Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Dosimetry of Ionizing Radiation
Course of study:
2017/2018
Code:
JFM-1-503-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Medical Physics
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Matusiak Katarzyna (Katarzyna.Matusiak@fis.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Jung Aleksandra (Aleksandra.Jung@fis.agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl)
prof. nadzw. dr hab. inż. Szczerbowska-Boruchowska Magdalena (boruchowska@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Kuc Tadeusz (kuc@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Przedstawione zostaną zagadnienia dotyczące oddziaływania promieniowania jonizującego z materią oraz transferu energii do tkanek.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K007 Student potrafi współpracować w zespole realizującym program ćwiczeń. Student ma świadomość wpływu promieniowania jonizującego na zdrowie personelu medycznego i pacjentów FM1A_K07, FM1A_K04 Activity during classes,
Participation in a discussion
Skills
M_U010 Student potrafi wykonać podstawowe obliczenia dozymetryczne. FM1A_U08, FM1A_U08 Test,
Report,
Execution of laboratory classes
M_U011 Student umie wybrać właściwą metodę kontroli narażenia na promieniowanie jonizujące. Student umie zmierzyć osłonność różnych materiałów i zaprojektować osłony przed promieniowaniem FM1A_U09, FM1A_U07, FM1A_U09, FM1A_U07 Test,
Report,
Execution of laboratory classes
M_U012 Student umie wykonać kalibrację dozymetrów. Student umie przeprowadzić pomiary dozymetryczne Student umie przeprowadzić analizę zagrożeń od promieniowania jonizującego. FM1A_U19, FM1A_U03, FM1A_U11, FM1A_U03 Test,
Report,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W009 Student zna wybrane zagadnienia dozymetrii promieniowania jonizującego.Student posiada wiedzę o oddziaływaniu promieniowania jądrowego z materią i zjawiskach odpowiedzialnych z transfer energii do ośrodka przez promieniowanie jonizujące FM1A_W02, FM1A_W06, FM1A_W07, FM1A_W06, FM1A_W02, FM1A_W07 Activity during classes,
Examination,
Participation in a discussion
M_W010 Student zna charakterystyki i własności dozymetrów promieniowania jonizującego. Student zna i rozumie zasady pomiarów dozymetrycznych. FM1A_W13, FM1A_W05, FM1A_W05 Activity during classes,
Examination,
Participation in a discussion
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K007 Student potrafi współpracować w zespole realizującym program ćwiczeń. Student ma świadomość wpływu promieniowania jonizującego na zdrowie personelu medycznego i pacjentów - - + - - - - - - - -
Skills
M_U010 Student potrafi wykonać podstawowe obliczenia dozymetryczne. + - + - - - - - - - -
M_U011 Student umie wybrać właściwą metodę kontroli narażenia na promieniowanie jonizujące. Student umie zmierzyć osłonność różnych materiałów i zaprojektować osłony przed promieniowaniem + - + - - - - - - - -
M_U012 Student umie wykonać kalibrację dozymetrów. Student umie przeprowadzić pomiary dozymetryczne Student umie przeprowadzić analizę zagrożeń od promieniowania jonizującego. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W009 Student zna wybrane zagadnienia dozymetrii promieniowania jonizującego.Student posiada wiedzę o oddziaływaniu promieniowania jądrowego z materią i zjawiskach odpowiedzialnych z transfer energii do ośrodka przez promieniowanie jonizujące + - - - - - - - - - -
M_W010 Student zna charakterystyki i własności dozymetrów promieniowania jonizującego. Student zna i rozumie zasady pomiarów dozymetrycznych. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wielkości opisujące oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią, jednostki używane w dozymetrii (2godz.)

    Kerma, fluencja, składniki kermy, dawka zaabsorbowana.
    Porównanie pojęcia energii wniesionej, energii przekazanej, energii przekazanej netto.
    Ekspozycja, wielkości i jednostki używane ochronie radiologicznej

  2. Równowaga cząstek naładowanych (CPE) (3 godz.)

    Definicja CPE, CPE w pomiarach ekspozycji, związek dawki zaabsorbowanej z ekspozycją, równowaga przejściowa (TCPE)

  3. Przekaz energii w oddziaływaniach promieniowania gamma i X z materią (4 godz.)

    Zależności energetyczne w efekcie Comptona, efekcie fotoelektrycznym, tworzeniu par oraz deekscytacji wzbudzonych atomów
    Całkowity współczynnik osłabienia, współczynnik przekazu energii do cząstek naładowanych, współczynnik absorpcji energii

