Проходження заряджених частинок крізь речовину

Мета дисципліни: Вивчити явища та ефекти, що виникають під час проходження заряджених частинок різних енергій крізь речовину. Розглянути ефекти, пов'язані з α- та β-промінням. Опанувати підходи до моделювання таких процесів.

Задачі дисципліни:
Ознайомити здобувачів з різними видами іонізуючих випромінювань;
Ознайомити здобувачів з основними фізичними процесами, що мають місце при взаємодії заряджених частинок з речовиною;
Ознайомити здобувачів з можливостями та підходами комп'ютерного моделювання проходження частинок крізь речовину;
Набуття здобувачами навичок використання програмних пакетів, що реалізують метод Монте-Карло для моделювання взаємодії проміння з речовиною
 
 
 
Основні результати навчання
 
ПР01. Знати, розуміти та вміти застосовувати основні положення загальної та теоретичної фізики, зокрема, класичної, релятивістської та квантової механіки, молекулярної фізики та термодинаміки, електромагнетизму, хвильової та квантової оптики, фізики атома та атомного ядра для встановлення, аналізу, тлумачення, пояснення й класифікації суті та механізмів різноманітних фізичних явищ і процесів для розв’язування складних спеціалізованих задач та практичних проблем з фізики та/або астрономії.
ПР03. Знати і розуміти експериментальні основи фізики: аналізувати, описувати, тлумачити та пояснювати основні експериментальні підтвердження існуючих фізичних теорій.
ПР04. Вміти застосовувати базові математичні знання, які використовуються у фізиці та астрономії: з аналітичної геометрії, лінійної алгебри, математичного аналізу, диференціальних та інтегральних рівнянь, теорії ймовірностей та математичної статистики, теорії груп, методів математичної фізики, теорії функцій комплексної змінної, математичного моделювання.
ПР07. Розуміти, аналізувати і пояснювати нові наукові результати, одержані у ході проведення фізичних та астрономічних досліджень відповідно до спеціалізації.
ПР09. Мати базові навички проведення теоретичних та/або експериментальних наукових досліджень з окремих спеціальних розділів фізики або астрономії, що виконуються індивідуально (автономно) та/або у складі наукової групи.
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.
ПР15. Знати, аналізувати, прогнозувати та оцінювати основні екологічні аспекти загального впливу промислово-технологічної діяльності людства, а також окремих фізичних і астрономічних явищ, наукових досліджень та процесів (природних і штучних) на навколишнє природне середовище та на здоров’я людини.
ПР16. Мати навички роботи із сучасною обчислювальною технікою, вміти використовувати стандартні пакети прикладних програм і програмувати на рівні, достатньому для реалізації чисельних методів розв’язування фізичних задач, комп’ютерного моделювання фізичних та астрономічних явищ і процесів, виконання обчислювальних експериментів.
 
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л — лекційні заняття; ЛЗ — лабораторні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; К – консультації.
 
Тематика та види навчальних занять
 
 

СЕМЕСТРОВИЙ МОДУЛЬ 1

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1. Види і джерела йонізувального випромінювання.

Л 1. Основні типи та характеристики йонізувального випромінювання.
ЛЗ 1. Спектри α-, β-, γ-проміння.
СРЗ, К.

Л 2. Джерела α-випромінювання.
СРЗ, К.

Л 3. Джерела β- випромінювання.
ЛЗ 2. Розрахунок лінійних втрат енергії α-частинок в речовині.
СРЗ, К.

Л 4. Джерела γ- випромінювання.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. Взаємодія важких заряджених частинок з речовиною.

Л 5. Іонізація.
ЛЗ 3. Розрахунок максимальних та мінімальних втрат енергії α-частинок в речовині.
СРЗ, К.

Л 6. Пробіг важких заряджених частинок в речовині.
СРЗ, К.

Л 7. Пружне розсіяння на ядрах. Уламки поділу. Вторинні частинки.
ЛЗ 4. Розрахунок лінійних втрат енергії β -частинок в речовині.
СРЗ, К.
МК 1.

СЕМЕСТРОВИЙ МОДУЛЬ 2

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3. Взаємодія легких заряджених частинок з речовиною.

Л 8. Іонізаційні втрати енергії.
СРЗ, К.

Л 9. Випромінювальні втрати.
ЛЗ 5. Розрахунок екстрапольованого пробігу β -частинок в речовині.
СРЗ, К.

Л 10. Взаємодія з ядрами.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 4. Іонізаційні спектрометри.

Л 11. Метод Монте-Карло.
ЛЗ 6. Знайомство з прикладами програм на GEANT4.
СРЗ, К.

Л 12. Монте-Карло генератори.
СРЗ, К.

Л 13. Монте-Карло коди.
ЛЗ 7. Створення програми з використанням GEANT4.
СРЗ, К.

Л 14. Принципи роботи пакета GEANT4.
СРЗ, К.

Л 15. Використання GEANT4.
ЛЗ 7. Створення програми з використанням GEANT4.
СРЗ, К.
МК2.

 
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 44 години. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лабораторних занять – разом 32 години;
3) підготовка до лекційних занять та до виконання контрольних завдань — 12 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 виконують лабораторні роботи, виконують дві модульні контрольні роботи (МКР).
 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
 
Виконання лабораторних робіт №1-4 оцінюється у 5 балів. Модульна контрольна робота (МК1) оцінюється максимально у 30 балів. Сумарно за перший семестровий модуль — 50 балів.
 

Семестровий модуль № 2
 
Виконання лабораторних робіт №5-6 оцінюється у 5 балів, лабораторної роботи №7 — у 10 балів. Модульна контрольна робота (МК2) оцінюється максимально у 30 балів. Сумарно за другий семестровий модуль — 50 балів.
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є залік, оцінка за який виставляється за сумою першого та другого модулів.
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До заліку допускаються здобувачі вищої освіти, які отримали не менше 30 балів за перший модуль.

Складання/перескладання заліку організується за встановленим деканатом ІЕКСУ розкладом.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх незрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.