Pytania
14.12.2006.

t

PYTANIA KONTROLNE

PODSTAWY OCHRONY RADIOLOGICZNEJ

  1. Co to jest aktywność preparatu promieniotwórczego? Podaj jednostki aktywności.
  2. Sformułuj prawo rozpadu promieniotwórczego. Jak aktywność preparatu zmienia się w czasie?
  3. Co to jest czas połowicznego rozpadu i jak związany jest ze stałą rozpadu promieniotwórczego?
  4. Jaki jest typowy zasięg poszczególnych rodzajów promieniowania w powietrzu?
  5. Na czym polega szkodliwość promieniowania jonizującego dla organizmów żywych?
  6. Zdefiniuj dawki ekspozycyjną i pochłonięta, podaj ich jednostki.
  7. Podaj definicję równoważnika dawki i jednostki.
  8. Jaka jest różnica miedzy równoważnikiem dawki, a efektywnym równoważnikiem dawki?
  9. Jakie tkanki są najbardziej wrażliwe na promieniowanie jonizujące?
  10. Jakie środki ostrożności należy stosować aby zminimalizować zagrożenia ze strony promieniowania jonizującego?
  11. Jakie osłony należy stosować przy promieniowaniu beta, a jakie dla jonizującego promieniowania elektromagnetycznego?
  12. Od czego zależy grubość warstwy pochłaniającej promieniowanie beta?

 

ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA OPTYCZNEGO, BEZPIECZEŃSTWO PRACY

  1. Jakie reakcje wywołuje promieniowanie optyczne w tkankach ludzkich i zwierzęcych?
  2. Wymienić trzy dowolne źródła promieniowania optycznego zaznaczając czy emituje światło spójne, czy światło powstałe w wyniku emisji spontanicznej.
  3. Wymienić reakcje skóry na promieniowanie optyczne.
  4. Podać dawkę dopuszczalną promieniowania optycznego dla tkanek ocznych. W jakich wyrażana jest jednostkach?
  5. Jakie reakcje w tkankach ocznych wywołuje nadfiolet?
  6. Jakie reakcje w tkankach ocznych wywołuje podczerwień?
  7. Które z tkanek ocznych mają transmisję promieniowania optycznego osiemdziesięcioprocentową lub wyższą?
  8. Wyjaśnić na czym polega emisja spontaniczna.
  9. Co to jest emisja wymuszona?
  10. Wymienić zasadnicze elementy lasera. Jaka jest ich rola?

 

Ćwiczenie nr 1

CHARAKTERYSTYKA  LICZNIKA  GEIGERA-MÜLLERA I BADANIE  STATYSTYCZNEGO  CHARAKTERU

 ROZPADU  PROMIENIOTWÓRCZEGO

1.      Co to jest wyładowanie lawinowe i jaką rolę odgrywa w procesie rejestracji przez licznik Geigera-Müllera promieniowania jonizującego?

2.      Jaką wartość ma pole elektryczne w pobliżu anody o promieniu 0.1mm, jeżeli promień licznika równy jest 1cm, a napięcie między elektrodami ma wartość 600V ?

3.      Dlaczego w przypadku rejestrowania promieniowania alfa okienko licznika musi być znacznie cieńsze niż w przypadku rejestrowania promieniowania beta?

4.      Jaka jest różnica pomiędzy samogasnącym, a niesamogasnącym licznikiem GM?

5.      Czy licznik GM daje możliwość określenia energii promieniowania jonizującego

6.      Omów parametry charakteryzujące licznik GM.

7.       Dlaczego liczba impulsów rejestrowanych przez licznik GM jest znacząco mniejsza niż liczba emitowanych przez preparat promieniotwórczy elektronów (lub fotonów)?

8.      Przedstaw różnice pomiędzy rozkładami Gaussa i Poissona. Narysuj stosowne wykresy zaznacz na nich parametry rozkładów.

9.      Jakie warunki doświadczalne muszą być spełnione aby do opisu rozpadów promieniotwórczychmożna było stosować rozkład Poissona lub Gaussa?

Ćwiczenie nr 5

BADANIE  PROMIENIOWANIA  RENTGENOWSKIEGO

1.       Wyjaśnij mechanizm powstawania ciągłego i charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego.

2.       Jakiego minimalnego napięcia należy użyć do przyśpieszania elektronów, aby w widmie rentgenowskim powstałym w wyniku hamowania tych elektronów była fala o długości l = 0,1 nm ?

3.       Sformułuj i omów wzór Moseleya.

4.       Przyjmując, że stała ekranowania s równa jest 1, oszacuj ile razy większa jest długość fali Ka dla miedzi (Z=29) od długości linii Ka dla złota (Z=79).

