Domov > Študij fizike > Fizika II. stopnja > Kvantna merjenja

Študijski program: Fizika
Stopnja: magistrska (druga)
Študijska smer: vse smeri
Steber programa: izbirni
Letnik študija: 1.
Semester: 1.

Predavanja: 30 ur
Vaje: 15 ur
Seminar: 0 ur

Število ECTS kreditov: 5

Jezik: slovenski
Posebnosti: Demonstracijski poskusi in animirane skice, povezava z Fizikalnimi eksperimenti 1 in 2

Kvantna merjenja

Cilji in predmetno specifične kompetence

Predmet vpeljuje v fizikalne osnove merjenja nabitih delcev, nevtronov in fotonov.

Opis vsebine

Pospeševalni sistemi. Ionski izvori, pregled pospeševalnikov, transport nabitih delcev.
Viri ionizirajočih sevanj. Naravni in umetni izotopi, kozmično sevanje, gorivni ciklus jedrskih elektrarn, jedrske eksplozije, radiološke in jedrske nesreče.
Radioaktivne pretvorbe. Procesi, razpadne sheme, hitrosti razpadov, radioaktivni nizi, ravnovesje, aktivacija, fisija in njeni produkti, kritikalnost, statistika.
Sodelovanje sevanja s snovjo. Prehod težkih nabitih delcev skozi amorfno snov, klasična aproksimacija in upoštevanje kvantne limite, skica kvantne izpeljave, Bethe-Blochova formula, opazovanje sledi z difuzijsko celico, posebnosti pri delcih beta in zavorno sevanje, sodelovanje nevtronov s snovjo, sodelovanje fotonov s snovjo, koherentno sipanje, fotoefekt, Comptonov pojav, tvorba parov, izračuni Monte Carlo s sistemom Geant.
Plinske ionizacijske celice. Zbiranje naboja in Ramojev izrek, oblika sunkov, energijska ločljivost, uporaba, demonstracijski poskus.
Proporcionalni števci. Pomnoževanje v plinu, geometrija, oblika sunkov, energijska ločljivost, uporaba, demonstracijski poskus.
Geiger-Muellerjeva cev.
Polprevodniški detektorji. Fizika stika n-p, kapaciteta stika, pometalni tok in tok manjšinskih nosilcev naboja, oblika sunkov, energijska ločljivost, izkoristek pri spektrometriji fotonov, analiza spektrov žarkov gama.
Scintilacijski detektorji. Vrste scintilatorjev in osnovni fizikalni procesi v njih, fotopomnoževalke, oblika sunka iz anode, časovna in energijska proga, energijska ločljivost, izkoristek, vpliv fotopomnoževalke na energijsko ločljivost, opazovanje nabiranja spektra pri različnih nizkoaktivnih virih.
Identifikacija delcev. Detektorji dE-E, spektrometri na čas preleta, identifikacija na osnovi oblike sunkov.
Elektronika. Spektrometriranje sunkov, nabojno občutljivi ojačevalnik, oblikovanje sunkov, izbris ničelnega pola, prenos sunkov po koaksialnem kablu in prilagoditve, pregled standardnih elektronskih modulov.
Dozimetrija in učinki sevanja. Osnovni izračuni doze, merjenje doz,deterministični in stohastični učinki, tveganja, osnove varstva pred ionizirajočim sevanjem, legislacija.

Temeljna literatura

Predvideni študijski dosežki

Znanje in razumevanje
Predmet nudi osnovno znanje iz jedrske spektroskopije, ki ga fizik potrebuje pri delu v raziskovalnem laboratoriju za fiziko jedra in osnovnih delcev, laboratoriju zdravstvene fizike in pri delu z ionizirajočim sevanjem v medicini in industriji. Z razumevanjem sodelovanja ionizirajočega sevanja s snovjo in znanjem osnov fizike detektorjev slušatelj pridobi razumevanje osnovnih načel pri gradnji detekcijskih sistemov ter pri zbiranju in obdelavi podatkov.

Uporaba
Pridobljeno znanje neposredno uporabljajo strokovnjaki, ki se ukvarjajo s pridobivanjem energije iz jedrskih central, pri radioaktivnem nadzoru okolja in delu z viri ionizirajočih sevanj v medicini in industriji ter v raziskovalnih laboratorijih.

Refleksija
Predmet razvija strokovno uravnotežen pogled na problematiko ionizirajočega sevanja od izvorov do merilnih naprav. Prav tako omogoči lastno in neodvisno presojo o zdravstvenih tveganjih, ki jih nosi tako delo.

Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet
V času hitro spremninjajočih se tehnologij vodi osnovni pristop, ki ga gojimo pri tem predmetu, do fleksibilnisti in takojšnjega prilagajanja na zahtevne in kompleksne naloge v ožji stroki in na drugih področjih dela.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, seminarji, vaje, konzultacije.

Pogoji za vključitev v delo oziroma za opravljanje študijskih obveznosti

Vpis v letnik, opravljen pisni del izpita kot pogoj za pristop k ustnemu delu izpita.

Metode ocenjevanja in ocenjevalna lestvica

Pisni in ustni izpit; oceni 1-5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL in fakultetnih pravil.

Metode evalvacije kakovosti

Samoevalvacija, študentska anketa (interna in univerzitetna).

Sestavljalec učnega načrta

Prof. dr. Andrej Likar