej promieniowanie jonizujące i urządzeń do detekcji i pomiarów promieniowania, o ile specjalność to przewiduje( K_W22)

3) ma wiedzę z zakresu oddziaływania promieniowania jonizującego z materią, ze szczególnym uwzględnieniem tkanki ludzkiej, o ile specjalność to przewiduje (K_W24)

4) zna budowę i zasady działania medycznych urządzeń terapeutycznych wykorzystujących promieniowanie jonizujące, o ile specjalność to przewiduje (K_W25)

5) umie ze zrozumieniem przedstawić podstawowe koncepcje teoretyczne wybranych obszarów fizyki oraz powiązać je z eksperymentem w zakresie przewidzianym programem specjalności (K_U08)

6) umie zidentyfikować rodzaj promieniowania oraz określić jego intensywność, o ile specjalność to przewiduje (K_U23)

7) potrafi przewidzieć zasięg wiązki promieniowania jonizującego w materii, o ile specjalność to przewiduje (K_U27)

8) potrafi określić rozkład dawki promieniowania w materii zdeponowanego przez wiązkę promieniowania jonizującego, o ile specjalność to przewiduje (K_U28)

9) rozumie potrzebę stałego pogłębiania swojej wiedzy oraz potrzebę przekazywania społeczeństwu rzetelnej, opartej na dowodach, wiedzy z zakresu fizyki i jej zastosowań, w tym, o ile specjalność to przewiduje, zastosowań medycznych (K_K02)

10) umie stosować poznane narzędzia matematyki do formułowania i rozwiązywania wybranych problemów z fizyki i zastosowań praktycznych, o ile specjalność to przewiduje (K_U13);

11) umie ocenić narażenie związane z pracą w laboratorium, w tym z wykorzystaniem promieniowania oraz stosuje odpowiednie zasady bezpieczeństwa w zakresie przewidzianym programem specjalności (K_U07)

12) umie zaplanować i wykonać doświadczenia z zakresu badań strukturalnych, w tym eksperymenty z wykorzystaniem promieniowania, krytycznie przeanalizować ich wyniki oraz przedstawić je w postaci zwartego opracowania z zakresie przewidzianym programem specjalności (K_U03);

Na zajęciach laboratoryjnych studenci wykonują dowiadczenia z których musza sporzadzić sprawozdania. Posumowanie zdobytej wiedzy jest sprawdzana na końcowym kolokwium. Na ocenę końcową z laboratorium składają się wyniki ze sprawozdań i kolokwium z odpowiednimi wagami: sprawozdania – 0,6; kolokwium – 0,4.

Wykład kończy się egzaminem ustnym na którym są zadawane pytania wylosowane z ustalonego, znanego studentowi, zestawu pytań.