Download - ONDE ELETTROMAGNETICHE
![Page 1: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/1.jpg)
ONDE ELETTROMAGNETICHEONDE ELETTROMAGNETICHE
UN CAMPO ELETTRICO E’ GENERATO DACARICHE ELETTRICHE FERME NELLO SPAZIO;
corrente
campomagnetico
+
campoelettrico
QUANDO ESSE SI MUOVONO,GENERANO UN CAMPO MAGNETICO
QUANDO CAMPO ELETTRICO E MAGNETICO
VARIANO NEL TEMPO
LA LORO COESISTENZA DA’ ORIGINE AD UN
CAMPO ELETTROMAGNETICOCAMPO ELETTROMAGNETICO
![Page 2: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/2.jpg)
ONDE ELETTROMAGNETICHEONDE ELETTROMAGNETICHE
Sapendo che le onde elettromagnetichesi propagano con la velocità della luce di 3*108 m/s ,che lunghezza d’onda ha un’onda luminosa verde di frequenza f =6*1014 Hz ?
Lunghezza d’onda: Lunghezza d’onda: =vT= v/=vT= v/ffv: velocitàf: frequenzaT=1/f: periodo
= v/f = (3*108 m/s)/(6*1014Hz)=5*10-7m=500 nm
IntensitàIntensità: l’energia che un’onda trasporta attraverso una superficie A in un intervallo do tempo t: I=E/(A*t) (W/m2)
![Page 3: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/3.jpg)
ONDE ELETTROMAGNETICHEONDE ELETTROMAGNETICHE
I FOTONII FOTONI sono privi di massa privi di massa
e sono caratterizzati da
ENERGIA ENERGIA E=h*E=h*ff
con h 6,6*10-34 J*s ~ 4*10-15 eV*s
COSTANTE DI PLANCK
Planck scoprì che l’energia di un’onda elettromagnetica non può avere un valore qualsiasi,ma è un multiplo intero di un’energia minimachiamata ”quanto di luce” o FOTONE
![Page 4: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/4.jpg)
ONDE ELETTROMAGNETICHEONDE ELETTROMAGNETICHE
IL TRASPORTO DI ENERGIA ASSOCIATO
ALLA PROPAGAZIONE DI UN’ONDA ELETTROMAGNETICA
E’ DESCRITTO DAL TERMINE RADIAZIONERADIAZIONE
LE RADIAZIONI SI SUDDIVIDONO IN
IONIZZANTI IONIZZANTI
E NON IONIZZANTI ( N.I.R.) NON IONIZZANTI ( N.I.R.)
Ciò che differenzia la radiazione ionizzante
da quella non ionizzante è l’energia
normalmente si considera un valore di circa 12 eV12 eV
come linea di demarcazione tra radiazioni ionizzanti e N.I.R.
![Page 5: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/5.jpg)
CAMPO ELETTROMAGNETICOCAMPO ELETTROMAGNETICO
correnti radio micro I.R. visibile UV X e alternate onde onde
10-12 10-8 10-4 10-1 100 102 107 eV
105 10-1 10-3 10-6 10-7 10-9 10-14 m
103 107 1011 1014 1015 1017 1022 Hz
![Page 6: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/6.jpg)
LE RADIAZIONI sono IONIZZANTIIONIZZANTI+- +se, interagendo con un atomo,
++-
sono in grado di spezzare
il legame tra un elettrone e ill nucleo dell’atomo
e creare una coppia di ioni, uno negativo,
l’elettrone libero, e uno positivo,
cioè l’atomo privo di elettrone
Ciascun atomo stabile, in funzione del suo numero atomico Z
(e dunque della sua configurazione elettronica)
possiede una determinata energia di ionizzazioneenergia di ionizzazione:
la minima energia necessaria per rimuovere
un elettrone da un atomo
![Page 7: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/7.jpg)
ONDE ELETTROMAGNETICHEONDE ELETTROMAGNETICHE
I RAGGI X I RAGGI X
4*102 eV < ENERGIA < 4*106 eV 10-10< < 10-12 m
SONO ENERGIE CHE RIGUARDANO LE TRANSIZIONI TRA I LIVELLI ELETTRONICIDEGLI ATOMI
LE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
DI INTERESSE IN MEDICINA NUCLEARE
DI INTERESSE IN RADIODIAGNOSTICA- RADIOTERAPIA
I RAGGI GAMMA I RAGGI GAMMA
4*105 eV< ENERGIA < 4*107 eV
SONO ENERGIE CHE SI TROVANO SOLTANTO ALL’INTERNO DEI NUCLEI ATOMICI
10-11 m <
![Page 8: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/8.jpg)
INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIAINTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA
I I FOTONIFOTONI
QUANDO UN FOTONE ATTRAVERSA UN MEZZO,
INTERAGISCE IN MODI DIVERSI, A SECONDA DI:
•ENERGIA
•NATURA DEL MEZZO ( NUMERO ATOMICO)
TIPI DI INTERAZIONI DI INTERESSE IN
RADIODIAGNOSTICA E IN RADIOTERAPIA
LE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
![Page 9: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/9.jpg)
EFFETTO FOTOELETTRICOEFFETTO FOTOELETTRICO ( per U.V. , X e ( per U.V. , X e ))
INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIAINTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA
I I FOTONIFOTONILE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
10 keV< ENERGIA< 100keV
FOTONE fotone di “FLUORESCENZA”
elettrone
ATOMO
DI INTERESSE IN RADIODIAGNOSTICA
![Page 10: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/10.jpg)
EFFETTO FOTOELETTRICOEFFETTO FOTOELETTRICO ( per U.V. , X e ( per U.V. , X e ))
INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIAINTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA
I I FOTONIFOTONILE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
Un fotone, urtando con un atomo, viene assorbito dall’atomoe TUTTA la sua energia è ceduta ad un elettrone legato,generalmente delle orbite più interne,che si “libera “dall’atomo con una certa energia cinetica.La “lacuna” che si è creata viene riempita daun elettrone delle orbite più esterne, che salta ad un livello di energia inferiore e l’energia in eccessoviene emessa sotto forma di fotone detto di “fluorescenza”
La probalilità di emissione dell’elettrone è elevata per i materiali con alto numero atomico
![Page 11: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/11.jpg)
EFFETTO COMPTONEFFETTO COMPTON ( per X) ( per X)
INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIAINTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA
I I FOTONIFOTONILE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
FOTONE INCIDENTEELETTRONE COMPTON
FOTONE DIFFUSO
100 keV < ENERGIA< MEV
DI INTERESSE IN RADIODIAGNOSTICAe RADIOTERAPIA
![Page 12: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/12.jpg)
EFFETTO COMPTONEFFETTO COMPTON ( per X) ( per X)
INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIAINTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA
I I FOTONIFOTONILE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
Un fotone cede parte della propria energia ad un elettrone orbitale che ha un’energia di legamemolto minore di quella del fotone incidente (è “LIBERO”)
L’elettrone è emesso dall’atomo e il fotone diffonde
![Page 13: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/13.jpg)
FORMAZIONE DI COPPIEFORMAZIONE DI COPPIE ( per X e ( per X e ))
INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIAINTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA
I I FOTONIFOTONILE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
10 MeV < ENERGIA DI INTERESSE IN RADIOTERAPIA
FOTONE INCIDENTE (1.02 MeV)
ELETTRONE
POSITRONE (0.51 MeV)
ELETTRONE (0.51 MeV)
FOTONI
![Page 14: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/14.jpg)
FORMAZIONE DI COPPIEFORMAZIONE DI COPPIE ( per X e ( per X e ))
INTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIAINTERAZIONE DEI FOTONI CON LA MATERIA
I I FOTONIFOTONILE RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI
Un fotone, interagendo con il campo coulombiano del nucleo, cede TUTTA la sua energia
sono prodotti un ELETTRONEELETTRONE e un POSITRONE POSITRONE (elettrone con carica positiva)
Al termine del suo percorso nel mezzo,il positrone si combina con un elettrone “libero”,dando origine a 2 FOTONI “DI ANNICHILAZIONE”FOTONI “DI ANNICHILAZIONE”
![Page 15: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/15.jpg)
COSA SUCCEDE QUANDO I FOTONI ATTRAVERSANO UN MEZZO
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 1 2 3 4 5 6SPESSORE MEZZO ATTRAVERSATO X
N.FOTONI
N= N0 e-x
:
coefficient
edi attenuazione lineare
![Page 16: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/16.jpg)
COSA SUCCEDE QUANDO I FOTONI
ATTRAVERSANO UN MEZZO
LA FRAZIONE DI FOTONI CHE
NON VIENE FERMATA NEL MEZZO
DIPENDE
1) DALL’ENERGIA DEI FOTONI
2) DAL NUMERO ATOMICO DEL MEZZO
3) DALLO SPESSORE DEL MEZZO
![Page 17: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/17.jpg)
COSA SUCCEDE QUANDO COSA SUCCEDE QUANDO I FOTONI ATTRAVERSANO UN MEZZOI FOTONI ATTRAVERSANO UN MEZZO
QUANDO UN FOTONE PASSA ATTRAVERSO UN MEZZO
AVVENGONO DELLE INTERAZIONI CHE IMPLICANO
L’EMISSIONE DI
COME SI COMPORTANO GLI ELETTRONI NEL MEZZO?
ELETTRONI
![Page 18: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/18.jpg)
IONIZZAZIONEIONIZZAZIONE
Quando un elettrone, interagendo con un atomo,
+-
è in grado di spezzare
il legame tra un elettrone e ill nucleo dell’atomo
e creare una coppia di ioni, uno negativo,
l’elettrone libero, e uno positivo,
cioè l’atomo privo di elettrone
ELETTRONIELETTRONI
+- +-
![Page 19: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/19.jpg)
ECCITAZIONEECCITAZIONE
Quando ad un atomo è ceduta energia sufficiente
soltanto per passare dallo stato fondamentale ad
un livello energetico superiore,
si parla di eccitazione dell’atomo
ELETTRONIELETTRONI
in seguito a tale processo,
l’atomo tende poi
a tornare allo stato fondamentale
e la differenza di energia tra
il livello fondamentale
e quello di eccitazione
viene riemessa sotto forma di raggi Xraggi X
Energia eV
N=1
N=2
L= 0 L= 1
fotone
![Page 20: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/20.jpg)
IL PROCESSO DI FRENAMENTOIL PROCESSO DI FRENAMENTO
Il percorso degli elettroni viene continuamente deflesso
a causa della presenza del campo elettrico
creato dai protoni degli atomi del mezzo
ELETTRONIELETTRONI
In base alle leggi della fisica, gli elettroni
accelerano e dunque perdono energia
sotto forma di raggi x detti “di frenamento”.
Questo processo è chiamato
“ “bremsstrhalung”bremsstrhalung” (frenamento)
(è il fenomeno su cui si basa
la produzione artificiale dei raggi x)
![Page 21: ONDE ELETTROMAGNETICHE](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062723/56813e83550346895da8ba6f/html5/thumbnails/21.jpg)
BREMSSTRHALUNGBREMSSTRHALUNGIONIZZAZIONEIONIZZAZIONE
Produzione di raggi XProduzione di raggi X
Energie < 1 MeVEnergie < 1 MeV Energie > 1 MeVEnergie > 1 MeV
ZZ
ELETTRONIELETTRONI
Energia persaEnergia persa
in prossimità elettronein prossimità elettrone
Energia persaEnergia persa
a distanze maggioria distanze maggiori
ZZ22
Produzione di elettroniProduzione di elettroni
liberiliberi