Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Position-sensitive Ionizing Particles and X-rays Detectors
Course of study:
2018/2019
Code:
JFT-2-027-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Dąbrowski Władysław (w.dabrowski@ftj.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Dąbrowski Władysław (w.dabrowski@ftj.agh.edu.pl)
dr inż. Wiącek Piotr (wiacek@agh.edu.pl)
dr inż. Fiutowski Tomasz (tomasz.fiutowski@agh.edu.pl)
Module summary

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_K004 Student rozumie znaczenie osiągnięć w dziedzinie detekcji promieniowania dla rozwoju metod obrazowania w medycynie i technice. FT2A_K02 Activity during classes,
Participation in a discussion
Skills
M_U011 Student potrafi przygotować seminarium na temat aktualnych osiągnięć w dziedzinie detekcji promieniowania w oparciu o bieżącą literaturę naukową. FT2A_U01 Scientific paper
M_U012 Student potrafi przeprowadzić analizę danych uzyskanych z wielokanałowych systemów odczytu detektorów pozycjoczułych i dokonać ich interpretacji. FT2A_U05, FT2A_U03 Report,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W012 Student posiada wiedzę na temat zasady działania, technologii i parametrów detektorów pozycjo-czułych stosowanych w fizyce cząstek i obrazowaniu. FT2A_W04, FT2A_W02 Activity during classes,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_W013 Student posiada wiedzę na temat elektronicznych systemów odczytu detektorów pozycjoczułych. FT2A_W02 Activity during classes,
Scientific paper,
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_K004 Student rozumie znaczenie osiągnięć w dziedzinie detekcji promieniowania dla rozwoju metod obrazowania w medycynie i technice. + - + - - - - - - - -
Skills
M_U011 Student potrafi przygotować seminarium na temat aktualnych osiągnięć w dziedzinie detekcji promieniowania w oparciu o bieżącą literaturę naukową. - - - - - + - - - - -
M_U012 Student potrafi przeprowadzić analizę danych uzyskanych z wielokanałowych systemów odczytu detektorów pozycjoczułych i dokonać ich interpretacji. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W012 Student posiada wiedzę na temat zasady działania, technologii i parametrów detektorów pozycjo-czułych stosowanych w fizyce cząstek i obrazowaniu. + - - - - + - - - - -
M_W013 Student posiada wiedzę na temat elektronicznych systemów odczytu detektorów pozycjoczułych. + - - - - + - - - - -
Module content
Lectures:

• Zastosowania detektorów pozycjoczułych w eksperymentach fizyki cząstek elementarnych i w obrazowaniu z wykorzystaniem promieniowania X i cząstek naładowanych.
• Półprzewodnikowe detektory paskowe i pikselowe; jednostronne detektory paskowe, dwustronne detektory paskowe, hybrydowe detektory pikselowe, monolityczne detektory pikselowe.
• Efekty podziału ładunku w półprzewodnikowych detektorach paskowych i pikselowych, wykorzystanie efektów podziału ładunku do poprawy przestrzennej zdolności rozdzielczej, ograniczenia energetycznej zdolności rozdzielczej przez efekty podziału ładunku.
• Pozycjo-czułe detektory gazowe typu GEM, MICROMEGAS, MSGC – budowa i zasada działania
• Metody jedno- i dwuwymiarowego odczytu detektorów pozycjoczułych; specjalizowane układy scalone do odczytu detektorów paskowych, specjalizowane układy scalone do odczytu detektorów pikselowych
• Systemy detektorów torów cząstek w eksperymentach fizyki cząstek elementarnych
• Systemy detektorów pozycjoczułych w pomiarach z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego
• Układy CCD i ich zastosowanie do obrazowania promieniowania X
• Fotodiody lawinowe i fotopowielacze krzemowe w zastosowaniach do obrazowania promieniowania X

Seminar classes:

