Fisica statistica ed informatica - Radiazioni Ionizzanti

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Author: Daniele

Aggiornato il 24/03/2026

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Appunti di Fisica statistica ed informatica - Radiazioni Ionizzanti. Nello specifico gli argomenti trattati sono i seguenti: Particelle, Fotoni, Il nucleo atomico, Difetto di massa ed energia …

Esame Fisica statistica ed informatica

Facoltà Medicina e chirurgia

Dal corso del Prof. Vermiglio Giuseppe

Università Università degli Studi di Messina

A.A. 2012-2013

61 pagine

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Estratto del documento

Le radiazioni ionizzanti

Marta Bucciolini
Facoltà di Medicina e Chirurgia
Università di Firenze

Sommario

Le radiazioni ionizzanti
- Particelle
- Fotoni
Il nucleo atomico
- Difetto di massa ed energia di legame
- Fissione – Fusione – Decadimento radioattivo
Radioprotezione - Aspetti normativi

Radiazioni ionizzanti

Radiazione: trasferimento di energia da un punto ad un altro nello spazio senza spostamento macroscopico di materia e senza il supporto di un mezzo materiale.

Radiazione corpuscolare
Radiazione elettromagnetica

Radiazione ionizzante: in grado di produrre la ionizzazione degli atomi e delle molecole del mezzo attraversato.

Radiazioni corpuscolari

Particelle leggere elettricamente cariche (es: elettroni e positroni)
Particelle pesanti elettricamente cariche (es: protoni, deutoni, particelle β)
Particelle neutre (es: neutroni)

Radiazioni corpuscolari - Tabella particelle

Particella	Simbolo	Carica (e)	Massa (u.m.a)	Massa (MeV)
Elettroni	e^-	-1	5.5 x 10^-4	0.511
Positroni	e⁺	+1	5.5 x 10^-4	0.511
Protoni	p	+1	1.0072	938.3
Deutoni	d	+1	2.0136	1875.6
Particelle α	α	+2	4.0028	3727.3
Neutroni	n	0	1.0087	939.6

Unità di misura

1 u.m.a. = 1/12 massa atomo C = 1.66 x 10^-27 kg = 931 MeV

e = 1.6 x 10^-19 C

1 eV = energia acquistata da un elettrone nell'attraversare la differenza di potenziale di 1 Volt

1 eV = 1.6 x 10^-19 J

1 keV = 10³ eV
1 MeV = 10⁶ eV

Radiazione elettro-magnetica

Onda elettromagnetica piana:

T periodo (s)
Frequenza (Hz) = 1/T
Lunghezza d'onda (m)
c velocità di propagazione (m/s) λ = cτ

Nel vuoto: c = 3 x 10⁸ m/s

Modello ondulatorio: continuo

Scambi energetici tra radiazione e materia: con discontinuità  Modello quantizzato

E = hν

h = 6.62 x 10^-34 Js

Radiazioni ionizzanti - Ordini di grandezza

Energia di legame degli elettroni:
- Atomo di Idrogeno: 13.6 eV
- Molecole dei mezzi biologici: 15 eV
- Strato K atomo di Tungsteno: 70 keV
Energia di legame particella : 7 MeV / nucleone

Modello atomico

Ultimo strato:
- 116 eV
Primo strato (n = 1, K):
- 13.6 eV Idrogeno
- 115.6 keV Uranio

Assorbimento di energia

Assorbimento di un fotone:

Ionizzazione:  = hν = W + E_i
Assorbimento di un fotone:  = hν = W_i + E_j

Emissione di energia

Emissione di un fotone di fluorescenza:  = W_j - W_i

Emissione di un elettrone Auger: E_x = (W_i - W_j) - W_c

Radiazioni ionizzanti - Tipi

Direttamente ionizzanti: particelle cariche (elettroni, protoni, particelle , etc.) la cui energia cinetica è sufficiente per produrre ionizzazione per collisione.
Indirettamente ionizzanti: fotoni, particelle prive di carica elettrica (neutroni) che, interagendo con la materia, possono mettere in moto particelle direttamente ionizzanti o dar luogo a reazioni nucleari.

Interazioni elettroni-materia

Interazioni fra particelle cariche: forza elettrostatica (Coulomb)
- Interazioni con gli elettroni atomici (collisioni)
- Interazioni con i nuclei atomici (frenamento)
L’elettrone incidente perde la sua energia cinetica soprattutto tramite numerosi piccoli trasferimenti di energia: ionizzazioni, eccitazioni, trasferimenti termici.
Emissione di fotoni di frenamento

Particelle cariche pesanti

Interazioni per collisione:

In seguito ad ionizzazioni ed eccitazioni: effetti biologici
Densità lineare di ionizzazione più elevata per le particelle più pesanti rispetto agli elettroni
Efficacia biologica maggiore
Fattore di qualità
Particelle cariche: percorso finito nella materia
Particelle cariche pesanti: percorso più definito e, a parità di energia, più breve rispetto a quello degli elettroni

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