Programma di Fisica delle Radiazioni, aa 2011-2012

o) Introduzione:

o)  Cenni ai concetti di base della meccanica quantistica. Cenni alla 
    struttura dell'atomo e del nucleo.

   [Kane Sternheim: capp. 28, 29, 30, 33;
    Scannicchio: capp 21]

o) Cenni ad alcuni concetti di meccanica relativistica: costanza della 
   velocita' della luce in tutti i sistemi di riferimento, velocita' 
   della luce come massima possibile, equivalenza massa-energia, 
   dilatazione dei tempi, contrazione delle distanze.
   
   [Kane Sternhein, cap 27]

o) Generazione di raggi X. Tubo a raggi catodici; radiazione di frenamento
   e spettro continuo; righe caratteristiche. Distribuzione angolare per 
   bersaglio sottile. Relazione tra corrente e tensione in un tubo a raggi 
   X. Alimentazione di un tubo a raggi X, raddrizzamento, concetto di 
   voltaggio di picco. Raffreddamento dell'anodo, anodo rotante. Curva di 
   carico. 
    
    [Scannicchio, cap. 20;
    Johns Cunningham: cap 2]

   Principi fisici della TC [Scannicchio, cap 22] 

o) Struttura del nucleo atomico. Isotopi e isobari. Interazione nucleare  
   forte e interazione nucleare debole. Radioattivita'. Decadimenti 
   alfa, beta-, beta+, gamma e relativi esempi. Legge del decadimento 
   radioattivo; legame tra semivita e vita media. Attivita' e sue unita' di 
   misura: Becquerel e Curie. Legame tra attivita' iniziale e numero
   iniziale di nuclei. Principi fisici di PET e SPECT.
   
   [Scannicchio, capp. 19, 22; 
    Kane Sternheim: cap 33; 
    Johns, Cunningham: cap 3]

o) Interazione radiazione-materia:
(i)  concetto di sezione d'urto;
(ii) interazione di particelle cariche pesanti (protoni, nuclei) con la 
     materia; potere frenante; formula di Bethe-Bloch; range; picco di Bragg. 
     Spessore espresso in g/cm2;
(iii)interazione di elettroni e positroni con la materia; radiazione di 
     frenamento; lunghezza di radiazione; energia critica;
(iv) diffusione multipla
(v) interazione di fotoni con la materia: 
     - coefficiente lineare di assorbimento; 
     - effetto fotoelettrico: dipendenza della sezione d'urto da energia e 
       numero atomico; distribuzione angolare dei fotoelettroni; K-edge; 
     - effetto Compton: dipendenza della sezione d'urto da energia e
       numero atomico; distribuzione dell'energia degli elettroni diffusi;
       distribuzione angolare di elettroni e fotoni diffusi;
     - creazione di coppie: dipendenza della sezione d'urto da energia e
       numero atomico; distribuzione angolare di elettrone e positrone.

     [Scannicchio: capp. 20, 21; 
      Kane, Sternheim: cap. 34; 
      Passariello, cap. 2;
      Greening: cap 2; 
      Johns, Cunningham: capp. 5-7]

o)   Principi fisici alla base della risonanza magnetica nucleare:
     spin del protone, effetto di un campo magnetico sullo spin; 
     frequenza di Larmor; spin-flip; rilassamento. 
     [Scannicchio, cap. 22;
      Passariello, cap 19]
      Si vedano anche:
      http://www.risonanzamagnetica.org/edu/safety/bf_fenomeno_risonanza.html
      http://www.federica.unina.it/medicina-e-chirurgia/corso-integrato-di-diagnostica-per-immagini/risonanza-magnetica-nucleare/
      http://www.barbiotech.it/LUCIDI/RM_soscia.ppt ]


o) Testi disponibili in Biblioteca:

D. Scannicchio, "Fisica Biomedica", EdiSES (Napoli)

F. Borsa, D. Scannicchio, "Fisica con applicazioni in biologia e 
medicina", Edizioni Unicopli (Milano)

J. Kane, M. Sternheim, "Fisica Biomedica", EMSI (Roma)

J.E. Coggle, "Effetti biologici delle radiazioni", Minerva Medica

o) Testi piu' avanzati (disponibili presso la Dott.ssa Camerone):

U. Amaldi, "Fisica delle Radiazioni", Boringhieri (Torino) 
Si vedano in particolare i capitoli 7-11.

R. Passariello, Radiologia - Elementi di tecnologia, Idelson-Gnocchi 
(2005)

J.R. Greening, "Fundamentals of Radiation Dosimetry", Taylor & Francis

H.E. Johns, J.R. Cunningham, "The Physics of Radiology", C. C. Thomas
Publisher (Springfield Illinois USA, 1983)

o) Molti degli argomenti del corso sono trattati nei capitoli 1-8 di 

R.A. Fosbinder, C.A. Kelsey, "L'immagine radiologica", McGraw Hill