Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Dozymetria promieniowania jonizującego
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFM-1-503-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Medyczna
Semestr:
5
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. nadzw. dr hab. inż. Chwiej Joanna (joanna.chwiej@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
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)
Krótka charakterystyka modułu

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

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_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_W04, FM1A_W05, FM1A_W06, FM1A_W01, FM1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Udział w dyskusji
M_W010 Student zna charakterystyki i własności dozymetrów promieniowania jonizującego. Student zna i rozumie zasady pomiarów dozymetrycznych. FM1A_W03, FM1A_W05, FM1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Udział w dyskusji
Umiejętności
M_U010 Student potrafi wykonać podstawowe obliczenia dozymetryczne. FM1A_U04, FM1A_U08 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U011 Student umie wybrać właściwą metodę kontroli narażenia na promieniowanie jonizujące. Student umie zmierzyć osłonność różnych materiałów i zaprojektować osłony przed promieniowaniem FM1A_U04, FM1A_U09, FM1A_U07, FM1A_U05 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U012 Student umie wykonać kalibrację dozymetrów. Student umie przeprowadzić pomiary dozymetryczne Student umie przeprowadzić analizę zagrożeń od promieniowania jonizującego. FM1A_U05, FM1A_U08, FM1A_U02, FM1A_U03 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K007 Student potrafi współpracować w zespole realizującym program ćwiczeń. Student ma świadomość wpływu promieniowania jonizującego na zdrowie personelu medycznego i pacjentów FM1A_K01, FM1A_K02 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
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_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. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
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. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K007 Student potrafi współpracować w zespole realizującym program ćwiczeń. Student ma świadomość wpływu promieniowania jonizującego na zdrowie personelu medycznego i pacjentów - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  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.

Ćwiczenia laboratoryjne:
  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.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 188 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 56 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Przygotowanie do zajęć 28 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 42 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość podstawowych zagadnień z zakresu fizyki

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

Informacje dodatkowe:

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.