ID:
A001218
Durata (ore):
60
CFU:
6
Url:
FISICA/PERCORSO COMUNE Anno: 3
Anno:
2023
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (26/02/2024 - 31/05/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Fornire le conoscenze sui fenomeni radioattivi, sui meccanismi e sugli apparati sperimentali idonei alla rivelazione delle particelle, quali:
rivelatori a ionizzazione,
scintillatori,
componenti elettronici tipici della ricerca in ambito nucleare e particellare.
rivelatori a ionizzazione,
scintillatori,
componenti elettronici tipici della ricerca in ambito nucleare e particellare.
Prerequisiti
Conoscenza dei contenuti dei corsi di matematica e fisica dei primi due anni. Conoscenza di elementi di teoria degli errori e del principio di funzionamento dei principali dispositivi per misure elettriche. Conoscenza degli strumenti informatici utili per l’elaborazione dei dati sperimentali.
Metodi didattici
Lezioni Frontali supportate da presentazioni in Powerpoint, esercitazioni
ed esperienze di laboratorio.
ed esperienze di laboratorio.
Verifica Apprendimento
Colloquio orale atto a valutare:
- la conoscenza e la comprensione delle nozioni erogate durante il corso;
- la capacità di esposizione ed argomentazione dei concetti trattati.
- la conoscenza e la comprensione delle nozioni erogate durante il corso;
- la capacità di esposizione ed argomentazione dei concetti trattati.
Testi
Glenn F. Knoll, "Radiation Detection and Measurements", Wiley
R.F.Laitano, Fondamenti di Dosimetria delle radiazioni ionizzanti, ENEA
B. Ferrario, Introduzione alla Tecnologia del Vuoto, edizione riveduta da A. Calcatelli, Patron Editore – Bologna (1999)
ORTEC Experiments 3rd Edition: https://www.ortec-online.com/serviceand-
support/library/educational-experiments
R.F.Laitano, Fondamenti di Dosimetria delle radiazioni ionizzanti, ENEA
B. Ferrario, Introduzione alla Tecnologia del Vuoto, edizione riveduta da A. Calcatelli, Patron Editore – Bologna (1999)
ORTEC Experiments 3rd Edition: https://www.ortec-online.com/serviceand-
support/library/educational-experiments
Contenuti
Radiazioni ionizzanti: natura, produzione, caratteristiche e interazione con la materia. Esperimento di Rutherford, Carta dei Nuclidi, Massa ed Energia, Energia di legame e stabilità.
Il decadimento radioattivo: Decadimenti alfa, beta e gamma. Branching Ratio. La Legge del decadimento Radioattivo, Costante di Decadimento, Vita Media, Tempo di Dimezzamento, Attività.
Le Famiglie Radioattive, il Radon, l'Equilibrio Radioattivo, Metodi di datazione.
Radioattività Naturale, Radioattività artificiale, Catene Alimentari.
Ionizzazione diretta: Radiazioni direttamente ionizzanti, La formula di Bethe, La curva di Bragg, Straggling, Range, Interazione di elettroni veloci.
Ionizzazione indiretta: Radiazioni indirettamente ionizzanti, Interazione di Fotoni con la Materia, Effetto fotoelettrico, Effetto Compton, Produzione di Coppie, Coefficiente di Attenuazione.
Neutroni nella Materia: scattering elastico ed anelastico, cattura radiativa, reazioni nucleari. Moderatori e rivelatori per neutroni.
Statistiche di Conteggio: Distribuzione di Poisson, Distribuzione di Gauss, Stima della precisione di una singola misura, Propagazione degli errori, Intervalli tra eventi successivi.
Rivelatori di particelle: principi di funzionamento e utilizzo.
Proprietà generali di un detector: Pulse Height Spectra, Risoluzione Energetica, Efficienza di Rivelazione, Tempo Morto.
Rivelatori a ionizzazione: Rivelatori a gas: camere a ionizzazione, contatori proporzionali, contatori Geiger.
