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  1. Mc Simulation of Radiation Detectors (blended)
  2. Summary
Insegnamento Course full name
Mc Simulation of Radiation Detectors (blended)
Course ID number
2324-1-F1701Q133
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

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Obiettivi

Obiettivo del corso è l’apprendimento dei più aggiornati strumenti di simulazione numerica attualmente disponibili sull'interazione particelle-materia e, in particolare, sul funzionamento di rivelatori di radiazione a gas.

Contenuti sintetici

Simulazione MC di rivelatori di radiazione

Apprendimento uso GEANT4

Apprendimento uso ROOT

Apprendimento uso Garfield.

Programma esteso

Obiettivo del corso è l’apprendimento dei più aggiornati strumenti di simulazione numerica attualmente disponibili sull'interazione particelle-materia e, in particolare, sul funzionamento di rivelatori di radiazione a gas. Trattandosi di una attività svolta prevalentemente al computer si presta bene ad una modalità di apprendimento di tipo e-learning. Sono comunque previste alcune lezioni frontali di natura introduttiva, e due sessioni di laboratorio in cui gli studenti potranno verificare il funzionamento dei dispositivi simulati e la corrispondenza tra simulazione e comportamento reale. Il corso prevede un totale di 6 CFU ripartiti tra lezione Frontale e Blended-Learning.

Al centro del corso è l'apprendimento dell’utilizzo della piattaforma di simulazione di interazione particelle-materia GEANT4 (http://geant4.cern.ch/). Si tratta di una piattaforma di pubblico dominio sviluppata al CERN e per la quale sono già disponibili in rete istruzioni interattive, manuali, help desk e quant'altro necessario per l'apprendimento remoto. Collegato all'uso di GEANT è l'apprendimento del programma di analisi dati ROOT (http://root.cern.ch/), anch'esso libero e accessibile in rete. Infine, per la simulazione dei rivelatori a gas utilizzati nel laboratorio, è previsto anche l’utilizzo di un programma di simulazione specifico denominato GARFIELD (http://garfield.web.cern.ch/garfield/).

Obiettivo delle lezioni frontali è di fornire agli studenti

i) le conoscenze di base necessarie a descrivere le interazioni fisiche fondamentali che avvengono nei rivelatori di radiazione a gas

ii) le conoscenze di base necessarie per comprendere i modelli matematico-numerici utilizzati nella simulazione dei processi d'interazione all'interno di un rivelatore

iii) Ogni studente verrà inoltre dotato di un sistema operativo su macchina virtuale già completo di istallazioni di GEANT4, ROOT e GARFIELD.

Le conoscenze di base saranno approfondite e messe in atto nella parte centrale del corso che riguarda l'apprendimento dei programmi di simulazione. Questa fase del corso sarà svolta in modalità remota utilizzando un sito web specifico del corso dove verranno messi a disposizione:

o Macchina virtuale sopra descritta

o Programma di attività specifico per simulazioni e laboratorio

o Forum/blog interattivo per contatto diretto tra studenti e tra studenti e docente

o Quiz volti a verificare lo stato di apprendimento

o Esercizi specifici e (a richiesta) loro soluzioni

o Ulteriore Materiale didattico integrativo (presentazioni, documenti, etc)

Nell'ultima parte del corso gli studenti avranno accesso a un laboratorio dotato di rivelatori a gas di tipo GEM (Gas Electron Multiplier) utilizzati per la rivelazione di radiazione in numerosi esperimenti di fisica di base e applicata. Si prevedono tre sessioni di quattro ore ciascuna dove confrontare i risultati ottenuti dalle simulazioni con i dati misurati con i rivelatori.

Prerequisiti

Fisica I e Fisica II

Modalità didattica

- Lezione frontale,

- Esercitazione

- Blended Learning

Nel caso di persistenza dell'emergenza Covid-19 le lezioni si svolgeranno in modalità mista: parziale presenza e lezioni videoregistrate asincrone/sincrone.

Materiale didattico

Geant4 and ROOT manuals

**G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Secondo Semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

Modalità dell’esame:

- Orale

Viene richiesta la preparazione di un elaborato sui vari esercizi proposti durante il corso. L'esame parte con una discussione sull'elaborato per poi spaziare con domande più generiche sia sulla parte più simulativa sia su quella più generale presentata all'inizio del corso.

