Прискорювачі заряджених частинок

Предметом дисципліни є фізичні явища що виникають при експлуатацією прискорювачів і використанням їх у вирішенні наукових або прикладних задач..
 Курс є вступним для студентів, що спеціалізуються в експериментальній фізиці високих енергій
    Метою вивчення дисципліни є формування знань, якими повинен володіти фахівець, який займається експлуатацією прискорювачів і використанням їх у вирішенні наукових або прикладних задач
Задачі дисципліни: 
знання основних законів руху релятивістських частинок в електромагнітних полях
використання засобів застосування пучків заряджених частинок і нейтронів в рішенні технологічних і медичних проблем
Знання про можливості і областях застосування сучасних прискорювачів в наукових дослідженнях і для прикладних цілей - дефектоскопія, медицина, радіаційні технології, виробництво ізотопів, активаційний аналізі.
*
*
Основні результати навчання
*
В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати :  фундаментальні поняття, закони і теорії сучасної фізики ядра і елементарних частинок.  Проводити математичне моделювання, аналітичні обчислювання чи чисельні розрахунки з врахуванням можливостей сучасних високопродуктивних обчислювальних систем. Знати і визначати оптимальні ядерно-фізичні методи для дослідження властивостей речовини у фундаментальних і прикладних дослідженнях
уміти:  використовувати закони и принципи фізики у поєднанні із потрібними математичними інструментами для опису природних явищ.
Здатність професійно орієнтуватися в сучасних проблемах фізики і новітніх фізичних методах досліджень і наукових технологій.

Програмні результати навчання: 

ПР03. Знати і розуміти експериментальні основи фізики: аналізувати, описувати, тлумачити та пояснювати основні експериментальні підтвердження існуючих фізичних теорій.
ПР06. Оцінювати вплив новітніх відкриттів на розвиток сучасної фізики та астрономії.
ПР07. Розуміти, аналізувати і пояснювати нові наукові результати, одержані у ході проведення фізичних та астрономічних досліджень відповідно до спеціалізації.
ПР08. Мати базові навички самостійного навчання: вміти відшуковувати потрібну інформацію в друкованих та електронних джерелах, аналізувати, систематизувати, розуміти, тлумачити та використовувати її для вирішення наукових і прикладних завдань.
ПР10. Вміти планувати дослідження, обирати оптимальні методи та засоби досягнення мети дослідження, знаходити шляхи розв’язання наукових завдань та вдосконалення застосованих методів.
ПР11. Вміти упорядковувати, тлумачити та узагальнювати одержані наукові та практичні результати, робити висновки.
ПР12. Вміти представляти одержані наукові результати, брати участь у дискусіях стосовно змісту і результатів власного наукового дослідження.
ПР17. Знати і розуміти роль і місце фізики, астрономії та інших природничих наук у загальній системі знань про природу та суспільство, у розвитку техніки й технологій та у формуванні сучасного наукового світогляду.
ПР18. Володіти державною та іноземною мовами на рівні, достатньому для усного і письмового професійного спілкування та презентації результатів власних досліджень.
ПР19. Знати та розуміти необхідність збереження та примноження моральних, культурних та наукових цінностей і досягнень суспільства.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
*
Л – лекційні заняття; ПЗ – практичні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; Кз – самостійні контрольні завдання; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
*
*
Тематика та види навчальних занять
*
1 тиждень
Л1. Вступ. Предмет і завдання курсу. Місце дисципліни в навчальному плані. Етапи розвитку прискорювальної техніки. Прикладне застосування прискорювачів в промисловості та медицині. Питання радіаційної безпеки при використанні прискорювачів. Внесок вчених ТПУ в розробку теорії і створення прискорювачів. 
ПЗ1. Класифікація прискорювачів. Діючі прискорювачі ТПУ
СРС. К.
*
2 тиждень
Л2. Прискорювачі прямої дії. Загальна схема УПД. Джерела частинок. Прискорювальні трубки. Використання стислих газів. Трансформатори. Каскадні генератори. Електростатичні генератори. Роторні генератори. Потужнострумові імпульсні прискорювачі. 
ПЗ2 Вакуумний діод, закон 3/2. Транспортування сільноточних пучкі
СРС. К.
*
3 тиждень
Л 3. Лінійний індукційний прискорювач. 
ПЗ3.  Класифікація та основні характеристики детекторів випромінювань.
СРС. К.
*
4 тиждень
Л 4. Теорія руху частинок в циклічних прискорювачах. Фокусування часток в азимутально-симетричному магнітному полі. Орбіти частинок. Умови стійкості. Бетатрон коливання. 
Кз1 Фокусування часток в магнітних періодичних системах.
СРС. К.
*
5 тиждень
Л 5.  Фазовий рух частинок при резонансному прискоренні. 
Кз 2.  Автофазіровка.
СРС. К.
*
6 тиждень
Л 6. Синхротронні коливання.  
ПЗ 3. Спектрометрія випромінювання за допомогою напівпровідникових детекторів.
СРС. К.
*
7 тиждень
Л 7. Циклічні прискорювачі. Циклотрон. Конструкція. Фазовий рух. Фокусування 
ПЗ. Прискорює система. Параметри пучків.
СРС. К.
*
8 тиждень
Л 8 Фазотрон. Глибина модуляції частоти напруги. Висновок частинок.
ПЗ 4 Особливості системи. Гранична енергія.
СРС. К.
МКР 1
*
9 тиждень
Л 9. Ізохронний циклотрон. Крайова фокусування. Радіально-секторний і спирально-секторний циклотрон. Мезони фабрика.
СРС. К.
*
10 тиждень
Л10.  Микротрон. Принцип кратного прискорення. Розрізний мікротрон. 
ПЗ 5. Приріст енергії за оборот. Прискорює система.
СРС. К.
*

