Dozymetria promieniowania jonizującego z elementami metrologii

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS dla cyklu kształcenia rozpoczętego w roku akademickim 2023/2024.

Godziny kontaktowe (z udziałem pracownika akademickiego):

Laboratorium: 45

Łączna liczba godzin z udziałem pracownika akademickiego: 45

Ekwiwalent godzin kontaktowych wyrażony punktami ECTS:: 2

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta):

Przygotowanie do kolokwium ustnego: 24

Studiowanie literatury i instrukcji do wykonania zadań laboratoryjnych: 26

Łączna liczba godzin niekontaktowych: 50

Ekwiwalent godzin niekontaktowych wyrażony punktami ECTS: 2

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu: 4

Laboratorium: 45 godzin

Zaliczone zajęcia z modułu "Numeryczne opracowanie danych pomiarowych"

Zaliczony zakończony egzaminem wykład "Elementy dozymetrii promieniowania jonizującego z elementami metrologii"

Zaliczony wykład "Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią"

Zaliczony wykład "Fizyka jądrowa"

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS dla cyklu kształcenia rozpoczętego w roku akademickim 2023/2024.

Godziny kontaktowe (z udziałem pracownika akademickiego):

Laboratorium: 45

Łączna liczba godzin z udziałem pracownika akademickiego: 45

Ekwiwalent godzin kontaktowych wyrażony punktami ECTS:: 2

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta):

Przygotowanie do kolokwium ustnego: 24

Studiowanie literatury i instrukcji do wykonania zadań laboratoryjnych: 26

Łączna liczba godzin niekontaktowych: 50

Ekwiwalent godzin niekontaktowych wyrażony punktami ECTS: 2

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu: 4

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Nr XXV – 24.3/23 Senatu Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z dnia 29 marca 2023 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w roku akademickim 2023/2024

W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8 - kolokwium wstępne, wykonanie zadań eksperymentalnych, opracowanie wyników i przygotowanie sprawozdania,

U1, U6 - kolokwium wstępne, dyskusja

U2, U3, U4, U7 - wykonanie zadań eksperymentalnych

U8 - U12 - opracowanie wyników i przygotowanie sprawozdania,

K1, K2, K3, K4 - wykonanie zadań eksperymentalnych, opracowanie wyników i przygotowanie sprawozdania

Pomiary przeprowadzane w Pracowni dozymetrii obejmują pomiary i analizę otrzymanych wyników w czterech dziedzinach dozymetrii:

1. Dozymetria i spektrometria promieniowania rentgenowskiego

a) Pomiar mocy dawki pochłoniętej i mocy dawki ekspozycyjnej w powietrzu za pomocą modelu powietrznej komory jonizacyjnej typu otwartego i wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych

b) Pomiary dozymetryczne z wykorzystaniem dozymetru radiologicznego DIADOS-E

c) Pomiar całkowitego widma promieniowania rentgenowskiego z lampy z antykatodą wolframową w wiązce bezpośredniej za pomocą detektora półprzewodnikowego i analizatora wielokanałowego z kalibracją energetyczną. Sprawdzenie prawa Duane’a-Hunta i wyznaczenie stałej Plancka

2. Dozymetria w radioterapii

a) Ocena narażenia na promieniowanie jonizujące przy wykonywaniu pomiarów z użyciem metod dozymetrii obliczeniowej

b) Pomiar aktywności pozornej Aapp (apparent activity) i siły kermy w powietrzu SK dla badanych źródeł

c) Wyznaczenie współczynnika jakości wiązki promieniowania gamma

d) Pomiar rozkładu dawki głębokiej w wodzie wzdłuż osi wiązki promieniowania (oś Z) 137C za pomocą fantomu wodnego

e) Pomiar profilu dawki pochłoniętej w wodzie wzdłuż osi poziomej lub pionowej prostopadłej do osi wiązki (Y), dla głębokości referencyjnej 5 cm

