Пожалуйста, используйте этот идентификатор, чтобы цитировать или ссылаться на этот документ:
https://elib.bsu.by/handle/123456789/211686
Заглавие документа: | Лаборатория специализации "Современный физический эксперимент. Магнито-резонансные методы исследований" |
Авторы: | Чернявская, Эллина Александровна Мечинский, В. А. Пряхин, А. Е. |
Тема: | ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::Физика |
Дата публикации: | 8-июн-2018 |
Аннотация: | Программа дисциплины «Современный физический эксперимент. Магнито-резонансные методы исследований» разработана для специализации 1-31 04 06 01 «Ядерная физика и электроника» специальности 1-31 04 06 «Ядерные физика и технологии» первой ступени высшего образования. Настоящая программа является оригинальной и разработана с учетом соответствующих требований образовательного стандарта специальности 1-31 04 06 «Ядерные физика и технологии» (ОСВО 1-31 04 06-2013). В современной науке, промышленности, геологии и медицине в настоящее время широко применяются магниторезонансные методы исследования состава, структуры и свойств вещества. Эти методы находят применение не только в научных исследованиях, но и имеют широкие практические применения в магнитометрии, расходометрии, влагометрии, а также применяются в биологии и медицине, например, при магниторезонансной томографии. Лаборатория специализации «Современный физический эксперимент. Магнито-резонансные методы исследований» дает основные практические навыки проведения экспериментов в области техники магнитного резонанса и его основных применений. Магниторезонансная спектроскопия имеет свои особенности в проведении экспериментальных исследований, которые студенты должны понять и научится использовать в практической работе. Ряд лабораторных работ по технике магнитного резонанса направлен на то, чтобы студенты непосредственно на эксперименте научились методам работы с аппаратурой для наблюдения магнитного резонанса, практически изучили основные характеристики и области применения этого явления. Для моделирования процессов взаимодействия элементарных частиц широкого диапазона высоких энергий с веществом, в настоящее время наиболее часто используемым специалистами является объектно-ориентированный пакет библиотек GEANT4, разработанный международной научной коллаборацией в Европейской лаборатории физики частиц CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, Европейская организация ядерных исследований, Швейцария). Встроенные средства GEANT4 позволяют полностью описать физический эксперимент: геометрию системы, химический состав образующих его материалов, типы частиц, участвующих в эксперименте, и физические процессы управляющие взаимодействием частиц. GEANT4 представляет собой объектно-ориентированную библиотеку программ для UNIX семейства операционных систем, написанную на языке программирования “C++”, и включает в себя описание всех известных частиц и физических процессов, протекающих при взаимодействии излучения с веществом. Для моделирования используются статистические методы Монте-Карло. Необходимость появления такого пакета была продиктована увеличением сложности экспериментальных задач и структуры установок. Поэтому все серьёзнее становилась проблема математического моделирования как самого процесса прохождения частиц в веществе, так и реакции детекторов установок на различные типы излучения. Моделирование было необходимо для планирования эксперимента и интерпретации его результатов. Такое моделирование в настоящее время является неотъемлемой частью эксперимента не только на современных ускорителях, но и для менее масштабных проектов исследований. В настоящее время GEANT4 используется в физике частиц, ядерной физике, проектировании ускорителей и космических аппаратов, в медицинской физике. Особенно актуально владение современными технологиями анализа и обработки экспериментальными данными на базе машинного обучения в области ядерной энергетики, поскольку многогранность решаемых задач применительно к АЭС требует широкого спектра знаний о возможности применения понятий, методов и программных приложений по обработке данных. Целью учебной дисциплины является практическое изучение методов наблюдения явления магнитного резонанса, изучение особенностей этих явлений и их применение в различных областях науки и техники, развитие навыков компьютерного моделирования взаимодействия излучения с веществом методами Монте-Карло. Освоение студентами основных понятий и принципов нейросетевых технологий, специфики методов машинного обучения при обработке данных физическом эксперименте, освоение навыков компьютерной обработки в среде Matlab, включая пакеты расширения, которые могут быть применены при обслуживании и расчете в радиационных технологиях. Основное внимание уделяется: обучению студентов практическим методам работы с приборами для наблюдения и применения методов магнитного резонанса для решения широкого круга прикладных научно-технических задач, обучению навыкам компьютерного моделирования ядерно-физических процессов, моделирования нейросетей и освоение функциональных возможностей различных видов сетевых архитектур. Материал лабораторных работ основан на знаниях и представлениях, полученных в рамках следующих дисциплин: «Физика атома и атомных явлений», «Основы радиоэлектроники», «Основы С, С++ и их применение для решения физико-технических задач», «Основы автоматизации эксперимента», «Современный физический эксперимент», «Спектрометрия и радиометрия ядерных излучений», «Методы и устройства регистрации излучений», «Численные методы», «Программное и информационно-сетевое обеспечение ядерных и радиационных технологий», «Статистические методы обработки информации в ядерно-физическом эксперименте». В результате изучения дисциплины студент должен: Знать: основные методы наблюдения и регистрации сигналов магнитного резонанса; особенности этих явлений в движущейся жидкости; особенности стационарного и импульсного методов регистрации сигналов магнитного резонанса; методы измерения релаксационных характеристик вещества; методы измерения параметров магнитного поля. основы синтаксиса языка программирования С, С++; обладать навыками программирования на С, С++; основные процессы взаимодействия различных ионизирующих излучений с веществом; принцип построения ядерно-физических детекторных систем; основные современные методы предподготовки результатов эксперимента; основные принципы построения нейронных сетей; базовые схемы архитектуры нейронных сетей; детерминированные и стохастические методы, связанные с использованием учителя и без учителя формирования сети; основные алгоритмы обучения и этапы оценки параметров работоспособности сети. Уметь: использовать различные виды спиновых детекторов для наблюдения и регистрации сигналов магнитного резонанса; измерять времена спин-решеточной и спин спиновой релаксации; измерять параметры геомагнитного поля; измерять скорость течения жидкости в трубопроводе; моделировать процессы поглощения энергии ионизирующего в веществе сложной геометрии и химического состава; моделировать генерацию сцинтилляционных и черенковских фотонов в материалах детектора, а также транспорт оптического излучения через детектор с учётом процессов поглощения, преломления и отражения; на основе смоделированных процессов получать информацию, необходимую для расчёта характеристик как ионизирующего излучения (энергия, интенсивность), так и детектора (эффективность регистрации, энергетическое разрешение, линейность отклика); применять основные современные методы предподготовки результатов эксперимента; применять основные принципы построения нейронных сетей; использовать базовые схемы архитектуры нейронных сетей, детерминированные и стохастические методы, связанные с использованием учителя и без учителя формирования сети; анализировать основные алгоритмы обучения; оценивать параметры работоспособности сети; Владеть: методами измерения параметров магнитного поля; практическими навыками работы с магнитоизмерительной аппаратурой; практическими навыками применения методов магнитного резонанса; практическими навыками применения статистических методов Монте-Карло для задач ядерно-физического эксперимента; навыками компьютерной обработки в среде Matlab, включая пакеты расширения, современными технологиями построения гибридных информационных систем. Программа курса составлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта ОСВО 1-31 04 06-2013. Освоение учебной программы лаборатории специализации: «Современный физический эксперимент. Магнито-резонансные методы исследований» для специальности 1-31 04 06 Ядерные физика и технологии должно обеспечить формирование следующих компетенций: уметь применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических и практических задач; владеть системным и сравнительным анализом; владеть исследовательскими навыками; уметь работать самостоятельно; иметь навыки, связанные с использованием технических устройств, управлением информацией и работой с компьютером; иметь лингвистические навыки (устная и письменная коммуникация); обладать качествами гражданственности; быть способным к социальному взаимодействию; обладать способностью к межличностным коммуникациям; владеть навыками здорового образа жизни; применять знания теоретических и экспериментальных основ ядерной физики и ядерных технологий, ядерно-физических методов исследования, методов измерения физических величин, методов автоматизации эксперимента, методов планирования, организации и ведения научно-производственной, научно-педагогической, производственно-технической, опытно-конструкторской работы в области ядерно-физических технологий и атомной энергетики. применять полученные знания фундаментальных положений физики, экспериментальных, теоретических и компьютерных методов исследования, планирования, организации и ведения научно-технической работы. вести переговоры, разрабатывать планы сотрудничества с другими организациями. пользоваться глобальными информационными ресурсами. пользоваться государственными языками Республики Беларусь и иными иностранными языками как средством делового общения. реализовывать методы защиты производственного персонала и населения в условиях возникновения аварий, катастроф, стихийных бедствий и обеспечения радиационной безопасности при осуществлении научной, производственной и педагогической деятельности. осуществлять поиск, систематизацию и анализ информации по перспективным направлениям развития отрасли, инновационным технологиям, проектам и решениям. определять цели инноваций и способы их реализации. оценивать конкурентоспособность и экономическую эффективность разрабатываемых технологий. применять методы анализа и организации внедрения инноваций в научно-производственной, научно-педагогической и научно-технической деятельности. Общее количество часов, отводимое на изучение учебной дисциплины – 124 часа. Аудиторные часы проводятся в виде выполнения лабораторных работ в лаборатории - 80 часов. Занятия проводятся в 9-ом семестре. Форма текущей аттестации по учебной дисциплине – зачет. |
URI документа: | http://elib.bsu.by/handle/123456789/211686 |
ISBN: | УД-5166/уч. |
Располагается в коллекциях: | Кафедра ядерной физики |
Полный текст документа:
Файл | Описание | Размер | Формат | |
---|---|---|---|---|
Лаб спецСовр физ эксп и магнт рез спектроскопия-Чернявская -2018.doc | 156 kB | Microsoft Word | Открыть |
Все документы в Электронной библиотеке защищены авторским правом, все права сохранены.