Logo

Física de Radiacions

Codi: 100186
Crèdits: 6
2026/2027
Titulació Tipus Curs
Física OP 4

Professor/a de contacte

Nom :
Carlos Domingo Miralles
Correu electrònic :
carles.domingo@uab.cat

Equip docent

Immaculada Martinez Rovira
María José Garcia Fuste

Idiomes dels grups

Podeu consultar aquesta informació al final del document.

Prerequisits

És recomanable que, a més dels conexements generals impartits en les assignatures de primer cicle, es tinguin coneixements previs de les bases de la física atòmica i de la física nuclear.

Objectius

- Diferenciar les radiacions ionitzants de les no ionitzants

- Estudiar els processos de desintegració nuclear, la llei d'activitat radioactiva i las sèries de desintegracions radioactives

- Coneixer els principis físics de la interacció de qualsevol tipus de radiació ionitzant amb la matèria

- Aplicar aquests principis físics a la detecció de radiacions ionitzants

- Estudiar i diferenciar els diferents tipus de detectors de radiació i l'electrònica associada a la detecció.

- Tenir coneixements dels diferents camps d'aplicació de les radiacions ionitzants: medi ambient, medicina i industria.

 

Resultats d'aprenentatge

  1. Fer treballs acadèmics de manera independent usant bibliografia (especialment en anglès), bases de dades i col·laborant amb altres professionals.
  2. Comunicar eficaçment informació complexa de manera clara i concisa, ja sigui oralment, per escrit o mitjançant TIC, i en presència de públic, tant a públics especialitzats com generals.
  3. Raonar críticament, tenir capacitat analítica, usar correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics.
  4. Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte.
  5. Treballar en grup, assumir responsabilitats compartides i interaccionar professionalment i de manera constructiva amb altres persones amb un respecte absolut als seus drets.
  6. Obtenir l'equació de Bethe-Bloch i aplicar-la la interacció de les partícules carregades amb la matèria.
  7. Obtenir les equacions per a l'efecte Compton, la secció eficaç Compton i els coeficients d'absorció i atenuació i aplicar-los a la interacció dels fotons amb la matèria.
  8. Descriure els principis físics en què es basa la detecció de radiació ionitzant.
  9. Determinar el tipus de detector més adequat a cada tipus de radiació ionitzant.
  10. Conèixer les bases dels detectors de radiació utilitzats en formació d'imatges per a diagnòstic i tractament mèdic.
  11. Conèixer les bases de les tècniques i els instruments de producció de radiacions ionitzants utilitzats en medicina, en la indústria i en investigació.
  12. Calcular de manera aproximada blindatges adequats a la protecció radiològica en casos pràctics concrets.
  13. Combinar la informació proporcionada per diversos detectors per obtenir informació integrada de les característiques de la radiació analitzada.
  14. Utilitzar la simulació numèrica per al càlcul del transport de la radiació a través de la matèria.
  15. Fer una anàlisi dels nivells de radiació a partir d'un conjunt de mesures obtingudes en una instal·lació real.
  16. Determinar les característiques bàsiques i dur a terme mesures de radiació alfa, beta i gamma al laboratori.
  17. Procedir al calibratge de diferents tipus de detectors a partir dels resultats en instal·lacions metrològiques.
  18. Identificar situacions que necessiten un canvi o millora.
  19. Identificar les implicacions socials, econòmiques i mediambientals de les activitats academicoprofessionals de l'àmbit de coneixement propi.
  20. Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l'àmbit de coneixement propi.

Continguts

1.- Introducció



  • Radioactivitat, des de 1890.

  • Àtoms


Estructura atòmica i radiació atòmica



  • Nuclis


El nucli i la radioactivitat. Diagrames de desintegració. Radiació alfa, beta i gamma.



  • Radioactivitat


Activitat i llei de desintegració radioactiva. Sèries de desintegracions. Equilibri.


2.- Interacció radiació-matèria



  • Interacció de les partícules carregades amb la matèria


Partícules pesades: Mecanismes de col·lisió. Ionització primària i secundària. Poder de frenada. Tractament semiclàssic: equació de Bethe-Bloch. Energies d’excitació. Abast. Radiació Cerenkov. Limitacions del tractament semiclàssic.


Electrons: Mecanismes de pèrdua d’energia: col·lisions i emissió de radiació de frenat. Abast


Traces de les partícules carregades: Raigs delta. Pèrdua d’energia restringida. Transferència lineal d’energia (LET). Ionització específica. Fluctuacions de l’energia i de l’abast. Dispersió de Coulomb múltiple.



