(УМУ по самостоятельной работе физики) (0.1Mб, docx)

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
Методы радиационных исследований
Методические указания по самостоятельной работе
Квалификация (степень) выпускника «Магистр»
Красноярск
СФУ
2011
Автор: Дементьев Д.В.
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом
и программой по дисциплине «Методы радиационных исследований». В
пособии даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического
курса дисциплины, представлены источники основной и дополнительной
литературы в соответствии с темами занятий.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся
по направлению 011200.68 «Физика», магистерская программа
«Биофизика».
1.Общие сведения
Дисциплина «Методы радиационных исследований» имеет своей
целью расширить и углубить знания студентов по вопросам регистрации и
применения такого физического фактора как ионизирующее излучение.
Ионизирующее излучение является неотъемлемой частью биосферы с
её многообразием живых организмов. Источниками ионизирующего
излучения являются: космическое излучение разной природы, естественные
источники ионизирующего излучения в земной коре, а также антропогенные
источники. Ионизирующее излучение вносит свой вклад в эволюцию живых
организмов, их изменчивости. Вместе с тем мощное ионизирующее
излучение может вызывать критические повреждения в живых организмах
вплоть до летальных. Однако даже такой аспект ионизирующего излучения
находит своё применение в различных областях деятельности человека
(медицина, пищевая промышленность и др.). Все методы радиационных
исследований основаны на эффектах вызываемых взаимодействием
ионизирующего излучения с веществом на разном уровне организации
материи: физическом, химическом, биологическом. Изучение данного курса
позволит студентам увидеть общность физико-химических механизмов этих
процессов, что поможет в формировании у них целостного
естественнонаучного
мировоззрения.
Воздействие
ионизирующего
излучения нельзя исключить – его невозможно полностью экранировать.
Широкое
использование
ионизирующего
излучения
во
многих
технологических процессах, в медицине и науке делает изучение данного
курса весьма актуальным.
Основная цель настоящего пособия – помочь студентам в
самостоятельном освоении курса «Методы радиационных исследований»,
сориентировать их на понимание основных вопросов и проблем курса,
освоить приёмы и способы решения конкретных задач по радиационным
исследованиям в будущей деятельности молодых специалистов.
Условием успешной профессиональной деятельности выпускника
современного вуза и его дальнейшего карьерного роста является его
профессиональная мобильность, умение самостоятельно получать новые
знания, повышать квалификацию.
Выполнение самостоятельной работы при изучении дисциплины
направлено на подготовку выпускника в области основ естественнонаучных
знаний, получение высшего углубленного профессионального образования,
позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере
деятельности, обладать следующими предметно-специализированными
компетенциями, способствующими его социальной мобильности и
устойчивости на рынке труда.
Для успешного освоения предлагаемого курса в полном объёме
необходимо предварительное изучение базового курса «Ядерная физика».
Курс «Методы радиационных исследований» служит основой в
подготовке магистерских диссертаций, тематика которых связана с темами
радиоэкологии, окружающая среда и человек, радиационная биофизика.
2. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Всего
зачетных единиц
(часов)
Семестр
4 (144)
4 (144)
Аудиторные занятия:
1,16 (42)
1,16 (42)
лекции
0,39(14)
0,39(14)
практические занятия (ПЗ)
0,77(28)
0,77(28)
Самостоятельная работа:
1,83(66)
1,83(66)
1 (36)
1 (36)
задания
0,83 (30)
0,83 (30)
Вид промежуточного контроля
(зачёт)
экзамен
1 (36)
экзамен
1 (36)
Вид учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины
изучение теоретического курса (ТО)
11
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Содержание разделов и тем лекционного курса
Модуль 1. Основы радиоаналитических методов
Тема 1. Введение в методы радиационных исследований. Виды ионизирующих излучений, используемые в радиационных исследованиях.
Тема 2. Принципы детектирования ионизирующих излучений. Ионизационные, сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы,
физические основы их функционирования.
Тема 3. аспекты радиометрии: принципы отбора проб, способы приготовления аналитических препаратов, измерение активности образцов,
способы расчета удельной активности.
Тема 4. Культура использования и работы с источниками ионизирующего излучения.
Модуль 2. Практическое применение радиоаналитических методов
Тема 5. Физические основы радиометрии. Дозиметрия.
Тема 6. Радиометрический анализ проб на общую альфа- и бетаактивность.
Тема 7. Гамма-спектрометрические методы в
исследованиях. Спектрометрия ионизирующих излучений.
радиационных
Тема 8. Полупроводниковая гамма-спектрометрия в радиационных
исследованиях. Сравнительные характеристики сцинтилляционных и
полупроводниковых спектрометров
Тема 9. Жидкостная сцинтилляционная спектрометрия (ЖСС) в
радиационных исследованиях. Обзор методов спектрометрии альфа- и бетаизлучений.
3.2. Самостоятельная работа
Структура самостоятельной работы
Учебной
программой
дисциплины
«Методы
радиационных
исследований» предусмотрено часть объёма времени изучения материала на
самостоятельную работу студентов. Данный вид работы является
обязательным для выполнения. При самостоятельном выполнении различных
видов заданий студент учится принимать самостоятельно решения, разбирать
и изучать новый материал, работать с периодической научной литературой.
Самостоятельная работа по курсу «Методы радиационных
исследований» включает:
–
самостоятельное
изучение
теоретического
материала
с
использованием рекомендуемой литературы ;
– самотестирование.
Организация самостоятельной работы производиться в соответствии с
графиком учебного процесса и самостоятельной работы.
При самостоятельном изучении теоретического материала помимо
основной литературы рекомендуется пользоваться дополнительной
литературой и новыми литературными источниками (периодическими
изданиями). При этом следует использовать возможности научной
библиотеки СФУ: http://lib.sfu-kras.ru/.
Темы для самостоятельного изучения:
1.Дозиметрия. Радиометрические методы при поиске и локализации
мест с повышенным уровнем радиационного фона.
2.Радиометрический анализ проб на общую альфа- и бета-активность.
Физические основы радиометрии альфа- и бета-излучений, измерение
активности образцов, способы расчёта удельной активности.
3.Гамма-спектрометрические методы в радиационных исследованиях.
Спектрометрия
ионизирующих
излучений.
Физические
основы
спектрометрического
радиоизотопного
анализа.
Характеристика
сцинтилляционных спектрометров, используемых в гамма-спектрометрии.
Методы расчёта активности в спектрометрии*.
.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
4.1 Основная и дополнительная литература, информационные ресурсы
Основная литература
1. Белозерский Г. Н. Радиационная экология : учебник для вузов: допущено
учебно-методическим объединением по классическому университетскому
образованию/Г. Н. Белозерский. – 2008.- 383 с. (10 экз.)
2. Старков, В. Д. Радиационная экология : учебное пособие для вузов по
экологическим и географическим специальностям : допущено Учебнометодическим объединением по классическому университетскому
образованию РФ / В. Д. Старков, В. И. Мигунов. - Изд. 2-е, доп. - Тюмень :
Тюменский дом печати, 2007. - 399 с. (1 экз.)
3. Экспериментальные методы ядерной физики: [учеб. пособие] / А. П.
Онучин. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. - 219 с. (1 экз.)
4. Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий в
чрезвычайных ситуациях: [учеб. пособие для вузов / Я. Д. Вишняков [и
др.]. - 2-е изд., стер. - М. : Академия, 2008. - 298 с. (11 экз.)
5. Методы радиационных исследований : учеб. - метод. пособие для
самостоятельной работы / Сиб. федерал. ун-т ; сост.: Д. В. Дементьев, Т. А
Зотина. - Красноярск : СФУ, 2011. - 9 с. (4 экз.)
Дополнительная литература
1. Handbook of radioactivity analysis / ed. M.F. L’Annunziata. 2nd edition. –
Academic Press, 2004. Библиотека ИБФ СО РАН, 1 экз.
2. Сахаров В.К. Радиоэкология. М.: Лань. 2006 г. 320 с.
3. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. В 2 т. Т. 1. Физика
атомного ядра. – М.: Энергоатомиздат, 1983.
4. John R. Cooper, Keith Randel, Ranjeet S. Sokhi Radioactive Releases in the
Environment: Impact and Assessment. – John Wiley & Sons, LTD, 2003.
Библиотека ИБФ СО РАН, 1 экз.
5. Бушуев А.В., Петрова Е.В., Кожин А.Ф. Практическая гаммаспектрометрия: Учебное пособие. – М.: МИФИ, 2006. – 124 с.
Библиотека ИБФ СО РАН, 1 экз.
6. Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек. – М.:
Энергоатомиздат, 1990. – 160 с. Библиотека ИБФ СО РАН, 1 экз.
7. СТО 4.2-07–2008. Система менеджмента качества. Общие требования к
построению, изложению и оформлению документов учебной и научной
деятельности / разраб. : Т. В. Сильченко, Л. В. Белошапко, В. К.
Младенцева, М. И. Губанова. – Введ. впервые 09.12.2008. – Красноярск :
ИПК СФУ, 2008. – 47 с.
8. Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения).
М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 442 с. Библиотека СФУ, 72 экз.
