06630 - FISICA DELLE RADIAZIONI

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente conosce in modo approfondito i principi della dosimetria e relativi parametri, della radioprotezione (fondamenti e normativa vigente), della produzione e della proprietà dei raggi x, della loro interazione con la materia, nonché l' analisi quantitativa e qualitativa di un fascio a raggi x.

Contenuti

La Radiazione e.m. e la scoperta dei raggi X
Lo spettro delle onde elettromagnetiche. Radiazione ionizzante e non-ionizzante.
Onde elettromagnetiche: modello ondulatorio e modello corpuscolare.
Dualismo onda–corpuscolo.
La scoperta dei raggi X.

Interazione della Radiazione con la Materia
Interazione dei raggi alfa e beta con la materia.
Interazione dei raggi X e gamma con la materia.
Definizioni: Intensità, Fluenza, Sezione d'urto e Coefficiente di attenuazione lineare.
Diffusione classica (Scattering di Rayleigh).
Effetto fotoelettrico.
Effetto Compton.
Produzione di coppie.

Meccanismi di produzione dei raggi X
Lo spettro dei raggi X: spettro continuo e Bremsstrahlung,
spettro a righe raggi X caratteristici.
Effetto della filtrazione del fascio.
Distribuzione angolare dei raggi X, effetto Heel.

Il tubo radiogeno
Il tubo di Coolidge, struttura del catodo, filamento, coppa focalizzatrice, struttura dell'anodo, anodo fisso e rotante.
Il fuoco termico, elettronico e ottico.
I tubi a griglia.
Famiglia di curve anodiche.
Capacità termica dell'anodo e curve di carico termico.
La guaina o cuffia. Filtrazione inerente, capacità termica della guaina.

I generatori di alta tensione
Schema a blocchi di un apparecchio a raggi X.
Il trasformatore. Generatori monofase autoraddrizzanti.
I raddrizzatori.
Generatori monofase a semionda e onda intera.
Generatori trifase esafase e dodecafase.
Generatori a scarica di condensatore.
Generatori ad INVERTER ad alta frequenza.
Stabilizzazione mediante feedback.

Il Tavolo di comando
I circuiti di regolazione dei kV, dei mA e dei tempi di posa.
La misura dei kV, dei mA, e dei tempi.
I circuiti di compensazione.
Circuiti di protezione.
Dispositivi di esposizione automatica (AEC).
Tecniche di esercizio nei tavoli di comando: tecnica a regolazione libera, tecnica a due punti, tecnica a un punto, programmatore automatico

Meccanismi di interazione e formazione dell'immagine radiologica
Attenuazione dei raggi X, legge dell'attenuazione.
Coefficiente lineare di attenuazione.
Qualità del fascio e Spessore Emivalente (SEV o HVL).
Esposizione e camera a ionizzazione.
Energia equivalente del fascio.
KERMA e Dose Assorbita. Unità di misura.
Frequenza relativa della interazione radiazione-materia.
Formazione dell'immagine radiologica.

Analisi Quali-Quantitativa del fascio e Quality Insurance
Misura pratica della qualità del fascio mediante il SEV.
Energia media ed energia equivalente del fascio ed i fattori fisici e tecnici che la influenzano: kVp, filtrazione, forma d'onda dell'Alta Tensione.
Intensità del fascio, Fluenza fotonica e corrente anodica.
Misura dell'Output e del Rendimento di un tubo a RX. Fattori fisici, tecnici, e geometrici che influenzano il rendimento di un tubo RX.
Misura della Dose assorbita. Relazione fra Esposizione e Dose Assorbita.
Effetto della distanza dal fuoco. Penombra geometrica.
Misura delle dimensioni della macchia focale ed effetti geometrici di distorsione.
Il Practical Peak Voltage (PPV).

Cenni sugli Effetti biologici e Radioprotezione
Effetti di natura deterministica. Effetti di natura stocastica
Fattore di rischio. Confronti fra i diversi tipi di rischio
Cenni di radioprotezione dell'operatore e del paziente. I principi di giustificazione, ottimizzazione e limiti di dose.
La classificazione delle aree di lavoro e dei lavoratori.
Norme di corretto comportamento.

Testi/Bibliografia

0)   Consuntivo di Analisi Matematica per le Matricole universitarie:
       Numeri complessi (forma numerica ed esponenziale)
       Derivazione e suo significato
       Funzioni e Grafico delle Funzioni
       Integrazione di Riemann indefinita e definita e teoremi integrali

1)   Dispense del docente
      Molto complete e dettagliate, possono essere sufficienti se lo studente frequenta assiduamente
      il Corso e le integra con i suoi appunti personali.

2)   lingua italiana, superficiale per molti aspetti
      Roberto Passariello – RADIOLOGIA Elementi di Tecnologia
      (Terza   edizione) Idelson-Gnocchi

3)   lingua inglese, veramente completo:
      Jerrold T. Bushberg, J. Anthony Seibert – The Essential Physics of
      Medical Imaging – (Second Edition) Lippincott Williams & Wilkins

Metodi didattici

Didattica frontale.
Si stimolerà lo studente a interagire con il docente partecipando attivamente alla lezione
per migliorare la comprensione della materia.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale al termine del Corso.

Strumenti a supporto della didattica

Didattica frontale.

Si farà uso di un programma di simulazione dello spettro dei raggi X
per facilitare la comprensione della materia.
Il programma, sviluppato per la ricerca, rimarrà allo studente come strumento di lavoro.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giuseppe Baldazzi