Fizik mühendisliği

Fizik mühendisliğinin konusu, doğadaki maddelerin yapısını ve aralarındaki etkileşimi inceleyen fizik bilimi bulgularının uygulama alanına dönüştürülmesi ile ilgilidir.

Burada etkileşimi söz konusu olan iki temel unsur; 1 - Materyal ortam (malzeme) 2 - Enerji'dir. Malzeme atomik ve moleküler gaz, sıvı ya da katı çeşitliliği sergilerken, enerjinin ise hız, ışık, atomik, nükleer, elektrik, termal formları vardır.Bu iki temel unsur arasındaki etkileşim için olası 3 durum şöyle olmak durumundadır;

• Madde-madde etkileşimi (Elektron-elektron çarpışması, kamyon-kamyon çarpışması, gezegen-gezegen çarpışması, ...): Çoğunlukla konvansiyonel mühendislik içinde kalmakla beraber kuantum mekaniği içinde de çok ve önemli uygulamalarda yer alır.
• Madde-enerji etkileşimi (Madde-ışık, madde-X Işını, madde-lazer, ...): Örnekleri spektroskopi, kristalografi, medikal görüntüleme sistemleri ve optiğin birçok uygulaması olarak verilebilirdir.
• Enerji-enerji etkileşimi (Işık-ışık): Örnekleri girişim ölçer (interferometre) ve holografi olarak verilebilirdir.

Fizik mühendisliği her şeye bu sistematik mekanizma ile bakar. Malzemenin nükleeraltı dünyasına kadar detaylı bilgisini ve enerjinin kuantum mertebesinde detaylı bilgisini fizikten aldıktan sonra bunlar üzerindeki kontrolünü kurabilir duruma gelir ve mühendisliğe uygulamak üzere makinelerini yapar. Fizik mühendisliği için enerji ile karşı karşıya bırakılacak olan malzemenin ne olduğunun çok fazla anlamı yoktur, malzeme canlı sistemlere (et, kemik gibi) ait olabileceği gibi demir ya da PVC de olabilirdir. Çünkü yukarıda vurgulanan sistematik mekanizma içinde malzemenin bu türlü farklılıkları parametre olamamaktadır.

Eğitim

Türkiye'de sadece beş üniversitede Fizik Mühendisliği eğitimi verilmektedir. İlki, Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi altında 1954 yılında kurulmuştur (2001 yılı Nisan ayında Mühendislik Fakültesi kurulmasıyla çalışmaları burada devam etmektedir). Ayrıca, Hacettepe Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul Medeniyet Üniversitesi, Gaziantep Üniversitesi ve Gümüşhane Üniversitesi'nde de Fizik mühendisliği bölümleri yer almaktadır. Gaziantep programının eğitim öğretim dili İngilizcedir. Gümüşhane Üniversitesi senatosunun aldığı karar ile birlikte Mühendislik Fakültesi bünyesindeki Fizik Mühendisliği bölümü 2012-2013 eğitim öğretim yılından itibaren Fizik Mühendisliği lisans programı olarak öğrenci alacaktır.

Fizik mühendisliği bölümlerinde eğitim süresi 4 yıldır.Nükleer fizik, atom-molekül fiziği, katı hal fiziği, kuantum mekaniği ve elektromanyetik gibi kuramsal ve temel konuların yanı sıra teknik çizim, elektronik, bilgisayar programlama, makine elemanları, malzeme, dalgalar-titreşimler, termodinamik, spektroskopi, kristalografi, medikal fizik (görüntüleme sistemleri), radyoizotop teknikleri, enstrümantasyon (termal + optik + fotonik + elektronik), uygulamalı optik, ince film, lazer gibi kendi içinde gerekli olan mühendislik konuları işlenir.

Anabilim dalları

İlgi alanlarının genel olarak ne oldukları ve ne olmadıkları konusunda sınırlayıcı-tarif edici tarafları anabilim dallarıdır. Tüm dünyada fizik mühendisliği için konvansiyonel olarak kabul edilmiş anabilim dalları ise şöyledir;

• Genel fizik
• Matematiksel fizik
• Katıhal fiziği (Yoğun madde fiziği)
• Atom-molekül fiziği
• Nükleer fizik
• Yüksek enerji ve plazma fiziği

