La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA. Dipende da: tipo di radiazione energia delle radiazioni materiale irraggiato In particolare per X e gamma dipende dalla.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA. Dipende da: tipo di radiazione energia delle radiazioni materiale irraggiato In particolare per X e gamma dipende dalla."— Transcript della presentazione:

1 INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA

2 Dipende da: tipo di radiazione energia delle radiazioni materiale irraggiato In particolare per X e gamma dipende dalla frequenza per p, n, beta, alpha dipende dalla carica e energia INTERAZIONE della RADIAZIONE con la MATERIA

3 Che cosa si intende per radiazione?

4 Provoca in generale: Eccitazione Ionizzazione Frammentazione nuclei Rottura legami molecolari … INTERAZIONE della RADIAZIONE con la MATERIA

5 Ciascun atomo stabile, in funzione del suo numero atomico Z (e dunque della sua configurazione elettronica) energia di ionizzazione possiede una determinata energia di ionizzazione: la minima energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo Energia di ionizzazione

6 Fenomeno della IONIZZAZIONE diretta Quando una particella, interagendo con un atomo, + - è in grado di spezzare il legame tra un elettrone e il nucleo dellatomo e creare una coppia di ioni, uno negativo, lelettrone libero, e uno positivo, latomo privo di elettrone, si parla di ionizzazione diretta

7 Quando la radiazione cede allatomo energia sufficiente soltanto per passare dallo stato fondamentale ad un livello energetico superiore, (ma non tale da strappare un elettrone) si parla di eccitazione dellatomo In seguito a tale processo,latomo tende poi a tornare allo stato fondamentale e la differenza di energia tra il livello fondamentale e quello di eccitazione viene riemessa Energia eV N=1 N=2 L= 0 L= 1 fotone Fenomeno dell ECCITAZIONE

8 Per le particelle cariche e per i fotoni linterazione principale con la materia è di tipo elettromagnetico Per gli adroni (cioè le particelle fatte di quarks come il protone, il neutrone e gli ioni pesanti di conseguenza) ad alte energie diventa significativa linterazione nucleare. Processi em per X e gamma Processi em per particelle cariche pesanti (protoni e ioni) leggere (elettroni) Trascureremo linterazione nucleare e i neutroni Parleremo di INTERAZIONE della RADIAZIONE con la MATERIA

9 INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA

10 COSA SUCCEDE QUANDO UNA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA ATTRAVERSA UN MEZZO MATERIALE ? SPESSORE MEZZO ATTRAVERSATO X N.FOTONI N= N 0 e - x N 0 = n° fotoni iniziale N = n° fotoni dopo spessore x : coefficiente di attenuazione lineare Un onda elettromagnetica (ossia un fascio di fotoni) attraversando un mezzo materiale cede a questo tutta o parte della sua energia. LEGGE dellattenuazione

11 HALF VALUE LAYER Definito come lo spessore di assorbitore richiesto per attenuare lintensità del fascio a metà del suo valore originale N= N 0 e - x N 0 = n° fotoni iniziale N = n° fotoni dopo spessore x : coefficiente di attenuazione lineare HVL=0.693/

12

13 L interazione sarà diversa a seconda di: ENERGIA NATURA DEL MEZZO ( numero atomico, spessore) 3 SONO i PRINCIPALI FENOMENI di INTERAZIONE di un fascio di fotoni con un mezzo materiale: 1. Effetto fotoelettrico 2. Effetto Compton 3. Produzione di coppie Dipendono dallenergia del fascio = fot + Compton + coppie

14 Un fotone, urtando un atomo, viene assorbito dall atomo e TUTTA la sua energia è ceduta ad un elettrone legato, generalmente delle orbite più interne, che si libera dallatomo con una certa energia cinetica (fotoelettrone). La lacuna che si è creata viene riempita da un elettrone delle orbite più esterne, che salta ad un livello di energia inferiore e lenergia in eccesso viene emessa sotto forma di fotone detto di fluorescenza. INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA: Effetto fotoelettrico

15 10 keV< ENERGIA< 100keV FOTONE fotone di FLUORESCENZA elettrone ATOMO DI INTERESSE IN RADIODIAGNOSTICA INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA: Effetto fotoelettrico ENERGIA < 100 keV

16 La probabilità di emissione del fotoelettrone è direttamente proporzionale al cubo del numero atomico e inversamente proporzionale al cubo dellenergia fot ~ Z 3 /E 3 INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA: Effetto fotoelettrico DI INTERESSE IN RADIODIAGNOSTICA Un fotone, urtando un atomo, viene assorbito dall atomo e TUTTA la sua energia è ceduta ad un elettrone legato, generalmente delle orbite più interne, che si libera dallatomo con una certa energia cinetica (fotoelettrone). La lacuna che si è creata viene riempita da un elettrone delle orbite più esterne, che salta ad un livello di energia inferiore e lenergia in eccesso viene emessa sotto forma di fotone detto di fluorescenza.

17 FOTONE INCIDENTE ELETTRONE COMPTON FOTONE DIFFUSO 100 keV < ENERGIA< MeV Un fotone cede parte della propria energia ad un elettrone dellatomo (elettrone Compton). Lelettrone è emesso dallatomo e il fotone diffonde INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA: Effetto Compton Compton ~ 1/E

18 Un fotone, interagendo con il campo coulombiano del nucleo, cede TUTTA la sua energia ELETTRONEPOSITRONE sono prodotti un ELETTRONE e un POSITRONE (elettrone con carica positiva) Al termine del suo percorso nel mezzo, il positrone si combina con un elettrone libero, FOTONI DI ANNICHILAZIONE dando origine a 2 FOTONI DI ANNICHILAZIONE INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA: Produzione di coppie

19 FOTONE INCIDENTE ( 1.02 MeV) ELETTRONE POSITRONE (0.51 MeV) ELETTRONE (0.51 MeV) FOTONI INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA: Produzione di coppie

20 In prossimita di 1 MeV il coefficiente di assorbimento massico e quasi indipendente da Z: in diagnostica e necessario differenziare i tessuti biologici a seconda del valore di Z e pertanto sono impiegabili energie dei fotoni X fino ad alcune centinaia di KeV.

21 DAI 3 processi di interazione si producono quindi ELETTRONI liberi Queste particelle cariche ( carica e- = 1.6 * C), dotate di una certa energia assorbita dal fascio di fotoni incidenti, cedono a loro volta lenergia nel mezzo COME SI COMPORTANO GLI ELETTRONI NEL MEZZO? Fascio di FOTONI ELETTRONI Mezzo materiale


Scaricare ppt "INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA. Dipende da: tipo di radiazione energia delle radiazioni materiale irraggiato In particolare per X e gamma dipende dalla."

Presentazioni simili


Annunci Google