3. Dozymetria kliniczna w medycynie nuklearnej

a) Ocena narażenia na promieniowanie jonizujące przy wykonywaniu pomiarów z użyciem metod dozymetrii obliczeniowej

b) Uzyskanie roztworu promieniotwórczego 137mBa z generatora 137Cs/137mBa

c) Wyznaczenie czasu życia 137mBa za pomocą zestawu PHYWE P 2520101

d) Wyznaczenie czasu życia 137mBa za pomocą kalibratora dawek Curiementor 4

4. Pomiary dozymetryczne w ochronie radiologicznej

a) Oszacowanie, przed przystąpieniem do pomiarów, w drodze obliczeń dawek równoważnych i efektywnych dla kilku różnych odległości od stosowanych w ćwiczeniu źródeł promieniotwórczych

b) Przeprowadzić mapowanie dozymetryczne pracowni, w której będą wykonywane pomiary. Przygotować plan pracowni i zaznaczyć na nim położenie źródeł promieniotwórczych

c) Wykonać w kilku wybranych punktach, wykorzystując odpowiedni sprzęt dozymetryczny, pomiary przestrzennego równoważnika dawki (i gęstości strumienia dla neutronów) w polu promieniowania neutronowego źródła izotopowego umieszczonego w pojemniku osłonnym

d) Dla źródła neutronowego oraz jednego wybranego źródła promieniowania gamma wykonać pomiary dla różnych odległości od źródła, w wiązce wyprowadzonej z pojemnika osłonnego. Zanotować nieskorygowane wskazania używanych dozymetrów

e) Sprawdzenie skuteczności ekranowania różnych materiałów osłonowych (ściana, blacha ołowiana, cegły ołowiane woda itp. Pomiary wykonać dla kilku grubości warstw materiału osłonowego, za każdym razem powtarzając je przynajmniej 5. krotnie

f) Kalibracja energetyczna sondy rentgenowskiej BDKR-01 ( na zakresie do 160 keV) z wykorzystaniem źródła 57Co i sondy SSU-70-2 POLON podłączonej do radiometru RUM-2, korzystając ze źródeł Co-60 i Cs-137

g) Pomiary widm promieniowania nieznanych źródeł promieniowania za pomocą sond BDKR-01 oraz SSU-70-2

h) Pomiar widm promieniowania i mocy dawki emitowanej przez kilka przedmiotów i materiałów oraz identyfikacja zawartych w nich radionuklidów za pomocą przenośnego identyfikatora radionuklidów RAYSID.

i) Pomiar widma promieniowania pierwotnego i fluorescencyjnego oraz mocy dawki za pomocą sondy scyntylacyjnej BDKR-01 i identyfikatora radionuklidów RAYSID

j) Wykrywanie „skażeń” alfa- i betapromieniotwórczych. Pomiary dla źródła alfa Am-241 za pomocą radiometru RKP-2 z sondą SSA-1P i źródła beta Sr-90 za pomocą RKP-2. Określenie aktywności powierzchniowej tych źródeł

1. Strzałkowski A., Wstęp do fizyki jądrowej, Warszawa: PWN, 1978. ISBN 83-01-00239-5

2. Muchin K.N., Doświadczalna fizyka jądrowa. Tom 1 Fizyka jądra atomowego. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1978.

3. Dyson N. A., Promieniowanie rentgenowskie w fizyce atomowej i jądrowej, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1978. ISBN 978-83-200-3676-3

4. Scharf W., Akceleratory biomedyczne, Warszawa: PWN, 1994. ISBN 83-01-11308-1

5. Hrynkiewicz Z. A., Człowiek i promieniowanie jonizujące. Warszawa: PWN, 2003. ISBN 83-01-13495-X

7. Gostkowska B., Wielkości, jednostki i obliczenia stosowane w ochronie radiologicznej, Warszawa: Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej, 2021

8. Łobodziec W., Dozymetria promieniowania jonizującego w radioterapii, Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, 1999. ISBN 83-226-0844-6

9. Kukołowicz P. F., Charakterystyka wiązek terapeutycznych fotonów i elektronów, Kielce: RTA, 2001. ISBN 83-916556-0-1

10. Attix F.H., Introduction to radiological physics and radiation dosimetry, Weinheim : WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004. ISBN: 9780471011460

11. Syed Naeem Ahmed, Physics and Engineering of Radiation Detection, 2nd Ed. Amsterdam, Netherlands : Elsevier, 2015.ISBN : 9780128016442, ISBN : 0128016442, ISBN : 9780128013632, ISBN : 012801363X. Dostępny on-line. Pozyskano z: https://www-1sciencedirect-1com-13y0bx7ul002d.han.bg.umcs.edu.pl/book/9780128013632/physics-and-engineering-of-radiation-detection

12. Gilmore G. R., Practical gamma-ray spectrometry 2nd Edition. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd., 2008. ISBN : 9780470861967

13. Fizyka medyczna, T. 9 w monografii Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000, pod redakcją M. Nałęcza, rozdział 3 Radioterapia, s. 125-206, Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2001

