Ядерна електроніка

Мета дисципліни: Ознайомитися з принципами роботи та будовою сучасних електронних пристроїв, що використовуються в ядернофізичному експерименті. Вивчення фізичних явищ, що лежать в основі роботи сучасних електронних приладів, принципів розрахунку та побудови електронних схем, а також вивчення їх параметрів та характеристик.

Задачі дисципліни: 
Ознайомитися з сучасними приладами детектування випромінювань, їх характеристиками та використанням;
Вивчити типові схеми підключення детекторів випромінювань;
Навчитися знімати сигнали з детекторів іонізуючих випромінювань;
Навчитися здійснювати первинну обробку сигналів аналоговими схемами;
Ознайомитися з типовими цифровими схемами, що застосовуються в обробці сигналів;
Ознайомитися з широко вживаними вимірювальними приладами, необхідними для ядернофізичного експерименту..
 
 
 
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.
ПР08. Мати базові навички самостійного навчання: вміти відшуковувати потрібну інформацію в друкованих та електронних джерелах, аналізувати, систематизувати, розуміти, тлумачити та використовувати її для вирішення наукових і прикладних завдань.
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.
ПР10. Вміти планувати дослідження, обирати оптимальні методи та засоби досягнення мети дослідження, знаходити шляхи розв’язання наукових завдань та вдосконалення застосованих методів.
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.
ПР13. Розуміти зв’язок фізики та/або астрономії з іншими природничими та інженерними науками, бути обізнаним з окремими (відповідно до спеціалізації) основними поняттями прикладної фізики, матеріалознавства, інженерії, хімії, біології тощо, а також з окремими об’єктами (технологічними процесами) та природними явищами, що є предметом дослідження інших наук і, водночас, можуть бути предметами фізичних або астрономічних досліджень.
ПР14. Знати і розуміти основні вимоги техніки безпеки при проведенні експериментальних досліджень, зокрема правила роботи з певними видами обладнання та речовинами, правила захисту персоналу від дії різноманітних чинників, небезпечних для здоров’я людини.
ПР24. Розуміти місце фізики та астрономії у загальній системі знань про природу і суспільство та у розвитку суспільства, техніки і технологій.
 
 
 
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. Детектори випромінювань.

Л 1. Газові іонізаційні детектори.
ЛЗ 1. Схеми включення газових іонізаційних детекторів.
СРЗ, К.

Л 2. Напівпровідникові детектори.
Л 3. Сцинтиляційні детектори.
ЛЗ 2. Схема включення сцинтиляційного детектора.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. Блоки живлення.

Л 4. Високовольтні блоки живлення.
ЛЗ 3. Високовольтний блок живлення для газорозрядних лічильників.
СРЗ, К.

Л 5. Стабілізовані блоки живлення.
ЛЗ 4. Комплект блоків живлення для сцинтиляційного детектора.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3. Забезпечення робочого режиму детекторів.

Л 6. Узгодження схем включення детекторів з іншими електронними пристроями.
ЛЗ 5. Схема узгодження сцинтиляційного детектора із лічильною схемою.
СРЗ, К.

Л 7. Гасіння газорозрядних лічильників.
ЛЗ 6. Узгодження газорозрядного лічильника з електронною схемою.
СРЗ, К.

Л 8. Режими роботи фотоелектронних помножувачів.
СРЗ, К.
МК 1.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 4. Аналогова обробка сигналів.

Л 9. Підсилювачі.
ЛЗ 7. Форма імпульсів іонізаційного детектора з різними параметрами.
ЛЗ 8. Форма імпульсів сцинтиляційного детектора.
СРЗ, К.

Л 10. Формувачі імпульсів.
ЛЗ 9. Підсилювач імпульсів напруги.
ЛЗ 10. Формувач імпульсів.
СРЗ, К.

Л 11. Фільтри.
ЛЗ 11. RC-фільтр.
СРЗ, К.
МК1.

СЕМЕСТРОВИЙ МОДУЛЬ 2

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 4. Аналогова обробка сигналів.

Л 12. Накладення імпульсів.
ЛЗ 11. RC-фільтр.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 5. Цифрові схеми.

Л 13. Логічні елементи та тригери.
ЛЗ 12. Логічні елементи та тригери.
СРЗ, К.

Л 14. Регістри та лічильники.
ЛЗ 13. Лічильник.
СРЗ, К.

Л 15. Вимірювачі інтенсивності лічби.
ЛЗ 14. Вимірювач частоти імпульсів.
СРЗ, К.

Л 16. Аналого-цифрові перетворювачі.
ЛЗ 15. Аналого-цифровий перетворювач.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 6. Вимірювання часових розподілів.

Л 17. Вимірювання часових інтервалів.
Л 18. Метод збігів та незбігів.
ЛЗ 16. Схеми збігу та незбігу.
СРЗ, К.

Л 19. Похибки у часових аналізаторах.
ЛЗ 16. Схеми збігу та незбігу.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 7. Амплітудні аналізатори.

Л 20. Амплітудні дискримінатори.
Л 21. Багатоканальні амплітудні аналізатори.
ЛЗ 17. Багатоканальний амплітудний аналізатор імпульсів.
СРЗ, К.

Л 22. Автоматизація вимірювань.
ЛЗ 17. Багатоканальний амплітудний аналізатор імпульсів.
СРЗ, К.
МК2.

 
Індивідуальна робота 

Виконується курсова робота (КР).

Теми курсових робіт:
Схема гасіння лічильника Гейгера.
Блок живлення фотоелектронного помножувача.
Схеми скорочування імпульсів.
Схеми фільтрації сигналів.
Аналогова схема збігу.
Формувач прямокутних імпульсів.

Мета КР: набуття практичних навичок моделювання та реалізації схем електронних приладів, застосовуваних в експериментальній ядерній фізиці на конкретних прикладах.
 
1–7 тижні
Отримання завдання. Підготовка теоретичної частини КР. Огляд методів розв’язання завдання відповідно до обраного варіанту теми КР.
 
8–14 тижні
Реалізація одного або кількох методів розв’язання задачі, передбаченої відповідним варіантом завдання.
 
15 тиждень
Захист роботи.

 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 137 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) виконання КР – 30 годин;
2) підготовка до лабораторних занять та до виконання контрольних завдань – разом 60 годин;
3) підготовка до лекційних занять — 17 годин;
4) підготовка до іспиту — 30 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, курсову роботу (КР), виконують дві модульні контрольні роботи (МКР).
 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
 
Виконання лабораторних робіт №1-10 оцінюється у 3 бали. Модульна контрольна робота (МК1) оцінюється максимально у 20 балів. Сумарно за перший семестровий модуль — 50 балів.
Виконання першої частини КР оцінюється максимум у 30 балів.
 

Семестровий модуль № 2
 
Виконання лабораторних робіт №11-15 оцінюється у 4 бали, лабораторних робіт №16-17 — у 5 балів. Модульна контрольна робота (МК2) оцінюється максимально у 20 балів. Сумарно за другий семестровий модуль — 50 балів.
Виконання другої частини та захист КР оцінюється максимум у 70 балів.
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є усний іспит, білет до якого складається з теоретичної частини (3 запитання) та практичної частини (1 задача). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів.
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До іспиту допускаються здобувачі вищої освіти, які отримали не менше 30 балів за перший модуль та виконали накопичувальну частину другого модуля.

Складання/перескладання іспиту 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.
 
Відсутність здобувача на іспиті, захисті КР або на контрольній роботі відповідає оцінці «0» (нуль).