Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Elektroniczna aparatura dozymetryczna
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFM-2-107-DE-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Dozymetria i elektronika w medycynie
Kierunek:
Fizyka Medyczna
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Skoczeń Andrzej (skoczen@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Skoczeń Andrzej (skoczen@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Przedmiot wprowadza w podstawy fizyczne i konstrukcyjne aktywnych dozymetrów elektronicznych i urządzeń odczytujących dozymetry pasywne ze szczególnym naciskiem na zagadnienie uszkodzeń radiacyjnych.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe konstrukcje aktywnych dozymetrów elektronicznych i urządzeń odczytujących dozymetry pasywne FM2A_W02, FM2A_W03, FM2A_W05, FM2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Student zna konstrukcje i pramatry bloków funkcjonalnych składających się na tor sygnałowy dozymetru elektronicznego FM2A_W02, FM2A_W03, FM2A_W05, FM2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Student zna mechanizmy fizyczne uszkodzeń radiacyjnych w elektronice oraz wykorzystanie tych zjawisk do pomiaru dawki promieniowania FM2A_W02, FM2A_W05, FM2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 Student potrafi rozpoznać zjawiska i moduły elektroniczne przydatne przy pomiarze dawki promieniowania FM2A_U04, FM2A_U08 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi prowadzić pomiary parametrów technicznych urządzeń elektronicznych do pomiaru dawki promieniowania FM2A_U04, FM2A_U08 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować w zespole. Potrafi samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności niezbędne do realizacji jego części zadania FM2A_K02, FM2A_K01 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_K002 Student umie przedstawić wykonany pomiar w postaci komunikatywnej prezentacji FM2A_K02, FM2A_K01 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe konstrukcje aktywnych dozymetrów elektronicznych i urządzeń odczytujących dozymetry pasywne + - + - - - - - - - -
M_W002 Student zna konstrukcje i pramatry bloków funkcjonalnych składających się na tor sygnałowy dozymetru elektronicznego + - + - - - - - - - -
M_W003 Student zna mechanizmy fizyczne uszkodzeń radiacyjnych w elektronice oraz wykorzystanie tych zjawisk do pomiaru dawki promieniowania + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi rozpoznać zjawiska i moduły elektroniczne przydatne przy pomiarze dawki promieniowania + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi prowadzić pomiary parametrów technicznych urządzeń elektronicznych do pomiaru dawki promieniowania - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować w zespole. Potrafi samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności niezbędne do realizacji jego części zadania - - + - - - - - - - -
M_K002 Student umie przedstawić wykonany pomiar w postaci komunikatywnej prezentacji - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Wprowadzenie i przegląd dozymetrów pasywnych

    Dozymetria wysokich dawek w LHC. Zwięzły przegląd różnych technik pomiarowych dozymetrii pasywnej ze szczególnym uwzględnieniem zakresu wysokich dawek.

  2. Strukturalne uszkodzenia radiacyjne w elektronice

    Zjawiska fizyczne prowadzące do degradacji krzemowych elementów elektronicznych.
    Zastosowania do pomiaru dawki – dozymetr z diodą p-i-n (aktywny i pasywny).

  3. Jonizacyjne uszkodzenia radiacyjne w elektronice

    Fizyka tranzystora MOS. Zjawiska fizyczne prowadzące do degradacji tranzystora MOS.
    Zastosowania do pomiaru dawki – mosimetr.

  4. Zjawiska wywołane przejściem pojedynczych cząstek przez układ elektroniczny

    Fizyka przejść pojedynczych cząstek i konsekwencje dla układów analogowych i cyfrowych. Systemy o wysokim poziomie bezpieczeństwa i niezawodności.
    Zastosowania do pomiaru dawki.

  5. Pomiar małych pradów jonizacyjnych

    Elektrometry, specjalizowane wzmacniacze operacyjne i pomiarowe

Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Przetwornik częstotliwość – napięcie (f-U)

    Efekty kształcenia:
    - student potrafi zbudować prosty układ elektroniczny na płytce szybkiego montażu i uruchomić go i obserwować jego pracę,
    - student potrafi wykonać pomiar współczynnika konwersji układu.