14. Dziunikowski B., Kalita S. J., Ćwiczenia laboratoryjne z jądrowych metod pomiarowych, Kraków: Wydawnictwa AGH, 1995. ISSN 0239-6114. Dostępna wersja elektroniczna w Bibliotece Cyfrowej AGH: http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty3/0364/dziunikowski-kalita.pdf

15. Instrukcje obsługi aparatury stosowanej w Pracowni dozymetrii (dostępne w pracowni w wersji papierowej i elektronicznej)

Literatura uzupełniająca

1. Lisieski W., Scharf W., Spektrometry rozkładów amplitudowych Warszawa: PWN, 1973

2. Gorączko W., Radiochemia i ochrona radiologiczna, Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2003. ISBN 83-7143-509-6

3. Wybrane protokoły dozymetryczne IAEA, ICRU oraz AAPM (dostępne on-line lub w pracowni)

4. Górnik P. Zaprojektowanie i wykonanie fantomu wodnego do kontroli wiązki terapeutycznej. Praca inżynierska wykonana w Zakładzie Metod Jądrowych pod kierunkiem Dra Zbigniewa Surowca, Lublin: IF UMCS, 2015 [dostępna w pracowni lub w Bibliotece Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki]

5. Kalkulatory i inne programy obliczeniowe z zakresu dozymetrii i ochrony radiologicznej dostępne w Internecie on-line i na komputerach w pracowni

6. Wybrane bazy danych atomowych i jądrowych:

a) Hubbell J.H., Seltzer S.M., Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy-Absorption Coefficients from 1 keV to 20 MeV for Elements Z = 1 to 92 and 48 Additional Substances of Dosimetric Interest NIST [dostęp: 2013.11.17] http://www.nist.gov/pml/data/xraycoef/index.cfm

b) IAEA. Nuclear Data Services, [on-line], Viena: IAEA, [Dostęp: 2013.12.06]. Dostępny: https://www-nds.iaea.org

c) National Nuclear Data Center (NNDC) at Brookhaven National Laboratory NUDAT 3.0, [Dostęp: 2025.10.17]. Dostępny: https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/

7. Wybrane przepisy z zakresu ochrony radiologicznej: Prawo atomowe ( ) oraz niektóre rozporządzenia wykonawcze:

a) Rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie w sprawie szczegółowych warunków bezpiecznej pracy ze źródłami promieniowania jonizującego (Dz. U. z 2022 r., poz. 967)

b) Rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie wskaźników pozwalających na wyznaczenie dawek promieniowania jonizującego stosowanych przy ocenie narażenia na promieniowanie jonizujące (Dz. U. z 2021 r., poz. 1657)

c) Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie warunków bezpiecznego stosowania promieniowania jonizującego dla wszystkich rodzajów ekspozycji medycznej (Dz. U. z 2023 r., poz. 195)

d) Rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie wymagań dotyczących sprzętu dozymetrycznego ( (Dz. U. z 2002 r. Nr 239, poz. 2032)

Wszystkie przepisy są dostępne on-line w serwisie prawnym Sejmu RP: ISAP Dostępne: https://isap.sejm.gov.pl/

8. Knoll G. F., Radiation detection and measurement, 3rd Ed. New York: John Wiley & Sons, 2000. ISBN : 9780471073383

9. Sydenham P. H. (red.), Podręcznik metrologii. Tom 1 i 2. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1988. ISBN 83-206-0681-0

10. Birks J. B. The Theory and practise of scintillation counting, Oxford-London-Edinburgh-New York_Pergamn Press, 1964.

Na podstawie Uchwały Nr XXV–24.3/23 Senatu Uniwersytetu Marii Curie – Skłodowskiej w Lublinie z dnia 29 marca 2023 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w roku akademickim 2023/2024

WIEDZA

W1 Zna podstawy teoretycznej i doświadczalnej fizyki jądrowej niezbędne do zrozumienia procesów powstawania promieniowania jądrowego i jego oddziaływania z materią (K_W05)

W2 Zna podstawy fizyki promieniowania jonizującego i posiada podstawową na temat pomiarów spektrometrycznych (K_W05)

W3 Zna i rozumie podstawowe i specjalistyczne, w stopniu średniozaawansowanym, zagadnienia i pojęcia związane z dozymetrią promieniowania jonizującego (K_W05)

W4 Zna podstawowe obszary zastosowań promieniowania jonizującego budowę jego źródeł (K_W05)

W5 Zna w stopniu średniozaawansowanym aparat matematyczny niezbędny do opisu typowych i złożonych problemów w zakresie dozymetrii (K_W07)

