Content

General principles of ionising radiation
Biological effects of radiation including repair after radiation
Effect of radiation on tumor cells
     the oxygen effect
     the quality of the radiation
     dose rate effects
     the cell cycle effect
     sensitisation
Tissue damage by ionizing radiation
     acute and late side effects
     effects on the embryo and fetus
 

Course material

Clinical Radiobiology, fourth edition. Edited by Albert van der Kogel and Michael Joiner; Hodder Arnold, Hachette Livre UK Company 2009.     

Format: more information

The ASO listens carefully.
The ASO takes notes.
The ASO asks questions and discusses.

Explanation

In order to participate in the exam, a 60% attendance during the lectures is required.

Knowledge is tested on the basis of a multiple choice exam with guess correction that has to be prepared in writing. There will be open questions during the oral part of the exam.

Passing this course is a requirement to be able to graduate in the Master in Specialist Medicine.

Inhoud

Totale belasting van dit opo bedraagt gemiddeld 75 uur.

Academische component:

Tijdens een introductie wordt een brainstorm gehouden over de relatie tussen het service learning project en een opleiding Wetenschappen. Tijdens het terugkommoment wordt deze relatie duidelijker geëxpliciteerd aan de hand van de uitwisseling van de persoonlijke ervaringen van de studenten. Door deelname aan het service learning project zal de student het belang van bepaalde theoretische aspecten die in de opleiding aan bod komen, bijvoorbeeld rond duurzaamheid, beter begrijpen door de verankering ervan in de dagelijkse praktijk zelf vast te stellen.

• De student krijgt tijdens de introductie inleidend inzicht in theoretische kaders omtrent technologie en maatschappij, duurzaamheid en kwetsbaarheid algemeen (vanuit interdisciplinair perspectief).
• Tijdens de introductie wordt de essentie van ‘reflectie’ onderwezen en geoefend. Een praktijkdagboek wordt opgestart.

De studenten krijgen ter voorbereiding op het terugkommoment een tekst te lezen en integreren deze tijdens de dialoog van het terugkommoment. Deze tekst handelt over bepaalde visies op wetenschap en maatschappij die oriënterend kunnen zijn voor de keuzes die gemaakt worden, zowel op maatschappelijk vlak als op individueel vlak wat de inzet en het engagement van de wetenschapper betreft (honest broker, ethiek, mensbeeld, human scale development).

Praktijkcomponent:

• Kennisname van bestaande organisaties en initiatieven in het veld, gericht op de doelgroepen.
• (Passieve) observatie ter inleving in de situatie.
• Actieve, dienstverlenende participatie in de door de student gekozen organisatie, gericht op de met de organisatie afgesproken doelen.

Reflectiecomponent:

• De student dient vooraleer het ISP kan worden goedgekeurd, een voorstel van project in bij het docententeam waarbij ook de concrete stageplanning is uitgewerkt (periode, organisatie, tentatieve dienstverlenende doelen en gedetailleerde belasting).
• Gedurende de activiteiten houdt de student een dagboek bij in het ePF om concrete ervaringen te noteren.
• Eerste Reflectie in het ePF in samenspraak met de stagebegeleider, via terugkoppeling vanuit observatie naar de leeractiviteiten die zullen nodig zijn om de stage-doelen van de student en de organisatie te realiseren – Deze reflectie krijgt vormende feedback van het docententeam
• Tweede Reflectie in het ePF: Individuele reflectie via terugkoppeling vanuit de actieve stage naar de theoretische kaders - Deze reflectie krijgt vormende feedback van het docententeam.
• Terugkommoment - Afsluitende reflectie (deel van eindevaluatie): 10’ presentatie en verdere dialoog met het docententeam, de lokale begeleider en medestudenten over wat de student op welke vlakken heeft ervaren en geleerd, integratie van de aangeleverde visietekst, explicitering van de link tussen de opleiding en service learning.

Toelichting

De evaluatie gebeurt door het docententeam op basis van een gesprek (presentatie) en het ePF dat de student samenstelt. Dit ePF brengt volgende elementen naar voor:

-het maatschappelijk engagement van de student (dagboek) en de beoordeling door de stagebegeleider in de partnerorganisatie en de begeleidende docent (procesevaluatie - beoordeling omvat volgende criteria: aanwezigheid, tijdigheid, inzet, respectvolle houding, waardevolle inbreng, heldere communicatie)

-de kwaliteit van reflecties en verslagen (individueel – verslag en self-assessment)

Bepaling van het eindresultaat

Het opleidingsonderdeel wordt beoordeeld door het docententeam met inbreng van de partnerorganisatie, zoals meegedeeld via Toledo.

EEen negatieve beoordeling voor de praktijkcomponent resulteert automatisch in een fail voor het hele opo.

Het resultaat wordt bekendgemaakt als een pass/fail.
 

Toelichting bij herkansen

Het ePF kan herwerkt worden om kwaliteitsvoller de gevraagde elementen te illustreren.  Na een negatief oordeel voor de praktijkcomponent is geen herkansing mogelijk.

Inhoud

A. Inleiding
1. Algemene diagnostische en therapeutische doelstellingen van de medische beeldvorming
2. Algemene principes van radioprotectie in de radiodiagnostiek
B. Beeldmodaliteiten
Per beeldmodaliteit worden de volgende items besproken:
1. Indicatiestelling
2. Uitvoering van het onderzoek
- Weerslag op patiënt en operator
3. Mogelijkheden en beperkingen van het onderzoek
4. Beeldkwaliteit versus klinische vraagstelling
5. Stralendosis voor patiënt en operator
 
1. Projectieve radiologie
a. Statische onderzoeken / Digitale detectoren
b. Mammografie
c. Fluoroscopische onderzoeken (o.a. maag-darmstelsel onderzoeken)
d. Angiografie en interventionele onderzoekstechnieken
e. Peroperatieve beeldvorming
2. Cross-sectionele röntgenonderzoeken
a. Tweedimensioneel
b. Driedimensioneel
3. Niet-röntgenstralen gebonden onderzoekstechnieken
a. Echografie
b. Nucleaire magnetische resonantie

Studiemateriaal

Presentatiesoftware

Toelichting

Examen na het 1ste semester

Inhoud

Doelstellingen
Theoretische kennis van de technieken in de nucleaire geneeskunde (tomografie, beeldreconstructie, kwaliteitscontrole, dosimetrie).
De student verwerft kennis omtrent basisprincipes van nucleaire geneeskunde, gebruik van radiofarmaca en meetapparatuur.
De student kan deze kennis gebruiken bij medische toepassingen binnen nucleaire geneeskunde en verwerft basiskennis in deze medische toepassingen. Hierbij komen de voornaamste nucleaire onderzoeken in de dagelijkse klinische routine aan bod. Daarnaast wordt dieper ingegaan op nieuwe evoluties binnen het domein van nucleaire geneeskunde (diagnostiek en therapie).
De student kan afleiden wat het belang is van aspecten van ‘quality assessment’ en ‘quality control’ bij medische toepassingen en potentiële problemen hierbij inschatten en oplossen.
De student verwerkt kennis omtrent radioprotectie van personeel en patiënten op de dienst nucleaire geneeskunde.
Inhoud
Technisch gedeelte
1. Korte beschrijving van radioactief verval en Poisson ruis
2. Interactie van fotonen met materie (absorptie en verstrooiïng van fotonen).
3. Detectie van fotonen met de gammacamera en de PET-camera:
  a. scintillatiekristal, PMT, mechanische en elektronische collimatie.
  b. partieel volume effect
  c. de invloed van Comptonverstrooiïng bij SPECT en PET beeldvorming
  d. correcties van het ruwe signaal, die essentieel zijn om een goed beeld van de radioactieve verdeling te verkrijgen.
4. Beeldvorming:
  a. planaire beeldvorming met de gammacamera
  b. tomografie SPECT en PET
    i. gefilterde terugprojectie
    ii. maximum likelihood reconstructie
    iii. time-of-flight PET
5. Transmissietomografie:
  a. transmissiescan met langlevende radioactieve bron
  b. hybride PET/CT systemen
6. Kwaliteitscontrole van de gammacamera en de PET camera
7. Beeldanalyse:
  a. SUV: standardized uptake value
  b. modellen van de tracerkinetiek
  c. beeldkwaliteit
8. Biologische effecten van radiofarmaca

