Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Metody rezonansowe
Course of study:
2018/2019
Code:
JFM-2-104-DE-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Dozymetria i elektronika w medycynie
Field of study:
Medical Physics
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr inż. Kłodowski Krzysztof (Krzysztof.Klodowski@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Cieślak Jakub (Jakub.Cieslak@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Kłodowski Krzysztof (Krzysztof.Klodowski@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Zajęcia dotyczą technik badawczych opartych na zjawisku rezonansu, obejmują ogólny opis rezonansu, omówienie magnetycznego rezonansu jądrowego i techniki efektu Mössbauera w badaniach biomateriałów.

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_K003 Student potrafi przeprowadzić pomiary technikami MRJ i EM zarówno indywidualnie jak i w zespole. FM2A_K02 Activity during classes
Skills
M_U002 Student potrafi przeprowadzić pomiar technikami MRJ i EM, dobierając właściwą metodę pomiaru oraz przeprowadzić analizę danych doświadczalnych, zaprezentować je zarówno w formie ustnej jak i pisemnej oraz wyciągnąć na ich podstawie wnioski. FM2A_U02, FM2A_U04 Test,
Report
Knowledge
M_W004 Student ma wiedzę dotyczącą podstaw fizycznych Magnetycznego Rezonansu Jądrowego (MRJ), Efektu Mössbauera (EM) oraz pokrewnych technik rezonansowych. FM2A_W01 Test
M_W005 Student zna techniki MRJ i EM służące do badania właściwości materiałów biologicznych i stosowanych w medycynie. FM2A_W01 Test
M_W006 Student zna działanie i konstrukcję aparatury i zasady jej działania dla technik MRJ i EM. Zna zasady przeprowadzania pomiaru przy pomocy tych technik badawczych i zakres ich stosowania. Ma wiedzę przydatną do przeprowadzenia złożonej analizy danych doświadczalnych, prezentowania uzyskanych wyników i wyciągania na ich podstawie wniosków. FM2A_W02, FM2A_W01 Test
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_K003 Student potrafi przeprowadzić pomiary technikami MRJ i EM zarówno indywidualnie jak i w zespole. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U002 Student potrafi przeprowadzić pomiar technikami MRJ i EM, dobierając właściwą metodę pomiaru oraz przeprowadzić analizę danych doświadczalnych, zaprezentować je zarówno w formie ustnej jak i pisemnej oraz wyciągnąć na ich podstawie wnioski. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W004 Student ma wiedzę dotyczącą podstaw fizycznych Magnetycznego Rezonansu Jądrowego (MRJ), Efektu Mössbauera (EM) oraz pokrewnych technik rezonansowych. + - - - - - - - - - -
M_W005 Student zna techniki MRJ i EM służące do badania właściwości materiałów biologicznych i stosowanych w medycynie. + - - - - - - - - - -
M_W006 Student zna działanie i konstrukcję aparatury i zasady jej działania dla technik MRJ i EM. Zna zasady przeprowadzania pomiaru przy pomocy tych technik badawczych i zakres ich stosowania. Ma wiedzę przydatną do przeprowadzenia złożonej analizy danych doświadczalnych, prezentowania uzyskanych wyników i wyciągania na ich podstawie wniosków. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Wykład:

• Magnetyzm jądrowy (2 godz)
• Model wektorowy NMR (1 godz)
• Poziomy energetyczne i linie widmowe (1 godz)
• Ewolucja czasowa spinu 1/2 w polu magnetycznym – opis QM (2 godz)
• Relaksacja, równania Blocha (2 godz)
• Zastosowanie transformaty Fouriera w NMR (2 godz)
• Budowa spektrometru NMR (2 godz)
• Podstawowe sekwencje impulsowe (2 godz)
• Przesunięcie chemiczne, sprzężenie skalarne (1 godz)
• Dynamiczna polaryzacja jądrowa, efekt Overhausera (1 godz)
• Macierz gęstości, transfer koherenecji (2 godz)
• Relaksometria, pomiar dyfuzji, spektroskopia 2d (2 godz)
• Fizyka efektu Mössbauera (EM), (2 godz)
• Oddziaływania nadsubtelne a spektroskopia Mössbauerowska (SM), (2 godz)
• Metodologia SM, (2 godz)
• Wybrane zastosowania SM I, (2 godz)
• Wybrane zastosowania SM II, (2 godz)

