Detekce záření

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět poskytuje základní informace o detekci ionizujícího záření. Úvodní přednáška poskytuje shrnutí nezbytných části jaderné fyziky (přednáška 02ZJF je paralelní) a poslední přednáška poskytuje základní informace o pravděpodobnosti, matematické statistice a zpracování experimentálních dat (předmět pravděpodobnost a matematická statistika vypadl). Vlastní obsah kursu poskytuje informace o zdrojích a metodách detekce ionizujícího záření se zvláštním důrazem na detekci neutronů. Podobně je přednášena spektrometrie (zvláštní přednáška o spektrometrii neutronů). Předmět se soustřeďuje na fyzikální principy detekce, ale v patřičné míře seznamuje posluchače s příslušnou detekční technikou. Důležitou součástí jsou praktika, kde studenti samostatně řeší jednu z 5-6úloh ve skupinách o maximálně třech studentech. Součástí je psaní protokolu o měření, které vychovává k psaní vědecké práce.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Úvod + Základy jádrové fyziky + Radioaktivita

. struktura jader, vazbová energie, modely jádra, nestabilní jádra

. stabilita jader, zákon radioaktívního rozpadu, radioaktívní rozpad - typy rozpadů

. rozpadové řady

2. Zdroje zářeni

. druhy ionizujícího zářeni: charakteristika typů zářeni

. klasifikace elektromagnetického záření

. základní pojmy: aktivita, intenzita, tok, fluence, četnost, dávka, citlivost, rozlišení atd.

. zdroje ionizujícího záření: radionuklidy, jaderný reaktor, urychlovače

3. Interakce záření s látkou

. interakce nabitých častíc s látkou: těžké a lehké nabité částice

. interakce fotonů s látkou

. interakce neutronů s látkou (orientačně)

4. Detektory ionizujícího záření

. princip detekce

. plynem plněné detektory: ionizační komory (kompenzované a nekompenzované) proporcionální detektory, GM detektory

. scintilační detektory, scintilátory, fotonásobiče

. polovodičové detektory

. speciální detektory: TLD, Čerenkovova, mlžná a bublinková komora, fotoemulze, supravodivé detektory, jiskrové a korónové detektory

5. Spektrometrie radioaktivního záření

. principy spektrometrie

. předzesilovač, zesilovač, tvarovač, jednokanálový analyzátor, mnohokanálový analyzátor

. koincidenční a antikoincidenční zapojení, aktívní a pasívní metody stínění

. modulární systémy spektrometrických tras

6. Detekce neutronů

. Principy detekce neutronů

. Hlavní typy detektorů neutronů podle použité reakce, prostředí detekce, časování a účelu a jejich charakteristiky

- Plynové detektory

- Scintilátory

- Polovodičové detektory

- Diamantové detektory

- Samonapájecí detektory

- Termoluminiscenční detektory

- Detektory stop v pevné fázi

. Měřiče dávkového příkonu, dozimetry

. Instrumentace energetického reaktoru a reaktoru VR-1

7. Spektrometrie neutronů

. Metody a jejich přístrojové vybavení

- integrální a diferenciální spektrometr

- TOF spektrometr

- Odezvy nabitých částic z detekčních reakci

- Prahové reakce

- Neutronová difrakce

. Výpočet (zpracování) spekter

. Příklady výsledků

8. Neurčitosti a zpracováni experimentálních dat

. Neurčitost a chyba, klasifikace neurčitostí

. Přesnost a správnost

. Teorie pravděpodobnosti:

- Základní definice

. Matematická statistika:

- Bodové a intervalové odhady

- Testování hypotéz

. Přímé a nepřímé měření

- Vícedimensionální náhodné veličiny

- Transformace náhodných veličin

- Korelované a nekorelované veličiny

- Zpracování přímého měření, interpretace výsledků

- Neurčitost nepřímého měření, propagace neurčitostí

. Praktické důsledky

- Zaokrouhlování

- Sestavování grafů

- Odečítání pozadí

Osnova cvičení:

1. Úloha 1: Studium Comptonova jevu

2. Úloha 2: Stanovení pracovního bodu (napětí) G-M detektoru a jeho využití pro měření zeslabení záření některými materiály

3. Úloha 3: Spektrometrie gama záření: účinnost a energetické rozlišení různých detektorů a energetická kalibrace scintilační spektrometrické trasy a stanovení neznámého zářiče

4. Úloha 4: Doběh alfa částic ve vzduchu (polovodičové detektory)

5. Úloha 5: Neutronové detektory; základní nastavení a citlivost

Cíle studia:

Znalosti: Důkladný přehled o detekčních metodách pro všechny druhy radioaktivního záření včetně příslušných partií jaderné fyziky a základy statistického zpracování výsledků.

Schopnosti: Orientovat se dané oblasti a navrhovat detekční metody jak pro výzkumné úkoly tak pro praktické použití v oblasti využití zdrojů radioaktivního záření.

Studijní materiály:

Povinné:

1. Knoll, G. F.: Radiation_Detection_and_Measurement, John Wiley&Sons Inc., 2000,

2. Leo, William R., Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1987

3. Gerndt, J., Průša, P.: Detektory ionizujícího záření, skripta FJFI

4. Musílek L.: Dozimetrie neutronů, skripta FJFI, 1999

Doporučené:

1. Murray, Raymond LeRoy: Nuclear energy : An introduction to the concepts, systems, and applications of nuclear processes, Elsevier Inc., 2009

2. Leo, William R., Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1987

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: