Misure di Stopping Power di particelle alfa in vari materiali Università degli Studi di Napoli “Federico II” Dipartimento di Fisica Misure di Stopping Power di particelle alfa in vari materiali Dr. Luigi Campajola Dr. Pierluigi Casolaro Prof. Paolo Russo

Perdita di energia La perdita di energia per unità di distanza percorsa nel mezzo da una particella carica è definita mediante la formula di Bethe- Bloch

Formula di Bethe- Bloch semplificata Perdita di energia Formula di Bethe- Bloch semplificata

La curva sperimentale che rappresenta l’andamento di tale perdita di energia lungo il percorso, (curva di Bragg) solo ad inizio range riproduce l’andamento previsto dalla formula teorica Esistono vari strumenti di calcolo per la valutazione della perdita di energia, sia basati su simulazioni, sia analitici sia archivi di dati: SRIM TRIM LISE ASTAR …

A fine range l’andamento è dominato dal Picco di Bragg

Adroterapia: utilizzo di fasci di protoni e ioni pesanti (ad es Adroterapia: utilizzo di fasci di protoni e ioni pesanti (ad es. carbonio) in terapie oncologiche RADIOTERAPIA: utilizzo di fotoni (gamma)

target

Picco di Bragg allargato

Picco di Bragg allargato

Picco di Bragg allargato

Impiantazione in semiconduttori Irraggiamento di materiali per studi di danneggiamento

Basse energie N-S: NIST vs SRIM N-T: NIST vs TRIM N-L: NIST vs LISE Potere frenante e percorso di protoni in acqua Differenze percentuali per i valori di potere frenante e percorso di protoni in acqua per diversi tipi di simulazioni rispetto ai dati del data-base NIST Alte energie

Il calcolo delle perdite di energia di particelle cariche può essere effettuato con vari programmi, come ad esempio LISE, SRIM e TRIM (i primi due per mezzo di metodi analitici, l’ultimo mediante simulazioni con metodo montecarlo)

Fascio di protoni E = 3 MeV Simulazione TRIM Estratto in aria

Misure di perdite di energia di particelle cariche in materiali assorbitori Misura sperimentale di dE/dx Misura di spessori incogniti Misura di Range di particelle cariche Ricostruzione del picco di Bragg

Misure di spessori sottili: Dx = DE·(dE/dx)-1 Misura sperimentale di dE/dx Misura di spessori incogniti Misura di Range di particelle cariche Ricostruzione del picco di Bragg dE/dx ~ DE/Dx Misura di dE/dx: Misure di spessori sottili: Dx = DE·(dE/dx)-1

Ricostruzione del picco di Bragg:

Misura di Range:

Utilizzo di rivelatori a semiconduttore Camera di reazione Sorgenti radioattive (particelle alfa) Messa a punto del set-up elettronico: Preamplificatore Amplificatore – formatore Analizzatore multicanale Analisi dati

Set-up sperimentale