Klinisch gedeelte
1. Basisprincipes, radiofarmaca, meetapparatuur
2. Skelet
2.1. Principe van skeletscintigrafie
2.2. Indicaties voor botscan
2.2.1. Niet-oncologische toepassingen
2.2.2. Neoplastische aandoeningen
3. Hersenen
3.1. Tracers: perfusie en metabolisme
3.2. Klinische indicaties
3.2.1. Dementie
3.2.2. Epilepsie
3.2.3. Bewegingsstoornissen
3.2.4. Hersentumoren
4. Hart
4.1. Meting van myocardperfusie
4.2. Radionuclidenangiografie; ventriculografie
4.3. Myocardviabiliteit
5. Longen
5.1. Gecombineerde ventilatie-perfusiescintigrafie
5.2. Meting van mucociliair transport
6. Endocrinologie
6.1. Schildklier
6.2. Bijschildklieren
6.3. Bijniermerg
7. Nieren en urinewegen
7.1. Statisch nieronderzoek: DMSA-scan
7.2. Dynamisch nieronderzoek: EC/MAG3-scan
7.3. Renografie na niertransplantatie
7.4. Meting van GFR in vivo
8. Spijsverteringsstelsel
8.1. Studie van de maagontlediging
8.2. Opsporen van bloedingen in de maagdarmtractus
8.3. Meckel-scintigrafie
8.4. Hepatobiliaire scintigrafie
9. Tumoren
9.1. FDG PET/CT
9.1.1. Algemene indicaties voor FDG PET
9.2. Sentinel-node scintigrafie
9.3. Nieuwe tracers in oncologie: voorbeelden uit de kliniek
10. Radionuclidentherapie
11. Dosimetrie en radioprotectie
12. Quality assessment en quality control binnen nucleaire geneeskunde

Studiemateriaal

Aanbevolen (niet verplicht) handboek:
Cherry, Sorensen, Phelps, “Physics in nuclear medicine”, Saunders 2003

Cursusteksten (pdf in Toledo)

Toelichting werkvorm

Hoorcollege.
Oefenzitting.

Toelichting

Gesloten boek (cursustekst) voor het technisch gedeelte.
Gesloten boek voor het medisch gedeelte.
Het vak wordt als één geheel geëvalueerd, niet louter als de som van het technisch en medisch gedeelte. Er moet minstens 8/20 worden gehaald op zowel het technische als het medische gedeelte om te kunnen slagen.

Inhoud

1 Algemene inleiding tot radiotherapie, inclusief behandeltechnologieën

2 Directe dosisafzetting

2.1 Stopping power - CSDA-benadering

2.1.1 Zwaar geladen deeltjes

2.1.2 Elektronen en positronen

2.2 Stralingsopbrengst

2.3 Beperkte remkracht - LET

2.4 Bereik

2,5 Doseren in dunne en dikke folie

3 Indirecte dosisafzetting

3.1 Foton-interacties (rep.)

3.1.1 Overgedragen energie

3.1.2 Netto overgedragen energie

3.1.3 Getransporteerde energie

4. Veld- en dosimetrische definities en eenheden

4.1 Stralingsveldgrootheden en -eenheden (deeltjesfluentie, flux…)

4.2 Hoeveelheden stralingsinteractie (dwarsdoorsneden, verzwakkingscoëfficiënten, remvermogens)

4.3 Dosimetrische hoeveelheden (blootstelling, geabsorbeerde dosis, KERMA)

4.4 Relaties tussen veld- en dosimetrische grootheden

4.5 Stralingsevenwicht

5 Cavity theory

6 Overzicht van stralingsdetectoren en metingen

6.1 Algemeenheden

6.2 Detectorrespons en kalibratiecoëfficiënt

6.3 Absolute, referentie- en relatieve dosimetrie

6.4 Algemene kenmerken en wenselijke eigenschappen van detectoren

6.5 Korte beschrijving van verschillende soorten detectoren vanuit het standpunt van de medisch fysicus

7 Primaire stralingsnormen

8 Ionenkamermetingen

8.1 Basisprincipes

8.2 Correctie voor invloedsgrootheden: temperatuur-druk, polariteit, ionenrecombinatie

9 Referentiedosimetrie voor MV-balken

10 Kleine velddosimetrie

11 Dosisberekening

Praktische inhoud

Dosisberekeningslaboratorium (de leerlingen zullen hun eigen code in Python moeten opschrijven voor een convolutie-algoritme met een potloodbundel; en vervolgens hun sterke en zwakke punten bespreken; referentie-Monte Carlo-gegevens zullen worden verstrekt)

Studiemateriaal

De cursus combineert reguliere theoretische hoorcolleges met klassikale oefeningen. Alle theoretische colleges zijn vooraf opgenomen of opgenomen (als vooraf opnemen niet beschikbaar is). Daarom kan het lesgeven in de klas worden aangepast, afhankelijk van de verzoeken van de studenten die in de klas aanwezig zijn. Wanneer er een pre-record beschikbaar is, geven wij de voorkeur aan dynamisch onderwijs met grote ontwikkelingen op het bord op specifieke onderdelen van de cursus. De studenten worden aangemoedigd om de vooraf opgenomen cursussen vóór de klassikale sessie te bekijken, zodat ze specifieke vragen en ontwikkelingen kunnen stellen.

Sommige oefeningen worden klassikaal opgelost, andere thuis. Oplossingen voor de oefeningen worden gedurende het semester aangereikt. Studenten die fysiek niet aanwezig kunnen zijn, worden sterk aangemoedigd om contact op te nemen met de docent in geval van problemen bij het oplossen van een oefening.

De introductie van de cursus (cursusrooster; presentatie van samenvatting en lesmateriaal; evaluatiemethodiek; praktische overwegingen) wordt gestreamd en opgenomen.

Na de introductie is er geen streaming voorzien voor de cursussen als er een pre-record beschikbaar is. Dit is het standaardformaat (geen streaming, maar een vooraf opgenomen cursus). Als er geen pre-record beschikbaar is, volgt de cursus een klassiek format met een powerpointpresentatie. In het laatste geval (geen vooropname), en alleen in dat geval, worden de cursussen ook gestreamd. Voor alle studenten wordt duidelijk gemaakt wanneer er een streamingmogelijkheid beschikbaar komt. Maar de studenten moeten ervan uitgaan dat er geen streamingoptie is. Er zullen veel mogelijkheden zijn voor studenten die moeite hebben om naar de cursus te komen om hun vragen te stellen. Voor het beantwoorden van vragen kunnen specifieke (gestreamde) sessies worden overwogen.

De inhoud die aan evaluatie wordt onderworpen, is de enige inhoud die beschikbaar is in opgenomen materiaal (dia's en uitleg) + de oefeningen.

Lesmateriaal

Verplicht

Opgenomen theoretische lessen

Cursus dia's

Oefeningen met hun oplossingen

Ondersteuning (optioneel)

Papieren

“Fundamentals of Ionizing Radiation Dosimetry”, door Andreo, Burns, Nahum, Seuntjens en Attix (Wiley, 2017)

"Handboek voor radiotherapiefysica" (Mayles, Nahum, Rosenwald)

Toelichting werkvorm

There will one "lab" assignment

Implementation of a pencil beam dose calculation algorithm:

The students will have to solve a dose calculation problem, with a short Python program.

The goal is to show the potential and limitations of pencil beam dose convolution. Monte Carlo data is provided for comparison.

There is no report to provide, but the physical presence of the students is MANDATORY during the lab. Otherwise, they will have to present a report and demonstrate that their code is implemented.

Toelichting

Het schriftelijke gedeelte bedraagt 70% van het cijfer. Het mondelinge deel 30% van het cijfer

Al het lesmateriaal is beschikbaar voor het schriftelijke deel en bedraagt 70% van het cijfer (30% theoretische vragen; 40% oefeningen). Het openboekformaat moet door de student worden gezien als een manier om het comfort te vergroten en het onthouden van lange vergelijkingen of definities te vermijden. . Om te slagen voor het examen wordt echter wel verwacht dat de student de lesstof kent. Anders duurt het te lang voordat de student de vragen van het examen beantwoordt. De vragen worden zo gesteld dat het mogelijk is ze te beantwoorden zonder naar de cursus te verwijzen, als deze bekend is.

