Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Hızlandırıcıların Medikal ve Endüstriyel Uygulamaları FIZ111435300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz, Bahar
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiUzmanlık/Alan Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüAyben Karasu Uysal
Dersi Veren(ler)
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilere parçacık hızlandırıcılarının tıbbi ve endüstriyel uygulamalarını anlamalarını sağlamaktır. Ders, parçacık hızlandırıcılarının temel prensiplerini, çalışma mekanizmalarını ve bu teknolojinin çeşitli sektörlerdeki pratik uygulamalarını kapsar. Radyoterapi, malzeme analizi, gıda sterilizasyonu ve daha birçok alanda kullanılan parçacık hızlandırıcıları hakkında öğrencilere ileri düzeyde bilgi ve beceriler kazandırmayı hedefler.
Dersin İçeriğiParçacık hızlandırıcılarına giriş ve temel kavramlar; hızlandırıcıların işleyişi ve temel bileşenler; radyoterapi ve parçacık hızlandırıcıları; endüstriyel uygulamalar; malzeme analizi ve işleme; gıda sterilizasyonu ve işleme; elektron demeti ile kaynak ve kesim uygulamaları; parçacık hızlandırıcılarının güvenliği; radyasyon güvenliği ve hızlandırıcı operasyonları; sinirbilimde parçacık hızlandırıcıları; gelişmiş uygulamalar ve projeler; radyasyon terapisi yöntemleri ve yenilikçi uygulamalar; hızlandırıcı teknolojilerinin çevresel etkileri ve sürdürülebilirlik; parçacık hızlandırıcılarındaki son teknolojik gelişmeler; gelecekteki potansiyel uygulamalar.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Ders Kitabı: Wilson, Edmund. Introduction to Particle Accelerators. 1. baskı, Oxford University Press, 2001.
  • Zorunlu Kaynak: Wiedemann, Helmut. Particle Accelerator Physics. 3. baskı, Springer, 2007
  • Zorunlu Kaynak: Amaldi, Ugo ve Sonia Daidone. Medical Applications of Particle Beams. 1. baskı, CRC Press, 2010.
  • Önerilen Kaynak: Schmüser, Peter, Martin Dohlus ve Jörg Rossbach. Ultraviolet and Soft X-Ray Free-Electron Lasers: Introduction to Physical Principles, Experimental Results, Technological Challenges. 1.baskı, Springer, 2008.
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Parçacık hızlandırıcılarının temel fizik prensiplerini ve bu teknolojilerin çalışma mekanizmalarını ifade edebileceklerdir.
  2. Parçacık hızlandırıcılarının medikal ve endüstriyel alanlardaki kullanımını, uygulama örnekleri üzerinden açıklayabileceklerdir.
  3. Radyoterapi, malzeme analizi, gıda sterilizasyonu gibi spesifik uygulamalarda parçacık hızlandırıcılarının işleyişini analiz edebileceklerdir.
  4. Parçacık hızlandırıcılarıyla ilgili güvenlik standartlarını ve operasyonel protokolleri uygulayabileceklerdir.
  5. Parçacık hızlandırıcılarının gelecekteki projeksiyonlarını, teknolojik gelişmeleri ve sürdürülebilirlik boyutlarını açıklayabileceklerdir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5
PÇ-154555
PÇ-243444
PÇ-354444
PÇ-453333
PÇ-554444
PÇ-644454
PÇ-734444
PÇ-822222
PÇ-933333
PÇ-1055555
PÇ-1144444
PÇ-1233333

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Giriş ve Temel Kavramlar. Parçacık hızlandırıcılarının genel tanıtımı. Hızlandırıcı türleri ve temel prensipler. Medikal ve endüstriyel uygulamalara giriş. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Farklı hızlandırıcı türlerinin (linac, synchrotron, cyclotron) temel prensiplerine dair şematik gösterimler üzerinden kısa örnekleme yaptırılması; hızlandırıcı türlerine uygun parçacık yollarının çizdirilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Parçacık hızlandırıcılarının temel bilimsel araştırmalar ile me1.Parçacık hızlandırıcılarının temel çalışma prensipleri, türleri ve yapısal farkları hakkında genel bilgi edinilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, 1- 16.
2Konu Anlatımı: Hızlandırıcıların İşleyişi ve Temel Bileşenler. Lineer ve dairesel hızlandırıcıların işleyişi. Elektron, proton ve ağır iyon hızlandırıcıları. Hızlandırıcılarda kullanılan temel bileşenler. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Lineer ve dairesel hızlandırıcılar için temel bileşenlerin (radyo-frekans boşlukları, manyetik yönlendiriciler, vakum sistemleri vb.) işlevlerini gösteren diyagramlar üzerinden örnekleme yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Lineer ve dairesel hızlandırıcıların a1. Lineer ve dairesel hızlandırıcıların temel işleyiş prensiplerine ilişkin ön bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, 29-38. 2. Elektron, proton ve ağır iyon hızlandırıcılarına dair bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı, 38-45. 3. Hızlandırıcı bileşenlerinin temel görevlerine ilişkin kısımların incelenmesi. Kaynak: Ders Kitabı, 45-52. 4. Kısa Sınav 1 için ön hazırlık: (Hızlandırıcıların temel işleyişi, hızlandırıcı türleri ve bileşenleri) Kaynak: Ders Kitabı, 29-52
3Konu Anlatımı: Radyoterapi ve Parçacık Hızlandırıcıları. Radyoterapi prensipleri. Proton terapisi ve avantajları. Nötron terapisi ve endikasyonları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Proton ve nötron terapisi için kullanılan hızlandırıcı türleri ve tedavi sistemlerinin şematik gösterimleri üzerinden temel prensiplerin örneklemelerle açıklanması; farklı parçacıkların tedavi etkinlikleri üzerine kısa karşılaştırmalar yapılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Proton terapisi ve nötron terapisinin avantajları1.Radyoterapinin temel prensipleri ve parçacık hızlandırıcılarının medikal uygulamalardaki rolleri hakkında ön bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 145– 158. 2. Proton terapisi ve nötron terapisine dair tedavi yöntemleri ve klinik uygulama alanlarının ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 158–170.
4Endüstriyel Uygulamalar. Malzeme Analizi ve İşleme. Malzeme analizi ve karakterizasyonu. Parçacık hızlandırıcılarıyla malzeme işleme uygulamaları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Parçacık hızlandırıcıları kullanılarak gerçekleştirilen malzeme analiz yöntemlerine yönelik örnek vakalar üzerinde bileşenlerin ve ölçüm tekniklerinin işlevlerinin örneklemelerle gösterilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Malzeme işleme süreçlerinde parçacık hızlandırıcılarının avantajları ve sınırlılıkları ile bu teknolojini1.Malzeme analizi ve karakterizasyon yöntemlerine dair temel kavramların hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 170–182. 2. Parçacık hızlandırıcılarıyla malzeme işleme uygulamalarının temel prensiplerinin ve örneklerinin ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 182–194. 3. Kısa Sınav 2 için ön hazırlık: (Endüstriyel uygulamalar kapsamında malzeme analizi, karakterizasyon ve parçacık hızlandırıcılarıyla malzeme işleme yöntemleri) Kaynak: Ders Kitabı, 170-194.
5Konu Anlatımı: Endüstriyel Uygulamalar. Gıda Sterilizasyonu ve İşleme. Gıda sterilizasyonu prensipleri. Elektron ışını ile gıda işleme uygulamaları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Elektron ışını ile gıda sterilizasyonu süreçlerine dair uygulama örnekleri üzerinden sterilizasyonun temel prensiplerinin ve teknolojik gereksinimlerin örneklemelerle gösterilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Gıda sterilizasyonunda elektron ışını teknolojisinin avantajları ve sınırlılıkları üzerine kısa bir tartışma yapıl1. Gıda sterilizasyonunun temel prensipleri ve elektronik ışını uygulamalarına dair ön bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 195–205. 2. Elektron ışını ile gıda işleme teknolojilerinin uygulama alanları ve etkililiği üzerine ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 205–215.
