FISICA DEGLI ACCELERATORI E APPLICAZIONI
Anno accademico 2015/2016 - 3° annoCrediti: 6
SSD: FIS/04 - FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 102 di studio individuale, 48 di lezione frontale
Semestre: 2°
Prerequisiti richiesti
Elettromagnetismo. Leggi di Maxwell. Forza di Lorentz. Leggi di conservazione.
Frequenza lezioni
Di norma obbligatoria.
Se concordato con gli studenti e/o in presenza di studenti stranieri, frequentanti nell’ambito di accordi
Erasmus o di accordi quadro internazionali, il corso sarà tenuto in lingua inglese.
Contenuti del corso
Campi elettrici e campi magnetici: Il campo elettromagnetico. Equazioni del moto di particelle cariche in campi magnetici. Leggi della focalizzione di fasci particelle. Cavità radio frequenza. Ssitemi di produzione e trasmissione di onde elettromagnetiche. Stabilità delle onde elettromagnetiche.
Fisica dei plasmi: Definizione di plasma. Concetto di temperatura di un plasma. Distanza schermo di
Debye. Oscillazioni del plasma. Parametri caratteristici dei plasmi. Plasmi collisionali e non.collisionali. Descrizione
cinetica dei plasmi. Funzione di distribuzione. Momenti della funzione di distribuzione. Equazione di
Vlasov.
Interazione della radiazione e delle particelle con la materia con la materia: Introduzione alla dosimetria. Dosimetria clinica di fasci di elettroni, fotoni ed adroni. Rivelatori per Dosimetria clinica. Rivelatori a gas, calorimetri, rivelatori a stato solido, termoluniscenti ed ottici.
Accelerazioni di particelle basati su laser di alta potenza: Punti di vista Euleriano e Lagrangiano. Forze agenti su unInterazione laser materia.Formazione di plasmi ad alta temperatura. Produzione di onde di plasma e accelrazione di elettroni e ioni in plasmi ad alta temperatura.
Sistemi di trasporto di fasci di particelle: equazioni del moto; Lenti magfnetiche ed elettrostatiche; dipoli, quadrupoli e sestupoli; Ssitemi di selezione in energia e carica; spettrometri magnetici.
Applicazione degli Acceratori alla medicina: Imaging morfologico e funzionale; Macchine per per imaging (CT, PET e RM); produzione di radiofarmaci; acceleratori per radioterapia con fasci esterni (Ccilotroni, Linac e sincrotroni)
Testi di riferimento
1) F.H. Attix "Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry" Wiley VCH
2) Leo W.R. "Techniques for Nuclear and Partcle Physics Experiments" Springer and Verla, 2nd Ed.
3) G.F. Knoll, " Radiation Detection and Measurements" John Wiley & Sons, 3rd Ed.
4) J.J. Livingood, " Principls of cyclic particle accelerators", D. Van Nostrand Comp. INC.
5) P.J. Bryant, "Introduction to Transfer Lines and Circular Machines" CERN accellerators School, CERN 84-04
6) H.E. Jones, "The Physics of Radiology", C. Thomas Publisher, 1983
7) K.Q. Zhang and D.J. Li, "Electromagnetic Theory for Microwaves and Optoelectronics", 2nd edition, Springer Press, N.Y. 2008
8) CAS Cern Accelerator School, " Cyclotrons, linacs and Their application", 96-02
Programmazione del corso
| * | Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|---|
| 1 | * | leggi fisiche per il funzionamento degli acceleratori circolari | .J. Bryant, "Introduction to Transfer Lines and Circular Machines" CERN accellerators School, CERN 84-04 |
| 2 | * | Focalizzazione di fasci di particelle in acceleratori circolari | .J. Bryant, "Introduction to Transfer Lines and Circular Machines" CERN accellerators School, CERN 84-04 |
| 3 | * | Accelererai lineari | .J. Bryant, "Introduction to Transfer Lines and Circular Machines" CERN accellerators School, CERN 84-04 |
| 4 | * | Interazione della radiazione e delle particelle con la materia | F.H. Attix "Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry" Wiley VCH |
| 5 | * | applicazione degli acceleratori in medicina | CAS Cern Accelerator School, " Cyclotrons, linacs and Their application", 96-02 |
N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti
qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva
acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in
correlazione le varie parti del programma.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Principi di funzionamento di un ciclotrone
Principi di funzionamento di un sincrotrone
Principi di funzionamento di un linac
Equazione del moto di una particella carica in un ciclotrone
Equazione del moto di una particella carica in un linac
Stabilità e focalizzazione di un fascio di particelle in una macchina circolare
Stabilità e focalizzazione di un fascio di particelle in una macchina lineare
Sorgenti per ioni. Produzione di plasmi ad alta temeratura e sistemi di diagnstica di plasma
Interazione della radiazione con la materia
Rivelatori per dosimetria clinica
Applicazione dehli accelartori alla medicina