Detectors and sensors

lphys2102  2021-2022  Louvain-la-Neuve

Detectors and sensors
5 crédits
22.5 h + 7.5 h
Q1
Enseignants
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
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
L’évaluation se fait sur  base :
  • des rapports de laboratoires: (30%)
  • d’un examen écrit: (70%)
    • 6 questions courtes
    • 3 problèmes
Bibliographie
G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement.
C. Grupen & B. Schwartz, Particle Detectors (2nd Edition).
Faculté ou entité
en charge


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

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

Certificat universitaire en radiopharmacie

Certificat universitaire en radioprotection pour les médecins du travail

Master [120] : ingénieur civil biomédical

Master [120] en sciences physiques

Certificat universitaire de contrôle physique en radioprotection (Classe I)

Certificat universitaire en physique d'hôpital

Certificat universitaire de contrôle physique en radioprotection (Classe II)

Master [60] en sciences physiques