Ionizing Radiation Detection and Nuclear Instrumentation

Enseignants

Cortina Gil Eduardo;

Langue
d'enseignement

Anglais

Préalables

Pas de prérequis pour les étudiant.e.s ayant obtenu un diplôme de Bachelier en sciences physique et qui possèdent donc déjà une connaissance sur la perte d'énergie des particules dans la matière et une connaissance élémentaire de physique des semi-conducteurs et de la jonction PN.

Thèmes abordés

-       Etude des techniques de base utilisées dans les mesures physiques : température, pression, force, '
-       Etude de la détection des radiations ionisantes.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	Contribution de l'unité d'enseignement aux acquis d'apprentissage du programme (PHYS2M etPHYS2M1) AA1: 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 AA2: 2.2, 2.3, 2.5 AA5: 5.1 AA6: 6.1, 6.4, AA7: 7.1, 7.3 AA8: 8.1, 8.2 Acquis d'apprentissage spécifiques à l'unité d'enseignement Au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant.e sera capable de : 1. définir les caractéristiques des capteurs fondamentaux utilisées en physique ; 2. identifier et expliquer les processus physiques liés à ces capteurs ; 3. sélectionner les systèmes de lecture appropriés pour les capteurs élémentaires ; 4. définir les caractéristiques d'un détecteur de rayonnement et décrire son mode de fonctionnement ;                     5. identifier et expliquer les processus physiques associés à   ces  détecteurs ;   6. utiliser, de façon opérationnelle, les différents types de détecteurs/capteurs décrits dans l'unité d'enseignement.

Contenu

1. Introduction : (relativité restreinte, physique atomique et nucléaire, statistiques),
2. Sources de rayonnement (y compris les bases sur les accélérateurs et la production de radio-isotopes),
3. Interaction rayonnement-matière,
4. Caractéristiques générales des détecteurs,
5. Détecteurs de gaz,
6. Détecteurs à scintillation. Spectroscopie gamma,
7. Détecteurs à semi-conducteurs,
8. Détecteurs de neutrons,
9. Électronique nucléaire
10. Accélérateurs et radioactivité artificielle

Laboratoires (sélection non exhaustive dans la liste suivante) :
1. Geiger-Mueller : Statistiques de comptage.
2. Introduction aux codes de simulation SRIM et VGATE.
3. Cyclotron : mesure du pic de Bragg.
4. NaI, HPGe, CdZnTe : Spectrométrie gamma.
5. Détecteur à barrière de surface : Spectroscopie alpha.
6. Détection de neutrons.
7. Scintillation : SiPMs, PMTs, techniques de coïncidence.
8. Compteur proportionnel : Fluorescence des rayons X.
9. Corrélations angulaires avec des détecteurs HPGe et/ou NaI.
10. Détection des muons : durée de vie des muons et distribution angulaire.

Méthodes d'enseignement

Cette unité d’enseignement comporte deux activités :
1. Cours théorique et séances d'exercices
- Cours magistral en auditorium
- Résolution de problèmes dans l'auditorium
2. Travaux pratiques obligatoires en laboratoire.
- Premiers projets de laboratoire
- Montage et mesure d'une expérience de détection des rayonnements
- Analyse des données et rédaction d'un rapport
Tout le matériel (syllabus, diapositives de cours, listes d'exercices, livres de laboratoire et tutoriels) peut être trouvé sur le site Moodle (UCLouvain) et Toledo (KU Leuven) de l'unité d'enseignement.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

L’évaluation se fait sur  base :

• des rapports et presentations du travail en laboratoire
• d’un examen écrit

Bibliographie

G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement.
H. Kolanoski, N. Wermes, Particle Detectors  fundamentals and applications
C. Grupen & B. Schwartz, Particle Detectors (2nd Edition)
W.R. Leo Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments
D. McGregor, J. Kenneth Shultis, Radiation Detection: Concepts,Methods and Devices.

Faculté ou entité
en charge

PHYS