Radiation Physics

Zadaniem wykładu, jest przygotowanie studentów, mających wiedzę i umiejętności z podstaw fizyki i matematyki, do zrozumienia pojęć fizyki subatomowej, które rządzą zastosowaniami fizyki radiacyjnej w diagnostyce i terapii medycznej. Wykład obejmuje zagadnienia teoretyczne i praktyczne związane z emisja promieniowania jonizującego, jego oddziaływania z materią, a także metodami eksperymentalnymi wytwarzania wiązek fotonów i jonów dla potrzeb medycznych.

1. Chemiczne podstawy atomowej struktury materii. Masy cząsteczkowe. Masy atomowe. Stała Avogadro. Fizyczne podstawy atomowej struktury materii.

2. Ograniczenia modelu atomu Rutherforda-Bohra. Energie wiązania cząsteczek, atomów i jąder atomowych.

3. Ogólne własności jąder atomowych - masy ładunki, rozmiary, izotopy, izobary, izotony izomery, przemiany jader atomowych.

4. Promieniowanie elektromagnetyczne atomów. Promieniowanie X, widmo liniowe, promieniowanie charakterystyczne. Układ okresowy pierwiastków.

5. Emisja promieniowania elektromagnetycznego przez przyspieszaną cząstkę, mechanizm wytwarzania promieniowania X, widmo promieniowania hamowania.

6. Promieniowanie synchrotronowe i promieniowanie Czerenkowa.

7. Oddziaływanie ciężkich cząstek naładowanych z materią, transfer energii do ośrodka, zdolność hamująca, zasięg.

8. Oddziaływanie elektronów z materią.

9. Oddziaływanie fotonów z materią. Osłabienie wiązek fotonowych, czynniki geometryczne. Rodzaje oddziaływań, pochłanianie promieniowania, osłabienie wiązek fotonowych. Rozpraszanie Thomsona, efekt Comptona, rozpraszanie Rayleigha, efekt fotoelektryczny, produkcja par.

10. Transfer energii i absorpcja energii w oddziaływaniu fotonów z materią.

11. Rozpady promieniotwórcze. Prawo zaniku promieniotwórczego. Detektory promieniowania jonizującego.

12. Klasyfikacja rozpadów. Rozpady alfa, beta, gamma, konwersja wewnętrzna. Rodziny promieniotwórcze, tablica nuklidów.

13. Naturalne i sztuczne źródła promieniowania w środowisku, źródła promieniotwórcze dla medycyny, produkcja radionuklidów. Metody aktywacyjne, reakcje jądrowe,

14. Akceleratory – podstawowe charakterystyki. Akceleratory do produkcji izotopów promieniotwórczych, kliniczne liniowe akceleratory medyczne. Cyklotrony i synchrotrony jako akceleratory dla radioterapii. Promieniowanie jonizujące w diagnostyce i terapii medycznej.

 E. B. Podgoršak, Radiation Physics for Medical Physicists, Springer-Verlag, 2010

 K. Maher & other wikibooks contributors. “Basic Physics of Nuclear Medicine”. dostępna wersja elektroniczna (pdf) i do druku: http://en.wikibooks.org/wiki/Basic_Physics_of_Nuclear_Medicine

 E. Skrzypczak, Z. Szefliński, Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych, PWN Warszawa 2002

 P. Jaracz, Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2001.

 E. B. Podgoršak and International Atomic Energy Agency: Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students 2005. dostępna wersja elektroniczna:

http://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/pub1196_web.pdf

 Hrynkiewicz, red. Człowiek i promieniowanie jonizujące, PWN Warszawa, 2001

 Materiały wykładowcy

Wiedza

 student zna najważniejsze pojęcia związane z emisją, sztucznym wytwarzaniem promieniowania jonizującego

 zna mechanizmy oddziaływania fotonów i cząstek subatomowych z materią

 zna podstawy stosowania promieniowania jonizującego w diagnostyce i terapii medycznej

Umiejętności

 student potrafi określić sposoby rozpadu promieniotwórczego jąder atomowych na podstawie danych tablicowych

 potrafi wskazać najważniejsze parametry oddziaływania z materią dla promieniowania gamma, wiązek elektronów i ciężkich cząstek naładowanych

 potrafi wyjaśnić zasady działania podstawowych urządzeń diagnostyki i terapii medycznej

Postawy

 ocenia znaczenie nauk przyrodniczych w zastosowaniach technicznych i medycznych

 docenia znaczenie wiedzy i umiejętności fizyka medycznego współpracującego w zespole klinicznym

Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z wykładu możliwe jest po pozytywnym zaliczeniu części rachunkowej i zdaniu części rachunkowej i testowej egzaminu.

W ramach części rachunkowej sprawdzana jest umiejętność rozwiązywania problemów rachunkowych (zadań). Jej zaliczenie odbywa się na podstawie wyników kolokwiów i części rachunkowej egzaminu pisemnego.

Egzamin testowy sprawdza zrozumienie podstawowych zagadnień związanych z emisją i oddziaływaniem promieniowania jonizującego z materią. W uzasadnionych przypadkach student zdaje egzamin ustny.

nie ma