Het mondelinge deel bedraagt 30% van de score. Er worden korte vragen gesteld en de student moet on-the-fly ontwikkelingen doorvoeren. Voor het mondelinge gedeelte is geen lesmateriaal beschikbaar

Toelichting bij herkansen

In the second session, the exam follows the exact same structure

Content

Theoretical concepts from general histology
- Anatomy and histology special
- The 'Musculoskeletal System "
- Osteology
- Joints
- Muscles
- Angiology - circulatory
- The blood
- Splanchnology (digestive, respiratory, kidney, endocrine glands)
- The Nervous System
- The propagation
Practical sessions
Illustrations of the structures described in the theory on the basis of slides and scale models

Course material

Handbook
Course text
Presentation software
Examples

Content

Nuclear fission

• Mass defect and binding energy
• Liquid drop model
• Fissile versus fertile nuclei
• Fission probability
• Fission products
• Prompt and delayed neutrons
• Fission chain reaction
• Energy release in fission

Nuclear fuel cycle

• Uranium ores
• Mining of uranium
• Conversion to UF6
• Uranium enrichment
• Nuclear fuel fabrication
• Irradiation of nuclear fuel
• Temporary storage of spent fuel
• Reprocessing of spent fuel
• Mixed oxide (MOX) fuel
• Processing of radioactive waste

Disposal of radioactive waste

• Responsible authorities in Belgium
• Radioactive waste management in Belgium
• Origin and classification of radioactive waste
• Final disposal of radioactive waste

Nuclear reactors

• Natural nuclear reactors in Oklo
• Components of a nuclear reactor
• Chicago Pile-1
• Nuclear power plant
• Nuclear reactor generations
• Nuclear reactor types
• Gen IV reactors
• Nuclear energy in Belgium
• Nuclear energy worldwide

Radionuclides in nature

• Cosmogenic radionuclides
• Primordial radionuclides
• Natural decay series
• Anthropogenic radionuclides
• Age determination from radioactive decay

Actinide and transactinide elements

• Early-actinides
• Production of late-actinides
• Properties of actinides
• Applications of actinides
• Production of transactinides
• Properties of transactinides

Absorption of nuclear radiation

• Nuclear radiation absorption processes
• Technical applications of radiation sources

Radiation effects on matter

• Radiation tracks
• Radiation dose and radiation yield
• Radiation effect on metals
• Radiation effect on inorganic compounds
• Radiation effect on water and aqueous solutions
• Radiation effect on organic compounds and organic solutions
• Non-biological applications

Radioactive tracers

• Principles of using radioactive tracers
• Chemistry of trace concentrations
• Applications of radioactive tracers in general chemistry
• Radiopharmaceuticals

Nuclear analytical applications

• Activation analysis
• Mössbauer spectroscopy
• Isotope dilution analysis

Course material

G.R. Choppin, J. Rydberg, J.-O. Liljenzin, C. Ekberg

“Radiochemistry and Nuclear Chemistry” Fourth Edition

© Elsevier, 2013

A. Vértes, S. Nagy, Z. Klencsár, R.G. Lovas, F. Rösch

“Handbook of Nuclear Chemistry” Second Edition

© Springer, 2011

Is also included in other courses

G0H93A : Nuclear and Radiochemistry

Explanation

Written examination.

Content

*

A review of special relativistic kinematics is given using time-space diagrams and the principle of stationary action in point mechanics.  Electromagnetic interactions are also considered.
The mathematical tool that is needed to describe curved spaces (Riemannian geometry) is introduced in terms of concrete surfaces.  The main goal is to express physical laws in terms of tensors.
Einsteins theory of gravitation is introduced and compared with both non-relativistic theory of gravitation and relativistic electromagnetism.
The predictions of Einstein's theory that led to its first experimental verifications are given as a first application.  More applications such as black holes and the big bang model are considered.
Finally,  some time is spent on hot topics such as gravitational waves, or a more extensive treatment of black holes, or cosmology.
Contact with real life will be made trough a forum and a project.

Course material

Handboek: Spacetime and Geometry: An introduction to General
Relativity, Sean M. Carroll

Explanation

The exam is closed-book, but the students will be provided with a formula-sheet.  A part of the evaluation will also be based on take-home tasks. Students can use course material, references and computer help for the take-home assignments.

Information about retaking exams

There is no home-task.

The grades from the home-task during the year will also be taken into account for the resit.

Content

1. Introduction: realistic and effective interactions

2. Second quantization

3. Mean field approaches

4. The BCS method

5. Beyond mean field techniques: correlations, configuration mixing, density functionals

6. Pairing

Course material

Copies of handbooks, transparencies and notes.

Content

1. The independent-particle model:

- the shell model and simple configurations

- applications of the shell-model e.g. (p,2p) reactions, the structure of 18O, magnetic moments in the extreme single-particle model

2. A relativistic model of the atomic nucleus

3. The deformed shell model: the Nilsson model

Course material

R. Casten: "Nuclear Models from a Simple Perspective", Oxford University Press
S.V. Nilsson, I. Ragnarsson: "Shapes and Shells in Nuclear Sructure", Cambridge University Press

Content

• Multivariate data, covariance, checking normality assumption;
• Transformation to normality by the Box-Cox transform;
• Dimension reduction methods;
• Cluster analysis: hierarchical and partitioning, graphical displays;
• Topics in regression analysis: interactions, categorical predictors, heteroskedasticity, variable selection criteria, multicollinearity, ridge regression, outliers and leverage points, prediction models
• Classification techniques: evaluation measures, misclassification rate, k-nearest neighbor classification, logistic regression, modern classification techniques

Course material

Course notes

Content

Weekly organised exercise sessions in the PC lab where the new methods (see OLA G0O00a) are illustrated and practised by means of the statistical software R. Some homework assignments need to be made as well.

Course material

Course notes and datasets

Content

The projects consist of a thorough statistical analysis of real data. The results need to be presented in a written report.

Course material

Course notes and excercise material

Explanation

The evaluation consists of two projects and an examination.  The projects involve data analysis tasks. For each project an individual written report is handed in with the analysis results presented in a scientific manner and an appendix describing the complete workflow. The written examination consists of a closed book part with open questions and an open book part on the computer which involves the analysis of a dataset.

The project part and exam part each count for 50% of the total course mark. Students should pass both parts to get a pass mark for the course.

Information about retaking exams

For the second chance exam, the project part and exam part again each count for 50% of the total course mark. This modality is the same for first and second exam chances.

Students that passed  the project work at the first exam chance can keep their score on this part for the second chance evaluation. Students that failed  the project work at the first exam chance will get a new project assignment for the second exam chance.

Inhoud

De masterproef omvat het onderzoekswerk met thesis, begeleid door een promotor uit het departement, en in de regel met begeleiding in diens onderzoeksgroep. In eerste instantie betreft het domeinen van de specialismen en deskundigheid binnen het departement Natuurkunde en Sterrenkunde, wat niet uitsluit dat onderwerpen voor een masterproef met sterk fysische inslag buiten het departement mogelijk zijn (bv. wiskunde, chemie, biologie, toegepaste wetenschappen of ook nationale en internationale uitwisselingen...)
Studenten integreren zich voor een aantal maanden in die groep, (waardoor deze periode meteen de rol van een stageperiode in een modern onderzoekslabo vervult) en participeren in het daar lopende onderzoek, inclusief seminaries, werkbesprekingen, studiewerk, en ten slotte, maar niet in het minst, de uitvoering van specifieke experimenten en/of berekeningen. Van het werk wordt verslag gegeven in een wetenschappelijke tekst, en in een tegensprekelijke verdediging voor alle belangstellenden van het departement.

Onderwerp masterproef: geldigheidsperiode

Indien de promotor onvoldoende voortgang vaststelt op het einde van de 3e examenperiode van de 2e fase, wordt dit besproken met de student. De voorzitter van de POC wordt op de hoogte gebracht. Mogelijk vervalt in dat geval de keuze van het onderwerp en moet een nieuw onderwerp gekozen worden. Redenen voor het vervallen van de keuze van het onderwerp kunnen zijn dat:

• gedurende het academiejaar waarin de masterproef wordt opgenomen in het ISP zonder gegronde redenen te beperkt aan het masterproefonderzoek werd gewerkt, of afspraken en praktische regelingen niet werden nagekomen, waardoor de masterproef niet kan afgerond worden
• de promotor het onderwerp niet meer kan aanbieden in een volgende keuzeronde (bv. het onderzoeksonderwerp is afgerond/stopgezet, begeleiding zal niet meer aanwezig zijn in de onderzoeksgroep gedurende de periode waarin dat nodig is)

De student dient een certificaat informatievaardigheden in te dienen via Toledo om voor dit opleidingsonderdeel te kunnen slagen. Indien de student nog geen certificaat informatievaardigheden heeft behaald, kan dit gebeuren via de facultaire Toledo-community ‘Wetenschappelijke integriteit aan de Faculteit Wetenschappen’.

