Riassunto argomenti di Radioattività

Penetrazione delle radiazioni nella materia

Si è visto che l'interazione di un fascio di radiazioni con la materia dipende dalla natura delle particelle che attraversano la materia e dal materiale attraversato. Come già visto, per le particelle cariche esiste un range di penetrazione oltre il quale esse sono totalmente assorbite dalla materia, mentre per le particelle non cariche esiste un andamento secondo la legge esponenziale, ma è da tenere sempre presente che un fascio di particelle non cariche non verrà mai totalmente assorbito dalla materia e in qualunque caso esso, anche se in quantità piccolissima, riuscirà sempre ad attraversare tutto lo spessore della materia.

Nel corpo umano le radiazioni penetrano ampiamente e possono essere utilizzate per terapie oncologiche in quanto esse hanno la potenzialità di distruggere le cellule. Se opportunamente focalizzate le radiazioni rappresentano una sorta di bisturi radioattivo in grado di ottenere risultati considerevoli nella cura di tumori anche profondi, in affiancamento con terapie chemioterapiche e chirurgiche.

Picco di Bragg

Esiste un terzo caso in cui non sono utilizzate radiazioni, ma protoni ad elevata energia. Questi hanno un differente comportamento che permette di focalizzare il rilascio di energia in profondità e non in superficie: infatti hanno un picco nel rilascio di energia di cui è possibile regolarne la profondità in modo che i tessuti superficiali rimangano relativamente conservati mentre il bersaglio venga distrutto il più possibile. Questo perché se una particella carica pesante entra nella materia è rallentata prevalentemente da numerose collisioni con gli e atomici del mezzo; la probabilità di tali collisioni aumenta con il diminuire dell’energia della particella. Quindi fasci di ioni perdono gran parte della loro energia cinetica iniziale in una zona relativamente stretta al termine del loro percorso (picco di Bragg). La deposizione di dose nella parte iniziale è relativamente bassa.

Assorbimento

Mentre nel caso di particelle con carica elettrica si parla di un range di penetrazione in un mezzo, nel caso di particelle neutre, siano esse prive o no di massa (fotoni, n), si parlerà di attenuazione o assorbimento. Questo fenomeno ha un andamento dal punto di vista matematico uguale a quello del decadimento radioattivo, secondo la legge esponenziale. Quindi si dice che un fascio di N fotoni, attraversando uno spessore Δx di materiale, viene attenuato in quanto i singoli fotoni vengono assorbiti o deviati secondo i tre processi descritti (fotoelettrico, Compton o produzione di coppie).

Il numero di fotoni che interagiscono nello spessore di materiale è proporzionale a -N ⋅ Δx (e che quindi vengono sottratti al fascio originario) ed è: ΔN = -μ ⋅ N ⋅ Δx

• μ è il coefficiente di attenuazione lineare misurato in cm^-1 caratteristico per ciascun materiale.
• N è il numero di particelle della radiazione (intensità della radiazione).

Così come per la legge del decadimento radioattivo si ha: N(x) = N(0) ⋅ e^-μx.

Medicina nucleare

La Medicina Nucleare è quella branca della medicina clinica che utilizza elementi o composti radioattivi (radiofarmaci/radioisotopi), in vari contesti terapeutici e diagnostici.