Dozymetria 0800-DOZY
Wykład (WYK) Semestr letni 2020/21

Zakres tematów omawianych na wykładach jest następujący:

1. Wprowadzenie do wykładu.

2. Budowa atomu i modele jądrowe.

Promieniowanie X, hamowania i charakterystyczne. Fluorescencja X. Zjawisko Augera. Składniki jądra. Zapis identyfikujący. AMU. Izotopy, izobary, izotony. Defekt masy. Energia wiązania jądra. Podstawowe modele jądra atomowego i klasyfikacja cząstek elementarnych.

3. Rozpad jąder – promieniotwórczość.

Przegląd przemian jądrowych. Bilans i schematy przemian. Rozpad alfa, beta, wychwyt K, przejście gamma, konwersja wewnętrzna, elektron Augera, emisja pozytonu i anihilacja. Promieniotwórczość naturalna, szeregi. Spektrometria promieniowania jądrowego. Przykłady widm gamma, X i alfa. Identyfikacja izotopów. Tablice izotopowe.

4. Elementy zastosowań energii jądrowej i promieniowania jonizującego. Podstawy dozymetrii.

Zagadnienia dotyczące energetyki jądrowej. Wzorce materii w dozymetrii. Wnikanie promieniowania w materię. Promieniowanie pierwotne i wtórne, jonizacja. Transfer energii. Gęstość prawdopodobieństwa strat energii promieniowania. Średnia energia generacji pary. Ekspozycja i absorpcja. Definicja LET. Masowa moc strat. Współczynniki jakości promieniowania, tablice, normy.

5. Oddziaływanie fotonów z materią.

Osłabienie wąskiej wiązki, liniowy współczynnik osłabienia. Przekrój czynny, masowy współczynnik osłabienia, zasięg. Zjawisko fotoelektryczne, absorpcja i fluorescencja. Proces Augera. Zjawisko Comptona, energia fotonu i elektronu. Tworzenie par i anihilacja. Fotorozszczepienie. Szeroka wiązka, współczynnik rozbudowy wiązki. Osłony. Transfer energii promieniowania gamma do materii. Współczynnik absorpcji i transferu energii. KERMA.

6. Oddziaływanie ciężkich naładowanych cząstek z materią.

Prawo Bohra-Whiddingtona. Krzywa Bragga. Zasięg. Wzór Bohra i Bethego. LET dla protonów i wody, uogólnienie dla innych cząstek.

7. Oddziaływanie promieniowania beta z materią.

Ogólny opis zjawiska. Długość toru i głębokość wnikania. Hamowanie zderzeniowe i promieniste. Ilościowy opis hamowania elektronów w materii. Wyniki obliczeń dla wody. Osłony.

8. Podstawowe wielkości w dozymetrii.

Aktywność źródła promieniowania. Dawki: pochłonięta i ekspozycyjna. Równoważnik dawki. Współczynniki jakości. Współczynniki wagowe tkanki. Wzorzec powietrzny i wodny. Wielkości pochodne, przeliczenia dawek.

KERMA i zasada rownowagi ładunkowej, teoria Bragga-Gray'a.

9. Dozymetria medyczna.

Profil terapeutyczny wiązki, izodozy, R100, fantom wodny. Klin i bolus.

Przegląd współczesnych metod radioterapii i technik napromieniania w teleradioterapii. Weryfikacja planu leczenia - kontrola dawek.

10. Ochrona radiologiczna. Graniczne dawki promieniowania i normy.

Zasada ALARA. Wielkości i jednostki. Wzorce: powietrzny, wodny, człowiek standardowy. Dawki graniczne, definicje, normy, tablice. Dawki wewnętrzne: ALI, DAC. Pojęcia pochodne.

11. Detektory promieniowania jonizującego.

Detektory gazowe, scyntylacyjne i półprzewodnikowe. Wpływ zjawiska Comptona. Piki główne i ucieczki. Rozwiązania konstrukcyjne. Rozdzielczość i kalibracja wydajności. Dozymetry luminescencyjne (TLD i OSL). Kinetyka zjawiska. Komercyjne TLD, ich zalety i ograniczenia. Chemiczny detektor Fricke'go. Inne detektory: emulsje, kalorymetry, śladowe, jonizacyjne.

12. Neutrony.

Źródła neutronów. Rezonansowe rozpraszanie i energie progowe neutronów. Reakcje jądrowe wywołane przez neutrony. Naturalna dozymetria powypadkowa. Aktywacja neutronowa. Termalizacja, straty energii w zderzeniach n-p, teleskop protonów. Dawka pierwszego zderzenia. Dozymetria neutronów. Równoważnik dawki, LET. Efektywność strumienia neutronów. Osłony. Wykładnicze osłabienie i rozwój lawiny. Detekcja neutronów.