Toelichting

De evaluatie houdt een beoordeling in van het proces en product (vorm en inhoud; scriptie en verdediging). Er worden vier quoteringen gegeven: één van de promotor, één van elk van twee lezers en één voor de verdediging. Het relatief gewicht van deze vier quoteringen is 10:3:3:4. Elk van de quoteringen wordt bepaald met behulp van het facultaire beoordelingsrooster en waarderingsschaal. Bijkomende informatie is te vinden op de website van de faculteit.

Om te kunnen slagen voor de masterproef moet de student een voldoende halen op de beoordeling van de promotor apart, het gemiddelde van de beoordelingen van de lezers samengenomen (rekening houdend met de afrondingsregels) en op de verdediging apart. Indien dit voor één of meerdere van deze componenten niet het geval is, is het maximumcijfer een 9/20.

Een noodzakelijke voorwaarde om te slagen voor dit opleidingsonderdeel is het opladen in Toledo van een certificaat informatievaardigheden. Dit certificaat kan behaald worden via de facultaire Toledo-community “Wetenschappelijke integriteit aan de Faculteit Wetenschappen”.  Het behalen en opladen van het certificaat informatievaardigheden wordt via ‘pass/fail’ beoordeeld. Een student die een ‘fail’ krijgt voor het certificaat, krijgt een ‘fail’ voor het volledige opleidingsonderdeel, die wordt omgezet in een niet-tolereerbaar cijfer. Concreet betekent dit dat wie het certificaat niet behaalt en oplaadt, niet kan slagen voor het opleidingsonderdeel.

Content

- Introductory notes
     Classification: elemental, homogenous, and heterogeneous semiconductors; layered structures
- Material properties; specific preparation and handling methods
- Band structure of semiconductors
     General aspects; symmetry properties of crystal structures; density of states; tight binding approximation; k.p method
- Defects and defect states; Homogenous semiconductors
     Classification; doping; electrons and holes; deep defects; degenerate and non-degenerate semiconductors
- Statistics
     Equilibrium occupation of levels for different parameters
-  Dynamics of electrons and holes; charge transport
     Effective mass, relaxation time approximation, mobility, conductivity, drift transport, Hall effect, scattering and relaxation, recombination, Boltzmann transport equation
- Surface phenomena; Fermi level pinning; space charge layer
- Phonons
     Phonon dispersion relations: oscillation models; electron-phonon interactions
- Photons
     Photon-induced electron transitions; emission, absorption, scattering
- Non-homogeneous semiconductors
      Diffusive transport; p-n junction; LED; band diagram
- Quantum effects
     Quantum dots, tunneling, …
- Semiconductors as key enabling technology for sustainable development: Economic, ecological, societal and cultural aspects: Power generation (photovoltaics, thermoelectric energy "scavenging"...), optimizatioin of power management, lightening and displays, sensors for industry, envirinnment, and healthcare.

Course material

Syllabus lecturer
Copies of transparencies or presentation software files
Example material
             Text book:  P. Y. Yu en M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors (Springer, Berlin, 2001), 3rd edition
 

Language of instruction: more information

The course is taught in Dutch, but sufficient attention is paid to the need to acquire the international English terminology related to semiconductors.
 

Format: more information

The course is instructed with continuous attention for stimulating instructor/student interaction through questioning/feed back, with the aim to enhance insight and promote critical analysis.

Lecturing is accompanied with a selection of practical demonstrations.

Additional tasks
 

Explanation

Description of evaluation:

Typically, the exam is comprised of 3/4 questions, with inclusion of a short problem to be solved.

Information about retaking exams

There is the possiblity for another examination during the programmed (August/September) re-examination period.
 

Content

Research method modules to be selected (will be yearly updated and may depend on availability)
1) thin film deposition (sputtering, thermal evaporation, molecular beam epitaxy, …)
2) lithography methods (UV, electron beam, ion beam, x-ray, …)
3) Rutherford backscattering and ion implantation techniques
4) diffraction and scattering methods (x-rays, electrons, neutrons)
5) advanced optical microscopy (fluorescence microscopy, confocal microscopy, ultrahigh resolution
microscopy)
6) electron microscopy (SEM, TEM)
7) scanning probe microscopy and spectroscopy techniques
8) cryogenic techniques (He4, He3-, mixing cryostats, …)
9) pulsed magnetic fields
10) magnetometry (SQUID, vibrating sample magnetometry, MOKE, …)
11) calorimetric methods, thermometry and phase transitions
12) infrared and Raman spectroscopy
13) mass spectrometry
14) XPS (x-ray photoemission spectroscopy) and EDX (energy dispersive x-ray analysis)
15) dielectric spectroscopy
16) electron spin resonance and nuclear spin resonance
17) piezoelectric and thermoelectric effects and their applications (e.g. microgravimetry)
18) research methods in polymer physics
19) research methods in liquid crystal physics
20) electronic and thermal bio-analytical sensors
21) photothermal methods
22) photoacoustic methods
23) acoustical methods
24) optogenetics

Course material

Lecture slides, possible supplementary materials (e.g. video tutorials) and related literature (articles, review papers, selected book chapters), laboratory manuals.

Format: more information

During the first week of the semester, the students select 3 modules from the list below under the guidance of the coordinator. Each module corresponds with 2 ECTS. The 12 weeks of the semester are subdivided in 3 sections of 4 weeks during which the students work on a respective module. Students work in teams of two (exceptions are possible).

Every module consist of the following elements:
a) introduction lecture to the topic by an expert (5% of time).
b) self study based on the introductory lecture, appended with 2 to 3 additional sources of information such as selected book chapters, scientific publications or review articles (35% of time).
c) execution of an experiment closely related to the topic; experimental work using the available
advanced research infrastructure; data analysis and interpretation (45% of time).
d) preparation of a presentation on the topic 10% of time.
e) a presentation session with presentation of the chosen research method and work to fellow students
(30 minutes including discussion) and obligatory attendance with active participation at the presentation session. 5% of time.

Explanation

The efforts and attitude of the student during the preparation and practical experiments in the laboratory
is taken into account for evaluating the score on the presentation/written report.

Information about retaking exams

Submission of a written report on the modules for which the performance during the first evaluation was not sufficient.

Inhoud

Deze externe bedrijfsstage wordt opgevolgd door de stagebegeleider en een co-promotor vanuit het departement Natuurkunde en Sterrenkunde en op de stageplaats zelf door een promotor (contactpersoon) en mentor (eigenlijke begeleider).

De externe stageperiode bedraagt ten minste 16 weken en maximaal 20 weken. Studenten die opteren voor deze bedrijfsstage doorlopen een stappenplan dat bestaat uit:

- een informatief gedeelte voor de eigenlijke keuze van de stageplaats (infosessie, zoektraject, intakegesprek);

- goedkeuring van de voorgestelde stageplaats en onderwerp door de stage coördinator en programma directeur.

- voorbereiding van de stage (opstellen omschrijving stageonderwerp, voorbereiding materiële aspecten (financiering, huisvesting, verzekering, vervoer) en briefing voor vertrek; Finale goedkeuring om te vertrekken wordt gegeven na de junni examens.  De stage dient bij voorkeur plaats te vinden gedurende 16 opeenvolgende weken in de periode juli-december na het eerste master jaar.  Daarom komen studenten die examens hebben gedurende de augustus-september periode niet in aanmerking voor een bedrijfsstage.

- de eigenlijke stage (met bezoek stageleider, tussentijdse evaluatie, presenteren en communiceren van gegevens aan collega’s en leidinggevenden, gedurende laatste weken verslag opstellen over uitgevoerd werk en een presentatie voor de betrokken academische en lokale begeleiders in de laatste week);

- een afsluitend gedeelte (debriefing met de stage coordinator).

