{"id":17863,"date":"2023-09-10T17:03:45","date_gmt":"2023-09-10T15:03:45","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/?p=17863"},"modified":"2025-07-05T16:22:16","modified_gmt":"2025-07-05T14:22:16","slug":"principi-fisici-delle-sorgenti-di-radiazione-e-le-loro-interazioni","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bmscience.net\/blog\/principi-fisici-delle-sorgenti-di-radiazione-e-le-loro-interazioni\/","title":{"rendered":"Principi Fisici delle Sorgenti di Radiazione e le loro Interazioni"},"content":{"rendered":"\n

L’energia radiante<\/strong> pu\u00f2 trasferire la sua energia agli atomi del mezzo attraversato, portandoli all’eccitazione o all’ionizzazione. Nell’eccitazione<\/strong>, l’energia radiante \u00e8 sufficiente per spostare l’atomo da uno stato fondamentale a uno stato energetico eccitato. Al contrario, la radiazione ionizzante<\/strong> \u00e8 capace di ionizzare gli atomi del mezzo attraversato, cio\u00e8 di espellere elettroni dai loro orbitali.<\/p>\n\n\n\n

Esistono due categorie principali di radiazioni: quelle direttamente ionizzanti e quelle indirettamente ionizzanti.<\/p>\n\n\n

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Le radiazioni direttamente ionizzanti<\/strong> sono costituite da particelle cariche come elettroni, protoni, particelle \u03b1 e ioni, che hanno sufficiente energia cinetica per produrre ionizzazione attraverso collisioni<\/strong>.
\nD’altra parte, le radiazioni indirettamente ionizzanti<\/strong> comprendono particelle prive di carica elettrica, come neutroni e fotoni, che interagiscono con la materia in modi diversi, inducendo ionizzazione attraverso processi che coinvolgono altre particelle direttamente ionizzanti o reazioni nucleari<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Quando un mezzo biologicamente rilevante \u00e8 esposto a un campo di radiazioni ionizzanti, si verificano una serie di processi dovuti al trasferimento di energia dalle radiazioni al mezzo. Questi processi si manifestano attraverso vari effetti. \u00c8 fondamentale correlare questi effetti alle caratteristiche fisiche del campo di radiazione e del mezzo irradiato. Per fare ci\u00f2, \u00e8 essenziale comprendere le caratteristiche dei diversi tipi di particelle e radiazioni, le loro interazioni con la materia attraversata e le grandezze fisiche e unit\u00e0 di misura utilizzate per descrivere le propriet\u00e0 dei campi di radiazione e dei materiali coinvolti nelle interazioni con le radiazioni ionizzanti.<\/p>\n\n\n

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Radiazioni ed Onde: Il Trasporto di Energia<\/h3>\n\n\n\n

Il termine “radiazione<\/strong>” viene comunemente utilizzato per descrivere una vasta gamma di fenomeni apparentemente diversi tra loro. Questi includono l’emissione di luce da una lampada, la generazione di calore da una fiamma e la produzione di raggi X da una macchina per la diagnostica medica. Tuttavia, tutti questi fenomeni condividono una caratteristica fondamentale: il trasporto di energia nello spazio senza la necessit\u00e0 di un mezzo materiale per la propagazione. Questa energia pu\u00f2 essere trasmessa sia nel vuoto che attraverso mezzi materiali tramite onde elettromagnetiche<\/strong>, che rappresentano oscillazioni dei campi elettrici e magnetici propagati nello spazio.<\/p>\n\n\n\n

Le onde elettromagnetiche sono notevoli per la loro velocit\u00e0 costante nel vuoto, rappresentata da “c<\/strong>” e pari a 2,99729 \u00b7 108<\/sup> m\/s<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

La frequenza<\/strong> di un’onda elettromagnetica, simboleggiata con “\u03bd<\/strong>“, \u00e8 definita come il numero di oscillazioni del campo elettrico o magnetico che si verificano in un’unit\u00e0 di tempo in una posizione specifica nello spazio.<\/p>\n\n\n\n

La lunghezza d’onda<\/strong>, indicata come “\u03bb<\/strong>“, rappresenta la distanza tra due posizioni consecutive in cui il campo raggiunge la massima intensit\u00e0 (picchi) in un dato istante. La relazione tra velocit\u00e0, frequenza e lunghezza d’onda \u00e8 data dalla seguente equazione: \u03bd = c\/\u03bb.<\/strong><\/p>\n\n\n

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Spettro elettromagnetico.
Fonte: Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Per illustrare il concetto di ionizzazione, consideriamo l’interazione di un’onda elettromagnetica con un atomo. Affinch\u00e9 l’onda possa ionizzare l’atomo durante l’interazione, \u00e8 necessario che la lunghezza d’onda dell’onda sia approssimativamente simile alle dimensioni dell’atomo, ovvero \u03bb \u2248 10-10<\/sup> metri<\/strong>.
\nIn tal caso, la frequenza di tale onda pu\u00f2 essere calcolata utilizzando l’equazione precedente, risultando in \u03bd = c\/\u03bb \u2248 3\u00b71018<\/sup> Hz<\/strong>. Dato che la frequenza della luce visibile \u00e8 dell’ordine di 1014<\/sup> Hz (circa 10.000 volte inferiore), si conclude che la ionizzazione degli atomi con la luce visibile non \u00e8 possibile.<\/p>\n\n\n

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\u00c8 significativo esprimere il concetto appena presentato in termini di energia<\/strong> trasportata dalla radiazione elettromagnetica. Le onde elettromagnetiche si propagano in “pacchetti” noti come fotoni<\/strong>, che possono essere considerati particelle di energia, con un valore rappresentato da: E = h\u03bd<\/strong>.
\nDove “h<\/strong>” \u00e8 la costante di Planck<\/strong>, con un valore di 6,62 \u00b7 10-34<\/sup> J\u00b7s<\/strong>.
\nQuesta relazione mette in risalto il dualismo onda-particella<\/strong>, un principio fondamentale della meccanica quantistica, che afferma che un fotone possiede sia caratteristiche ondulatorie che corpuscolari. Affinch\u00e9 un fotone sia in grado di ionizzare un atomo, \u00e8 essenziale che la sua energia sia uguale o superiore all’energia di legame degli elettroni atomici coinvolti nell’interazione.<\/p>\n\n\n\n

Per rappresentare numericamente le energie coinvolte nei processi di ionizzazione ed eccitazione, \u00e8 conveniente utilizzare un’unit\u00e0 di misura apposita denominata elettronvolt<\/strong> (eV). L’elettronvolt \u00e8 definito come l’energia cinetica acquisita da un elettrone che viene accelerato attraverso una differenza di potenziale elettrico di 1 Volt (Ec<\/sub> = q \u00b7 \u0394V<\/strong>). Ricordando che la carica dell’elettrone \u00e8 approssimativamente 1,602 \u00b7 10-19 <\/sup>C<\/strong>, l’utilizzo dell’ultima equazione e la definizione di elettronvolt conducono al seguente valore di conversione:<\/p>\n\n\n\n

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1 eV = 1,602 \u22c510\u221219<\/sup>C \u22c51 V = 1,602 \u22c510\u221219<\/sup> J<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n