9. Рихванов Л.П. Радиоактивные элементы в окружающей среде и
проблемы радиоэкологии. Учеб. пособие. Томск: STT, 2009. – 430 с.
Библиотека ИБФ СО РАН, 1 экз.
10.Сапожников Ю.А., Алиев Р.А., Калмыков С.Н. Радиоактивность
окружающей среды. М.: Бином, 2006. 286 с. Библиотека ИБФ СО РАН,
1 экз.
11.Титаева Н.А. Ядерная геохимия, учебник, 2-е изд., испр. и доп. М.: Издво МГУ, 2000. 336 Библиотека ИБФ СО РАН, 1 экз.
12.Morss L.R., Edelstein N.M., Fuger J. (Eds.) The chemistry of the actinide
and transactinide elements. Derdrecht, Springer. Vol. 1-6, 2010.
Библиотека ИБФ СО РАН, 1 экз.
13.Санитарные правила, нормы. Гигиенические нормативы [Электронный
ресурс] : сборник. - Электрон. текстовые дан. - М. : Центр изучения
социально-экономических проблем здоровья, 2009. (1 экз.)
Электронные издания
1. Физика атомов и атомных явлений [Электронный ресурс] : электрон.
учеб.-метод. комплекс дисциплины / В. Г. Архипкин [и др.] ; Сиб.
федерал. ун-т. Ин-т фундаментал. подготовки. Каф. квант.
электроники. - Версия 1.0. - Электрон. дан. (PDF ; 4.99 Мб). Красноярск : ИПК СФУ, 2008. - on-line. - (Электронная библиотека
СФУ. Учебно-методические комплексы дисциплин в авторской
редакции ; УМКД № 75-2007). Режим доступа: http://files.lib.sfukras.ru/ebibl/umkd/75/u_posob.pdf
Информационные ресурсы:
Тематические журналы в области радиоэкологии и окружающей среды,
доступные на сайтах следующих издательств
• EBSCO Publishing http://search.ebscohost.com/
•
•
•
Elsevier (журналы открытого доступа) http://www.sciencedirect.com/
Springer http://link.springer.com/
Taylor&Francis http://www.tandfonline.com/
4.2 Контрольно-измерительные материалы
Контрольно-измерительные материалы по дисциплине «Методы
радиационных исследований» включают:
1) задания по темам теоретического курса;
2) перечень вопросов к экзамену.
Форма проведения экзамена: письменный и устный ответ на вопросы
теоретического курса.
Вопросы к экзамену:
1. Открытие радиоактивности. Виды ионизирующих излучений, их
природа и свойства.
2. Применение нейтронов в радиационных исследованиях (2–3 примера
с кратким описанием).
3. Основные виды взаимодействия ионизирующих излучений с
веществом. Описание взаимодействий, условия их возникновения.
4. Нейтрон-активационный анализ материалов: преимущества и
недостатки по сравнению с другими видами элементного анализа.
5. Источники ионизирующих излучений в окружающей среде. Их
природа и основные характеристики.
6. Основные виды взаимодействия гамма-излучения с веществом:
описание, зависимость сечения взаимодействия излучения с
веществом от энергии гамма-квантов.
7. Физические принципы работы счётчика Гейгера-Мюллера. Режимы
работы счётчика.
8. Основные принципы работы сцинтилляционного спектрометра
гамма-излучения.
9. Виды радионуклидов в окружающей среде: природа их
происхождения, основные физические свойства.
10.Эффективность регистрации
и
разрешающая
способность
сцинтилляционных спектрометров гамма-излучения. Энергетическая
зависимость.
11.Характеристики естественных и техногенных радионуклидов по
типу распада и излучения.
12.Основные принципы работы полупроводникового спектрометра
гамма-излучения.
13.Применение
рентгеновского-излучения
в
радиационных
исследованиях (3–4 примера с кратким описанием)
14.Основные характеристики полупроводниковых спектрометров
гамма-излучения: краткое описание каждой характеристики.
15.Применение альфа-излучения (альфа-излучающих радионуклидов) в
радиационных исследованиях (2–3 примера с кратким описанием)
16.Сравнительная
характеристика
сцинтилляционных
и
полупроводниковых спектрометров (условия работы, разрешающая
способность, эффективность регистрации, область применения).
17.Применение бета-излучения (бета-излучающих радионуклидов) в
радиационных исследованиях (2–3 примера с кратким описанием)
18.Преимущества и недостатки жидкостной сцинтилляционной
спектрометрии при измерении альфа- и бета-излучений.
19.Применение гамма-излучения (гамма-излучающих радионуклидов) в
радиационных исследованиях (2–3 примера с кратким описанием)
20.Основные принципы работы полупроводникового спектрометра
гамма-излучения.