Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Detekcja sygnałów biomedycznych i jądrowych
Koordynator przedmiotu:
Janusz MARZEC
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
DSBJ
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
125
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium30h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Radiologia z nukleoniką - RN
Limit liczby studentów:
36
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przedstawienie podstawowych detektorów promieniowania jonizującego, w szczególności tych, które znajdują zastosowanie w medycznej aparaturze diagnostycznej, w technikach medycyny nuklearnej i wykorzystywanych dla potrzeb medycznych technik analitycznych. Prezentowane są także rozwiązania układów elektronicznych współpracujących z detektorami, specyficzne dla tzw. elektroniki jądrowej. W zakresie detekcji sygnałów biomedycznych, przedmiot ogranicza się tylko do jednego aspektu: odbioru sygnałów elektrycznych generowanych w ciele człowieka.
Treści kształcenia:
Wprowadzenie - źródła promieniowania jonizującego i oddziaływanie promieniowania z materią (2h) Statystyka pomiarów - poissonowski ciąg zdarzeń losowych, rozkład czasu miedzy zdarzeniami i rozkład liczby zliczeń (1h) Ogólny model detektora promieniowania jonizującego - tryb prądowy i impulsowy, widmo energetyczne, statystyka generowania ładunku (współczynnik Fano), energetyczna zdolność rozdzielcza, wydajność detektora, czas martwy (2h) Detektory gazowe - jonizacja gazu, zjawiska związane z procesem migracji i zbierania jonów (2h) Komory jonizacyjne - komora prądowa, dozymetria z wykorzystaniem komory prądowej, komora impulsowa, odpowiedź impulsowa komory i jej zdolność rozdzielcza (2h) Liczniki proporcjonalne - wzmacniacze powielające (licznik proporcjonalny, fotodioda lawinowa, fotopowielacz), konstrukcje liczników, wypełnienia gazowe,wzmocnienie gazowe i jego statystyka, odpowiedź impulsowa licznika proporcjonalnego (2h) Liczniki Geigera-Mullera - mechanizm gaszenia, wypełnienia gazowe, zastosowania (1h) Detektory półprzewodnikowe - wybrane właściwości półprzewodników, materiały o wysokiej czystości i samoistne, półprzewodniki ciężkie i o dużej przerwie zabronionej, prąd wsteczny, efekt pułapkowania, napięcie robocze detektora (2h) Zastosowania detektorów półprzewodnikowych - spektrometria promieniowania alfa (elektronika współpracująca i zdolność rozdzielcza), spektrometria miękkiego promieniowania X (detektory Si(Li), chłodzenie detektorów i przedwzmacniaczy, rozwiązania konstrukcyjne), spektrometria twardego promieniowania X i gamma (detektory HpGe i Ge(Li), wydajność całkowitej absorpcji) (3h) Detektory scyntylacyjne - mechanizm scyntylacji, scyntylatory organiczne i nieorganiczne, przesuwniki widma, wydajność scyntylacji, odpowiedź czasowa, ciężkie scyntylatory nieorganiczne (2h) Odbiór sygnału świetlnego ze scyntylatora - tryb prądowy i impulsowy, fotodiody, diody MPPC (SiPM), fotopowielacze (2h) Fotopowielacze - konstrukcja, wydajność fotokatody, statystyka powielania, materiały na fotokatodę i dynody, zasilanie fotopowielaczy (2h) Scyntylacyjne detektory twardego promieniowania X i gamma - struktura widma energetycznego, czynniki wpływające na zdolność rozdzielczą (1h) Odbiór sygnałów elektromedycznych - niejednorodność obwodu pomiarowego w sensie mechanizmów przewodzenia prądu, elektroda pomiarowa i jej jakość (impedancja, różnica potencjałów kontaktowych, efekt polaryzacji), rodzaje i konstrukcje elektrod (2h) Wzmacniacze sygnałów biologicznych - zakłócenia od sieci energetycznej, drogi przenikania zakłóceń, wymagane parametry (impedancje wejściowe dla sygnałów różnicowych i synfazowych, odporność na składową stałą na wejściu), elektroda odniesienia i jej impedancja, struktura wzmacniacza pomiarowego (4h) Ćwiczenia laboratoryjne: Promieniowanie X Detektory dozymetryczne Liczniki proporcjonalne Detektory pozycyjne Detektory półprzewodnikowe Detektory scyntylacyjne Scyntykamera Pomiar skażeń promieniotwórczych
Metody oceny:
Egzamin pisemny i ustny dla osób chcących poprawić ocenę Kolokwia wstępne przed ćwiczeniami laboratoryjnymi Ćwiczenie kontrolne na zakończenie cyklu laboratoriów
Egzamin:
tak
Literatura:
G. F. Knoll, Radiation Detection and Measurements, John Wiley and Sons, New York, 1989. G. Shani, Electronics for Radiation Measurements, CRC Press, 1996. Rozdział Particle Detectors w Review of Particle Physics, publikowany przez Particle Data Group, dostępny na http://pdg.lbl.gov Helmuth Spieler, Radiation Detectors and Signal Processing, Lecture Notes, University of Heilderberg ? dostępne na http://www-physics.lbl.gov
Witryna www przedmiotu:
https://studia.elka.pw.edu.pl/priv/11L/DSBJ.A/
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1
posiada podstawową wiedzę na temat statystyki procesu rejestracji sygnałów losowych
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W2
posiada podstawową wiedzę na temat wzmacniaczy powielających - fotodioda lawinowa, licznik proporcjonalny i fotopowielacz
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W07, K_W08, K_W12, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W3
posiada specjalistyczną wiedzę na temat konstrukcji i zasady działania podstawowych detektorów promieniowania jonizującego - gazowych, półprzewodnikowych i scyntylacyjnych
Weryfikacja: egazmin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W4
posiada specjalistyczną wiedzę na temat układów wchodzących w skład typowego spktrometrycznego toru pomiarowego promieniowania jonizującego - przedwzmacniacz ładunkowy, wzmacniacz kształtujący odpowiedź impulsową, odtwarzacz składowej stałej i wielokanałowy analizator amplitudy
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W11, K_W12, K_W08, K_W09, K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1
potrafi oszacować błędy statystyczne w rejestracji promieniowania jonizującego
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U2
potrafi dokonać doboru właściwego detektora dla przeprowadzenia procesu rejestracji promieniowania jonizującego
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U03, K_U04, K_U15, K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U3
potrafi zestawić spektrometryczny tor pomiarowy i przeprowadzić optymalizację jego parametrów
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U15, K_U16, K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U4
potrafi pomierzyć aktywność preparatu promieniotwórczego przy pomocy detektora promieniowania gamma (detektor germanowy)
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K1
posiada umiejętność realizacji zadań w zespole
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka K2
ma świadomość zagrożeń związanych z promieniowaniem jonizującym, potrafi ocenić realną wagę takich zagrożeń
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02, K_K05, K_K07
Powiązane charakterystyki obszarowe: