DIPARTIMENTO DI Medicina Clinica e Sperimentale
CORSO DI LAUREA in
Tecniche di Radiologia Medica per Immagini e Radioterapia
PROGRAMMA D’INSEGNAMENTO
Fisica applicata 2
SSD: FIS/07 CFU: 3
Anno di corso: I Semestre: II
Docente Prof. Giuseppe Perna
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base relative alla fisica atomica e
nucleare, oltre che conoscenze introduttive alla fisica delle radiazioni ionizzanti indispensabili alla
comprensione del funzionamento delle apparecchiature radiologiche, con particolare riguardo per
quelle relative all’utilizzo di raggi X e risonanza magnetica.
Risultati d’apprendimento attesi:
Acquisizione ed uso appropriato della terminologia di base; conoscenza delle proprietà
fondamentali delle radiazioni ionizzanti utilizzate in ambito sanitario, delle unità di misura, delle
principali leggi fisiche. Conoscenza di base della strumentazione e delle tecniche per la misura della
dose ambientale e personale. Conoscenza di base del tubo radiogeno. Inoltre, il corso fornisce gli
elementi di base per lo studio di altre discipline quali Strumentazione biomedica, Fisica dei campi
risonanti, Medicina nucleare, Radioprotezione, Diagnostica per immagini.
Organizzazione didattica:
Lezioni ex cathedra: 3 CFU, 30 Ore
Modalità d’erogazione: tradizionale
Modalità di verifica dell’apprendimento: esame orale
Programma dettagliato
Modelli atomici
Scoperta dell’elettrone. Modello atomico di Thomson. Modello atomico di Rutherford. Spettri
dell’atomo di idrogeno. Modello atomico di Bohr. Aspetti generali della Meccanica Quantistica. Il
principio di indeterminazione di Heisenberg. I numeri quantici dell’atomo di idrogeno. Funzioni
d’onda dell’atomo di idrogeno. Principio di esclusione di Pauli. Struttura atomica e tavola periodica.
Molecole e solidi
Legami chimici forti e deboli. Legame ionico, covalente, di Van der Waals, idrogeno e metallico.
Lacuna. Energy gap. Drogaggio di tipo p e n di semiconduttori. Giunzione p-n e diodo a
semiconduttore. Raddrizzatore ad 1 semionda, a doppia semionda, a ponte di Graetz. Filtro
capacitivo. Alimentatore. Transistore.
Il nucleo atomico
Struttura e proprietà del nucleo. Energia di legame e forze nucleari. Decadimenti radioattivi α, β e γ.
Legge del decadimento radioattivo. Tempo di dimezzamento. Serie di decadimenti. Spin nucleare.
Momento di dipolo magnetico nucleare. Risonanza Magnetica Nucleare: principi di base.
Spetrometri RMN.
Radiazioni ionizzanti
Interazione delle radiazioni con la materia. Potere frenante. Misura delle radiazioni e dosimetria.
Attività. Dose assorbita. Kerma. Efficacia biologica relativa. Dose equivalente ed efficace. Effetti
biologici delle radiazioni. Applicazione delle radiazioni in diagnostica e terapia medica: raggi X,
raggi , positroni, radiazioni non ionizzanti. Rivelatori di radiazioni: contatori a gas, scintillatori,
emulsioni fotografiche.
Raggi X e tubo radiogeno
Produzione ed emissione di raggi X. Radiazione di frenamento e raggi X caratteristici. Il tubo
radiogeno. Catodo, anodo fisso e rotante. Macchia focale. Angolo anodico. Effetto Heel. Elettroni
fuori fuoco. Filtri. Collimatore. Cenni su autotrasformatore e corrente trifase. Circuito di controllo
del fiolamento. Generatore monofase, trifase ed inverter ad alta frequenza.Ripple. Tempo di
esposizione. Falling load generator. Quantità, qualità ed esposizione del fascio e loro dipendenza da
parametri tecnici del tubo. Dissipazione del calore. Potenza del tubo. Unità termiche. Curve di
raffreddamento e riscaldamento dell’anodo. Curve di carico.
Interazione dei raggi X con la materia.
Diffusione elastica. Diffusione anelastica (Compton). Effetto fotoelettrico. Produzione di coppia.
Fotodisintegrazione. Assorbimento differenziale e sua dipendenza da Z e da . Agenti di contrasto.
Coefficiente di attenuazione lineare e di massa. Strato emivalente.
Testi consigliati
J.W. Kane-M.M. Sternheim: “Fisica Applicata”, EMSI.
S.C. Bushong: “Radiologic Science for Technologist”, Elsevier.
Appunti delle lezioni.
Frequenza al corso obbligatoria
Il Docente
Dr. Giuseppe Perna
