ID:
SCC0999
Durata (ore):
66
CFU:
6
SSD:
FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (24/02/2025 - 13/06/2025)
Syllabus
Metodi didattici
Il corso si articola in:
- lezioni frontali (per un totale di 16h) ciascuna delle quali è divisa in due parti:
** nella prima parte viene introdotto l’argomento teorico (interazione radiazione-materia, principi di funzionamento dei rivelatori, misura sperimentale da effettuare)
** nella seconda parte viene affrontata l’analisi di alcuni dati di riferimento in modo da descrivere sia come effettuarla sia come ottenere le informazioni richieste nelle relazioni. Gli studenti effettuano l’analisi in aula sui propri PC portatili, singolarmente o nei gruppi di lavoro organizzati per la parte di laboratorio. Il software utilizzato può essere scelto dagli studenti in base a quanto fatto negli anni precedenti; questo corso propone in particolare di utilizzare il linguaggio python che gli studenti hanno già incontrato nel corso di Laboratorio di fisica moderna
- sedute di laboratorio in gruppi di lavoro: gli studenti vengono organizzati in gruppi formati da 2 o 3 partecipanti; ogni gruppo partecipa alla presa dati e stende una singola relazione per ogni esperimento. Al termine delle lezioni teoriche, verrà fornito un calendario di presenza in laboratorio per l’acquisizione dei dati. Ogni gruppo avrà a disposizione un numero di ore adeguato per la parte sperimentale; l’analisi dati potrà essere effettuata in laboratorio oppure in maniera asincrona alla presenza in laboratorio.
Nelle sedute di laboratorio saranno presenti dei tutor in maniera tale che ogni gruppo di studenti sia seguito da un assistente. In caso di emergenza sanitaria, l’attività verrà riorganizzata in presenza e/o a distanza in modo da garantire il raggiungimento degli obiettivi formativi.
- lezioni frontali (per un totale di 16h) ciascuna delle quali è divisa in due parti:
** nella prima parte viene introdotto l’argomento teorico (interazione radiazione-materia, principi di funzionamento dei rivelatori, misura sperimentale da effettuare)
** nella seconda parte viene affrontata l’analisi di alcuni dati di riferimento in modo da descrivere sia come effettuarla sia come ottenere le informazioni richieste nelle relazioni. Gli studenti effettuano l’analisi in aula sui propri PC portatili, singolarmente o nei gruppi di lavoro organizzati per la parte di laboratorio. Il software utilizzato può essere scelto dagli studenti in base a quanto fatto negli anni precedenti; questo corso propone in particolare di utilizzare il linguaggio python che gli studenti hanno già incontrato nel corso di Laboratorio di fisica moderna
- sedute di laboratorio in gruppi di lavoro: gli studenti vengono organizzati in gruppi formati da 2 o 3 partecipanti; ogni gruppo partecipa alla presa dati e stende una singola relazione per ogni esperimento. Al termine delle lezioni teoriche, verrà fornito un calendario di presenza in laboratorio per l’acquisizione dei dati. Ogni gruppo avrà a disposizione un numero di ore adeguato per la parte sperimentale; l’analisi dati potrà essere effettuata in laboratorio oppure in maniera asincrona alla presenza in laboratorio.
Nelle sedute di laboratorio saranno presenti dei tutor in maniera tale che ogni gruppo di studenti sia seguito da un assistente. In caso di emergenza sanitaria, l’attività verrà riorganizzata in presenza e/o a distanza in modo da garantire il raggiungimento degli obiettivi formativi.
Contenuti
INTRODUZIONE ALL’INTERAZIONE RADIAZIONE – MATERIA
- Le sorgenti radioattive e i decadimenti radioattivi
- La produzione di neutroni tramite fissione spontanea e reazioni nucleari
- I radioisotopi: la scoperta, la produzione, le caratteristiche e l’impiego in ambito medico
- La legge del decadimento radioattivo e le catene di decadimento
- Il concetto di sezione d’urto
- L’interazione dei fotoni con la materia:
** effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie
** lo spettro misurato in funzione della dimensione del rivelatore
- L’interazione delle particelle cariche con la materia:
** la perdita di energia delle particelle cariche pesanti: la formula di Bethe-Bloch; le applicazioni mediche: l’adroterapia
** la perdita di energia di elettroni e positroni: ionizzazione e bremsstrahlung
** lo scattering multiplo coulombiano
INTRODUZIONE AI RIVELATORI
- Le caratteristiche dei rivelatori: sensitivity, risposta, risoluzione energetica, tempo di risposta
- I rivelatori a gas:
** principi di funzionamento: dalle camere a ionizzazione ai contatori Geiger
** deriva e diffusione nel gas; la moltiplicazione a valanga
- I rivelatori a scintillazione:
** principi di funzionamento
** scintillatori organici e inorganici: meccanismi di produzione della luminescenza e caratteristiche
** la lettura della luce: i fotomoltiplicatori
- I rivelatori a semiconduttore:
** la giunzione pn e le caratteristiche dei rivelatori
** i pin diode al silicio
DESCRIZIONE DELLE MISURE SPERIMENTALI CON RELAZIONE
1. Misure con il contatore Geiger:
- il plateau di funzionamento
- la statistica poissoniana di emissione di una sorgente radioattiva
- il calcolo del tempo morto
- misura di particelle alfa e beta con diversi spessori di assorbitore
- utilizzo del contatore Geiger per l’esperimento di Bragg con un tubo a raggi X:
** misura della diffrazione dei raggi X con un monocristallo
** misura dello spettro dei raggi X variando la tensione e la corrente
2. Misure di spettroscopia gamma con scintillatori inorganici (NaI, LaBr):
- dipendenza del guadagno, della risoluzione e della linearità dalla tensione di alimentazione
- analisi di spettri di diverse sorgenti
- misura del coefficiente di assorbimento del piombo
- studio delle correlazioni gamma-gamma tramite la tecnica della coincidenza
3. Misure di spettroscopia alpha con un diodo al silicio:
- stima dell’età di una sorgente di Ra-226
- misura della curva di dE/dx in aria e del picco di Bragg con una sorgente di Am-241
Per i soli studenti interessati e in caso di disponibilità da parte degli acceleratori, verrà organizzata un’attività di presa dati presso un acceleratore (ad es. il CERN o i Laboratori Nazionali dell'INFN di Frascati) per misure di risoluzione energetica di calorimetri e di risoluzione spaziale di sistemi di tracciamento. In caso di non disponibilità, per gli studenti interessati saranno organizzate misure dedicate sui raggi cosmici e su altri setup sperimentali (ad es. esperimento di Rutherford).
- Le sorgenti radioattive e i decadimenti radioattivi
- La produzione di neutroni tramite fissione spontanea e reazioni nucleari
- I radioisotopi: la scoperta, la produzione, le caratteristiche e l’impiego in ambito medico
- La legge del decadimento radioattivo e le catene di decadimento
- Il concetto di sezione d’urto
- L’interazione dei fotoni con la materia:
** effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie
** lo spettro misurato in funzione della dimensione del rivelatore
- L’interazione delle particelle cariche con la materia:
** la perdita di energia delle particelle cariche pesanti: la formula di Bethe-Bloch; le applicazioni mediche: l’adroterapia
** la perdita di energia di elettroni e positroni: ionizzazione e bremsstrahlung
** lo scattering multiplo coulombiano
INTRODUZIONE AI RIVELATORI
- Le caratteristiche dei rivelatori: sensitivity, risposta, risoluzione energetica, tempo di risposta
- I rivelatori a gas:
** principi di funzionamento: dalle camere a ionizzazione ai contatori Geiger
** deriva e diffusione nel gas; la moltiplicazione a valanga
- I rivelatori a scintillazione:
** principi di funzionamento
** scintillatori organici e inorganici: meccanismi di produzione della luminescenza e caratteristiche
** la lettura della luce: i fotomoltiplicatori
- I rivelatori a semiconduttore:
** la giunzione pn e le caratteristiche dei rivelatori
** i pin diode al silicio
DESCRIZIONE DELLE MISURE SPERIMENTALI CON RELAZIONE
1. Misure con il contatore Geiger:
- il plateau di funzionamento
- la statistica poissoniana di emissione di una sorgente radioattiva
- il calcolo del tempo morto
- misura di particelle alfa e beta con diversi spessori di assorbitore
- utilizzo del contatore Geiger per l’esperimento di Bragg con un tubo a raggi X:
** misura della diffrazione dei raggi X con un monocristallo
** misura dello spettro dei raggi X variando la tensione e la corrente
2. Misure di spettroscopia gamma con scintillatori inorganici (NaI, LaBr):
- dipendenza del guadagno, della risoluzione e della linearità dalla tensione di alimentazione
- analisi di spettri di diverse sorgenti
- misura del coefficiente di assorbimento del piombo
- studio delle correlazioni gamma-gamma tramite la tecnica della coincidenza
3. Misure di spettroscopia alpha con un diodo al silicio:
- stima dell’età di una sorgente di Ra-226
- misura della curva di dE/dx in aria e del picco di Bragg con una sorgente di Am-241
Per i soli studenti interessati e in caso di disponibilità da parte degli acceleratori, verrà organizzata un’attività di presa dati presso un acceleratore (ad es. il CERN o i Laboratori Nazionali dell'INFN di Frascati) per misure di risoluzione energetica di calorimetri e di risoluzione spaziale di sistemi di tracciamento. In caso di non disponibilità, per gli studenti interessati saranno organizzate misure dedicate sui raggi cosmici e su altri setup sperimentali (ad es. esperimento di Rutherford).
Lingua Insegnamento
Italiano
Altre informazioni
Per domande / discussioni / commenti, gli studenti sono invitati a contattare il docente via email: michela.prest@uninsubria.it
Corsi
Corsi
Fisica
Laurea
3 anni
No Results Found
Persone
Persone (2)
DIRETTORE DI DIPARTIMENTO
Docenti di ruolo di Ia fascia
No Results Found