6Konu Anlatımı: Elektron Demeti ile Kaynak ve Kesim Uygulamaları. Elektron demeti kullanarak kaynak prensipleri. Elektron demeti ile malzeme kesme uygulamaları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Elektron demeti kaynak ve kesim sistemlerinin çalışma prensiplerini gösteren diyagram ve video örnekleri üzerinden, bu teknolojilerin malzeme işleme süreçlerindeki etkilerinin analiz edilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Elektron demeti teknolojisinin diğer kaynak ve kesim yöntemlerine göre avantajları ve sınır1. Elektron demeti kaynak prensipleri ve malzeme kesme tekniklerine ilişkin temel kavramların hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 215–225. 2. Elektron demeti uygulamalarının endüstriyel süreçlerde kullanımı ve avantajlarına dair ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 225–235. 3. Kısa Sınav 3 için ön hazırlık: (Elektron demeti kaynak prensipleri, malzeme kesme teknikleri ve uygulamaları) Kaynak: Ders Kitabı, 215- 235.
7Konu Anlatımı: Parçacık Hızlandırıcılarının Güvenliği. Radyasyon güvenliği prensipleri. Hızlandırıcı operasyonlarında güvenlik protokolleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Parçacık hızlandırıcılarında kullanılan temel radyasyon koruma yöntemlerinin ve güvenlik ekipmanlarının tanıtılması; örnek vaka analizleriyle güvenlik protokollerinin işleyişinin gösterilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Hızlandırıcı operasyonlarında radyasyon riskleri ve güvenlik önlemlerinin etkinliği üzerine kısa bir tartışma 1. Radyasyon güvenliği prensipleri ve hızlandırıcı operasyonlarındaki özel uygulamalar hakkında ön bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 240–255. 2. Hızlandırıcı tesislerinde uygulanan güvenlik protokollerine ilişkin bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 255–270.
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Radyasyon Güvenliği ve Hızlandırıcı Operasyonları. Hızlandırıcı operasyonlarındaki radyasyon güvenliği. Güvenli operasyon ve protokoller. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Hızlandırıcı operasyonlarında uygulanan radyasyon güvenliği protokollerine dair vaka analizleri ve simülasyonlar üzerinden örneklemeler yaptırılması; güvenliğin sağlanmasında kullanılan teknolojik ve idari önlemlerin tanıtılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Farklı hızlandırıcı tesislerinde radyasyon güvenliği uygulama1. Radyasyon güvenliği prensipleri ve hızlandırıcı operasyonlarında alınan önlemler hakkında temel bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 270– 280. 2. Hızlandırıcı tesislerinde güvenlik kültürü ve protokol uygulamalarına dair bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 280–290.
10Konu Anlatımı: Sinirbilimde Parçacık Hızlandırıcıları. Sinirbilim uygulamaları ve parçacık hızlandırıcıları. Beyin kanserlerinin tedavisi. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Sinirbilimde parçacık hızlandırıcılarının kullanım alanları ile beyin kanseri tedavisinde proton terapisi ve diğer hızlandırıcı bazlı yöntemlerin karşılaştırmalı incelenmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Parçacık hızlandırıcı teknolojilerinin sinirbilim ve onkoloji alanlarındaki uygulamalarının avantajları, zorlukları ve gelecekteki1. Sinirbilimde parçacık hızlandırıcılarının temel uygulama alanları ve beyin kanseri tedavisinde kullanılan yöntemler hakkında ön bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 300–312. 2. Proton terapisi ve diğer hızlandırıcı bazlı tedavi tekniklerinin çalışma prensiplerine dair ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 312–325. 3. Kısa Sınav 4 için ön hazırlık: (Sinirbilimde hızlandırıcı uygulamaları) Kaynak: Ders Kitabı, 300-325.
11Konu Anlatımı: Gelişmiş Uygulamalar ve Projeler. Parçacık hızlandırıcılarının gelecekteki potansiyel projeleri. Gelişmiş tıbbi ve endüstriyel uygulamalar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Gelecekteki parçacık hızlandırıcı projeleri ve yenilikçi medikal/endüstriyel uygulama alanları üzerine örnek vakalar ve teknolojik gelişmelerin sınıfta sunulması ve tartışılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Parçacık hızlandırıcı teknolojilerinin potansiyel yeni kullanım alanları, etik ve ekonomik boyutları ile sürdü1. Parçacık hızlandırıcılarının gelişen teknolojileri ve gelecekteki projeksiyonlarına dair kavramların hatırlanması, Kaynak: Ders Kitabı, 330–345. 2. Tıbbi ve endüstriyel uygulamalarda yeni nesil hızlandırıcı projelerinin ilgili bölümlerinin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 345–360.