  4. Dozymetria cząstek naładowanych (5 godz.)

    Rodzaje oddziaływań cząstek naładowanych, zdolność hamowania, zasięg cząstek naładowanych.
    Obliczenia dawki zaabsorbowanej dla ciężkich cząstek naładowanych i elektronów
    Dawka w cienkich warstwach, poprawki na promieniowanie δ, poprawki na rozproszenie cząstek naładowanych.
    Dawki w warstwach o pośredniej grubości, dawki w warstwach większych od zasięgu cząstek naładowanych,
    głębokościowy rozkład dawki dla cząstek naładowanych.

  5. Teoria „wnęki” (2 godz.)

    Teoria Bragga-Grey’a, teoria Burlina.
    Obliczanie dawek w ośrodkach na bazie wskazań dozymetrów

  6. Podstawy dozymetrii (2 godz.)

    Definicje dozymetrii radiacyjnej.
    Interpretacja pomiarów dozymetrycznych dla fotonów i neutronów.
    Interpretacja pomiarów dozymetrycznych dla cząstek naładowanych.
    Podstawowe charakterystyki dozymetrów.

  7. Komora jonizacyjna (2 godz.)

    Komora wolno powietrzna, komora wnękowa, kalibracja komór dla fotonów i elektronów

  8. Dozymetry całkujące (6 godz.)

    Dodstawy fizyczne działania dozymetrów, dozymetry termoluminescencyjna, dozymetry scyntylacyjne, dozymetry fotograficzne, dozymetry chemiczne, dozymetry kalorymetryczny, wady i zalety dozymetrów

  9. Dozymetria neutronów (2 godz).

    Oddziaływanie neutronów z tkanką, przekaz energii w zderzeniach i reakcjach jądrowych, dozymetria mieszanych neutronowych i fotonowych pól radiacji.

Laboratory classes:
  1. Ciekłe scyntylatory (4,5 godz.)

    Student potrafi dobrać zestaw standardów dla potrzeb pomiaru radiometrycznego niskich aktywności próbek w stanie ciekłym;
    Student potrafi przygotować mieszaninę próbki i scyntylatora w naczyńku pomiarowym precyzyjnie odmierzając objętości i masy składników
    Student umie użytkować automatyczny spektrometr ciekłych scyntylatorów i przeprowadzenia pomiar próbek
    Student potrafi wykonać statystyczne opracowanie wyników pomiarowych z uwzględnieniem rozpadu promieniotwórczego standardów
    Student umie graficzne przedstawić zmienności mierzonych aktywności oraz zmienności wyliczanych wielkości.
    Student potrafi przygotować raport z realizacji ćwiczenia wraz z analiza niepewności pomiar i oceną uzyskanych wyników.

  2. Zajęcia organizacyjne, szkolenie BHP (1 godz.)

    Zapoznanie studentów z bezpiecznym obchodzeniem się ze źródłami promieniowania jonizującego

  3. Dozymetria termoluminescencyjna (4,5 godz.)

    Student potrafi wyznaczyć Indywidualne Współczynniki Czułości IRF (ang. Indyvidual Ratio Factor) dla detektorów termoluminescencyjnych (TLD)
    Student potrafi wykonać pomiary w różnych trybach pracy (np. READER, ANALYSER)
    Student potrafi wykonać prawidłową kalibrację detektorów TLD
    Student potrafi oszacować nieznaną dawkę promieniowania na podstawie krzywej kalibracji.

  4. Pomiar zawartości radonu (4,5 godz.)

    Student potrafi przygotować mieszaninę wzorcową.
    Student zna metody wyznaczania stężenia radonu w powietrzu.
    Student potrafi przeprowadzić cykliczne pomiary aktywności próbki.
    Student potrafi wykonać kalibrację radonomierza.
    Student potrafi wykonać wykres czasowej zależności aktywności próbki.

