presentazione di powerpoint - genovasquarcia/didattica/fm2/14_acceleratori.pdf · campioni di...
TRANSCRIPT
![Page 1: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/1.jpg)
Dipartimento di Fisicaa.a. 2004/2005
Fisica Medica 2
Acceleratori di particelle
21/3/2005
![Page 2: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/2.jpg)
Spettrometro di massaMisura la massa di particelle, atomi e molecoleottenuta mediante annerimento di una lastra fotograficaMisura mediante registrazione intensità della corrente: spettrometro di massaUna corrente ionizza atomi del materiale (C)
vengono quindi accelerati da - V = VP - VCed immessi in una zona con campo B costante
![Page 3: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/3.jpg)
Funzionamento
½ m v2 = e VF = q v B = e v B
F = m v2 / R
KP = KC + e (VC – VP) = e V
K = energia cineticam = e B2 R2 / 2 V
massa è funzione di B, V ed R (orbita dello ione)a B e V fissati RC = 10 cm, RX =11.56 cm ?
mX / mC = RX2 / RC
2 = (11.56)2 / 100 = 1.33mX = 1.33 mC mX = 1.33 • 12 = 16 uma Ossigeno!
![Page 4: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/4.jpg)
UtilizzoBastano pochi ioni per impressionare la lastra fotografica
Si possono così distinguere le singole componenti di un determinato campione
Si sostituisce la lastra fotografica con un collettore di ioni amplificatoVariando B o V si ottiene, ad R fisso, una corrente variabile
campioni di droghe in urina di un paziente in coma
Potere risolutivo ∆m / m = 10-5 - 10-6
![Page 5: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/5.jpg)
Acceleratori di particelleGli acceleratori di particelle possono essere lineari o circolari
Tubi di raggi X (Coolidge) 40-400 KVIn applicazione clinica:
Raggi X ad alta energia (acceleratore lineare o betatrone) 4-40 MVFasci e– (acceleratore lineare o betatrone) 6-50 MVFasci p (ciclotroni) 60-250 MV
Fasci n (ciclotroni) 60-250 MVFasci ioni (sincrotroni) 60-250 MV
![Page 6: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/6.jpg)
Acceleratori elettrostaticiVan de GraafNastro isolante che scorre tra due puleggietrascinate da un motorePer attrito vengono formate coppie ione-elettrone
+
+
++
+
+++
+
++ ++
+
++
++
+ +++
fascio particelle
trasporto di caricaed accumulo in una sfera metallica isolata
sorgente
Cariche estratte: sorgente che produce un fascio fino a una decina di MV Tandem LNL 15 MV
![Page 7: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/7.jpg)
Acceleratori lineari
particelle
tubo di drift
Nel LINAC (LINear ACcelerator) le particelle sono accelerate da un insieme di diaframmi ad iride posti a potenziale crescentesempre più spaziati
ovvero accelerate da una sequenza di elettrodi collegati
ad un generatore RF in fase
![Page 8: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/8.jpg)
Linac
Accelerazione ottenuta con cavità a radiofrequenza
fascio tende a defocalizzarsi
![Page 9: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/9.jpg)
CollimatoriLa collimazione viene ottenuta tramite lenti
magnetiche
sestupoli
quadrupoli
Ma occorrono ampi spazi (US!)
![Page 10: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/10.jpg)
SLAC
Stanford LinearAccelerator Centre
Collaborazioni internazionali con coinvolgimento genovese: BaBar
![Page 11: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/11.jpg)
Ciclotrone
tra le D vi è una d.d.p. (105 V) alternata, in fase
Semicilindri cavi “a forma di D” posti sotto vuoto ed immersi in un campo magnetico costante
R = m v / q B
La pulsazione è ω = v / R = q B /mindipendente da R
aumento del raggio R dell’orbita!
![Page 12: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/12.jpg)
BetatroneGli elettroni (particelle β) si muovono in un’orbita circolare di raggio R costante in un tubo a vuoto a forma di ciambellaposta tra le espansioni polari di un magneteLegge di Faraday-Neumann
V = –dΦ / dt = d/dt (Bm π R2)= 2 π R Eindotto
Eindotto = ½ R dBm/dtove Bm è il campo magnetico medio
![Page 13: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/13.jpg)
Ciclo betatroneGli elettroni accelerando aumenterebbero il raggio dell’orbita
Iniezione con B = 0ma anche B varia!
migliaia di rivoluzioniestrazione a B massimo
Perdite di energiasotto forma di radiazione elettromagnetica dovuta all’accelerazione centripetaemissione di luce di sincrotrone come UV, X e γ
![Page 14: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/14.jpg)
SincrotronePermette di raggiungere energie dell’ordine del GeV
- Iniettore acceleratore elettrostatico
- Tubo a vuoto
+ linac
- Stabilità orbita tramite magneti focalizzanti
- Accelerazione tramite cavità risonanti a RF
- Estrazione tramite un magnete supplementareProtosincrotroneElettrosincrotrone
![Page 15: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/15.jpg)
Trasporto fasci
Ottenuto sempre con radiofrequenze, magneti e quadrupoli/sestupoli focalizzanti
sotto alto vuoto!
![Page 16: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/16.jpg)
Linac in medicina
Utilizzati per produrre elementi radiaottivi per la Medicina Nucleare
PET - SPECT
Direttamente in radioterapia per la cura dei tumori
![Page 17: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/17.jpg)
SPSAcceleratori in cascata: Van der Graff + LINAC
riuscirono a creare un collider protone antiprotone
Super Proton Syncrotron
Da acceleratore a targhetta fissa Rubbia e
Van der Meer
rilevando per la prima volta i bosoni W± e Z0
![Page 18: Presentazione di PowerPoint - Genovasquarcia/DIDATTICA/FM2/14_Acceleratori.pdf · campioni di droghe in urina di un paziente in coma Potere risolutivo ... Acceleratori in cascata:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022041819/5e5cdcff301300465a63235f/html5/thumbnails/18.jpg)
LEP ed LHCLarge Electron Positron collider 10 milioni Z0!
validità del modello standard!
Quattro aree sperimentali
OPALL3
ALEPHDELPHI
…ed ora protoni/antiprotoni al posto di e–/e+ con il Large Hadron Collider