Bilim ile mühendislik arasındaki köprü görevini üstlenmiş olmasının getirdiği diğer çoğu disipline makine, cihaz, sistem ve bilgi verme durumu, fizik mühendisliğinin bir disiplinler arası alan olduğu yanlış algılanmasını getirebilmektedir. Örneğin bir taraftan kimyaya spektroskopi verirken diğer taraftan da tıp dünyasına görüntüleme sistemleri vermektedir. Buradan hareketle bu her iki alan insanları, fizik mühendisliğinde hem elektronik hem kimya hem de canlı sistemlere ait eğitimlerin dış disiplinlerden alınarak verildiğini düşünebilmektedir. Ancak aksine, yukarıdaki anabilim dallarına bakıldığında ne kimyanın ne de elektroniğin fizik mühendisliğini oluşturan unsurlardan olmadığı görülmektedir. Diğer gerçek ise, hem spektroskopide hem de medikal görüntüleme sistemlerinde kullanılıyor olan asıl şeyin ne kimya ne de tıp olmadığıdır, kimya ve tıp (veya biyoloji) bu uygulamalardan faydalanan alanlar olarak kalmakta ve söz konusu makineleri geliştiren-yön veren alanlar olamamaktadırlar.Burada örnek olarak kullanılan tıp ve kimyanın enerji-madde etkileşimini bir birlerinden habersiz şekilde kullanmaları, fizik mühendisliği ve esasi bakış açısından spektroskopi ve medikal görüntüleme cihazlarını farklı disiplinler kılmaya yetememektedir.

Sonuçta fizik mühendisliği her iki makineyi yaparken sadece kendine ait olan atom-molekül fiziği, radyasyon tür ve özellikleri, ileri optik, materyal malzemelerin enerji türlerine karşı verdikleri tepki bilgileri ve enerji-madde etkileşimi bilgilerini kullanmaktadır.

Çalışma alanları

Fizik mühendisleri; modern teknoloji kullanan kamu ve özel sektördeki kurum ve kuruluşlarda görev alabilmektedirler. Bilgisayar ve elektronik malzeme üretiminde, kalite kontrol birimlerinde, enerji santrallerinde, sanayi kuruluşlarında, araştırma-geliştirme (ArGe) birim ve laboratuvarlarında, sağlık fizikçisi olarak hastanelerde çalışabilmektedirler. Alan ve/veya sektörlerden detaylı örnekler vermek gerekirse şunlar yazılabilirdir;

Medikal fizik

1. Diagnostik radyoloji

• Radyolojik cihazların alımı için teknik şartname hazırlamak,
• Performans verifikasyonu ve kabul testlerini yapmak,
• Radyolojik cihazların kalite kontrol programına uygun kalibrasyonlarını yapmak,
• Kalite kontrol programları geliştirmek ve uygulamak,
• Çalışanların, hastaların ve halkın radyasyon güvenliğini sağlamak üzere gerekli tedbirleri almak,
• Klinik görüntüleme prosedürlerini optimize etmek,

2. Radyasyon onkolojisi

• Tedavi amacıyla kullanılan iyonlaştırıcı radyasyon kaynaklarının etkin, verimli ve güvenli kullanımını sağlamak,
• Tüm tedavi koşulları için hasta dozu ile ilgili gerekli ve yeterli bilgileri elde ederek doz hesaplarını yapmak,
• Tedavi planının en doğru şekilde uygulanması ve hastanın radyasyon güvenliği için gerekli yöntem ve düzeneklerin teminini ve kullanılmasını sağlamak,
• Kalite temini programlarının protokollere uygun olarak düzenli bir şekilde yürütülmesini sağlamak,
• Radyasyon tehlikesi olan, denetimli ve gözetimli alanlarda çalışma koşullarını ilgili ulusal yönetmelik hükümleri gereğince planlamasını sağlayarak bu alanlarda gereken ekipman, donanım ve diğer gerekli teçhizatın bulunmasını ve kullanılmasını sağlamak,
• Radyasyon korunması görevlisi ile birlikte tesiste faaliyet gösteren cihazlar için olası kaza durumu için tehlike durumu planını hazırlamak ve bir tehlike durumunda planda belirtilen yükümlülükleri yerine getirmek.
• Tesisin, cihazların, çalışanların ve hastaların radyasyon korunumu ölçümleri için uygun dozimetreler bulundurulmasını ve kullanılmasını sağlamak,
• Tehlike durumu planlarını hazırlamak,
• Özel radyasyon korunması hususlarını göz önünde bulundura­rak yeni cihazlarının seçimine ve yeni tesislerin planlanmasına yardımcı olmak ve zırhlama hesaplarını yapmak,
• Radyoaktif kaynakların depolamasını, uygulama yöntemlerini, çalışma sistemlerini ve denetimli alanları yönetmek,
• Radyoaktif kaynakların sızıntı testini yapmak,
• Hastanede çalışan personelin ve hasta ziyareti için gelenlerin radyasyon güvenliği ile ilgili önlemler almak,
• Tesiste çalışanların radyasyon korunması konusunda eğitiminde görev almak,
• Radyasyon kaynakların stok kontrollerini yapmak,