Uso del contatore Geiger: Operating Plateau, Resolving – time correction, Determinazione del tempo di dimezzamento di una sorgente.
Rivelatori a semiconduttore: Caratteristiche dei semiconduttori, Giunzione p-n, Polarizzazione Diretta e Inversa.
Tipologie di Rivelatori a semiconduttori: Silicio e Germanio.
Creazione di una catena di conteggio per particelle alfa con rivelatore a Silicio: analisi dello spettro di una sorgente di 241Am, Calibrazione energetica con l'uso del pulser, Risoluzione energetica, Determinazione dell'attività assoluta, Identificazione di sorgenti alfa incognite.
Perdita di Energia di Particelle cariche: Perdita di energia di particelle alfa in mylar, Range delle particelle alfa in Aria.
Riconoscimento di particelle cariche: curve perdita di energia – energia residua, calcolo della perdita di energia nei materiali.
Rivelatori a Scintillazione: Scintillatori Organici, Scintillatori Inorganici, Fotomoltiplicatori, Spettroscopia di
fotoni, Risoluzione energetica di uno scintillatore. Rivelazione di Fotoni con uno scintillatore: Calibrazione energetica, Risoluzione Energetica, Attività di una sorgente di fotoni, Riconoscimento di un isotopo incognito, Rivelazione di fotoni in campioni ambientali e alimentari, Determinazione del coefficiente di attenuazione dei fotoni in vari materiali, sviluppo di codici per il calcolo di schermature per fotoni.
Il vuoto: definizioni e unità di misura, Tipi di Pompe da vuoto, Basso vuoto: pompe rotative, Alto vuoto:
Pompe Diffusive e Turbomolecolari, Ultra Vuoto: Getter e Pompe Ioniche.
Vacuometri: termocoppia, Pirani, vacuometri a ionizzazione a catodo caldo e a catodo freddo, Sistemi da vuoto.
Elettronica di misura: realizzazione e test di catene elettroniche per la rivelazione di particelle.
Introduzione all'analisi dei segnali: Il Pulse generator, Il Preamplificatore, L'Amplificatore, Il Single Channel Analyzer, Timing e non-Timing SCA, Il Counter/Timer.
Produzione di particelle: decadimenti radioattivi, acceleratori di particelle (acceleratori lineari, acceleratori circolari, anelli di collisione)
Applicazioni: produzione di energia nucleare. Fusione e fissione nucleare. Centrali nucleari. La scala INES.
Conseguenze ambientali degli incidenti nucleari. I rifiuti radioattivi.
Elementi di dosimetria e radioprotezione.
Grandezze caratteristiche del campo di radiazione, Coefficienti di interazione della radiazione con la materia, Grandezze dosimetriche, Equilibrio di particelle cariche, Grandezze radioprotezionistiche. Teoria della Cavità di Bragg Gray. Misura della dose: rivelatori a termoluminescenza, emulsioni fotografiche, rivelatori a tracce, rivelatori a fotoluminescenza, dosimetri di area e dosimetri personali, whole body counter. Misura della contaminazione superficiale. Effetti biologici deterministici e stocastici. Principi della radioprotezione. Normativa.
Il decadimento radioattivo: Decadimenti alfa, beta e gamma. Branching Ratio. La Legge del decadimento Radioattivo, Costante di Decadimento, Vita Media, Tempo di Dimezzamento, Attività.
Le Famiglie Radioattive, il Radon, l'Equilibrio Radioattivo, Metodi di datazione.
Radioattività Naturale, Radioattività artificiale, Catene Alimentari.
Ionizzazione diretta: Radiazioni direttamente ionizzanti, La formula di Bethe, La curva di Bragg, Straggling, Range, Interazione di elettroni veloci.
Ionizzazione indiretta: Radiazioni indirettamente ionizzanti, Interazione di Fotoni con la Materia, Effetto fotoelettrico, Effetto Compton, Produzione di Coppie, Coefficiente di Attenuazione.