Voor dit opleidingsonderdeel geldt 100% aanwezigheidsplicht op de stageplaats.

Studenten die door overmacht (vb. ziekte) niet aanwezig kunnen zijn, moeten hun afwezigheid zo spoedig mogelijk melden bij de stage mentor en schriftelijk rechtvaardigen bij de promotor en de OPO-coördinator. De student neemt zelf initiatief om in overleg met de promotor al dan niet de gemiste momenten in te halen.

De student die met gegronde redenen gedurende een langere periode of regelmatig niet kan deelnemen aan de verplichte contactmomenten, verwittigt zo spoedig mogelijk de examenombuds.

Meer info over de stages (stappen, deadlines, mogelijke bedrijven, etc…) zijn te vinden op de website van het Departement Natuurkunde en Sterrenkunde, onder ‘Onderwijs’, ‘Master Opleidingen’, ‘Master in de Fysica’, Opties [http://fys.kuleuven.be/onderwijs/masteropleidingen/master-in-de-fysica/industrial-internships

Toelichting bij herkansen

Inhoud

Het vergaren van wetenschappelijke kennis over duurzaamheid en duurzame ontwikkeling vormt een belangrijke eerste pijler binnen dit OPO. Hierbij komen volgende aspecten zeker aan bod: zwakke versus sterke duurzaamheid, theoretische modellen, systeemdenken, levenscyclusanalyse, ecologische voetafdruk, het belang van transdisciplinaire samenwerking De behandelde theorie dient door de studenten te worden aangewend in de opdracht.

Studiemateriaal

Powerpointpresentatie, cursustekst, online bronnen.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

G0R93A : Wetenschap en duurzaamheid: een socio-ecologische benadering - theorie

Inhoud

De opdracht omvat het schrijven van een individueel verslag.

Studiemateriaal

Zelfgekozen artikel uit de academische duurzaamheidsliteratuur.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

G0R93A : Wetenschap en duurzaamheid: een socio-ecologische benadering - theorie

Inhoud

Het OPO ‘Duurzaamheid als een socio-ecologische dynamiek’ is te beschouwen als een verbredend vak. Via projectwerk brengt het de studenten in contact met ecologische en sociale economie, met psychologische en sociologische ontwikkelingen en inzicht in de macht van geld en media. De projecten kaderen steeds binnen het jaarthema. Begin mei dient het project te worden gepresenteerd als afsluiting van een aantal workshops en teamwerk.

Studiemateriaal

Projectspecifiek materiaal.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

G0R91A : Wetenschap en duurzaamheid: een socio-ecologische benadering - projectwerk

Toelichting

Voor het theoretisch luik wordt doorheen het eerste semester regelmatig een open vraag ter bespreking (digitale inzending) voorgelegd (open boek), om te verzekeren dat de theoretische kennis kan worden aangewend voor het teamwerk en de eind-opdracht. Via peer-evaluatie en een willekeurige docentencontrole haal je hiervoor individueel maximaal 3 punten van de 20. Er wordt ook teamwerk georganiseerd waarvoor je via peerevaluatie 2 van 20 punten verdiend. Gecombineerd levert deze permanente evaluatie tijdens het semester 25% van je individuele eindscore. 

Het projectwerk wordt in groep uitgevoerd en resulteert dus in eerste instantie in één groepsscore, gebaseerd op een beoordeling van het wetenschappelijk verslag en de eindvoorstelling op de projectdag, met gelijke weging. Een individueel cijfer wordt vervolgens berekend o.b.v. peerreview binnen de groep. Dit cijfer weegt 75% door in de individuele eindscore.

Opmerking: Indien bij het projectwerk ernstige problemen worden vastgesteld in de medewerking, kan na overleg met alle betrokken partijen (projectbegeleider, coördinator en groepsleden) beslist worden een student uit te sluiten uit de groep. Dit gaat gepaard met een individuele score van 0/20 voor het projectwerk.

Toelichting bij herkansen

Voor het OPO Wetenschap en duurzaamheid is een herkansing in de derde examenperiode mogelijk voor het wetenschappelijk verslag, maar niet voor de permanente evaluatie van het eerste semester of voor de eindvoorstelling. Wanneer de student in de eindscore een onvoldoende scoort, moet het verslag in de derde examenperiode worden herkanst. Het punt van de permanente evaluatie van het eerste semester, en van de presentatie, wordt overgedragen. Na de herkansing wordt een nieuwe eindscore berekend.

Inhoud

Het OPO ‘Duurzaamheid als een socio-ecologische dynamiek - project’ is de verderzetting van het theorievak. In het eerste semester wordt de aankoppeling naar een concreet groepsproject gemaakt via beperkte opdrachten. Via projectwerk brengt het vak de studenten in contact met ecologische en sociale economie, met psychologische en sociologische ontwikkelingen en inzicht in de macht van geld en media. De projecten kaderen steeds binnen het jaarthema.

Studiemateriaal

Projectspecifiek materiaal

Inhoud

Het OPO ‘Duurzaamheid als een socio-ecologische dynamiek’ is te beschouwen als een verbredend vak. Via projectwerk brengt het de studenten in contact met ecologische en sociale economie, met psychologische en sociologische ontwikkelingen en inzicht in de macht van geld en media. De projecten kaderen steeds binnen het jaarthema. Begin mei dient het project te worden gepresenteerd als afsluiting van een aantal workshops en teamwerk.

Studiemateriaal

Projectspecifiek materiaal.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

G0R48A : Wetenschap en duurzaamheid: een socio-ecologische benadering

Toelichting

Het projectwerk wordt in groep uitgevoerd en resulteert dus in eerste instantie in één groepsscore, gebaseerd op een beoordeling van het wetenschappelijk verslag en de eindvoorstelling op de projectdag, met gelijke weging. Een individuele eindscore wordt vervolgens berekend o.b.v. peerreview binnen de groep.

Opmerking: Indien bij het projectwerk ernstige problemen worden vastgesteld in de medewerking, kan na overleg met alle betrokken partijen (projectbegeleider, coördinator en groepsleden) beslist worden een student uit te sluiten uit de groep. Dit gaat gepaard met een individuele eindscore van 0/20 voor het OPO.

Toelichting bij herkansen

Voor het OPO Wetenschap en duurzaamheid is een herkansing in de derde examenperiode mogelijk voor het wetenschappelijk verslag, maar niet voor de eindvoorstelling. Het punt van de presentatie blijft behouden. Na de herkansing wordt een nieuwe eindscore berekend.

Inhoud

Het vergaren van wetenschappelijke kennis over duurzaamheid en duurzame ontwikkeling vormt een belangrijke eerste pijler binnen dit OPO. Hierbij komen volgende aspecten zeker aan bod: zwakke versus sterke duurzaamheid, theoretische modellen, systeemdenken, levenscyclusanalyse, ecologische voetafdruk, het belang van transdisciplinaire samenwerking De behandelde theorie dient door de studenten te worden aangewend in de opdracht.

Studiemateriaal

Powerpointpresentatie, cursustekst, online bronnen.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

G0R48A : Wetenschap en duurzaamheid: een socio-ecologische benadering

Inhoud

De opdracht omvat het schrijven van een individueel verslag.

Studiemateriaal

Zelfgekozen artikel uit de academische duurzaamheidsliteratuur.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

G0R48A : Wetenschap en duurzaamheid: een socio-ecologische benadering

Toelichting

Voor het theoretisch luik wordt doorheen het eerste semester regelmatig een open vraag ter bespreking (digitale inzending) voorgelegd (open boek), om te verzekeren dat de theoretische kennis kan worden aangewend voor het teamwerk en de eind-opdracht. Via peer-evaluatie en een willekeurige docentencontrole haal je hiervoor individueel maximaal 3 punten van de 20. Er wordt ook teamwerk georganiseerd waarvoor je via peerevaluatie 2 van 20 punten verdiend. Gecombineerd levert deze permanente evaluatie tijdens het semester 25% van je individuele eindscore. De eindopdracht wordt gescoord via een vooraf gecommuniceerde scorematrix. Dit cijfer weegt 75% door in de individuele eindscore.

Toelichting bij herkansen

Er is een herkansing in de derde examenperiode mogelijk voor de eindopdracht, maar niet voor de permanente evaluatie van het eerste semester. Wanneer de student in de eindscore een onvoldoende scoort, moet de eindopdracht in de derde examenperiode worden herkanst. Het punt van de permanente evaluatie van het eerste semester, wordt overgenomen. Na de herkansing wordt een nieuwe eindscore berekend.