Nel caso di persistenza di un periodo di emergenza Covid-19 gli esami orali saranno solo telematici. Verranno svolti utilizzando la piattaforma WebEx e nella pagina e-learning dell'insegnamento verrà riportato un link pubblico per l'accesso all'esame di possibili spettatori virtuali.

Valutazione dell’esame:

- Voto in trentesimi 18-30/30

Orario di ricevimento

Su richiesta tramite posta elettronica

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE
Export

Aims

The objective of the course is to learn the up-to-date numeric simulation instruments presently available about the radiation matter interaction and in particular about the operation of gaseous radiation detectors.

Contents

MC Simulation of radiation detectors

Learning GEANT4

Learning ROOT

Learning Garfield.

Detailed program

The aim of the course is learning the latest numerical simulation tools currently available about particle-matter interaction and, in particular about the functioning of radiation gaseous detectors. Since this is a work performed mainly on the computer, it lends itself well to a e-learning mode. However, some introductory lectures are foreseen as well as two laboratory sessions in which students will be able to check the operation of the simulated devices and the correspondence between simulation and actual behavior.

The course includes a total of 6 credits distributed between front and Blended-Learning lesson.

The most important aim of the course is learning how to use the simulation platform of particle-matter interaction GEANT4 (http://geant4.cern.ch/). This is a platform developed at CERN available in the public domain and for which on-line interactive instructions, manuals, help desk and everything else needed for the learning remote are already and freely available. Related to the use of GEANT, there will be the learning of the ROOT data analysis program (http://root.cern.ch/), which is also free and accessible on the network. Finally, for the simulation of gas detectors used in the laboratory, it will be also provided the use of a specific simulation program called GARFIELD ().

The purpose of the lectures is to provide students

i) the basic knowledge needed to describe the fundamental physical interactions that occur in radiation gaseous detectors
ii) the basic knowledge necessary to understand the mathematical models used in the numerical simulation of the processes of interaction within a detector
iii) Each student will also be equipped with an operating system located on a virtual machine where GEANT4, ROOT and GARFIELD are already present

The basic knowledge will be further developed in the central part of the course that is about learning of simulation programs.

This phase of the course will be carried out remotely using a specific website where the following items will be made available:

· Virtual machine as described above

· Specific programme of activities and laboratory

· Forum / interactive blog for direct contact between students and between students and teacher

· Specific quiz designed to check the status of advance

· Specific exercises and (on request) their solutions

· Further supplementary teaching material (presentations, documents, etc.)

In the last part of the course, students will have access to a laboratory equipped with a GEM (Gas Electron Multiplier) gas detectors type that is used for the detection of radiation in many physics experiments. Three sessions of four hours each, where it will be possible to compare the results obtained from the simulations and the data measured by the detectors are foreseen.

Prerequisites

Physics I and Physics II

Teaching form

- Lessons,

- Exercises

- Blended Learning

In the case of persistence of the Covid-19 emergency, the lessons will take place in a mixed mode:
partial presence and asynchronous / synchronous video-lessons.

Textbook and teaching resource

Geant4 and ROOT manuals

**G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement

Semester

Second semester

Assessment method

Examination type:

- Oral

The preparation of a summary on the various exercises proposed during the course is required. The exam starts with a discussion on the elaborate and then continues with more general questions both on the most simulative part (implemented codes) and on the more general one presented at the beginning of the course.

In an eventual Covid-19 emergency period, the oral exams will only be online. They will be carried out using the WebEx platform and on the e-learning page of the course there will be a public link for access to the examination of possible virtual spectators.

Mark range:

- Mark in thirtieth 18-30/30

Office hours

On demand, after sending an e-mail

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION | AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY
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Key information

Field of research
FIS/04
ECTS
6
Term
Second semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
45
Degree Course Type
2-year Master Degreee
Language
English

Staff

    Teacher

  • GC
    Gabriele Croci

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Self enrolment (Student)
Manual enrolments

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION - Ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all
QUALITY EDUCATION
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AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY

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