Первые в истории науки опыты с пучками частиц высоких энергий. Необходимость перехода от естественных источников быстрых частиц к искусственным. Физические обоснования необходимости увеличения энергии частиц для исследования материи. Повышение энергии для рождения новых частиц. Основные этапы развития ускорителей. Источники заряженных частиц. Методы ускорения заряженных частиц. Методы фокусировки частиц и обеспечение устойчивого движения частиц вдоль прямой и по замкнутой траектории. Электростатические генераторы и тандемные ускорители. Циклические и линейные бетатроны. Циклотроны, фазотроны, изохронные циклотроны. Сильноточные ускорители. Линейные резонансные ускорители. Ускорители электронов. Ускорители тяжелых частиц, жесткая фокусировка в линейных ускорителях. Получение больших токов тяжелых частиц Синхротронное излучение в электронных синхротронах. Установки со встречными пучками частиц. Генерация античастиц. Применение ускорителей в получении изотопов, биологии, медицине, термоядерном синтезе, ядерной энергетике и т.д.
Программу составил доктор физико-математических наук, профессор Адо Ю.М.
Виды ионизирующих излучений. Дозиметрические единицы. Экспозиционная и поглощенная дозы. Дозиметрия пучков. Технические характеристики пучков ускорителей и мишеней. Тормозное, синхротронное излучения. Источники п-мезонов и нейтронов. Упругое и неупругое рассеяние частиц. Ионизационные потери тяжелых заряженных частиц. Потери при упругом рассеянии тяжелых заряженных частиц. Формула удельных ионизационных потерь при столкновениях в нерелятивистском и релятивистском случаях. Рассеяние тяжелых заряженных частиц. S-электроны. Пробег тяжелых заряженных частиц. Прохождение электронов через вещество. Формула удельных ионизационных потерь в нерелятивистском и релятивистском случаях.. Радиационные потери энергии при тормозном, синхротронном, черенковском излучении. Взаимодействие гамма-излучения с веществом. Фотоэффект. Комптон-эффект. Рождение пар. Обратный комптон-эффект. Ядерный фотоэффект.
Программу составил кандидат физико-математических наук, доцент Черняев А.П.
Основные этапы развития ускорителей. Основные характеристики ускорителей и пучков частиц. Общие требования к ускорителям. Использование ускорителей в прикладных целях. Детекторы заряженных частиц, нейтронов и гамма - квантов. Характеристики детекторов. Принципы ускорения. Высоковольтные ускорители. Бетатрон. Принцип действия циклотрона. Фазотрон. Изохронный циклотрон. Линейные ускорители. Ускоритель на бегущей волне. Сверхпроводящие линейные ускорители. Линейные индукционные ускорители. Фазовый объем. Фазовая траектория. Адиабатическое сжатие пучка. Процесс ускорения на фазовой плоскости. Принцип сильной фокусировки. Синхротрон. Накопительные кольца. Светимость. Охлаждение пучка.
Программу составил кандидат физико - математических наук, доцент Черняев А.П.
Институт физики высоких энергий (Протвино). Объединенный институт ядерных исследований (Дубна). Институт ядерных исследований (Новосибирск). Европейский центр ядерных исследований (Женева). Немецкий центр ядерных исследований (Гамбург). Японская национальная лаборатория по физике высоких энергий. Национальная ускорительная лаборатория им. Ферми (США). Стендфордский центр линейного ускорителя (США). Лос-Аламосская национальная лаборатория (США). Брукхейвенская национальная лаборатория.
Программу составил доктор физико-математических наук, профессор Адо Ю.М.
Поперечное движение частиц в идеальных машинах, расчет основных структурных характеристик ускорителей. Анализ влияния возмущений магнитного поля ускорителя на характеристики поперечного движения частиц. Сдвиги частот бетатронных колебаний частиц. Резонансы бетатронных колебаний частиц. Продольное движение частиц в ускорителях. Критическая энергия. Фазовое движение частиц при наличии возмущений параметров ускорителя. Ускорение высокоинтенсивных пучков частиц в протонных синхротронах. Основные эффекты пространственного заряда пучка и их воздействия на поперечные и продольные колебания частиц в ускорителях, некогерентный и когерентный кулоновские сдвиги бетатронных частот, их воздействие на динамику частиц. Дисперсионные интегралы для поперечных и продольных неустойчивостей пучка. Взаимодействие интенсивного пучка протонов с ускоряющей системой. Способы, используемые в ускорителях для ослабления нагрузки резонаторов током пучка.