Inhoud

Internationale instellingen: vastleggen van de fundamenten en principes van de stralingsbescherming:

• Wetenschappelijke rapporten van de Verenigde Naties: UNSCEAR, IAEA
• ICRP met een bespreking van de voornaamste publicaties
  ICRU, IRPA

Europese Unie: vertaling van het ICRP stralingssbeschermingsysteem in richtlijnen en aanbevelingen:

- richtlijn basisnormen voor de bescherming van werknemers en bevolking
- medische richtlijn voor de bescherming van patiënten

Administratieve organisatie in België; opdrachten en organisatie van

- het FANC

- de exploitant

- de erkende instellingen
- NIRAS en Belgoprocess

Regelgeving in België met bijzondere aandacht voor:

- Het ARBIS
- Het KB medische blootstellingen

• Het nucleair noodplan

Studiemateriaal

Slides, transparanten

Toledo / e-platform

Artikels en literatuur

Toelichting werkvorm

blended: enkele lesonderdelen fysiek – andere lesonderdelen online (via kennisclips; e-learning laten volgen via open leerplatformen)

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

E06U6A : Regelgeving stralingsbescherming

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

G0C97B : Radiation Protection

Toelichting

1st semester: examen van Deel A
2nd semester: examen van Deel B
 

Inhoud

1.  Opfrissen basics:
Het kwantumformalisme voor gesloten systemen, two-spleten experiment, de Schroedinger vergelijking met spin (Pauli en Dirac vergelijkingen), het Stern-Gerlach experiment, Kwantumstatistiek.

2. Gevorderde onderwerpen:
- Tijdsafhankelijk Hamiltoniaan, quantum protocol en contrôle
- Tijdsafhankelijke storingstheory (Dyson method)
- Verstrooiingstheorie (Landau-Buttker formule)
- Symmetrie overwegingen (het waterstof atom herzien)
- Benaderingen (semi-klassieke analyse, WKBJ methode, Born-Oppenheimer benaderinig)

3. Moderne ontwikkelingen:
- Open systemen, dissipatieve evolutie, decoherence, Caldeira-Leggett model. Zwakke koppeling (Fermi-s gouden regel), Lindblad operator.
- Quantum eigenschappen: superpositie, entanglement, tunneling, niet-lokaliteit
- Quantum optics: Jayes-Cummings model, Rabi oscillaties, coherente toestanden, squeezing, manipulatie van individuele atomen.
- Quantum systeemtheorie.  Positieve operator waarde metingen, kwantum computing en algoritmes, compressie en capaciteit.

Indien tijd beschikbaar:
- Inleiding tot padingralen (bvb Ahorov-Bohm effect).
- Van Einstein-Podolsky-Rosen experimenten tot Bell ongelijkheden en Kochen-Specker no-go theorema’s.
- Schroedingers kat en mogelijke oplossingen voor het meetprobleem.

Studiemateriaal

-“Quantum Mechanics” by Bransden&Joaquin ;
-"Quantum computing and quantum information" by Nielsen&Chuang;
-“Quantum Mechanics, A Modern Development” by L.E. Ballentine;
-Lesmateriaal.

Toelichting werkvorm

Lessen met oefeningen door elkaar voor optimale interactie.

Inhoud

Tijdens bezoeken aan een drietal onderzoekslaboratoria in kleine groepjes (6-7 personen) krijgen de studenten uitleg van deskundigen over specifieke gevorderde experimentele technieken en het lopend wetenschappelijk onderzoek. De werking van experimentele opstellingen worden gedemonstreerd en hun toepassing voor fysisch onderzoek wordt belicht.  De studenten zoeken na het bezoek bijkomend materiaal op en schrijven een syntheseverslag over het bezoek.  Er wordt tevens een mondelinge presentatie georganiseerd over de laboratoriumbezoeken.  Een eerste versie van het verslag/de presentatie wordt becommentarieerd door het betrokken ZAP-lid.  De feedback wordt dan door de studenten in rekening genomen voor het afwerken van de finale versie.

Studiemateriaal

Voorbereidend college.
Mondelinge uitleg door deskundigen.
Eventueel visuele demonstratie.
Eventueel audio-visueel materiaal en databestanden.
Begeleidende wetenschappelijke artikels en teksten.

Inhoud

Tijdens deze internationale excursie worden drie grote internationale onderzoeksinfrastructuren bezocht.  De bedoeling is om kennis te maken met de specifieke experimentele mogelijkheden en werkwijze, de organisatie van een dergelijke grote infrastructuur en de breedte van de wetenschappelijke onderzoeksdomeinen die er bestreken wordt.
De excursie omvat een bezoek aan onderzoekslaboratoria van CERN in Geneve, met nadruk op het ISOLDE laboratorium waar radioactieve bundels gebruikt worden voor nucleair, vaste-stof en biofysisch onderzoek, de synchrotronfaciliteit ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) in Grenoble en de neutronenfaciliteit ILL (Institut Laue-Langevin), eveneens te Grenoble.  ESRF en ILL zijn de meest performante producenten van respectievelijk intense x-stralen en neutronenbundels, met een grote impact op veel wetenschappelijke terreinen, zowel in fysica, chemie, biochemie, …
 

Toelichting bij herkansen

Content

The course content follows the book of Kittel starting from Chapter 11

• Chapter 11: Diamagnetism and paramagnetism
• Chapter 12: Ferromagnetism and antiferromagnetism 

• Chapter 13: Magnetic Resonance

​• Chapter 14: Plasmons, polaritons and polarons

​• Chapter 15: Optical processes and excitons

• Chapter 16: Dielectrics and Ferroelectrics 

• Chapter 17: Surface and Interface Physics

• Chapter 18: Nanostructures 

• Chapter 19: Noncrystalline solids

• Chapter 20: Point defects

• Chapter 21: Dislocations 

• Chapter 22: Alloys

Next a series of recent articles from the different fields covered in the course will be selected and presented. 

Course material

Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics (8th edition 2005)

Michael P. Marder, Condensed Matter Physics (second edition 2010)
Course notes (slides)

Recent publications around the topics covered in the course 

Format: more information

The focus during the course is that the students work actively with the course content in terms of presentations and assignements. 

Explanation

The language of the lectures is English.  Dutch-speaking students can take the exam/make the assignments in Dutch if preferred.

The ex-cathedra lectures are limited on purpose, in order to have time for explaining the main and known problems.  The emphasize of this course is on an independent study of the course contents, using the available material, and with weekly organized discussion sessions related to the chapters of the main book that is followed. After some introduction session(s), in order to set the scene, the twice per weekly lectures start with presentations by students on a particular chapter (or part of a chapter). Based on this, the discussion on the more difficult aspects is expanded.  Additional information will also be given, where appropriate.

In addition, each student has to prepare and hold a presentation on a recent publication related to the subject of the course. This includes also a written report as an assignment. 

Dates, topics and speakers are decided at the start of the semester.

A significant part of the evaluation is on these presentations/assignements and on the discussion following them (active involvement). A final oral exam during the examination period will take place. It wil consist of questions on topics covered by the different presentations related to the book.

Content

1. Nuclear models
o overview of different types of nuclear models – current status
o collective excitations in nuclei
o the spherical and deformed shell model

2. Angular distributions and correlations.
o angular distribution of radiation
o applications to alpha-, beta- and gamma-radiation
o the weak interaction in beta decay
o correlations in beta decay and related experiments

3. Nuclear reactions.
o generalities
o formal scattering theory
o Coulomb scattering and Coulomb excitation
o resonant scattering
o the optical model for elastic scattering

Course material

Course notes, slides on Toledo, scientific papers.

Explanation

For certain parts of the course the lecture notes can be used – see Toledo for details.

Information about retaking exams

The results from parts of the evaluation(s) during the semester are transferred to the second exam period, see Toledo for details.

Content

Soft matter science deals with systems that are easily deformed by thermal and mechanical stresses, with the relevant energy scale comparable with room temperature thermal energy. It is therefore highly relevant for our daily life and forms a link between physics, chemistry and biology. Soft matter science is relevant for a wide range of applications and industries from food and pharmaceuticals to medicine and robotics.

