Fizika sevanja in dozimetrija

2020/2021
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Medicinska fizika
Letnik:
1 letnik
Semester:
prvi
Vrsta:
obvezni
ECTS:
6
Jezik:
slovenski
Ure na teden – 1. semester:
Predavanja
3
Seminar
0
Vaje
1
Laboratorij
0
Vsebina

Ionizirajoče sevanje: vrste in izviri ionizirajočega sevanja, osnovne količine, ki opisujejo interakcijo sevanja s snovjo (preseki, gostota toka, kerma, doza, ekspozicija)
Interakcije nevtralnih delcev s snovjo: fotonske interakcije (fotoefekt, koherentno (Rayleigh) in nekoherentno (Compton) sipanje, tvorba parov, fotonuklearne reakcije), nevtronske interakcije, atenuacijski koeficienti
Interakcije nabitih delcev s snovjo: elektronske interakcije (Moeller/Bhabha sipanje, zavorno sevanje, anihilacija), interakcije protonov in težjih delcev, izgube energije z ionizacijo, izgube energije s sevanjem, energijsko stresanje, enkratno in večkratno sipanje, doseg
Radioaktivni razpad: aktivnost, razpadne konstante, razpolovni časi, ravnovesna stanja
Fotonski in elektronski izvori: fluorescenca, zavorno sevanje, rentgensko sevanje, linearni pospeševalniki, filtracija
Monte Carlo simulacije: naključno vzorčenje, načini vzorčenja funkcij, Monte Carlo transport, razlika med determinističnimi in Monte Carlo izračuni, simulacije transporta nevtralnih in nabitih delcev
Votlinske teorije: teorija Bragg-Graya, teorija Spencer-Attixa, teorija Burlina, Fanov teorem
Osnove dozimetrije: dozimetri, absolutna in relativna dozimetrija, merilna območja, energijska odvisnost, stabilnost
Ionizacijske celice: proste ionizacijske celice, votlinske ionizacijske celice, meritve naboja in toka, saturacija in rekombinacija, ionizacija, ekscitacija in povprečna energija ionskega para
Dozimetrija in kalibracija fotonskih in elektronskih curkov z votlinskimi ionizacijskimi celicami: absolutna dozimetrija z ionizacijskimi celicami, kalibracija ionizacijskih celic, primarni standardi, kalibracija v zraku, kalibracija v fantomih,
Kalibracijski protokoli: kalibracija fotonskih curkov, kalibracija elektronskih curkov
Integralna dozimetrija: termoluminiscenčna dozimetrija, filmska dozimetrija, kemična dozimetrija, kalorimetrična dozimetrija, prednosti in slabosti posameznih vrst dozimetrije
Ostali detektorji sevanja: proporcionalni števci, Geiger-Muellerjevi števci, scintilacijski detektorji, polprevodniški detektorji
Mikrodozimetrija: linearni prenos energije, stohastične količine

Temeljni literatura in viri

• Frank H. Attix, Introduction to radiological physics and radiation dosimetry, Wiley-Interscience; (September 1986), 640pp. ISBN: 0471011460
• Glen F. Knoll, Radiation detection and measurement, John Wiley & Sons; 3rd edition (December 1999), 802pp. ISBN: 0471073385
• Harold E. Johns and John R. Cunningham, The physics of radiology, Charles C Thomas Pub Ltd; 4th edition (December 1983), 796 pp. ISBN: 0398046697
• E.B. Podgorsak (editor), Review of Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, pp.1-532, International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria (2004).
• E.B. Podgorsak, Radiation Physics for Medical Physicists, Springer, Heidelberg (2005), ISBN 3-540-25041-7

Cilji in kompetence

Cilji:
Študent spozna osnovne zakonitosti na področju interakcije delcev s snovjo in dozimetrije.