3. Nükleer tıp

• Ekipman kullanımı ve seçimini yapmak.
• Cihaz alım şartname hazırlama ekibinde yer almak.
• Kullanılan program ve prosedürlerin yenilenmesini sağlamak.
• Radyofarmasötik üretiminde üretim planlamasını yapmak.
• Teşhis ve Tedavi amacıyla kullanılan radyoizotoplar ve radyofarmasotiklerin belirlenen depolama limitlerini ve çevreye salıverme limitlerini kontrollerini yapmak.
• Cihazların performans verifikasyonu ve kabul testlerini yapmak.
• Cihazların kalibrasyonlarını yapmak.
• Kalite kontrol programlarını geliştirmek ve uygulamak, uygulanmasını denetlemek.
• Ulusal mevzuata uygun olarak radyasyon güvenliği programının geliştirilmesi ve uygulanmasını yapmak.
• Kişisel dozimetri organizasyonunu yapmak.
• Kullanılan radyonüklitlerin sınıflandırılması, saklanması ve atık olanların belirlenmesi.

Radyasyondan korunma

• Radyasyon görevlilerinin, halkın ve çevrenin radyasyon korunması için radyasyon kaynaklarının güvenliğini sağlamak üzere gerekli önlemleri almak,
• Radyasyon kaynakları ve cihazların bulunduğu laboratuvarın, tesislerin planlanması, zırhlanma hesaplarını yapmak, projelerini incelemek ve onaylamak,
• Dozimetri amaçlı uygun cihazların bulundurulmasını ve kullanılmasını sağlamak,
• Nükleer ve radyolojik tesislerde, radyasyondan korunma ile ilgili ölçüm programlarını hazırlamak ve uygulamak,
• Nükleer ve radyolojik tesislerde, tehlike durumu planlarını hazırlamak ve gerektiğinde planda belirtilen hususların yerine getirilmesini sağlamak ve kaza durumunun yönetilmesinin sorumluluğunu üstlenmek,
• Yapılan işin niteliğine göre radyasyon güvenliği ile ilgili ulusal mevzuat hükümlerinin uygulanmasını sağlamak,
• Radyasyon kaynakları ve/veya cihazların seçimine bağlı olarak, radyasyon alanlarının planlanmasında radyasyon güvenliği kriterlerinin uygulanmasını sağlamak,
• Radyasyon kaynaklarının takibini ve sızıntı testlerini yapmak, uygun ve güvenli koşullarda depolanmasını sağlamak, kayıtlarını tutmak,
• Radyasyon kaynakları ile çalışılan tesislerde radyoaktif bulaşmayı önleyici tedbirleri almak, alınmasını sağlamak,
• Radyoaktif kaynaklarla çalışılan tesislerde meydana gelen radyoaktif atıkların yönetimi ile ilgili tedbirleri almak, alınmasını sağlamak,
• Radyoaktif maddenin güvenli taşınmasını sağlamak için gerekli önlemleri almak, alınmasını sağlamak,
• Radyasyon görevlilerinin kişisel doz ve risk değerlendirmelerini yapmak,
• Radyasyon Güvenliğine yönelik çevresel ölçüm ve değerlendirmeler yapmak,
• Doğal Radyasyon düzeyleri ile ilgili ölçüm ve değerlendirmeler yapmak,
• Radyasyon kaynakları ile çalışan görevlilerin ve sorumluların radyasyondan korunması ile ilgili eğitimlerini yapmak, düzenlenecek kurs ve seminerlerde eğitmenlik yapmak,

Nükleer enerji

• Ulusal nükleer enerji politikasının belirlenmesinde katkı koymak,
• Nükleer yakıt çevriminin planlanması, tasarımı ve yönetimini yapmak,
• Nükleer santrallerin tasarımı, yakıt ve kor dizayn hesaplamalarını yapmak,
• Nükleer santrallerinin ısı üretim bölümünün işletmesinde bulunmak,
• Nükleer santrallerde kalite temini ve denetiminde bulunmak,
• Nükleer atıkların kontrolü ve yönetimini yapmak,
• Nükleer santrallerde çalışanların düzenleyici kuruluş tarafından belirlenen esas ve kriterler doğrultusunda radyasyon güvenliğini sağlamak,
• Nükleer Santrallerin çevre etkilerinin incelenmesi ve projelendirilmesini yapmak,

Kalite kontrol

• İşyerlerinde kalite sistemini kurmak.
• Kalite temini, kalite kontrol, kalite geliştirme ve kalite denetimi yapmak.

İyonize olmayan radyasyon

• Radar, yüksek gerilim hatları, laser, ultrasound, mikrodalga, telsiz, cep telefonu, baz istasyonları ve bilgisayar ortamları.

Kalibrasyon - metroloji

• Metroloji maksatlı cihaz/malzemelerin kontrol, muayene ve kalibrasyonlarını yapmak, sorumlu kişi olarak kalibrasyon sertifikalarını onaylamak.
• Metroloji maksatlı cihaz/malzemelerin seçimi, projelendirilmesi ve tasarımını yapmak.

Malzeme bilimi ve endüstriyel uygulamalar

• Gama grafi yapmak,
• X- Işınları grafi yapmak,
• Nötron grafi yapmak,
• Beta grafi yapmak,
• Ultrasonik testler yapmak,
• Sıvı girişimi yapmak,
• Manyetik parçacık testleri yapmak,
• Girdap akımları testleri yapmak,
• Nükleer Teknikler kullanılarak her türlü numunenin nitel ve nicel analizlerini yapmak,
• Alçak ve yüksek sıcaklık ölçüm sistemleri kurmak ve ölçümler yapmak,
• Lens tasarımı, yapımı ve kalite kontrolünü yapmak,
• Laser tasarımı, yapımı ve kullanımı yapmak,

İletişim

• Radyo, televizyon, telsiz ve GSM verici, aktarıcı ve alıcı sistemlerinde elektromagnetik, elektrik, elektronik, mikroelektronik, optik, akustik, mekanik ve bilgisayar yazılım-donanım sistemlerin tasarımı, kuruluşu, işletimi, ölçüm ve kontrollerini yapmak.
• Uzaktan algılama sistemleri tasarım, kullanım, ölçüm ve testlerinin yapmak.

Parçacık hızlandırıcıları

• Parçacık hızlandırıcılarının tasarımı, planlaması ve kurulmasını yapmak.
• Vakum ve magnet sistemlerinin planlaması, projelendirilmesi, yapılması ve kontrol testlerini yapmak.

Madencilik uygulamaları

• Radyoaktivite içeren minerallerin ve cevherlerin aranmasında bulunmak.
• Radyoaktivite içeren cevherlerin çıkartılmasında çalışanların radyasyon güvenliğinin sağlanmak, çalışma sürelerinin belirlemek ve doz hesaplarının yapmak.

Savunma sanayi

• Uydu yörünge hesaplamalarının yapmak,
• Optik, lazer, gece görüş sistemlerinin tasarımı ve planlanmasının yapmak,

Meteoroloji

• Meteorolojik veri toplama ve değerlendirme sistemlerinin bakım, onarım ve kalite kontrollerini yapmak.

Çevre ölçüm ve kontrol hizmetleri

• Nükleer tekniklerle çevre kirliliği ölçme ve değerlendirmesini yapmak,
• Radyoaktif atıkların belirlenmesi, fiziksel korunumunun sağlanması, depolanmasını ve taşınmasını planlamak ve kontrol etmek,
• Radyoaktivite ölçüm cihazlarının test, kalibrasyon ve kabul kontrollerini yapmak,

İş güvenliği uzmanlığı

• Çalışma yerlerinde, gürültü, titreşim ve termal konfor parametrelerinin kontrolü, ölçümü ve değerlendirilmesini yapmak.
• Çalışma yerlerinin gürültü haritalarını çıkartmak.
• Yıldırımdan korunma için tasarımı yapmak.
• Yıldırımdan korunma, uygulama ve kontrollerini yapmak.
• Radyoaktif paratonerlerin radyasyondan korunması için önlem almak ve kayıtlarını tutmak.
• Alçak gerilim panolarının mekanik tasarımının yapılması, planlaması, projelendirilmesini yapmak.
• Alçak gerilim panolarının kalite kontrolünü yapmak.

Bilişim

• Sistem çözümlemesini yapmak,
• Veritabanı sistem tasarımı ve yönetimini yapmak,
• Ağ tasarımı ve yönetimini yapmak,

Adli fizik

• Balistik incelemeler yapmak,
• Fiziki incelemeler yapmak,

Fizik mühendisliği programını bitirenlerden Ortaöğretim Alan Öğretmenliği Tezsiz Yüksek Lisans Programını veya Türkiye Cumhuriyeti Millî Eğitim Bakanlığı ve Yükseköğretim Kurulu (YÖK) işbirliği ile açılan/açılacak pedagojik formasyon programını başarı ile tamamlayanlar fizik öğretmeni olarak da çalışabilirler.