F6801 Detekce a měření ionizujícího záření

Přírodovědecká fakulta
podzim 2023
Rozsah
2/0/0. 2 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Aleš Jančář, Ph.D. (přednášející)
doc. Mgr. Věra Mazánková, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. Mgr. Věra Mazánková, Ph.D.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Předpokládají se základní znalosti z matematiky a fyziky v rozsahu bakalářského studia.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Hlavním cílem předmětu je podpora předmětů radiologické fyziky v magisterském stupni studia. Je koncipován jako základní kurz ve studijních oborech, vyžadujících znalosti detektorů různých druhů ionizujícího záření, metod zpracování výstupních signálů, metod měření veličin charakterizujících zdroje a pole záření, zásady zpracování výstupních dat z detektorů záření, včetně vyjádření nejistot měření. Největší pozornost je zaměřena na detektory ionizační, scintilační a polovodičové. Kromě detektorů impulzních a proudových se kurz věnuje také integrálním detektorům užívaným v osobní dozimetrii. V nutné míře budou probrány také zdroje fotonového záření, záření nabitých částic a neutronů s důrazem na ty, které se používají v medicínských aplikacích. Součástí předmětu je i úvod do metrologie opět s důrazem na měření veličin ionizujícího záření.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- detailně popsat a vysvětlit zdroje a detektory ionizujicího záření
- diskutovat interakci ionuzijicího záření s okolním prostředím
Osnova
  • 1. Zdroje ionizujícího záření. Veličiny a jednotky. Zdroje elektronů. Zdroje nabitých částic. Zdroje fotonů. Zdroje neutronů. Statistické chování dat popisujících ionizující záření a jejich nejistoty. Detekční limity.
  • 2. Interakce ionizujícího záření v látce. Interakce těžkých nabitých částic, elektronů, fotonů, neutronů. Veličiny a jednotky popisující interakce záření.
  • 3. Obecné vlastnosti detektorů impulzních a proudových a jejich jednoduchý model. Energetické rozlišení, detekční účinnost, mrtvá doba, funkce odezvy detektoru záření.
  • 4. Spektrometrické detektory, matematický model jejich fungování, Fredholmova integrální rovnice a možnosti jejího řešení.
  • 5. Ionizační komory. Ionizační procesy v plynech. Měření dávky záření ionizační konorou.
  • 6. Proporcionální detektory. Fungování proporcionálních detektorů, plynové zesílení jejich odezvové funkce. Aplikace proporcionálních detektorů.
  • 7. G-M detektory. Fungování G-M detektorů. Odezvová funkce G-M detektorů. Účinnost. Aplikace G-M detektorů.
  • 8. Anorganické a organické scintilační detektory. Fyzikální princip jejich funkce. Scintilační detektory nabitých částic, fotonů a neutronů. Odezvové funkce scintilačních detektorů. Časový průběh výstupních impůlzů, možnosti odlišení jejich průběhů, numerická tvarová diskriminace impulzů, odlišení typů detekovaných částic. Spektrometrie fotonů a neutronů se scintilačními detektory.
  • 9. Polovodičové detektory. Polovodičové diody. Polovodičové detektory typu HPGe. Odezvové funkce. Energetické rozlišení, detekční účinnost. Spektrometrie nabitých částic a fotonů s polovodičovými detektory.
  • 10. Analogové a numerické zpracování impulzů z výstupu detektorů, měření amplitudy a charakteristik časového průběhu.
  • 11. Integrální dozimetry ionizační, stopové, filmové, termoluminiscenční, polovodičové aktivační, chemické.
  • 12. Měření základních dozimetrických veličin.
Literatura
  • Knoll G.: Radiation detection and measurement, 4th edition, John Wiley & Sons, 2008.
  • Attix F. H.: Introduction to radiological physics and radiation dosimetry, John Wiley & Sons, New York Chichester Brisbaane Toronto Singapure 1986.
Výukové metody
Přednášky.
Metody hodnocení
Ústní zkouška.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2019, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2024.