  5. Promieniowanie gamma (4,5 godz.)

    Student umie obsługiwać gęstościomierz izotopowy i potrafi przeprowadzić pomiary natężenia promieniowania gamma
    Student potrafi wyznaczyć gęstości absorbentów na podstawie wykonanych pomiarów stosując prawo absorpcji promieniowania gamma
    Student umie wyznaczyć masowy współczynnik absorpcji promieniowania gamma w badanych absorbentach
    Student potrafi obliczyć niepewności wykonanych oznaczeń

  6. Dozymetria promieniowania X (4,5 godz.)

    Student potrafi obliczyć zależność mocy dawki promieniowania X od warunków pracy lampy rentgenowskiej
    Student umie zmierzy mocy dawki za pomocą dozymetru i oszacowanie niepewności pomiaru
    Student potrafi ocenić poprawności pracy dozymetru
    Student potrafi zmierzyć szerokość wiązki promieniowania X
    Student umie ocenić zagrożenia personelu pochodzące od promieniowania rozproszonego i ubocznego
    Student potrafi obliczyć grubość warstw półchłonnych
    Student umie zaprojektować osłony oraz obliczać grubości osłon dla różnych materiałów

  7. Dozymetria neutronów (4,5 godz.)

    Student umie przeprowadzić pomiary dozymetryczne dla oceny narażenia na neutrony i kwanty gamma
    Student potrafi dobrać optymalną geometrię pomiaru istotną w przypadku znacznych gabarytów dozymetru neutronów.
    Student umie wyznaczać osłonność wybranych materiałów (parafina, polietylen) dla celów projektowania i budowy osłon biologicznych przed neutronami
    Student umieć zaprojektować osłonę biologiczną „beczki aktywacyjnej” dla silnych źródeł neutronów (Pu-Be) dla potrzeb jej użytkowania w obszarze kontrolowanym w oparciu o własne dane eksperymentalne.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 188 h
Module ECTS credits 7 ECTS
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 56 h
Participation in laboratory classes 30 h
Preparation for classes 28 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 42 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych C obliczana jest jako średnia arytmetyczna z sześciu ocen cząstkowych będących zaliczeniem poszczególnych ćwiczeń. Ocena z egzaminu E obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z odpowiedzi na pytania egzaminacyjne) przeliczana jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena końcowa OK obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu E i z ćwiczeń laboratoryjnych C:
OK = 0.6 x E + 0.4 x C
Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej (OK) wymaga uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych C i egzaminu E.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstawowych zagadnień z zakresu fizyki

Recommended literature and teaching resources:

Z.A. Hrynkiewicz, „Człowiek i promieniowanie jonizujące”. PWN, Warszawa, 2001
W. Łobodziec, " Dozymetria promieniowania jonizujacego w radioterapii", Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, 1999
M. G. Stabin, “Radiation protection and Dosimetry: An Introduction to Health Physics", Springer, 2009
Literature uzupełniająca
F.H. Attix, “Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry”, John Wiley & Sons, 1986

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

K.Matusiak, J.Kosek
Dedicated computer software to radiation dose optimization for the staff performing nuclear medicine procedures
Nukleonika, 57(4) (2012) 497−502
A.Jung, B.Karabin, K.Matusiak
Evaluation of spatial and seasonal radioactivity dose fluctuations in Wierzchowska Górna limestone cave
Isotopes in Environmental and Health Studies, 49/2 (2013) 180–187
K.Matusiak, A.Jung
Fantom dyzometryczny — [Dosimetric phantom]
Biuletyn Urzędu Patentowego, 9 (2013) 35

Additional information:

Z uwagi na konieczność zapewnienia efektów kształcenia niezbędne jest przeprowadzenie egzaminu pisemnego.

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczeniach laboratoryjnych:
W trakcie semestru przewidziany jest dodatkowy termin ćwiczeń ustalony z prowadzącym zajęcia ( do dwóch tygodni od nieobecności), w którym można wykonać pomiary, których student z przyczyn losowych nie mógł wykonać w terminie przewidzianym harmonogramem zajęć. Studenci mogą wówczas odrabiać ćwiczenia po uprzednim uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia w jego grupie oraz odpowiadać z części teoretycznej, potwierdzonej wpisem do protokołu.

Zasady zaliczania ćwiczeń laboratoryjnych:
Zaliczenie laboratorium wymaga zaliczenia wszystkich ćwiczeń podanych w treści modułu.
Warunkiem uzyskania zaliczenia z pojedynczego ćwiczenia jest:
-uzyskanie pozytywnej oceny z przygotowania teoretycznego
-poprawnie wykonane pomiary
-zaliczone sprawozdanie z opracowaniem wyników
Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania.

Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH § 16.