5.       Podaj równanie absorpcji Beera i omów zjawisko absorpcji promieniowania rentgenowskiego.

6.       Dlaczego na kliszach rentgenowskich zdjęć organizmu ludzkiego obszary odpowiadające tkankom miękkim są ciemniejsze niż obszary związane z kośćmi ?

7.       Promieniowania rentgenowskiego pada pod zmieniającym się kątem na płaszczyzny sieciowe obracającego się kryształu analizatora. Kiedy i dlaczego  licznik Geigera-Müllera, obracający się na wspólnej z kryształem osi (tzw. goniometr rentgenowski) może rejestrować promieniowanie rentgenowskie ?

8.        Wyprowadź i przedstaw graficznie zależności sinθgrgr graniczny kąt rentgenowskiego promieniowania hamowania) od odwrotności napięcia U przyspieszającego elektrony? Jak wyliczysz stałą Plancka stosując liniową metodę sumy najmniejszych kwadratów ?

    Ćwiczenie nr 11

BADANIE   WŁASNOŚCI  PROMIENIOWANIA GAMMA PRZY POMOCY SPEKTROMETRU SCYNTYLACYJNEGO

1.       Co to jest i jak powstaje promieniowanie gamma? Czy jest promieniowaniem monoenergetycznym czy też ciągłym?

2.       Przedstawione na str. 12 schematy rozpadów promieniotwórczych zapisać w postaci równań reakcji jądrowych. Czy w rozpadzie typu beta i beta plus z jąder promieniotwórczych emitowane są tylko elektrony lub pozytony?

3.       Dlaczego chroniąc się przed promieniowaniem gamma stosuje się osłony zawierające pierwiastki o wysokiej liczbie atomowej?

4.       Omówić efekt fotoelektryczny i efekt Comptona. Jaką naturę wykazuje promieniowanie elektromagnetyczne w tych efektach. Dokonać porównania tych zjawisk.

5.       Co to jest kreacja pary elektron-pozyton, a co oznacza jej anihilacja?

6.       Z którego ze źródeł przedstawionych na str.11 oprócz fotonów gamma do kryształu scyntylacyjnego docierać będą fotony anihilacyjne i dlaczego?

7.       Co to jest krawędź Comptona i jak określić jej teoretyczną wartość?

8.       Dlaczego kryształ scyntylacyjny bombardowany jest nie tylko fotonami gamma ale również monoenergetycznymi fotonami rozproszenia wstecznego? Jak wyliczyć przewidywaną wartość rozpraszanych wstecznie fotonów?

9.       Jakie impulsy; elektryczne czy optyczne, pojawiają się na wyjściu kryształu scyntylacyjnego?

10.   Jaką rolę w układzie pomiarowym odgrywa wielokanałowy analizator amplitud?

Ćwiczenie nr 19

 BADANIE   WŁASNOŚCI  CZĄSTEK ALFA ZA POMOCĄ DETEKTORA PÓŁPRZEWODNIKOWEGO.

 Co nazywamy energią rozpadu alfa? Dlaczego energia kinetyczna cząstki alfa emitowanej z jądra jest w dobrym przybliżeniu równa energii rozpadu?

  1. Wymień wielkości charakteryzujące rozpad alfa i podaj zależności miedzy nimi.
  2. Jakie trudności napotyka fizyka klasyczna w wyjaśnieniu emisji cząstek alfa z jądra? Jak proces ten wyjaśnia mechanika kwantowa?
  3. Jakie      wielkości opisują        oddziaływanie cząstek alfa z materią?
  4. Wyjaśnij zasadę działanie detektora półprzewodnikowego.
  5. Przedstaw działanie wielokanałowego analizatora amplitudy.

Ćwiczenie nr 6

BADANIA STRUKTURY CIAŁ STAŁYCH

  1. Podać klasyfikację ciał stałych ze względu na bliski i daleki porządek.
  2. Przedstawić zjawisko dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego na kryształach.
  3. Omówić różnice w dyfraktogramach ciał monokrystalicznych, polikrystalicznych i amorficznych.
  4. Co to są wskaźniki Millera i jaki jest ich związek ze strukturą krystalograficzną?
  5. Jak wyznacza się parametry komórki elementarnej na podstawie obrazu dyfrakcyjnego?
  6. Jakie są podobieństwa i różnice pomiędzy wykonanym ćwiczeniem, a badaniem rentgenowskim struktury rzeczywistych ciał stałych?