  • Interacció dels fotons amb la matèria.


Efecte Fotoelèctric. Efecte Compton. Producció de parells. Reaccions fotonuclears. Coeficients d’atenuació i coeficients d’absorció.



  • Neutrons.


Fonts de neutrons. Classificació dels neutrons. Mecanismes d’interacció amb la matèria. Dispersió elàstica. Reaccions i llindar d’energia. Activació. Fissió. Criticitat.


3.- Detectors de radiació



  • Estadística de comptatge


Models estadístics. Incertesa. Límit de detecció.



  • Propietats generals dels detectors


Modes d’operació. Resolució en energia. Eficiència de detecció. Temps mort. Temps de resolució.



  • Detectors de gas


Cambres d’ionització.


Comptadors proporcionals: Multiplicació. Funcionament dels comptadors proporcionals. Eficiència de detecció i corbes de comptatge.


Comptadors Geiger-Müller: Descàrrega. Comportament temporal. Particularitats de disseny. Eficiència



  • Detectors de centelleig


Centellejadors sòlids. Centellejadors líquids. Fotomultiplicadors i fotodiodes. Espectrometria. Resposta a la radiació gamma i als neutrons



  • Semiconductors


Diodes de Si. Detectors de Ge. Altres semiconductors. Detectors d’allau.



  • Detectors de neutrons


Detecció de neutrons lents. Detecció i espectrometria de neutrons ràpids. Detectors basats en activació.



  • Altres detectors


Emulsions fotogràfiques. Dosímetres termoluminiscents. Detectors de traces. Detectors Cerenkov. Cambres de boira. Cambres de bombolles.



  • Electrònica nuclear


Processat de polsos. Impedàncies. Funcions lineals i funcions lògiques. Dispositius digitals. Analitzadors multicanal


 


4.- Aplicacions



  • Radioprotecció


Dosimetria. Magnituds i unitats. Càlcul de dosis. Efectes biològics de la radiació. Protecció radiològica: radiació externa i dosimetria interna



  • Aplicacions industrials


Mesures de gruixos. Mesures de densitat. Control de nivells. Control de qualitat. Esterilització.



  • Aplicacions mèdiques


Proves diagnòstiques (TAC). Producció de radiofàrmacs. PET. Tractaments de radioteràpia: LINACs i hadronteràpia.



  • Medi ambient:


Utilització de traçadors. Protecció del medi ambient. Geocronologia.


5.- Pràctiques (llistat provisional)



  • Eines informàtiques en física de les radiacions (aula)

  • El comptador Geiger-Müller: corba característica, temps de resolució i factor geomètric.

  • Determinació de l’eficiència de detecció

  • Detecció de partícules alfa amb un detector semiconductor de barrera de superfície.

  • Absorció i retrodispersió de la radiació beta

  • Espectrometria gamma amb centelleig sòlid NaI(Tl). Calibratge en energia i estudi dels espectres

  • Espectrometria de neutrons: el sistema actiu (3He) i el sistema passiu (activacióde 197Au) d’esferes Bonner de la UAB.


 

Activitats formatives i Metodologia

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Realitazció dels informes de pràctiques 16 0,64
Classes presencials de teoria 30 1,2
Treballs bibliogràfics i problemes 15 0,6
Recerca d'informació i estudi 61 2,44
Pràctiques presencials de laboratori 7 0,28
Classes presencials de problemes 12 0,48

L'assignatura té classes presencials de teoria, problemes i pràctiques de laboratori. És altament recomanable assistir a les classes de teoria i de problemes, i és obligatori assitir i realitzar les pràctiques de laboratori.

Durant el curs es plantejarà la realització d'activitats dirigides, tant de caràcter més teòric (recerca bibliogràfica i realització de treballs) com de caire pràctic (ressolució de problemes i recerca de dades experimentals).

L'alumnat haurà de dedicar una part important del temps en l'ampliació dels coneixements donats a classe i en l'estudi personal.

 

- Presencialitat

Les classes de teoria i de problemes es realitzaran de forma presencial

Les pràctiques de laboratori seran presencials.

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, perquè l'alumnat completi les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura.