11 тиждень
Л 11. Бетатрон. Принцип індукційного прискорення. Умова 2: 1. Конструкція. 
Кз 3. Типи бетатронів і області застосування
СРС. К.
*
12 тиждень
Л 12.  Електронний і протонний синхротрони з м'якою фокусуванням. Мінімальна енергія інжекції. Прискорюють системи. Конструкція. 
ПЗ 6. Інжекція частинок. Висновок частинок.
СРС. К.
*
13 тиждень
Л 13.  Синхротрони з жорсткою фокусуванням. Конструкція магнітів. Критична енергія.
Кз4. . Методи вимірювання енергетичних, масових, зарядових розподілів.
СРС. К,
 
14 тиждень
Л.14 Джерела синхротронного випромінювання. Фотонні фабрики
ПЗ Спектрометри з поперечним магнітним полем.
СРС. К,
 
15 тиждень
Л15 Протонні лінійні резонансні прискорювачі. Електронні лінійні резонансні прискорювачі.
ПЗ Порівняльні характеристики різних типів детекторів
СРС. К, МКР 2
*
*
Індивідуальна робота

Індивідуальна робота здобувача вищої освіти у дисципліні передбачає виконання курсової роботи в обсязі 15 годин.
Передбачені різні теми КР з різними методами рішень і особистими варіантами для кожного здобувача вищої освіти.
Мета курсової роботи – набуття загальних та спеціальних компетентностей майбутніх магістрів, поглиблення теоретичних знань і практичних вмінь. 
Задачі курсової роботи: вдосконалення здобувачами теоретичних знань та навичок роботи з програмним забезпеченням, методів програмування та проведення комп’ютерних розрахунків, а також проведення порівняльного аналізу розрахункових і експериментальних результатів.
*
*
Самостійна робота
*
Самостійна робота складає 91 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 30 годин; 
2) підготовка до практичних занять та до виконання контрольних завдань – разом 31 годин;
3) виконання КР — 30 годин
*
*
Процедура оцінювання
*
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 4 контрольних завдання та 2 модульні контрольні роботи.
Модульні контрольні роботи №1, №2 виконуються у письмовій формі. Максимальна оцінка за їх бездоганне виконання становить 30 балів (у формі теоретичного питання, тестових запитань та практичного завдання). Правильна відповідь на теоретичне питання оцінюється в 5 балів. Кількість тестових запитань 10, кожна правильна відповідь оцінюється в 1 бал. Правильне виконання практичного завдання оцінюється в 15 балів.
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.
Семестровий модуль № 1
Кз1. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 4 тиждень.
Кз2. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 5 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.
Семестровий модуль № 2
Кз3. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 11 тиждень.
Кз4. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 13 тиждень.
МК2. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
Підсумковим контролем з дисципліни є залік. 
**
Умови допуску до підсумкового контролю
*
До заліку допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 80 %.
Складання/перескладання заліку організується за встановленим деканатом УНІ  розкладом.
**
Політика освітнього процесу
*
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 
*
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
*
Відсутність здобувача на контрольній роботі або на заліку відповідає оцінці «0».
*
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.