Richiami di radioattività e radiazioni ionizzanti

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Lelia Cavallaro
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1 Richiami di radioattività e radiazioni ionizzanti Corso di formazione dei lavoratori Dott. Roberto Falcone GSP4 ION IRP Casaccia

2 Generalità particelle - beta β - (o β + ) - è un elettrone ( o un antielettrone) è carico o + Interazioni con la materia: interagisce con gli elettroni e con i nuclei; ionizza gli atomi e le molecole, perdendo energia con continuità è DIRETTAMENTE IONIZZANTE

3 Generalità particelle beta (cont.) Decadimento β - Un nucleo emette energia producendo un elettrone; n p + + e +ν in verità un neutrone diventa un protone emettendo un elettrone ed un neutrino; A X + Y A Z Z 1 + β Z diventa Z+1 ed A rimane invariato

4 Generalità particelle - alfa α - è un nucleo di He (2 protoni e 2 neutroni) è carico 2+ Interazioni con la materia: interagisce con gli elettroni e con i nuclei; ionizza gli atomi e le molecole, perdendo energia con continuità è DIRETTAMENTE IONIZZANTE

5 Generalità particelle alfa cont. Decadimento α Un nucleo (molto grande) emette spontaneamente un nucleo di 4 HE A Z A 4 X 2 Y + Z 4 2 He Z diventa Z-2 ed A diventa A-4

6 Generalità particelle gamma e X γ o X - è un quanto di onda elettromagnetica (fotone) ad alta energia èneutro Interazioni con la materia: interagisce con gli elettroni (a volte con i nuclei); è INDIRETTAMENTE IONIZZANTE

7 Generalità particelle gamma e X cont.1 INTERAZIONE CON LA MATERIA Il fotone ad alta energia passa indisturbato attraverso la materia, finché non urta un elettrone, distruggendosi o deviando

8 Generalità particelle gamma e X cont. Decadimento γ Un nucleo eccitato si diseccita emettendo un fotone; non cambiano Z ed A A Z X * A X Z + γ X - Diseccitazione orbita elettronica X di bremsstrahlung Decelerazione nelle vicinanze di un nucleo (pesante)

9 Generalità - Attività Se in un dato istante t = 0 in un campione di materia (matrice) ci sono N o nuclei instabili, in ogni intervallo di tempo (una unità di tempo) si avranno mediamente λn o decadimenti Quindi saranno spariti λn o nuclei instabili Dopo un tempo t, i nuclei instabili rimasti saranno: N ( λt ) ( t) N e = 0 In ogni istante, il numero di decadimenti nel campione è detto Attività A = λn Si esprime in Bq (Becquerel) = sec -1

10 Decadimento radioattivo tempo di dimezzamento nuclei superstiti N t/n 0 0,5 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 T 1/2 Tempo di dimezzamento tempo

11 Produzione X di bremsstrahlung La produzione di raggi X avviene quando particelle cariche vengono accelerate/decelerate La produzione cresce con l accelerazione o con la decelerazione, quindi è più facile ed efficiente produrre raggi X utilizzando particelle leggere e atomi target pesanti Molto efficiente è, per esempio, l utilizzo di un fascio di elettroni accelerato e diretto su W

12 Intensità X SP4 ION IRP Produzione X di bremsstrahlung La quantità di raggi X prodotta è proporzionale alla corrente di fascio i La massima energia è proporzionale alla tensione di accelerazione V Tubo per raggi X i + V Energia

13 Produzione X di bremsstrahlung Radiazione di fuga Radiaz. primaria Radiazione diffusa

14 Produzione X di bremsstrahlung A parte i dispositivi realizzati appositamente per la produzione di X, La loro produzione avviene comunque quando elettroni accelerati impattano su un materiale, soprattutto se ad alto Z E il caso dei raggi X prodotti da acceleratori, anche di particelle pesanti, e da microscopi

15 Rischi peculiari per le macchine nel centro Esempio 1 Diffrattometro: cosa succede se non vi sono schermature? Il rischio maggiore, più che dalla radiazione diffusa, sta nella eventuale interposizione della mano sul fascio; Con anodo di?, tensione 40 kv, corrente?, distanza dal fuoco (sull anodo) d=20 cm, si ha un rateo di dose:

16 Esempio 2 Rischi peculiari per le macchine nel centro Microscopio TEM JEOL 400kV: cosa succede se non vi sono schermature? Per fare un calcolo semplice, dobbiamo considerare che il fascio sia tutto intercettato in un punto (condizione peggiorativa rispetto alle situazioni più probabili) Con target di Au, tensione 400 kv, corrente?, distanza dal fuoco (bersaglio) d=30 cm, si avrebbe un rateo di dose:??? E molto probabilmente una sovrastima, ma dà l idea del rischio.

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