W ramach seminarium każdy student przygotowuje prezentację na zadany temat na podstawie wskazanych materiałów. Oceniana będzie zawartość merytoryczna oraz sposób prezentacji. Przy ocenie końcowej z zajęć seminaryjnych uwzględniana będzie również aktywność studentów w trakcie wszystkich zajęć seminaryjnych.
Zagadnienia omawiana na seminariach obejmują:
1. Technologie wytwarzania pozycjoczułych detektorów krzemowych
2. Przedwzmacniacze ładunkowe w technologii CMOS.
3. Efekty podziału ładunku w krzemowych detektorach paskowych i pikselowych.
4. Zastosowanie krzemowych detektorów paskowych do obrazowania medycznego.
5. Zastosowanie detektorów pikselowych do obrazowania medycznego.
6. Zastosowanie układów CCD w systemach obrazowania medycznego.
7. Detektory i systemy elektroniki odczytu dla radiografii protonowej.
8. Fotopowielacze krzemowe i ich zastosowanie w systemach tomografii komputerowej i tomografii pozytonowej.
Efekty kształcenia:
Student potrafi przeprowadzić samodzielne studia współczesnych projektów z dziedziny detekcji promieniowania w oparciu o bieżącą literaturę naukową i przedstwaić te projekty w formie referatu.

Laboratory classes:

1. Krzemowy detektor paskowy w zastosowaniach do obrazowania promieniowania X.
Efekty kształcenia:
• Student potrafi przeprowadzić elektroniczną parametryzację specjalizowanego układu scalonego do jednowymiarowego odczytu krzemowego detektora paskowego.
• Student potrafi oszacować efekty podziału ładunku w krzemowych detektorach paskowych.
• Student potrafi wykonać pomiar i oszacować przestrzenną zdolność rozdzielczą krzemowego detektora paskowego.

2. Detektor typu Gas Electron Multiplier (GEM)
Efekty kształcenia:
• Student potrafi przeprowadzić elektroniczną parametryzację specjalizowanego układu scalonego do dwuwymiarowego odczytu detektora GEM.
• Student potrafi wykonać pomiar i oszacować przestrzenną zdolność rozdzielczą detektora GEM.

3. Parametryzacja dwustronnego krzemowego detektora paskowego z wykorzystaniem laserowego impulsowego źródła światła.
Efekty kształcenia:
• Student potrafi wykonać pomiary i zinterpretować odpowiedzi dwustronnego krzemowego detektora paskowego na impulsy światła laserowego.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 87 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 15 h
Realization of independently performed tasks 14 h
Preparation for classes 14 h
Participation in seminar classes 15 h
Participation in laboratory classes 15 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 14 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa obliczana jest jako średnia arytmetyczna ocen z seminarium i z ćwiczeń laboratoryjnych.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw fizycznych detektorów promieniowania.

Recommended literature and teaching resources:

H. Spieler, Semiconductor Detector Systems. Oxford University Press, 2005.
G. Lutz, Semiconductor Radiation Detectors. Device physics, Springer, 1999, 2007.
L. Rossi, P. Fischer, T. Rohe and N. Wermes, Pixel Detectors, From Fundamentals to Applications, 2006
C. Gruppen, I. Buvat, Editors, Handbook of Particle Detection and Imaging, Springer, 2012.

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

1. Moduł jest przewidziany dla studentów:
- Fizyki Technicznej realizujących prace dyplomowe w zakresie fizyki cząstek elementarnych, fizyki jądrowej, detekcji i zastosowań promieniowania X, zastosowań promieniowania synchrotronowego i obrazowania z wykorzystaniem promieniowania jonizującego.
- Fizyki Medycznej zainteresowanych zagadnieniami obrazowania medycznego z wykorzystaniem promieniowania jonizującego i technikami tomograficznymi.

2. Zaliczenie seminarium student uzyskuje na podstawie oceny z przygotowanej przezentacji i obecności na zajeciach. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 2 zajęcia seminaryjne w danym semestrze, nie uzyskuje zaliczenia.

3. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen cząstkowych ze wszystkich ćwiczeń przewidzianych w programie. W razie nieobecności na ćwiczeniach laboratoryjnych studentowi przysługuje możliwość wykonania tych ćwiczeń w wyznaczonym przez prowadzącego terminie.

4. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 1 ćwiczenie laboratoryjne w danym semestrze, zostaje pozbawiony możliwości wykonania tego ćwiczenia w dodatkowym terminie i nie uzyskuje zaliczenia.