In this course we will address the following topics:

1. Colloids and crowding: definitions, crowding and self-assembly on macroscopic and microscopic scales, phase-behavior

2. Smoluchowski equation and the gas-liquid phase separation: the microscopic approach of spinodal decomposition, experimental examples

3. Multi-scale methods in soft matter physics: scattering, light microscopy, laser trapping, AFM nanomechanics

4. Dynamics of colloidal rods: Smoluchowski equation for Brownian rods, hydrodynamic interactions and experiments on colloidal rods

5. Flow of complex fluids: linear and non-linear rheology

6. Non-equilibrium aspects in soft matter: non-equilibrium phenomena, steady-state non-equilibrium: molecular motors, driven lattice gasses, driven Brownian motion, active particle systems

7. Manipulating and probing dynamics and properties of bio(inspired) soft matter: optomechanical manipulation of colloids and living cells, photonic nanosensors and nanoactuators, light-responsive intelligent materials and soft microrobots

Course material

-Text books:
G. Strobl, The physics of polymers, Springer-Verlag (Berlin, 1996);
P.G. de Gennes and J. Prost, The physics of liquid crystals, Second Edition, Clarendon Press (Oxford, 1993). Dhont, An Introduction to Dynamics of Colloids. (PDF is available).
-Selected research papers
-Slides, transparencies, courseware
-Toledo / e-platform

Format: more information

A number of lectures will include laboratory visits and some guided assignments.

Explanation

20% of the score is based on semester assignments (paper presentation and discussion, carried out in teams, during the semester).

80% of the score is based on the individual written exam, during the examination period.

Information about retaking exams

Only the exam taken during the examination period can be repeated.  The score of the presentation/report obtained during the semester is retained.

Content

A. SUPERCONDUCTIVITY

Fundamental properties of superconductors
Vanishing of electrical resistance, Meissner effect, fluxoid quantisation, the London equations, macroscopic quantum phenomenon, quantum interference: the Josephson effect, Quantum interference in a magnetic field (SQUID loop)

Superconducting Materials
Conventional and unconventional superconductors; superconducting elements, alloys and compounds; fullerides; superconducting oxides, cuprates, bismuthates, ruthanates; iron pnictates and related compounds; organic superconductors.

Cooper pairing
Conventional superconductivity: electron phonon interaction, the superconducting state, quasiparticles and the BCS-theory; experimental confirmation of fundamental concepts the isotope effect and the energy gap

Thermodynamic properties of the superconducting state
Specific heat; the Ginzburg Landau theory, characteristic lengths of the Ginzburg Landau theory; Type-I superconductors in a magnetic field, the intermediate state, the wall energy; Type-II superconductors in a magnetic field, magnetization curve and critical fields, the Shubnikov state and flux lines.

Critical currents in superconductors
Limit of the supercurrent due to pair breaking; critical current in Type-II superconductors; flux pinning

Applications of superconductivity

Research topics on superconducting nanosystems

B. MAGNETISM

Magnetism basic aspects

• review of basic magnetostatics
• magnetization and magnetic materials, definitions and units
• atomic origins of magnetism
• Diamagnetism
• Paramagnetism
• Interactions in ferromagnetic materials
• Ferromagnetic domains
• Antiferromagnetism
• Ferrimagnetism

Magnetic phenomena

• Anisotropy
• Magnetoresistance (AMR, GMR, CMR)
• Exchange bias
• Multiferroicity

Novel magnetic materials

Research topics on magnetic nanosystems and quantum magnets

Course material

-Nicola Spaldin, Magnetic materials, fundamentals and applications (2nd edition, 2010)
-Reinhold Kleiner and Werner Buckel, Superconductivity, An Introduction (third edition, 2015)
-Lecture notes and/or slides.

Explanation

The exam contains several questions. The final score is the algebraic sum of the results on all questions. There is an equal weight for the questions on the superconductivity part and on the magnetism part. 

Content

Part 1: Properties of nanoscale objects and their assemblies (7 lectures of 1,5 hours)

• Introduction to nanoscience and nanotechnology
• Nanoparticles: equilibrium shapes and characteristic quantities
• Nanoparticles and clusters: Quantum effects
• Fullerenes and carbon nanotubes
• Nanoparticles preparation methods
• Structural characterisation techniques: SAXS, neutron scattering, DLS.

Part 2: Capita selecta (3 lectures of 1,5 hours)

• Assignment to prepare in team a course about a particular subject related to nanoparticles or nanoclusters. The course should be presented in class (possible topics: nanoparticle catalysis, nanoparticles for cancer treatment, nanoparticle toxicity, nanoparticles for energy applications, nanoparticle plasmonics,…).
• Individual assignment to write a press release about a recent research article related to the topics of the course.

Course material

• Selected chapters of textbooks on clusters or nanoparticles
• Review articles
• Slides
• Toledo / e-platform

Format: more information

10 Lectures of 1,5 hours + individual contacts related to own course and press release

Explanation

Final exam (60 %)
Permanent evaluation:

• presentation in the form of course on a selected topic related to the course content (20%)
• press release (20%)

The final score is obtained by summing the scores of the different parts with a weighting factor as indicated above.

Information about retaking exams

Partial mark transfer will be done for assignments (presentation / press release) on which a score of at least 10/20 is obtained. For the presentation an alternative written asignment will be given in case it has to be retaken.

Content

The lectures will include topics on state-of-the art research in nuclear structure and weak interaction physics (test of standard model).  Topics can include:
1. Nuclear moments, spins and charge radii and their relation to nuclear structure.
2. Decay-spectroscopy and nuclear structure.
3. Ion traps for nuclear physics research.
4. Nuclear reactions and nuclear structure.
5. Testing the standard model in beta-decay.

Course material

Selected Chapters from following text books:
-“The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams”, Vol. 1, Springer 2004, Eds. E. Roeckl and J. Al-Khalili
-“The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams”, Vol. 2, Springer 2006, Eds. E. Roeckl and J. Al-Khalili

- Slides on Toledo.
- Articles from literature.

Content

-Types of ionizing radiations.
-Interaction of ionizing radiations with matter.

Course material

Textbook "Radiation detection and measurement" (Glenn. F. Knoll, Wiley & Sons).
Information to be found in the literature or via internet.

Is also included in other courses

E01R5A : Aanvullingen in de kernfysica

Content

Accelerators
- electrostatic and linear accelerators
- cyclotrons and synchrotrons
Nuclear reactions
- generalities
- overview of nuclear reactions
- cross section
- production of radioisotopes
 

Course material

Course notes.
Information to be found in the literature or via internet.
 

Is also included in other courses

E01R5A : Aanvullingen in de kernfysica

Content

Study and presentation.

Course material

Textbook "Radiation detection and measurement" (Glenn. F. Knoll, Wiley & Sons).
Information to be found in the literature or via internet.

Format: more information

1. The students study part of the course content themselves. This is introduced on beforehand during a lecture. In a later lecture questions can be asked and additional information is provided on a number of items.
2. The students give a presentation on a specific type of radiation detector.

Content

Detectors
- main characteristics
- ionization detectors
- scintillation detectors
- semiconductor detectors
- advanced detector types
Pulse processing and nuclear electronics.
 

Course material

Course notes.
Information to be found in the literature or via internet.
 

Information about retaking exams

Tasks performed during the semester cannot be redone and results of these are transferred as such. 

Content

The course focuses on major developments in physics during the first half of the twentieth century. The so-called "revolution in physics" is approached from different angles: the impact of new ideas and discoveries, the emergence of theoretical physics as a new important subdiscipline, the influence of political changes in Europe and World War II, the first debates on science policy and the funding of big science projects.

Themes to be discussed are:

-the 'slow' revolution of quantum physics and its relationship to "classical physics"
-quantum physics and the Weimar Zeitgeist
-physics, politics and warfare
-big science, big money
-the global development of physics

The course not only provide historical background, but also offers an introduction to some basic ideas of 'science studies'. In particular the social aspects of physics are being discussed, as well as some methdological issues in making historical and social analyses.

Course material

All study material is provided on the Toledo platform, and consists mainly of the presentation slides discussed during the course.
 