Программу составил кандидат физико-математических наук Пашков П.Т.
Основные задачи анализа данных в эксперименте. Распределение вероятностей случайных величин и их числовые характеристики, независимость и корреляция: вырождение распределений сильно коррелированных случайных величин, многомерное распределение Гаусса; характеристическая функция и семиинварианты. Выборочный метод и выборочные характеристики. Статистические оценки и общие требования к ним. Точечные оценки и методы оценивания. Интервальные оценки; параметрические гипотезы, критерий Неймана-Пирсона; сложные альтернативы, равномерно наиболее мощные критерии. Критерии согласия: проверка гипотез о типе распределения, однородности выборок, независимости; критерии Колмогорова, Смирнова, Пирсона; критерий знаков.
Программу составил кандидат физико-математических наук Брызгалов В.В.
Блок-схема линейных и циклических ускорителей. Ионные пушки. Инжекция пучка в линейный и циклический ускорители. Вопросы согласования при инжекции и на стыке отдельных ускоряющих структур. Понятие об эммитансе, аксептансе, фазовом объеме и сепаратрисе. Основные типы линейных ускорителей ионов. Особенности инжектора в бустер - ускорителя, основанного на принципах высокочастотной фокусировки. Магнитные системы кольцевых ускорителей. Системы вывода пучка из кольцевого ускорителя. Измерение параметров пучка Виды излучения, возникающего при работе ускорителей. Использование радиационных мониторов при исследовании и эксплуатации ускорителей. Общие технологические системы ускорителя: электропитание, вакуум, охлаждение отдельных узлов и элементов. Вопросы, связанные с настройкой,надежностью и стабильностью работы ускорительных установок. Некоторые применения линейных и циклических ускорителей.
Программу составил кандидат физико-математических наук Зенин В.А.
Введение в радиационную физику. Радионуклидные источники гамма-излучения. Заряженное излучение. Мюонное излучение, фотонное излучение. Взаимодействие адронов средних и высоких энергий с ядрами. Основные экспериментальные данные по множественным процессам. Феноменологическое описание дважды дифференциальных сечений адрон-ядерных взаимодействий. Методы расчета переноса излучений. Методы решения кинетических уравнений. Метод Монте - Карло. Основы алгоритма моделирования траектории частицы. Закономерности формирования полей излучения за радиационной защитой ускорителя.
Программу составил кандидат физико-математических наук Крючков В.П.
Биофизика, объекты исследования. Биологические мембраны; строение, физико-химические свойства и процессы, основные функции. Современные методы исследования биологических структур. Транспорт веществ через биологические мембраны. Пассивный транспорт, уравнение Теорелла, электродиффузионное уравнение Нернста-Планка, закон Фика. Диффузия через полупроницаемую мембрану: через липидный бислой, через ионные каналы; коэффициент проницаемости. Облегченная диффузия ( диффузия с переносчиком). Осмос. Фильтрация. Активный транспорт веществ через биологические мембраны. Опыт Уссинга. Электрогенные ионные насосы: их виды, функции, плотность распределения. Ионные каналы: структура, энергетический профиль, основные свойства. Электрогенез в клетках: биоэлектрические потенциалы (в нервном волокне и в сердечной мышце), ионные токи через мембрану. Уравнения Ходжкина-Хаксли. Распространение потенциала действия по нервному волокну. Нервное волокно как пример активной среды. Трансформация ритма возбуждения в неоднородной по рефрактерности активной среде. Ревербераторы, фибрилляция левого желудочка сердца. Электрическая активность органов. Биомеханика мышечного сокращения. Биофизика системы кровообращения. Реологические свойства крови. Гемодинамические параметры в различных участках сосудистого русла. Пульсовая волна, моделирование кинетики кровотока в крупных сосудах. Изменение гемодинамики при некоторых патологиях (сужение сосудов). Математическая модель кровотока при фильтрационно - реабсорбционных процессах в капиллярах. Математические модели изменения численности популяции. Фармакокинетическая модель. Биосфера и физические поля. Собственные физические поля организма человека. Биофизические последствия радиационного воздействия. Биофизические основы диагностики, терапии, хирургии.
Программу составила кандидат физико-математических наук, доцент Козлова Е.К.