Neutroni nella Materia: scattering elastico ed anelastico, cattura radiativa, reazioni nucleari. Moderatori e rivelatori per neutroni.
Statistiche di Conteggio: Distribuzione di Poisson, Distribuzione di Gauss, Stima della precisione di una singola misura, Propagazione degli errori, Intervalli tra eventi successivi.
Rivelatori di particelle: principi di funzionamento e utilizzo.
Proprietà generali di un detector: Pulse Height Spectra, Risoluzione Energetica, Efficienza di Rivelazione, Tempo Morto.
Rivelatori a ionizzazione: Rivelatori a gas: camere a ionizzazione, contatori proporzionali, contatori Geiger.
Uso del contatore Geiger: Operating Plateau, Resolving – time correction, Determinazione del tempo di dimezzamento di una sorgente.
Rivelatori a semiconduttore: Caratteristiche dei semiconduttori, Giunzione p-n, Polarizzazione Diretta e Inversa.
Tipologie di Rivelatori a semiconduttori: Silicio e Germanio.
Creazione di una catena di conteggio per particelle alfa con rivelatore a Silicio: analisi dello spettro di una sorgente di 241Am, Calibrazione energetica con l'uso del pulser, Risoluzione energetica, Determinazione dell'attività assoluta, Identificazione di sorgenti alfa incognite.
Perdita di Energia di Particelle cariche: Perdita di energia di particelle alfa in mylar, Range delle particelle alfa in Aria.
Riconoscimento di particelle cariche: curve perdita di energia – energia residua, calcolo della perdita di energia nei materiali.
Rivelatori a Scintillazione: Scintillatori Organici, Scintillatori Inorganici, Fotomoltiplicatori, Spettroscopia di
fotoni, Risoluzione energetica di uno scintillatore. Rivelazione di Fotoni con uno scintillatore: Calibrazione energetica, Risoluzione Energetica, Attività di una sorgente di fotoni, Riconoscimento di un isotopo incognito, Rivelazione di fotoni in campioni ambientali e alimentari, Determinazione del coefficiente di attenuazione dei fotoni in vari materiali, sviluppo di codici per il calcolo di schermature per fotoni.
Il vuoto: definizioni e unità di misura, Tipi di Pompe da vuoto, Basso vuoto: pompe rotative, Alto vuoto:
Pompe Diffusive e Turbomolecolari, Ultra Vuoto: Getter e Pompe Ioniche.
Vacuometri: termocoppia, Pirani, vacuometri a ionizzazione a catodo caldo e a catodo freddo, Sistemi da vuoto.
Elettronica di misura: realizzazione e test di catene elettroniche per la rivelazione di particelle.
Introduzione all'analisi dei segnali: Il Pulse generator, Il Preamplificatore, L'Amplificatore, Il Single Channel Analyzer, Timing e non-Timing SCA, Il Counter/Timer.
Produzione di particelle: decadimenti radioattivi, acceleratori di particelle (acceleratori lineari, acceleratori circolari, anelli di collisione)
Applicazioni: produzione di energia nucleare. Fusione e fissione nucleare. Centrali nucleari. La scala INES.
Conseguenze ambientali degli incidenti nucleari. I rifiuti radioattivi.
Elementi di dosimetria e radioprotezione.
Grandezze caratteristiche del campo di radiazione, Coefficienti di interazione della radiazione con la materia, Grandezze dosimetriche, Equilibrio di particelle cariche, Grandezze radioprotezionistiche. Teoria della Cavità di Bragg Gray. Misura della dose: rivelatori a termoluminescenza, emulsioni fotografiche, rivelatori a tracce, rivelatori a fotoluminescenza, dosimetri di area e dosimetri personali, whole body counter. Misura della contaminazione superficiale. Effetti biologici deterministici e stocastici. Principi della radioprotezione. Normativa.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
FISICA
Laurea
3 anni
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