Laboratory classes:

Laboratorium (15 godz):

1. Zapoznanie się z impulsowym spektrometrem MRJ
efekty kształcenia:
-student potrafi zlokalizować i opisać elementy toru nadawczego
-student potrafi zlokalizować i opisać elementy toru odbiorczego
-student potrafi zlokalizować i opisać elementy głowicy pomiarowej

2. Wykonanie badań przy pomocy spektrometru MRJ
efekty kształcenia:
- student potrafi zarejestrować sygnały FID i echa spinowego przy różnych parametrach układu,
- student potrafi wykonać pomiary czasów relaksacji T1 i T2 dla wybranej substancji,
- student potrafi dokonać analizy zarejestrowanych sygnałów przy pomocy transformaty Fouriera

3. Zapoznanie się z spektrometrem Mössbauerowskim
efekty kształcenia:
-student potrafi zlokalizować i opisać elementy toru pomiarowego
-student potrafi zaplanować pomiar i przygotować spektrometr do pomiarów

4. Wykonanie pomiarów z wykorzystaniem spektrometru Mössbauerowskiego
efekty kształcenia:
- student potrafi wykonać pomiar widm Mössbauerowskich
- student potrafi przeprowadzić analizę i interpretację widm Mössbauerowskich

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 90 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 26 h
Preparation for classes 7 h
Participation in laboratory classes 15 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 12 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Oceny z testu (T) oraz z laboratoriów (L) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z testu wiedzy uzyskanej na wykładach (T) i oceny z laboratorium (L):
OK = 0.75 x T + 0.25 x L

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z zakresu fizyki klasycznej i kwantowej
Wiedza z zakresu podstaw elektroniki

Recommended literature and teaching resources:

J. W. Hennel, „Wstęp do Teorii Magnetycznego Rezonansu Jądrowego”, Wyd IFJ, Kraków 1997
J. W. Hennel, J. Klinowski, „Podstawy Magn. Rezonansu Jądrowego”, Wyd. Nauk. UAM, Poznań 2000
J. P. Hornak, “The basics of NMR”, https://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/
N. N. Greenwood, T. C. Gibbs, „Mössbauer spectroscopy“, Ed. Chapman and Hall, 1971

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

K. Kłodowski, et al. “Micro-imaging of implanted scaffolds using combined MRI and micro-CT”, Computerized Medical Imaging and Graphics, 38(6) 2014, 458-468
K. Kłodowski, A. Krzyżak, “Innovative anisotropic phantoms for calibration of diffusion tensor imaging sequences”, MRI, 34(4) 2014, 404-409
K. Borkowski, K. Kłodowski, H. Figiel, A. Krzyżak, “A theoretical validation of the B-matrix spatial distribution approach to diffusion tensor imaging”, MRI, 36 2016, 1-6
S. M. Dubiel ,J. Cieślak, R. Gozdyra, Effect of time and storing conditions on iron forms in ferrous gluconate and Ascofer, J. Mol. Struct., 991 (2011) 171-177
S.M. Dubiel, J. Cieślak, I.V. Alenkina, M.I. Oshtrakh, V.A. Semionkin, Evaluation of the Debye temperature for iron cores in human liver ferritin and its pharmaceutical analogue, Ferrum Lek, using Mössbauer spectroscopy, Journal of Inorganic Biochemistry, 140 (2014) 89
S. M. Dubiel, J. Cieślak, Dynamics of Fe atoms in Fe-gluconate as seen by Mössbauer spectroscopy, J. Phys. D: Appl. Phys., 49 (2016) 135401

Additional information:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

ćwiczenia laboratoryjne:
Pod koniec semestru przewidziany jest dodatkowy termin ćwiczeń (ogłaszany 2 tygodnie wcześniej przez prowadzących), w którym można wykonać pomiary, których student z przyczyn losowych nie mógł wykonać w pierwotnym terminie (wymagane uzasadnienie – zwolnienie lekarskie lub inne zaświadczenie). Studenci mogą wówczas odrabiać ćwiczenia po uprzednim uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia w jego grupie oraz odpowiedzi z części teoretycznej, potwierdzonej wpisem do protokołu.
Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa ćwiczenia nie ma możliwości uzyskania zaliczenia.

Zasady zaliczania zajęć:

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

Warunkiem przystąpienia do testu z materiału omówionego na wykładzie jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych.