Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Detektory promieniowania
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-012-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
0
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Kowalski Tadeusz (Tadeusz.Kowalski@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Omawiane są podstawowe typy detektorów promieniowania jądrowego (gazowe, scyntylacyjne i półprzewodnikowe), zasada ich działania i podstawowe własności.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student posiada wiedzę o metodach detekcji promieniowania jądrowego, elektromagnetycznego w zakresie UV i X. Student posiada wiedzę o metodach detekcji. MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Student posiada wiedzę o podstawowych typach detektorów (detektory półprzewodnikowe, scyntylacyjne i gazowe). Zna ich budowę i fizyczne podstawy działania i zastosowania praktyczne. MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02, MNB1A_W04 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi wyznaczyć charakterystyki detektorów, podać interpretację otrzymanych widm energetycznych, określić punkt pracy detektora. MNB1A_U04, MNB1A_U05, MNB1A_U02, MNB1A_U06, MNB1A_U01 Kolokwium,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi zbudować w oparciu o dostępne moduły elektroniczne tor pomiarowy w zależności od zjawiska jakie ma zbadać. MNB1A_U04, MNB1A_U11, MNB1A_U05, MNB1A_U02, MNB1A_U06, MNB1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Student potrafi określić jakość działania detektorów i wykonać kalibrację toru pomiarowego. MNB1A_U05, MNB1A_U02, MNB1A_U06, MNB1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole wykonującym dane ćwiczenie laboratoryjne. MNB1A_K05, MNB1A_K01, MNB1A_K04 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
45 15 0 30 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student posiada wiedzę o metodach detekcji promieniowania jądrowego, elektromagnetycznego w zakresie UV i X. Student posiada wiedzę o metodach detekcji. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student posiada wiedzę o podstawowych typach detektorów (detektory półprzewodnikowe, scyntylacyjne i gazowe). Zna ich budowę i fizyczne podstawy działania i zastosowania praktyczne. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wyznaczyć charakterystyki detektorów, podać interpretację otrzymanych widm energetycznych, określić punkt pracy detektora. + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zbudować w oparciu o dostępne moduły elektroniczne tor pomiarowy w zależności od zjawiska jakie ma zbadać. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi określić jakość działania detektorów i wykonać kalibrację toru pomiarowego. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole wykonującym dane ćwiczenie laboratoryjne. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 23 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 21 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

WYKŁAD
1. Detektory scyntylacyjne (4 godz.)
-podstawy metod scyntylacji
-własności scyntylatorów
-transport światła
-fotopowielacze

2. Detektory półprzewodnikowe (4 godz.)
– typy detektorów
– charakterystyki pracy
– generacja impulsu w detektorach

3. Detektory gazowe (4 godz.)
– mody pracy detektorów gazowych
– komory jonizacyjne
- liczniki proporcjonalne, mieszaniny gazowe, wzmocnienie gazowe

4. Porównanie własności powyższych typów detektorów (3 godz.)
- energetyczna i czasowa zdolność rozdzielcza
- efekty radiacyjne

Ćwiczenia laboratoryjne (30h):

1. Badanie energetycznej zdolności rozdzielczej detektorów gazowych o różnym napełnieniu dla różnych energii rejestrowanego promieniowania.
Efekty kształcenia:
– Student potrafi zestawić tor pomiarowy i obsługiwać urządzenia wchodzące w jego skład
– Na podstawie otrzymanych widm Student potrafi wyznaczyć energetyczną zdolność rozdzielczą
– Student potrafi ustalić optymalne warunki pracy detektora

2. Kalibracja toru pomiarowego i interpretacja widm
Efekty kształcenia:
– Student nabył umiejętność obsługi programu komputerowego do zbierania i wstępnej analizy danych
– Student potrafi właściwie interpretować pojawiające się w widmie piki
– Student umie zastosować metody fluorescencji rentgenowskie do kalibracji toru pomiarowego
– Student potrafi wykorzystać metodę regresji liniowej do wyznaczenia krzywej kalibracji

3. Badanie detektora półprzewodnikowego (diody półprzewodnikowej)
Efekty kształcenia:
– Student potrafi wyznaczyć charakterystykę prądowo – napięciową detektora
– Student potrafi wyznaczyć zależność pojemności detektora od jego napięcia polaryzacji
– Student umie skorelować grubość warstwy zubożonej z zasięgiem cząstek alfa w krysztale
– Student umie poprawnie interpretować otrzymane widma

4. Badanie detektora scyntylacyjnego
Efekty kształcenia:
– Student umie określić jednorodność odpowiedzi detektora
– Student prawidłowo interpretuje otrzymane widma (tło comptonowskie, pik całkowitej absorpcji, piki ucieczki)
– Student potrafi oszacować wydajność detektora
– Student potrafi dobrać rodzaj scyntylatora i fotopowielacza do rodzaju i energii rejestrowanego promieniowania.