Ćwiczenie nr 7

 ABSORPCJA W PÓŁPRZEWODNIKACH

1.Wyjaśnij mechanizm powstawania pasm energetycznych. Co to są pasmo walencyjne i pasmo przewodnictwa?

2. Omów strukturę pasmową metali i półprzewodników.

3. Na czym polegają przejścia międzypasmowe proste?

4. Na czym polegają przejścia międzypasmowe skośne?

5. W jaki sposób wyznacza się współczynnik absorpcji?

6. Omów wpływ odbicia na widmo absorpcji oraz sposoby wyznaczenia odbicia.

 

Ćwiczenie nr 8

WYZNACZANIE ENERGII AKTYWACJI W PÓŁPRZEWODNIKACH

1.      Jak wytłumaczyć różnice w przewodności elektrycznej różnych ciał stałych?

2.      Jakie nośniki prądu występują w półprzewodniku?

3.      Co to jest zależność aktywacyjna i w jakich przypadkach ma zastosowanie?

  1. Jaki wpływ na przewodnictwo elektryczne półprzewodnika mają płytkie domieszki?

5.      Omów zależność  dla półprzewodnika domieszkowanego.

6.      Czy pomiar przewodności pozwala na określenie typu nośników (  czy  )?

 


Ćwiczenie nr 9

CIENKOWARSTWOWE OGNIWO SŁONECZNE

1.      Omów, na czym polega efekt fotowoltaiczny.

2.      Narysuj i omów układ zastępczy ogniwa słonecznego i napis równanie diody.

3.      Jaki wpływ na wydajność ogniwa ma opór szeregowy?

4.    Narysuj charakterystykę ciemną i charakterystykę jasną ogniwa słonecznego.

5.      Wymień podstawowe parametry charakteryzujące wydajność ogniwa słonecznego.

6.      Co to jest współczynnik wypełnienia?

7.                  Co to jest wydajność kwantowa ogniwa?

Ćwiczenie nr 12

WYZNACZANIE PARAMETRÓW MIKROSKOPOWYCH PÓŁPRZEWODNIKÓW

W OPARCIU O ZJAWISKO HALLA.

  1. Co to jest prędkość termiczna i prędkość dryfu nośników  prądu?
  2. Jakie czynniki mają wpływ na ruchliwość nośników?
  3. Sformułować warunek równowagi sił działających na elektron w próbce, przez którą płynie prąd, w polu magnetycznym.
  4. Jakie podstawowe parametry półprzewodników można wyznaczyć badając efekt Halla?
  5. W jakim przypadku i dlaczego zjawisko Halla nie występuje (napięcie Halla równa się zeru)?
  6. Czym różni się ruchliwość hallowska od ruchliwości dryfowej?
  7. W jaki sposób można zmierzyć natężenie prądu w obwodzie elektrycznym wykorzystując hallotron?

 

Ćwiczenie nr 13

MODEL ENERGETYKI WODOROWEJ OPARTY NA OGNIWIE  PALIWOWYM

 1.      Wyjaśnij, co to jest struktura pasmowa i czym różni się dla półprzewodników, izolatorów i metali

2.      Opisz budowę i zasadę działania złącza półprzewodnikowego p-n

3.      Opisz zasadę działania fotoogniwa opartego na złączu p-n

4.      Wyjaśnij, jak możemy wyznaczyć sprawność ogniwa na podstawie znajomości jego charakterystyki prądowo-napięciowej.

5.      Wyjaśnij, dlaczego sprawność fotoogniwa może zależeć od charakterystyki widmowej źródła światła.

 Ćwiczenie nr  14

WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE DIELEKTRYKÓW

  1. Mechanizmy polaryzacji dielektryków niepolarnych.
  2. Mechanizm polaryzacji dielektryków polarnych.
  3. Lokalne pole elektryczne w gazach, cieczach i ciałach stałych.
  4. Na czym polega ferroelektryczność – mechanizm tworzenia się domen.
  5. Schemat i zasada działania mostka Sawyera-Towera.
  6. Równanie Clausiusa-Mosottiego.
  7. Pętla histerezy dla ferroelektryka.

 

Ćwiczenie nr  16

SUPERKONDENSATORY JAKO METODA MAGAZYNOWANIA ENERGII

1.       Oszacuj, jaka wartość powierzchni kondensatora jest potrzebna do uzyskania pojemności 1mF dla kondesatorów: próżniowego płaskiego o odległości 0.1mm między okładkami, elektrolitycznego o grubości warstwy tlenku glinu 1um oraz superkondensatora z warstwą podwójną o grubości 0.1 nm.