Медицинская физика - общие сведения. Роль, ответственность и статус клинического медицинского физика. Организация клинического медико-физического обслуживания. Физические основы, клинические задачи и перспективы лучевой терапии и лучевой диагностики. Медико-физические задачи. Медицинская физика и менеджмент. Радиобиологические основы лучевой терапии. Фракционирование и математическое моделирование. Техника лучевой терапии. Дозиметрическое планирование лучевой терапии. Клиническая дозиметрия. Протонная терапия. Нейтронная терапия. Нейтронозахватная терапия. Физико-технические и клинические проблемы. Лучевая диагностика. Рентгенодиагностические технологии и аппараты. Томография. Технологии и аппаратура радионуклидной диагностики. Вопросы безопасности в лучевой диагностике и терапии. Физико-технические основы использования неионизирующих излучений в лучевой диагностики и терапии. Гипертермия. Магнитотерапия. Ультразвук. Лазеры.
Программу составил доктор физико-математических наук Костылев В.А.
Радиобиологические основы лучевой терапии злокачественных опухолей. Основные положения и задачи клинической радиобиологии. Природа лучевого поражения. Радиочувствительность. Управление лучевыми реакциями. Качество ионизирующих излучений и лучевая терапия опухолей. Физико-техническое обеспечение дистанционной лучевой терапии. Аппараты и методики клинической дозиметрии. Конструкция и комплектация приборов клинической дозиметрии. Детекторы, электрометры и другие элементы измерительной техники. Анализаторы дозного поля. Компьютерная обработка, программное обеспечение. Дозиметрическое планирование лучевой терапии. Расчет дозных характеристик. Алгоритмы расчетов. Оптимизация дозиметрического планирования. Брахитерапия. Технология и аппаратура предлучевой подготовки. Системы компьютерного обеспечения и компьютерные технологии в лучевой терапии. Гарантия качества лучевой терапии. Систематика лучевой терапии. Актуальные проблемы радиационной онкологии. Проблемы проектирования, функционирования и развития радиотерапевтических комплексов.
Программу составил доктор физико-математических наук Костылев В.А.
Физические основы и техника протонной лучевой терапии (ПЛТ). Лучевая терапия, краткий исторический очерк, роль лучевой терапии в радиационной онкологии. Феномен радиационного воздействия на клетку. Предмет дозиметрии и микродозиметрии. Сравнение различных источников излучения. Особенности взаимодействия протонов с биологической тканью. Принципы построения современных центров ПЛТ и выбор медицинских ускорителей. Медицинские требования к энергии пучков протонов, размерам формируемых дозных полей, мощности дозы. Типы ускорителей, применяемых для комплекса ПЛТ. Техника и методы клинической дозиметрии... Кривая Брэгга и модифицированное глубинное дозное распределение. Методы формирования дозных распределений медицинских протонных пучков и системы дозно-анатомического планирования. Связь пространственно-знергетического спектра с дозой. Методы и средства пассивного формирования. Методы активного формирования дозных распределений. Понятие системы дозно-анатомического планирования. Прямая и обратная задачи планирования. Радиобиологические аспекты ПЛТ с точки зрения микродозиметрии. Функции распределения микродозиметрических величин. Развитие идей теории мишени в микродозиметрии. Радиоэлектронное обеспечение ПЛТ .Лучевые установки (позиционеры), применяемые в протонно-лучевой терапии . Понятие гарантии качества в ПЛТ . Клинический опыт ПЛТ . Краткий обзор совокупного мирового опыта применения пучков протонов в лечебных целях.
Программу составил доктор физико - математических наук Хорошков В.С.
Обзор современного состояния и перспектив развития биомедицинской оптики. Фундаментальные и прикладные задачи. Физические явления, лежащие в основе лазерной биомедицинской диагностики. Источники неионизирующего излучения для биомедицины. Фотовозбуждение атомов и молекул, поглощение, рассеяние, люминесценция, фотохимические реакции, миграция энергии. Упругое рассеяние излучения биомакромолекулами, клетками и тканями. Квазиупругое рассеяние излучения подвижными биологическими структурами. Методы оптического смешения, гетеродинирования, доплеровской анемометрии и спектрометрии. Комбинационное рассеяние (КР) излучения биологическими структурами. Сравнение КР и ИК спектроскопии. Флуоресцентный анализ биологических объектов. Лазерная диагностика биомакромолекул, клеток и тканей. Примеры биомедицинских приложений. Основы строения и фотобиологии белков. Основы строения молекул ДНК и РНК. Изучение конформационных превращений. Лазерный секвенционный анализ . Лазерная диагностика вирусов и живых клеток. Лазерная диагностика тканей. Модифицирующее действие неионизирующего излучения. Понятие о лазерной и КВЧ терапии.