W6 Posiada podstawową wiedzę na temat budowy i zasady działania technicznych źródeł promieniowania jonizującego oraz aparatury dozymetrycznej i radiologicznej (K_W09)

W7 Zna zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w warunkach narażenia na promieniowanie jonizujące na poziomie umożliwiającym samodzielną pracę ze źródłami promieniowania (K_W14)

W8 Posiada wiedzę specjalistyczną dotyczącą norm, standardów budowy i właściwości metrologicznych urządzeń technicznych pozwalających na bezpieczne wykorzystywanie promieniowania jonizującego (K_W14)

UMIEJĘTNOŚCI

U1 Potrafi prawidłowo wyspecyfikować rodzaj i parametry aparatury dozymetrycznej niezbędnej do realizacji konkretnych zadań pomiarowych (K_U02, K_U07)

U2 Potrafi prawidłowo zaplanować i przeprowadzać pomiary z użyciem aparatury dozymetrycznej (K_U02, K_U03)

U3 Potrafi wykorzystać posiadaną wiedzę specjalistyczną tak, aby elastycznie reagować na potrzeby w zakresie dozymetrii promieniowania jonizującego w sytuacjach wykraczających poza rutynowe pomiary (K_U02)

U4 Potrafi na bieżąco testować oraz ocenić sprawność wykorzystywanej aparatury dozymetrycznej i radiologicznej, w tym również spektrometrów promieniowania jonizującego (K_U03)

U5 Potrafi szybko i skutecznie ocenić stopień zagrożenia pochodzącego od źródeł promieniowania jonizującego w oparciu o własne doświadczenie i wykonane pomiary (K_U03)

U6 Potrafi czytać i rozumieć posiadaną dokumentacje techniczną w stopniu umożliwiającym wykonanie testów i eksperymentów mających sprawdzić prawidłowość działania urządzeń wytwarzających promieniowanie jonizujące (K_U04)

U7 Potrafi pracować samodzielnie i w zespole nad rozwiązaniem napotkanych przeszkód i problemów technicznych w trakcie przeprowadzania pomiarów dozymetrycznych uwzględniających konieczność weryfikacji rodzaju i identyfikacji nieznanych źródeł promieniowania (K_U04, K_U17))

U8 Potrafi prawidłowo opracować wyniki pomiarów z użyciem komputerowych technik przetwarzania informacji ilościowych (K_U05, K_U07)

U9 Potrafi w poprawny metodologicznie i merytorycznie sposób przeprowadzić analizę wyników pomiarów wraz z oszacowaniem ich niepewności, a także ocenić krytycznie uzyskane rezultaty (K_U05)

potrafi w sposób krytyczny dokonać analizy oraz oceny wyników

U10 Potrafi wyszukiwać, selekcjonować i w prawidłowy sposób wykorzystywać informacje zawarte w literaturze fachowej, czasopismach naukowych, bazach danych atomowych i jądrowych (K_U10)

U11 Potrafi wykorzystać posiadaną wiedzę i źródła literaturowe do przygotowania opracowań z zakresu bezpieczeństwa radiologicznego i przedstawiać główne tezy takich opracowań w zwięzły i jasny sposób (K_U12)

U12 Potrafi organizować i kierować wykonywaniem zadań z zakresu pomiarów dozymetrycznych w dziedzinie nauki oraz bezpieczeństwa radiacyjnego w niewielkich zespołach złożonych ze specjalistów różnych dziedzin (K_U17)

U13 Docenia ważność i potrafi doskonalić się w ramach samokształcenia w trakcie realizowania swojej kariery zawodowej (K_U18)

KOMPETENCJE

K1 jest otwarty na krytyczną ocenę własną i ze strony otoczenia dotyczącą posiadanej wiedzy w dziedzinie fizyki promieniowania jonizującego i dozymetrii (K_K01)

K2 jest pozytywnie nastawiony do idei permanentnego własnego rozwoju zawodowego oraz dzielenia się swoją wiedzą w zakresie bezpieczeństwa radiacyjnego ze społeczeństwem (K_U01, K_U03)

K3 jest gotowy do podejmowania działań popularyzatorskich w swoim lokalnym otoczeniu (K_K03)

K4 jest gotów do myślenia i działania w sposób twórczy i przedsiębiorczy w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa radiacyjnego osób narażonych zawodowo na promieniowanie jonizujące oraz osób z ogółu społeczeństwa

(K_K05)