2.       Wymień podobieństwa i różnice kondensatorów elektrolitycznych i superkondensatorów.

3.       Wymień i krótko scharakteryzuj modele warstwy podwójnej, sporządź rysunki obrazujące układ jonów w pobliżu elektrody w każdym z nich.

4.       Wyjaśnij podstawy fizyczne zjawiska pseudojemności i opisz zasadę działania kondensatora opartego na tym zjawisku.

5.       W jakich zastosowaniach najlepiej sprawdzą się: ogniwo wielokrotnego ładowania, ogniwo paliwowe, superkondensator?

 

Ćwiczenie nr  20

BADANIE  ZŁĄCZA p-n

 1.    Wyjaśnić zjawisko przepływu prądu dyfuzji przez złącze p-n.

2.    Dlaczego na granicy obszarów p i n powstaje warstwa zubożona w nośniki prądu?

3.    Jak działa pole elektryczne złącza  p-n na  a) nośniki większościowe? b) nośniki mniejszościowe?

4.    Jak wpływa na wysokość bariery potencjału złącza i grubości warstwy zubożonej napięcie przyłożone z zewnątrz?

5.    Od czego zależy wysokość bariery potencjału na złączu, jaka jest maksymalna jej wysokość (dla niezdegenerowanego materiału półprzewodnikowego)?

6.    Dlaczego charakterystyka oświetlonej diody jest przesunięta w dół w stosunku do diody nieoświetlonej?

7.    Na czym polega zjawisko  a) generacji?  b) rekombinacji?

8.    Podać przykład zjawisk tunelowania nośników prądu w złączu p-n dla przypadku polaryzacji zaporowej i przewodzenia.

 

Ćwiczenie nr 21

BADANIE PRZEJŚĆ FAZOWYCH I WŁAŚCIWOŚCI ELEKTROOPTYCZNYCH CIEKŁYCH KRYSZTAŁÓW

1.      Scharakteryzuj poszczególne typy ciekłych kryształów.

2.      Opisz podstawowe tekstury molekularne ciekłych kryształów.

3.      Jak w stałym lub wolnozmiennym polu elektrycznym tzw. polu sterującym, zachowują się molekuły ciekłego kryształu o dodatniej, a jak o ujemnej anizotropii dielektrycznej.

4.      Jakie wektory opisują falę elektromagnetyczną? Narysuj falę elektromagnetyczną spolaryzowaną liniowo.

5.      Co rozumiesz przez skrzyżowanie polaryzatorów?

6.      Dlaczego przy skrzyżowanych polaryzatorach w transmisyjnym mikroskopie polaryzacyjnym pole obserwacji jest ciemne?

7.      Jeśli pomiędzy skrzyżowanymi polaryzatorami umieścimy nematyk o teksturze planarnej pole obserwacji ulegnie rozjaśnieniu. Dlaczego?

8.      Kiedy płaszczyzna polaryzacji światła spolaryzowanego liniowo padającego na substancję jednoosiową optycznie ulega skręceniu, a kiedy płaszczyzna ta nie ulega zmianie?

9.      Omów działanie wyświetlacza ciekłokrystalicznego z ciekłym kryształem o strukturze nematyka.

10.  Na jakich drogach mogą występować przejścia fazowe pomiędzy fazą krystaliczną, a cieczą izotropową dla termotropowych związków ciekło-krystalicznych?

11.  Do czego prowadzi ogrzewanie fazy krystalicznej, a do czego chłodzenie cieczy izotropowej dla termotropowych związków ciekłokrystalicznych?

 

Ćwiczenie nr 23

 BADANIE  PÓŁPRZEWODNIKOWYCH  ŹRÓDEŁ  ŚWIATŁA

1.      Omówić działanie diody półprzewodnikowej.

2.      Na czym polega zjawisko rekombinacji nośników?

3.      Omówić mechanizmy absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w półprzewodnikach.

4.      Dlaczego diodę LED trzeba spolaryzować w kierunku przewodzenia, aby uzyskać świecenie?

5.      Na czym polega emisja spontaniczna?

6.      Jakie warunki muszą być spełnione, aby prawdopodobieństwo emisji wymuszonej przewyższało prawdopodobieństwo emisji spontanicznej?

7.      Od czego zależy długość fali emitowanej przez diodę LED?

8.      Jakich materiałów używamy do budowy diod LED, a jakich do budowy laserów półprzewodnikowych?

9.      Jaki warunek musi spełnić rozmiar rezonatora optycznego i dlaczego?

10.   Czym różni się promieniowanie emitowane przez diody LED od promieniowania emitowanego przez laser półprzewodnikowy?

 


Zmieniony ( 22.11.2015. )