Detectors and sensors

lphys2102  2020-2021  Louvain-la-Neuve

Detectors and sensors
En raison de la crise du COVID-19, les informations ci-dessous sont susceptibles d’être modifiées, notamment celles qui concernent le mode d’enseignement (en présentiel, en distanciel ou sous un format comodal ou hybride).
5 crédits
22.5 h + 7.5 h
Q1
Langue
d'enseignement
Anglais
Préalables
Pas de prérequis pour les étudiant.e.s ayant obtenu un diplôme de Bachelier en sciences physique et qui possèdent donc déjà une connaissance sur la perte d'énergie des particules dans la matière et une connaissance élémentaire de physique des semi-conducteurs et de la jonction PN.
Thèmes abordés
-       Etude des techniques de base utilisées dans les mesures physiques : température, pression, force, '
-       Etude de la détection des radiations ionisantes.
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

1
  1. Contribution de l'unité d'enseignement aux acquis d'apprentissage du programme (PHYS2M etPHYS2M1)

    AA1: 1.3, 1.4, 1.5, 1.6
AA2: 2.2, 2.3, 2.5
AA5: 5.1
AA6: 6.1, 6.4,
AA7: 7.1, 7.3
AA8: 8.1, 8.2
  1. Acquis d'apprentissage spécifiques à l'unité d'enseignement
Au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant.e sera capable de :
1. définir les caractéristiques des capteurs fondamentaux utilisées en physique ;
2. identifier et expliquer les processus physiques liés à ces capteurs ;
3. sélectionner les systèmes de lecture appropriés pour les capteurs élémentaires ;
4. définir les caractéristiques d'un détecteur de rayonnement et décrire son mode de fonctionnement ;
                    5. identifier et expliquer les processus physiques associés à   ces  détecteurs ;  
6. utiliser, de façon opérationnelle, les différents types de détecteurs/capteurs décrits dans l'unité d'enseignement.
 
Contenu
Capteurs.
1. Principes fondamentaux d’un capteur.
2. Ponts de mesure (Wheatstone, Nerst, Sauty, Maxwell, Hay) .
3. Tension et courant.
4. Température, pression, humidité, vide.
5. Capteurs de position et de mouvement..
6. Vitesse, débit (dans les fluides).
7. Force, contrainte, choc mécanique, accéléromètres.
8. Capteurs optiques.
9. Capteurs acoustiques.
Détection de rayonnement.
1. Statistiques de comptage.
2. Sources de rayonnement.
3. Interactions rayonnement-matière.
4. Caractéristique générale des détecteurs.
5. Détecteurs à gaz.
6. Détecteurs semi-conducteurs.
7. Détecteurs à scintillation.
8. Détecteurs de neutrons.
9. Electronique nucléaire.
Laboratoires.
1. Introduction aux codes de simulation SRIM et VGATE.
2. Cyclotron : mesure du pic de Bragg.
3. Geiger-Mueller : statistiques de comptage.
4. NaI et HPGe : spectrométrie gamma.
5. Détecteur de barrière de surface : spectroscopie alpha.
6. Détection de neutrons.
7. Lecture du capteur avec RaspberryPI et / ou Arduino.
Méthodes d'enseignement

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Cette unité d’enseignement comporte deux activités : 

1. Cours théoriques et séances d’exercices
- Cours magistral en auditoire
- Résolution de problèmes en auditoire

2. Travaux pratiques obligatoires constitués de laboratoires
- Montage et prise de mesures
- Analyse de données et rédaction du rapport.

Tout le matériel (syllabus, transparents de l’unité d’enseignement, listes d’exercices, cahiers de labo, « datasheets » des composants électroniques et tutoriels pour le programme de simulation) se trouvent sur le site MoodleUCL de l’unité d’enseignement.
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

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L’évaluation se fait sur  base :
  • des rapports de laboratoires,
  • d’un examen écrit,
  • d’un projet personnel.
Autres infos
L'examen comporte deux parties : 1ère partie : exercices 2ème partie : théorie et échange oral.
Bibliographie
Partie capteurs :
Jon S. Wilson, Sensor Technology Handbook .
J. Fraden, Handbook of Modern Sensors.

Partie radiation :
G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement.
C. Grupen & B. Schwartz, Particle Detectors (2nd Edition).
Faculté ou entité
en charge
Force majeure
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
La crise sanitaire implique des incertitudes quant aux modalités d’évaluation en particulier pour la session de janvier. Deux options sont envisagées selon la sévérité des contraintes liées à la crise sanitaire.
Un plan A en présentiel :
  • Examen écrit
Un plan B en distanciel :
  • Examen écrit et oral via «Teams »


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Master [120] : ingénieur civil physicien

Master [60] en sciences physiques

Certificat universitaire de contrôle physique en radioprotection (Classe I)

Master [120] en sciences physiques

Master [120] : ingénieur civil biomédical