Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Współczesne zastosowania promieniowania X
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-2-023-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Dudała Joanna (dudala@fis.agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Przedstawione zostaną własności metod opartych na promieniowaniu X i ich zastosowania w badaniach materiałowych, medycynie, archeologii, ochronie dziedzictwa kulturowego.

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 posiada wiedzę o zjawiskach fizycznych związanych z fizyką promieniowania X FT2A_W02, FT2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Udział w dyskusji
M_W002 Student zna charakterystyki i własności metod opartych na promieniowaniu X i stosowanych w badaniach materiałowych, medycynie, archeologii, ochronie dziedzictwa kulturowego FT2A_W03, FT2A_W02, FT2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykorzystać metody oparte na promieniowaniu X w praktyce. FT2A_U07, FT2A_U04 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_U002 Student potrafi pozyckać informacje z literatury, przeprowadzić analizę danych doświadczalnyych, zaprezentowac je w formie sprawozdania. FT2A_U01, FT2A_U07, FT2A_U03 Egzamin,
Sprawozdanie,
Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować w zespole, angażuje się w dyskusję w grupie, potrafi dobrze sformułować swoje argumenty. Student rozumie potrzebę dokształcania sięi podnoszenia kompetencji FT2A_K02, FT2A_K01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
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 posiada wiedzę o zjawiskach fizycznych związanych z fizyką promieniowania X + - + - - - - - - - -
M_W002 Student zna charakterystyki i własności metod opartych na promieniowaniu X i stosowanych w badaniach materiałowych, medycynie, archeologii, ochronie dziedzictwa kulturowego + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykorzystać metody oparte na promieniowaniu X w praktyce. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi pozyckać informacje z literatury, przeprowadzić analizę danych doświadczalnyych, zaprezentowac je w formie sprawozdania. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować w zespole, angażuje się w dyskusję w grupie, potrafi dobrze sformułować swoje argumenty. Student rozumie potrzebę dokształcania sięi podnoszenia kompetencji + - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Fizyczne własności promieniowania rentgenowskiego – 1 godz

    Rys historyczny

  2. Optyczne (elektromagnetyczne) własności promieniowania X.- 2 godz

    Rozchodzenie się promieniowania X w ośrodku refrakcyjnym (opis współczynnika załamania, obliczenia odbicia i transmisji za pomocą wzorów Fresnela). Prawo załamania. Całkowite odbicie. Dyfrakcja Bragga

  3. Spektroskopia emisyjna i absorpcyjna promieniowania X – 2 godz

    promieniowanie charakterystyczne, linie satelitarne, przejścia Augera i Costera-Kroniga, struktura subtelna widm emisyjnych promieniowania X – przesunięcia chemiczne.struktura widm absorpcyjnych w pobliżu progu absorpcji – ang. XANES, wpływ stanu chemicznego i konfiguracji elektronów walencyjnych atomu absorbującego, rozciągnięta subtelna struktura widm absorpcyjnych promieniowania X – ang. EXAFS, wpływ otoczenia chemicznego atomu absorbującego

  4. Optyka promieniowania X – 2 godz

    kolimatory i systemy ogniskujące (wstęp historyczny, kolimatory, lustra – lustra wielowarstwowe i refleksyjne, optyka kapilarna – transport promieniowania X w kapilarach i rodzaje kapilar, soczewki refrakcyjne, soczewki strefowe Fresnela, wygięte kryształy

  5. Nowoczesbe żródła promieniowania X.- 4 godz

    Lampy rentgenowskie (wstęp, rys historyczny, podstawy fizyczne działania lamp rentgenowskich, widmo promieniowania i jasność, nowe rozwiązania konstrukcyjne, lampy z wirującą anodą, miniaturowe lampy rentgenowskie). Plazmowe źródła promieniowania X (generatory plazmy, elementarne procesy zachodzące w plazmie). Synchrotrony (podstawowe własności promieniowania synchrotronowego, budowa synchrotronu – akcelerator, pierścień akumulacyjny, magnesy zakrzywiające, intensyfikatory promieniowania). Laser rentgenowski na swobodnych elektronach – ang. XFEL (budowa – akcelerator liniowy i falowniki, podstawy fizyczne emisji promieniowania X w laserach na swobodnych elektronach – zjawiska relatywistyczne i koherencja, samowzmocnienie emisji spontanicznej, porównanie lasera na swobodnych elektronach z laserem konwencjonalnym

  6. Mikroskopia rentgenowska – 3 godz

    mikroskop kontaktowy, mikroskop refleksyjny, mikroskop projekcyjny, skaningowy mikroskop transmisyjny, holografia rentgenowska, rentgenowska mikroskopia konfokalna, mikrotomografia emisyjno-absorpcyjna, kontrast fazowy. Zastosowania w naukach przyrodniczych i diagnostyce medycznej.