Predmetno specifične kompetence: Poznavanje in razumevanje fizikalnih osnov interakcije radiacije s snovjo. Poznavanje in razumevanje pomembnosti natančne dozimetrije. Sposobnost za reševanje konkretnih problemov s področja dozimetrije. Sposobnost povezovanja teoretičnih napovedi in praktičnih problemov. Kritično ovrednotenje in uporaba novih spoznanj na področju dozimetrije (npr. novi dozimetrijski protokoli). Razvoj spretnosti v uporabi poznavanja interakcij delcev s snovjo.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:
Pridobitev osnovnega znanja interakcij neposredno in posredno ionizirajočega sevanja s snovjo.
Razumevanje depozicje energije ionizirajočega sevanja v snovi.
Seznanjanje z osnovami dozimetričnih metod in različnimi ionizacijskimi detektorji.
Uporaba:
Uporaba osnovnih fizikalnih principov za reševanje problemov v dozimetriji, radioterapiji in slikanju z ionizirajočimi sevanji (CT, PET).
Refleksija:
Kritično ovrednotenje teoretičnih napovedi z rezultati praktičnih meritev ionizirajočega sevanja.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet:
Sposobnost zbiranja podatkov ter razlaganja in vrednotenja rezultatov.
Sposobnost komuniciranja s strokovnjaki s podobnih področij (strojnih, elektrotehniških in medicinskih strok).

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, vaje, domače naloge, konzultacije.

Načini ocenjevanja

2 kolokvija namesto izpita iz vaj, domača naloga, izpit iz vaj
Izpit iz teorije
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Reference nosilca

" Marko Mikuž
• STUDEN, Andrej, CINDRO, Vladimir, GROŠIČAR, Borut, GRKOVSKI, Milan, MIKUŽ, Marko, ŽONTAR, Dejan. Silicon detectors for combined MRPET and MRSPECT imaging. Nucl. instrum, methods phys res., Sect. A, Accel.. [Print ed.], 2013, vol. 702, str. 88-90.
• CLINTHORNE, Neal, GRKOVSKI, Milan, GROŠIČAR, Borut, MIKUŽ, Marko, STUDEN, Andrej, ŽONTAR, Dejan. Silicon as an unconventional detector in positron emission tomography. Nucl. instrum, methods phys res., Sect. A, Accel.. [Print ed.], 2012, vol. 699, str. 216-220.
• AAD, G., CINDRO, Vladimir, DOLENC, Irena, FILIPČIČ, Andrej, FRATINA, Saša, GORIŠEK, Andrej, KERŠEVAN, Borut Paul, KRAMBERGER, Gregor, MAČEK, Boštjan, MANDIĆ, Igor, MIJOVIĆ, Liza, MIKUŽ, Marko, TYKHONOV, Andrii. Search for the Standard Model Higgs boson in the diphoton decay channel with 4.9fbsup of pp collision data at [square root] s=7TeV with ATLAS. Phys. rev. lett.. [Print ed.], 2012, vol. 108, no. 11, str. 111803-1-111803-19
Tomaž Podobnik
• T. Podobnik, T. Živko, On probabilistic Parametric Inference, Journal of Statistical Planning and Inference, vol. 142, str. 3152–3166
• ABDALLAH, J., BRAČKO, Marko, GOLOB, Boštjan, KERNEL, Gabrijel, KERŠEVAN, Borut Paul, PODOBNIK, Tomaž, ZAVRTANIK, Danilo. Search for single top quark production via contact interactions at LEP2. The European physical journal. C, 2011, vol. 71, no. 2, str. 1555-1-1555-13.
• ABDALLAH, J., BRAČKO, Marko, GOLOB, Boštjan, KERNEL, Gabrijel, KERŠEVAN, Borut Paul, PODOBNIK, Tomaž, ZAVRTANIK, Danilo. Measurements of CP-conserving trilinear gauge boson couplings WWV (V [equivalent] [gamma], Z) in e[sup]+ e[sup]- collisions at LEP2. The European physical journal. C, Mar. 2010, vol. 66, issue 1/2, str. 35-56
"