Avaluació

Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Dos examens parcials: 1) Interacció de la radiació amb la matèria; 2) Detectors de radiació i aplicacions. Cada parcial té un pes d'entre 20% i 30%, que s'especificarà a començament de curs. 50% 5 0,2 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
Avaluació dels treballs i problemes dirigits 10% 0 0 1, 2, 3, 4, 10, 11, 14, 15, 18
Repesca: recuperació dels dos examens parcials 50% 3 0,12 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
Tests de control durant el curs 20% 1 0,04 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 18, 19
Avaluació de les pràctiques i dels informes corresponents 20% 0 0 2, 3, 5, 9, 10, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20

L'avaluació de l'assignatura es realitzarà amb quatre tipus d'activitats:

1.- Exàmens teorico pràctics: Hi haurà dos exàmens parcials amb qüestions i problemes sobre el temari impartit a classe o que l'alumnat hagi treballat al llarg del curs que tenen un pes global del 50%. Els exàmens parcials es realitzen en les dates reservades per a aquesta activitat en el calendari del grau de física. Cada examen parcial té un pes entre el 20% i el 30% sobre la nota final. La prova de repesca, en la data prevista al calendari del grau de física, permet als alumnes que no hagin superat un o tots dos parcials tenir una segona oportunitat de fer-ho. No es preveu la possibilitat que els alumnes que hagin superat el curs es presentin a la prova de repesca per pujar la nota.

2.- Tests de control i avaluació continuada que es realitzaran durant el curs de forma presencial. Per la seva naturalesa, no és possible la repesca. Típicament es realitzen 3 tests al llarg del curs. El pes global d'aquesta activitat és del 20%.

3.- Avaluació de les pràctiques de laboratori. A partir dels informes corresponents i de l'avaluació que realitzin els professors de laboratori durant la realització de les pràctiques. La realització de les pràctiques és un requisit indispensable per a superar l'assignatura. El pes d'aquesta activitat és del 20%.

4.- Avalució dels treballs i problemes dirigits. Amb un pes global sobre la nota de 10%.

Per tal de superar al curs és obligatori tenir nota de totes les activitats avaluables. Si no es presenta alguna de les activitats avaluables, la qualificació serà "no avaluable"

Avaluació única

L'alumnat que s'aculli a la modalitat d'avaluació única s'haurà de presentar a un examen final de l'assignatura que constarà de preguntes de tipus test, qüestions i problemes. El pes de la nota d'aquest examen serà d'un 80%.

El 20% restant provindrà de la nota de les pràctiques de laboratori, que són d'assistència i realització obligatòries en les mateixes sessions previstes per la resta de l'alumnat. La data de lliurament de l'informe de les pràctiques serà, per aquest alumnat, el mateix dia de l'examen.

Si no es supera l'assignatura, hi haurà una segona oportunitat pel 80% de la nota corresponent a l'examen. El 20% corresponent a la nota de pràctiques no és recuperable.

La revisió de la qualificació final segueix el mateix procediment que per a l’avaluació continuada


Us restringit de la IA:

Per a aquesta assignatura, es permet l'ús de tecnologies d'Intel·ligència Artificial (IA) exclusivament en tasques de suport, com la cerca bibliogràfica o d’informació, la correcció de textos o les traduccions. L'estudiantat haurà d'identificar clarament quines parts han estat generades amb aquesta tecnologia, especificar les eines emprades i incloure una reflexió crítica sobre com aquestes han influït en el procés i el resultat final de l’activitat. La no transparència de l’ús de la IA en les activitats avaluables es considerarà falta d'honestedat acadèmica i pot comportar una penalització parcial o total en la nota de l'activitat, o sancions majors en casos de gravetat

Bibliografia

  • G.F. Knoll. Radiation Detection and Measurement. John Wiley & sons, Inc (1999).
  • G.C Lowenthal, P.L. Airey. Practical Applications of Radioactivity and Nuclear Radiatilons. Cambridge University Press (2001)
  • J.E. Martin, Physics for Radiation Protection: A Handbook. Wiley-VCH (2006).
  • J.E. Turner. Atoms, Radiation, and Radiation Protection.4th edition. John Wiley & sons, Inc (2023)

 

Apunts del professor al Campus Virtual

Programari

No es requereix programari específic

Grups i idiomes de l'assignatura

La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura

Tipus de docència Grup Idioma Semestre Torn
(TE) Teoria 1 Català/Castellà primer quadrimestre matí-mixt
(PAUL) Pràctiques d'aula 1 Català/Castellà primer quadrimestre tarda
(PLAB) Pràctiques de laboratori 1 Català/Castellà primer quadrimestre matí-mixt
(PLAB) Pràctiques de laboratori 2 Català/Castellà primer quadrimestre matí-mixt