  7. Litografia rentgenowska – 1 godz

    Zastosowanie w przemyśle elektronicznym i mikromechanice

  8. Całkowite odbicie promieniowania X.- 2 godz

    Analiza powierzchni i warstw granicznych. Analiza cienkich filmów wielowarstwowych. Analiza ultraśladowych stężeń pierwiastków.

  9. Wybrane zastosowania promieniowania X w analizie chemicznej.- 2 godz

    Obrazowanie chemiczne pierwiastków w skali mikro/nano (aparatura pomiarowa, przygotowanie próbek, zastosowania w – naukach przyrodniczych, geologii, muzealnictwie i archeologii, przemyśle elektronicznym

  10. Wybrane zastosowania promieniowania X w diagnostyce medycznej i terapii- 4 godz

    Teleradioterapia,igły rentgenowskie, brachyterapia rentgenowska i śródoperacyjna, anliza pierwiastków toksycznych w tkankach “in vivo”, analiza biomodulatorów, pierwiastki w chorobach neurodegeneracyjnych i nowotworowych

  11. Dyfrakcja i niskokątowe rozproszenie promieniowania X- zastosowania- 2 godz

    Analiza biokryształów, nanokryształów

  12. Oddziaływanie promieniowania X o ultra dużych natężeniach z materią.- 1 godz

    Badanie struktur biomolekuł w żywych komórkach. Analiza reakcji chemicznych i biochemicznych. Badanie struktur nanokryształów i klastrów

  13. Promieniowanie X w kosmosie- 2 godz

    Źródła promieniowania X w kosmosie. Badanie promieniowania X w kosmosie

Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Ćwiczenia wstępne- 1 godz
  2. Pracownia teleradioterapii -3godz

    Zapoznanie sie z metodami naświetlania pacjentów. Zapoznanie się z aparaturą medyczną

  3. Prcownia tomografii komputerowej- 3 godz

    Zapoznanie sie z budową tomografu. Ochrona radiologiczna. Metody obrazowania

  4. Pracownia mikroanaliz cząstkami naładowanymi – 3 godz

    Zapoznanie sie z budową akceleratorów i aparaturą pomiarową

  5. Pracownia analiz śladowych i cienkich warstw- 3godz

    Zapoznanie się z budową i działaniem spektrometru rentgenowskiego

  6. Zaliczenie laboratorium – 1 godz
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 82 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 10 godz
Przygotowanie do zajęć 5 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z egzaminu ( E ) obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z odpowiedzi na pytania egzaminacyjne) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.
Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych ( C ) obliczana jest jako średnia arytmetyczna z pięciu ocen cząstkowych obejmujących zaliczenia poszczególnych ćwiczeń.
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
Wymagania wstępne i dodatkowe:

Podstawowe wiadomości z zakresu fizyki

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.A.C.Kak, M.Slaney,“Principles of Computerized Tomographic Imaging”. IEEE Press, 1987.
2.A.Hrynkiewicz,G Rokita,” Fizyczne metody diagnostyki medycznej i terapii”, PWN 2000
3.S.Webb,“The Physics of medical imaging”, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 1990
4.A.Michette, S.Pfauntsch, X-Rays The First Hundred Years, John Wiley & Sons, 1997.
5.N.A.Dyson, Promieniowanie rentgenowskie w fizyce atomowej i jądrowej, PWN, 1978.
6.R.V.Grieken, A.Markowicz, Handbook of X-Ray Spectrometry, Marcel Dekker, 1993.
7.K.A.Janssens, F.C.Adams, A.Rindby, Microscopic X-ray Fluorescence Analysis, John Wiley & Sons, 2000.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
M.Czyżycki, P.Wróbel, M.Lankosz

Confocal X-ray fluorescence micro-spectroscopy experiment in tilted geometry
Spectrochimica Acta Part B, 97 (2014) 99–104
A.Wandzilak, M.Czyżycki, P.Wróbel, M.Szczerbowska-Boruchowska, E.Radwańska, D.Adamek, M.Lankosz
The oxidation states and chemical environments of iron and zinc as potential indicators of brain tumour malignancy grade – preliminary results.
Metallomics, 5 (2013) 1547-1553
M.Lankosz, M.Grzelak, B.Ostachowicz, A.Wandzilak, M.Szczerbowska-Boruchowska, P.Wrobel, E.Radwanska, D.Adamek
Application of the total reflection X-ray fluorescence method to the elemental analysis of brain tumors of different types and grades of malignancy
Spectrochimica Acta Part B, 101 (2014) 98–105

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 prowadzacym zajęcia ( do dwóch tygodni od nieobecności), w ktorym 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.
Obecność na wykładach: Zgodnie z Regulaminem studiów AGH