Программу составил кандидат физико-математических наук., доцент А.В. Приезжев
Хронология развития томографии. Виды томографии. Ослабление излучения в веществе. Трансмиссионная вычислительная томография. Круговая геометрия: неподвижная и вращающаяся системы координат. Многообразие методов обращения преобразования Радона. Метод ро-фильтрации. Теорема о свёртке. Метод Фурье-синтеза: теорема о сечениях, понятие о быстром преобразовании Фурье, интерполяция с полярной сетки на декартову сетку. Метод фильтрованных обратных проекций Метод А.Кормака. Многочлены Чебышева. Эмиссионная вычислительная томография. Методы приближённой коррекции проекционных данных по оппозитным проекциям. Методы приближённой коррекции. Методы обращения экспоненциального преобразования Радона. Метод Фурье-синтеза. Аппаратная функция. Алгебраические методы вычислительной томографии. Одновременное определение пространственных распределений источников излучения и коэффициента ослабления излучения. Понятие о продольной вычислительной томографии. Понятие о вычислительной томографии рассеивающих сред: уравнение переноса излучения. Нерешённые задачи вычислительной томографии.
Программу составил кандидат физико-математических наук Терещенко С.А.
Предмет радиобиологии. История развития радиобиологии. Современное состояние радиобиологии. Отдаленные последствия излучения. Специфика действия малых доз. Радиобиологические проблемы лучевой терапии. Биомолекулы, их свойства и нарушения. Структура и возможные последствия нарушения генетического материала. Действие ионизирующего излучения на биологические молекулы. Специфика взаимодействия с веществом различных видов ионизирующего излучения. Основные физические процессы. Ионизация тканей. ЛПЭ. Стадия взаимодействия излучения с веществом. Теория мишени. Прямое действие ионизирующего излучения на белки и нуклеиновые кислоты. Инактивация макромолекул в водных растворах. Радиобиология клетки. Физиологические реакции клетки на облучение большими дозами. Летальные реакции клетки. Специфика действия малых доз ионизирующего излучения. Теория беспорогового действия. Действие радиации на регуляторные системы клетки..Общая схема действия ионизирующего излучения на клетку. Специфика действия больших, средних, малых доз. Факторы, влияющие на эффект ионизирующего излучения. Основные радиобиологические методики. Радиобиологические основы лучевой терапии.. Способы увеличения терапевтического интервала.. Радиобиология организма.. Модификация лучевого поражения организма. Защита от излучения. Лечение лучевого поражения. Факторы, усиливающие лучевое поражение.
Программу составила преподаватель Ноздрачева А.Н.
Структурные компоненты клетки. Основы строения, общая и частная физиология нервной системы. Нейроны, нервные волокна и нервные окончания. Понятие о рефлекторной дуге. Дыхательный и сердечно-сосудистый центры. Гипоталамус как высший центр интеграции вегетативных функций. Функциональная гистология и основы физиологии коры больших полушарий. Принципы распределения функций между двумя полушариями. Электроэнцефалограмма. Эндокринная система и ее регуляторные физиологические функции. Понятие о системе крови. Кровообращение. Электрические и механические процессы в сердце. Динамика сердечного цикла. Основы патогенеза гипертонической болезни. Патофизиология экстремальных состояний. Строение воздухоносных путей и легких, физиология дыхания. Механизм дыхательных движений. Почки. Их макро-и микростроение, выделительная функция. Общая характеристика процессов фильтрации, секреции и реабсорбции. острая и хроническая почечная недостаточность. Структурно-функциональная характеристика системы пищеварения. Секреторная функция пищеварительного тракта. Желудочный сок, его состав и ферментативное действие. Патофизиология тканевого роста. Биологические особенности опухолевого роста. Отличия злокачественных опухолей от доброкачественных. Этиология и патогенез злокачественных опухолей. Метастазирование. Влияние опухоли на организм. Рак - это болезнь генов. Физические и химические канцерогенные факторы, злокачественные опухоли вирусной природы. Принципы лечения рака.
Программу составил доктор биологических наук, профессор Кошелев В.Б.