  2. Przetwornik napięcie – częstotliwość (U-f)

    Efekty kształcenia:
    - student potrafi zbudować prosty układ elektroniczny na płytce szybkiego montażu i uruchomić go i obserwować jego pracę,
    - student potrafi wykonać pomiar współczynnika konwersji układu.

  3. Przetwornik napięcie-prąd

    Efekty kształcenia:
    - student potrafi zbudować na płytce szybkiego montażu układ źródła prądowego sterowanego napięciem,
    - student potrafi wykonać pomiar współczynnika konwersji układu i oszacować rezystancje wyjściową układu.

  4. Prztwornik natężenie światła – liczba zliczeń

    Efekty kształcenia:
    - student potrafi zbudować na płytce szybkiego montażu prosty układ elektroniczny do pomiaru natężenia światła,
    - student potrafi uruchomić układy zliczające impulsy, przygotowane w technice mikrokontrolera i w technice układów FPGA.

  5. Integrator liniowy z pompą diodową

    Efekty kształcenia:
    - student potrafi zbudować prosty układ elektroniczny na płytce szybkiego montażu i uruchomić go i obserwować jego pracę,
    - student potrafi wykonać pomiar współczynnika konwersji, nieliniowości całkowej, oraz wyznaczyć nominalny zakres pomiarowy.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 100 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 20 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa OK z modułu obliczana jest jako średnia ważona oceny ze sprawozdań OL i z kartkówek OS:
OK = 0.6∙OS + 0.4∙OL

Wymagania wstępne i dodatkowe:

• Znajomość podstaw dozymetrii
• Znajomość podstaw elektroniki analogowej i cyfrowej

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

• C. Leroy, P-G. Rancoita, Principles of radiation interaction in matter and detection. World Scientific Publishing 2012.
• K. Korbel, Ekstrakcja informacji z sygnału radiometrycznego. WFiIS AGH, Kraków 2006.
• Ahmed, Syed Naeem, Physics and engineering of radiation detection. Elsevier, Academic Press, 2007.
• Piątkowski, W. Scharf, Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego.Wydaw. Min. Obrony Narodowej, Warszawa 1979.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

J. Steckert, A. Skoczeń, “Design of FPGA-based Radiation Tolerant Quench Detectors for LHC”, 2017 JINST 12 T04005
P. Gryboś, M. Idzik, A. Skoczeń, “Design of low noise charge amplifier in sub-micron technology for fast shaping time”, Analog Integr Circ S 49 (2): 107-114 Nov 2006

Informacje dodatkowe:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
Pod koniec semestru przewidziany jest dodatkowy termin ćwiczeń (ogłaszany 2 tygodnie wcześniej na stronie internetowej przedmiotu i przez prowadzących), w którym można wykonać pomiary, których student z przyczyn losowych nie mógł wykonać w pierwotnym terminie. Studenci mogą wówczas odrabiać ćwiczenia po uprzednim uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia w jego grupie oraz odpowiedzi z części teoretycznej, potwierdzonej wpisem do protokołu.
Obecność na wykładzie: zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Zasady zaliczania zajęć:
W ramach laboratorium elektronicznego studenci pracując w dwuosobowych zespołach wykonują szereg ćwiczeń pomiarowych. Podstawą zaliczenia każdego z nich jest dyskusja w czasie prowadzenia pomiarów oraz nad gotowym sprawozdaniem z pomiarów. Powstaje z tego ocena z prac laboratoryjnych OL.
Ponadto cykl zajęć w laboratorium kończy się pisemnym sprawdzianem z oceną OS.
Zaliczenie laboratorium wymaga zaliczenia wszystkich ćwiczeń podanych w treści modułu.
Warunkiem uzyskania zaliczenia z pojedynczego ćwiczenia jest:
- poprawny montaż układu i wykonanie pomiarów,
- zaliczone sprawozdanie z opracowaniem wyników.