Detekcja promieniowania jądrowego

obowiązkowe

Wstęp do chemii i fizyki jądrowej 1200-1CHJWCHFW1

Chemia ogólna 1200-1CHJCHOW1
Matematyka A 1000-1CHJMATA1
Wstęp do chemii i fizyki jądrowej 1200-1CHJWCHFW1

Zakłada się, że student posiada podstawową wiedzę z zakresu fizyki, w szczególności fizyki jądrowej, oraz chemii ogólnej i matematyki. Wymagane jest zaliczenie przedmiotu Wstęp do chemii i fizyki jądrowej.

w sali

Celem wykładu jest zapoznanie studenta z podstawami działania urządzeń wykorzystywanych do detekcji promieniowania jądrowego (α, β, γ, neutrony) oraz możliwościami ich wykorzystania w naukach chemicznych. Omówione zostaną współczesne konstrukcje detektorów promieniowania jak również kierunki ich rozwoju.

Sposoby weryfikacji efektów uczenia się: egzamin pisemny.

Wykład obejmuje następujące tematy:

- wykorzystanie oddziaływania promieniowania jądrowego z materią do jego detekcji. Możliwości pomiaru natężenia promieniowania (aktywności, ilości zliczeń) i jego energii

- detekcja promieniowania γ, α, β oraz innych cząstek naładowanych. Konsekwencje dla budowy układów do ich pomiaru: objętość czynna, osłony osłabiające itp. Dyskryminacja danego rodzaju promieniowania

- geometria pomiaru promieniowania jonizującego, wpływ na wydajność zliczania

- detektory gazowe: komora jonizacyjna, licznik proporcjonalny, licznik Geigera-Mullera. Możliwości pomiarowe: pomiar aktywności i energii. Mechanizm działania, budowa aparatury i jej związek z rodzajem mierzonego promieniowania. Detektory bezokienkowe. Wpływ parametrów pracy na detekcję promieniowania.

- detektory scyntylacyjne. Mechanizm detekcji promieniowania jądrowego z użyciem scyntylatora, fosforescencja i fluorescencja. Scyntylatory stałe organiczne i nieorganiczne, ciekłe, gazowe. Skład chemiczny scyntylatorów, rola domieszek, przezroczystość optyczna. Możliwości pomiarowe: pomiar aktywności i energii, rodzaj mierzonego promieniowania, równoczesny pomiar różnych rodzajów promieniowania. Budowa aparatury i jej związek z rodzajem mierzonego promieniowania, wpływ parametrów pracy na detekcję promieniowania. Powstawanie widma promieniowania.

- detektory oparte na półprzewodnikach. Mechanizm detekcji promieniowania jądrowego z użyciem materiałów półprzewodnikowych. Możliwości pomiarowe: pomiar aktywności i energii. Detekcja różnych rodzajów promieniowania: elektromagnetycznego oraz cząstek naładowanych. Budowa aparatury i jej związek z rodzajem mierzonego promieniowania, wpływ parametrów pracy na detekcję promieniowania. Powstawanie widma promieniowania.

- detektory Czerenkowa. Budowa i rodzaj mierzonego promieniowania

- detekcja neutronów. Idea pomiaru w zależności od energii neutronów, budowa detektorów, możliwości pomiaru energii neutronów

- porównanie możliwości pomiarowych różnego rodzaju detektorów dla danego typu promieniowania

- obrazowanie rozmieszczenia przestrzennego emiterów promieniowania jądrowego w próbce

- przykładowe zastosowania pomiaru promieniowania jądrowego w naukach chemicznych

- perspektywy i kierunki rozwoju detektorów promieniowania jądrowego

- podstawy matematycznej analizy wyników pomiarów promieniowania jądrowego

J. Sobkowski, M. Jelińska-Kazimierczuk, Chemia Jądrowa, Adamantan, 2006

A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, OW K. Pazdro, 1998

W. Szymański, Chemia Jądrowa, PWN, 1996

J. Sobkowski, Chemia Radiacyjna i Ochrona Radiologiczna, Adamantan, 2009

G. Choppin, J. Rydberg, J.-O. Liljenzin, Radiochemistry and Nuclear Chemistry, Butterworth-Heinemann, 2001

A. Vértes, S. Nagy, Z. Klencsár, R.G. Lovas, F. Rösch, Handbook of Nuclear Chemistry, Springer, 2011

V. Acosta, C. L. Cowan, B. J. Graham, Podstawy fizyki współczesnej, PWN, 1981

G.R. Choppin, J. Rydberg, Nuclear chemistry : theory and applications, Pergamon, 1980

J. Araminowicz, K. Małuszyńska, M. Przytuła, Laboratorium fizyki jądrowej, PWN, 1978

G.F. Knoll, Radiation detection and measurement, Wiley, 2010

T. Radoszewski, Metody pomiaru aktywności izotopów promieniotwórczych, OIEJ, 1973

J.E. Turner, Atoms, Radiation, and Radiation Protection, Wiley, 2010

A. Piątkowski, W. Scharf, Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego, WMON, 1969

W. I. Goldanski, A. W. Kucenko, M. I. Podgorecki, Statystyka pomiarów przy rejestracji promieniowania jądrowego, PWN, 1963

B. Dziunikowski, S.J. Kalita, Ćwiczenia Laboratoryjne z Jądrowych Metod Pomiarowych, Wydawnictwa AGH, 1995

Po zakończeniu zajęć:

- student wykazuje się znajomością podstawowych pojęć związanych z pracą detektora promieniowania, takimi jak wydajność zliczania, rozdzielczość energetyczna, geometria pomiaru, widmo energetyczne, dyskryminacja danego rodzaju promieniowania

- student zna podstawowe schematy budowy urządzeń do detekcji promieniowania jądrowego wykorzystywanych w chemii i fizyce i, w ogólnym zarysie, rolę poszczególnych elementów aparatury

- student zna mechanizmy za pomocą których dany typ detektora dokonuje pomiaru promieniowania, potrafi powiązać je z możliwościami pomiarowymi danego urządzenia

- student potrafi dobrać rodzaj detektora adekwatny do zadania, jakie ma być wykonane (rodzaj i energia promieniowania, pomiar aktywności i energii promieniowania lub tylko aktywności, wymagane rozdzielczość energetyczna i wydajność zliczania itp.)

- student potrafi określić ograniczenia danego typu detektorów (rodzaj mierzonego promieniowania, możliwość pomiaru energii, wydajność, rozdzielczość)

- student wykazuje się znajomością podstawowych pojęć związanych z matematyczną analizą wyników pomiaru promieniowania jądrowego.

Egzamin pisemny, pytania otwarte i zamknięte, do zaliczenia wymagane uzyskanie co najmniej 51% punktów. Dopuszczalne są 3 nieobecności.

nie dotyczy