Content

1. Introduction: (Special relativity, Atomic and Nuclear Physics, Statistics),

2. Radiation sources (including basics on accelerators and production of radioisotopes),

3. Radiation-matter interaction,

4. General characteristics of detectors,

5. Gas detectors,

6. Scintillation detectors. Gamma spectroscopy,

7. Semiconductor detectors,

8. Neutron detectors,

9. Personal dosimetry,

10. Pulse processing and nuclear electronics

Course material

Radiation Detection and Measurement, G.F. Knoll (Wiley, 2010)

Format: more information

Theory lectures that are complemented with exercises and initial laboratory projects.

Content

Exercises on the radioactive decay, the properties of ionizing radiation detectors and the operation of nuclear electronics.

Laboratories (a selection from the following list; not exhaustive):

1. Geiger-Mueller: Counting statistics.

2. Introduction to simulation codes SRIM and VGATE, (2 sessions).

3. Cyclotron: Bragg peak measurement.

4. NaI, HPGe, CdZnTe: Gamma spectrometry.

5. Surface Barrier detector: Alpha spectroscopy.

6. Neutron detection.

7. Scintillation: SiPMs, PMTs, coincidence techniques.

8. Proportional counter: X-ray fluorescence.

9. Angular Correlations with HPGe detectors.

10. Muon detection: muon lifetime and angular distribution.

Explanation

Apart from the exam the evaluation includes laboratory reports as well presentations and/or exercises assignments.

Information about retaking exams

Report(s) from the project work that would not meet the required standards may be resubmitted after having been upgraded for the second exam opportunity.

Inhoud

Elektrische netwerken: AC analyse met variabele frequentie
- basisbegrippen
- Bode plots
- resonantie
- filters
Deze inhoud komt overeen met hoofdstuk 12 van "Engineering Circuit Analysis", International Student Version, 10th Edition van J. David Irwin & Robert M. Nelms

Studiemateriaal

slides

Toelichting werkvorm

zelfstudie + opdracht

Inhoud

Dit opleidingsonderdeel integreert de concepten van informatieoverdracht en van digitale informatieverwerking, en bestaat uit drie grote delen:

A. Informatietheorie (6 hoorcolleges + 3 oefenzittingen)

• informatiebronnen: discrete informatiebronnen zonder en met geheugen
• broncodering
• continue informatiebronnen
• discretisatie van continue informatiebronnen
• digitale signalen
• digitale filters

B. Informatietransmissie (6 hoorcolleges + 3 oefenzittingen)

• discrete transmissiekanalen
• continue transmissiekanalen
• fysische transmissiekanalen via geleide golfvoortplanting en via straling
• basisbandtransmissie
• doorlaatbandtransmissie
• multiplexen: meerdere transmissiekanalen langs hetzelfde fysische kanaal                                                                                                                               

C. Informatieverwerking (3 hoorcolleges + 2 oefenzittingen)

• Digitaal ontwerp
• Combinatorische logica
• Sequentiële logica

Studiemateriaal

Studiekost: 1-10 euro (De informatie over studiekosten zoals hier opgenomen is indicatief en geeft enkel de prijs weer bij aankoop van nieuw materiaal. Er zijn mogelijk ook e- en tweedehandskopijen beschikbaar. Op LIMO kan je nagaan of het handboek beschikbaar is in de bibliotheek. Eventuele printkosten en optioneel studiemateriaal zijn niet in deze prijs vervat.)

Te verkrijgen via VTK:

• Afdruk van de slides
• Begeleidende cursustekst
• Oefeningenbundel

Toelichting werkvorm

Dit OLA bestaat uit klassieke lessen waarbij meedenken van de studenten sterk wordt geapprecieerd en aangemoedigd.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

H01D2A : Informatieoverdracht en -verwerking

Inhoud

Er zijn acht zittingen waarin de theorie van de lessen wordt ingeoefend.

A. Informatietheorie:

    Informatiebronnen, broncodering, continue informatiebronnen, discretisatie van continue informatiebronnen: 2 oefenzittingen
    Digitale filters: 1 oefenzitting

B. Informatietransmissie:

    Transmissiekanalen: discrete en continue transmissiekanalen, fysische transmissiekanalen via geleide golfvoortplanting en via straling: 1,5 oefenzittingen
    Transmissietechnieken: basisbandtransmissie, doorlaatbandtransmissie, multiplexen: 1,5 oefenzittingen

C. Informatietechnologie

    Digitaal ontwerp en digitale signaalverwerking: binaire voorstelling en logische combinatorische schakelingen, finite state machines: 2 oefenzittingen

Studiemateriaal

Oefeningenbundel, te verkrijgen via VTK.

Toelichting onderwijstaal

Dit opleidingsonderdeel wordt enkel in het Nederlands gedoceerd.

Toelichting werkvorm

Deze OLA bestaat uit acht klassieke oefenzittingen:

• Discrete informatiebronnen en broncodering.
• Continue informatiebronnen en discretisatie van continue informatiebronnen.
• Discrete en continue transmissiekanalen.
• Fysische transmissiekanalen en basisbandtransmissie.
• Doorlaatbandtransmissie en multiplexen.
• Filters.
• Versterkers.
• Combinatorische logische schakelingen.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

H01D2A : Informatieoverdracht en -verwerking

Toelichting

Het examen tijdens de examenperiode is een schriftelijk gesloten boek examen waarbij een uitgebreid gestructureerd formularium ter beschikking wordt gesteld.
De opdracht over elektrische netwerken die tijdens het semester moet gemaakt worden, telt mee voor 3 van de 20 punten.

Inhoud

De volgende micro-economische onderwerpen worden behandeld:  
• de werking van het prijsmechanisme en marktevenwicht;
• de theorie van het producentengedrag;
• de verschillende marktvormen: volmaakte mededinging, monopolie, oligopolie;
• publieke goederen en externe effecten; overheidsinterventies;

De volgende macro-economische onderwerpen worden behandeld:  
• de nationale boekhouding;
• het macro-economisch evenwicht;
• international handel.

De nadruk ligt op een correcte interpretatie en toepassing van de aangereikte concepten en denkkaders. Studenten dienen in staat te zijn de concepten te hanteren in redeneringen en berekeningen.

Studiemateriaal

Studiekost: 1-10 euro (De informatie over studiekosten zoals hier opgenomen is indicatief en geeft enkel de prijs weer bij aankoop van nieuw materiaal. Er zijn mogelijk ook e- en tweedehandskopijen beschikbaar. Op LIMO kan je nagaan of het handboek beschikbaar is in de bibliotheek. Eventuele printkosten en optioneel studiemateriaal zijn niet in deze prijs vervat.)

Handboek: André Decoster, red. (2013). Economie, een inleiding. Universitaire Pers Leuven.

Cursusslides.

Toelichting

Meerkeuzevragen: elke vraag heeft 4 mogelijke antwoorden waarvan er één en slechts één juist is. Voor de berekening van de punten wordt een giscorrectie toegepast: +1 voor een juist antwoord, -1/3 voor een fout antwoord, 0 voor een blanco antwoord.

Het examen duurt 3 uur.

Inhoud

• Discrete- en continuetijdssytemen in het tijds- en frequentiedomein
• Discretisatie, kwantisatie en reconstructie van signalen en systemen
• Ontwerptechnieken (e.g., wortellijnen, Bodediagrammen en Nyquistdiagrammen)
• Regeltechnieken (e.g., proportionele regelaars, lag-lead-regelaars en PID-regelaars)

Studiemateriaal

Studiekost: 1-10 euro (De informatie over studiekosten zoals hier opgenomen is indicatief en geeft enkel de prijs weer bij aankoop van nieuw materiaal. Er zijn mogelijk ook e- en tweedehandskopijen beschikbaar. Op LIMO kan je nagaan of het handboek beschikbaar is in de bibliotheek. Eventuele printkosten en optioneel studiemateriaal zijn niet in deze prijs vervat.)

Een digitale cursus wordt online beschikbaar gesteld op Toledo.

Toelichting werkvorm

Er worden twee lessen per week ingepland.  Elk lesmoment duurt twee uur.

Inhoud

 Acht oefenzittingen, waarvan twee computersessies.

Studiemateriaal

Het materiaal voor de oefenzittingen wordt online beschikbaar gesteld op Toledo.

Toelichting werkvorm

Begeleide oefenzittingen, waarbij de studenten de kans krijgen om vragen te stellen over de oefeningen en de bijhorende theorie.

Toelichting

Schriftelijk openboekexamen met een eenvoudige niet-grafische rekenmachine.