5. Praca detektorów w ekstremalnych warunkach (wysokie natężenie rejestrowanego promieniowania, zmienna temperatura, wysokie wzmocnienia gazowe)
Efekty kształcenia:
– Student potrafi określić i skorygować wpływ czynników zewnętrznych na pracę detektorów
– Student potrafi wyznaczyć czas martwy detektora i uwzględnić go w analizie danych
– Student potrafi w analizie danych uwzględnić czas martwy elektronicznego toru pomiarowego
– Student potrafi używać źródła promieniotwórcze zgodnie z zasadami higieny radiacyjnej.

6. Odczyt drutowy i padowy
Efekty kształcenia:
– Student potrafi prawidłowo podłączyć elektroniczny tor pomiarowy do licznika z uwzględnieniem polaryzacji sygnału na danej elektrodzie detektora
– Student umie prawidłowo interpretować obserwowane impulsy
– Student umie zestawić układ zasilania detektora gazem

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Ćwiczenia laboratoryjne – należy wykonać sześć ćwiczeń. Aby zaliczyć pojedyncze ćwiczenie należy: napisać konspekt do ćwiczenia, opracować otrzymane wyniki i wyciągnąć wnioski z pomiarów (sprawozdania oceniane są w skali od 0 do 10 punktów). Uzyskanie co najmniej 5 punktów oznacza zaliczenie sprawozdania. Przed ćwiczeniami lub w ich trakcie sprawdzane jest przygotowanie studenta do wykonywania ćwiczenia (oceniane w skali od 0 do 10 punktów). Uzyskanie co najmniej 5 punktów oznacza zaliczenie części teoretycznej laboratorium. Średnia arytmetyczna powyższej ilości punktów daje ocenę za wykonanie danego ćwiczenia. Ostatnie zajęcia w semestrze są przeznaczone na poprawę ocen negatywnych. Warunkiem przystąpienia do kolokwium zaliczeniowego z wykładu jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych. Studentowi oprócz terminu podstawowego przysługują dwa terminy poprawkowe.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ćwiczenia laboratoryjne, wykonanie i przygotowanie teoretyczne, oceniane będą w skali od 0 do 10 punktów, (aby zaliczyć ćwiczenie należy uzyskać minimum 5 punktów), całkowita ilość punktów do uzyskania – 60. Z kolokwium zaliczeniowego można uzyskać 60 punktów (aby zaliczyć kolokwium należy uzyskać minimum 30 punktów). Całkowita ilość punktów do uzyskania – 120. Procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

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

Ostatnie zajęcia laboratoryjne przeznaczone są na wykonywanie zaległych ćwiczeń laboratoryjnych. W bardzo szczególnych przypadkach odrabianie zaległych ćwiczeń jest możliwe w innym terminie po uzgodnieniu z prowadzącym.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

- Znajomość podstaw oddziaływania promieniowania z materią
- Znajomość podstaw elektroniki
- Znajomość podstaw statystyki matematycznej

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement
2. F. Sauli, Principles of Operation of Multiwire Proportiona and Drift Chamber
3. B. Sitar, Ionization Measurements in High Energy Physics
4. Notatki z wykładów

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. T. Kowalski, Manifestation of the Penning effect in gas proportional counters, Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 735(2014)528.
2. O. Sahin, T.Z. Kowalski, R. Veenhof, High-precision gas gain and energy transfer measurements in Ar – CO2 mixtures, Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 768(2014)104.
3. O. Sahin, T.Z. Kowalski, R. Veenhof, Systematic gas gain measurements and Penning energy transfer rates in Ne – CO2 mixtures, 2016 JINST 11 P01003.
4. O. Sahin, T.Z. Kowalski, Measurements and calculations of electron avalanche growth in ternary mixture of Ne – CO2 – N2, 2016 JINST 11 P11012,
5. O. Sahin, T.Z. Kowalski, A comprehensive model of Penning energy transfers in Ar – CO2 mixtures, 2017 JINST 12 C01035.

Informacje dodatkowe:

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 i zaliczone sprawozdanie z opracowaniem wyników.
Pod koniec semestru przewidziany jest dodatkowy termin ćwiczeń, w którym można wykonać pomiary, których student z przyczyn losowych nie mógł wykonać w pierwotnym terminie.
Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego kolokwium zaliczeniowego.