12Konu Anlatımı: Radyasyon terapisi yöntemleri ve yenilikçi uygulamalar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Radyasyon terapisi yöntemlerinin (örneğin, konformal radyoterapi, proton terapi, yoğunluk modüleli radyoterapi) temel prensiplerinin ve klinik uygulamalarının örnek vakalar üzerinden gösterilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Yenilikçi radyasyon terapisi tekniklerinin avantajları, sınırlamaları ve hastaya etkileri üzerine sınıfça kısa bir tartışma yapılması. Kısa Sınav 5 (15 dk.): Ders sonunda, ders1. Radyasyon terapisi yöntemleri ve temel fizik prensiplerine ilişkin ön bilgilerin hatırlanması, Kaynak: Ders Kitabı, 360–375. 2. Yenilikçi uygulamalara dair güncel gelişmelerle ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 375–385. 3. Kısa Sınav 5 için ön hazırlık: (Radyasyon terapi yöntemleri) Kaynak: Ders Kitabı, 360- 385.
13Konu Anlatımı: Hızlandırıcı teknolojilerinin çevresel etkileri ve sürdürülebilirlik. Sınıf-içi Uygulama: (5 dk) Parçacık hızlandırıcılarının enerji tüketimi, atık yönetimi ve çevresel etkilerine yönelik vaka analizleri ve sürdürülebilirlik uygulamalarının sınıf içinde örneklemelerle incelenmesi. Sınıf-içi Tartışma: (5 dk.) Hızlandırıcı teknolojilerinin çevresel etkileri ve sürdürülebilirlik stratejileri üzerine sınıf genelinde kısa bir tartışma yapılması1. Hızlandırıcı teknolojilerinin enerji verimliliği ve çevresel etkilerine dair temel kavramların hatırlanması, Kaynak: Ders Kitabı, 390–400. 2. Sürdürülebilirlik ilkeleri ve hızlandırıcı projelerinde çevre dostu uygulamaların ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 400–410
14Konu Anlatımı: Parçacık hızlandırıcılarındaki son teknolojik gelişmeler. Gelecekteki potansiyel uygulamalar. Sınıf-içi Uygulama: (5 dk) Son teknoloji hızlandırıcı sistemlerinin çalışma prensipleri ve avantajları üzerine vaka analizleri yapılması; lazer plazma hızlandırıcılar gibi yenilikçi teknolojilerin temel özelliklerinin sınıfta örneklemelerle açıklanması. Sınıf-içi Tartışma: (5 dk.) Parçacık hızlandırıcılarının gelecekteki uygulama alanları ve teknolojik gelişmelerin bilimsel araştırmalar i1. Parçacık hızlandırıcılarındaki son teknolojik gelişmeler ve temel çalışma prensiplerine ilişkin ön bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi, Kaynak: Ders Kitabı, 410–425 2. Gelecekteki potansiyel uygulamalara dair ilgili bölümlerin okunması, Kaynak: Ders Kitabı, 425–440. 3. Kısa Sınav 6 için ön hazırlık: (Hızlandırıcılardaki gelişmeler) Kaynak: Ders Kitabı, 410-440.
15Öğrenci sunumlarının dinlenmesi. Sınıf-içi Uygulama (15 dk.): Her sunumun ardından, sunum yapan öğrenciye kısa bir geri bildirim verilmesi ve temel kavramlara dair kısa bir hatırlatma yapılması Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Sunum konusuyla ilişkili olarak sınıf genelinde kısa bir tartışma yapılması; sunumun ele aldığı problemin alternatif çözüm yolları veya deneysel doğrulama yöntemleri üzerine düşünülmesi.1.Öğrencilerin sunacakları konulara ilişkin literatür taraması yapmaları ve içerik çerçevesini netleştirmeleri. 2. Sunum materyallerinin (slayt, grafik, şema vb.) hazırlanması, zaman yönetimi ve açık anlatım konusunda prova yapılması.
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği60
Ödev
Sunum/Jüri130
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar130
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması143
Derse Özgü Staj
Ödev
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği62
Projeler
Sunum / Seminer120
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)120
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)120
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok