Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze sulla fisica delle interazioni di radiazioni non ionizzanti e ionizzanti con la materia nonché delle tecniche di analisi di laboratorio atte ad investigare i sistemi studiati. In particolare, fondamentali sono i seguenti argomenti: interazioni elettroni-materia;  interazioni ioni-materia; interazioni laser-materia; produzione di plasmi; fisica dei plasmi in equilibrio e in non equilibrio; rivelatori di radiazioni per spettrometria di massa e tempo di volo; codici di Simulazione e utilizzo di database di rete; tecniche di analisi e di trattamento di materiali.

Metodi didattici

Lezioni frontali: 24 ore. Lezioni ed esercitazioni in laboratorio: 24 ore

Prerequisiti

Conoscenze di fisica generale e di fisica quantistica, di metodi matematici e di tecniche numeriche per l’analisi dati e per la simulazione

Verifiche dell'apprendimento

Realizzazione di una tesina individuale su un argomento del programma. Utilizzo di una tecnica di simulazione e/o di ricerca su database di rete. Esame finale sotto forma di discussione orale.

Programma del Corso

Interazioni Fotoni-materia; Interazioni Elettroni-materia; Interazioni Ioni-materia; Programma esteso: 1.Interazioni fotoni-materia e sezioni d'urto Generatori di fotoni IR, Vis, UV , X e gamma, Scattering elastici ed anelastici, scattering Rayleigh and Thomson, Effetto Fotoelettrico e scattering Compton, produzione di Coppie, Bremsstrahlung e radiazioni discrete. Sezioni d’urto dei differenti processi. Tecniche di rivelazioni di UV, X e gamma. Applicazioni della interazione fotoni-materia. Tecniche di fluorescenza di raggi X caratteristici. Programmi CXRO e NIST per elaborazione dati. 2.Interazioni elettroni-materia e sezioni d'urto Generazione di fasci di elettroni, perdite di energia di elettroni, Bremsstralung, accelerazioni di elettroni da fasci laser, Bremsstrahlung diretto e inverso. Calcolo di sezioni d’urto. Acceleratori lineari, Tecniche di rivelazione di fasci di elettroni e loro utilizzo. Microscopia elettronica e programma di simulazione SREM. 3.Interazioni ioni-materia e sezioni d'urto Sorgenti di ioni, preparazione di fasci ionici, acceleratori di ioni, esperimento di Rutherford, Tecnica del Rutherford Backscattering spectrometry (RBS), tecnica di Elastic recoil detection analysis (ERDA), Tecniche di analisi con reazioni nucleari (NRA). Sezioni d’urto. Tecnica di analisi proton induced X-ray emission (PIXE). Stopping power elettronico e nucleare. Programma di simulazione SRIM e NIST databook. Sputtering ionico. Tecniche di rivelazione di ioni e loro distribuzione in energia. Applicazioni di fasci ionici. 4.Interazioni laser-materia e sezioni d'urto Sorgenti laser, caratterizzazione di sorgenti laser ad alta intensità, ablation yield , produzione di plasmi, parametri distintivi di un plasma, tecniche di misura in plasmi di breve durata, Bremsstralung inverso. Tecnica a tempo di volo, spettroscopia ottica, Ion energy analyzer, Spettrometria a parabola di Thomson, plasmi in backward e forward (TNSA), tecniche con rivelatori a semiconduttore e con rivelatori a film dicroico. Spettrometria di massa. Tecniche laser per trattamento ed analisi di materiali, reazioni di fusione in plasmi laser, tecnica di accelerazione di ioni in plasmi laser. 5.Tecniche di analisi di Laboratorio Spettroscopia ottica, spettroscopia a raggi X caratteristici, spettroscopia gamma. Rivelazione a tempo di volo, Parabola di Thomson, spettrometria di massa. 6.Applicazioni Impiantazione ionica, Analisi RBS, Analisi ERDA, Analisi NRA, Proton-terapia usando plasmi laser, Sorgenti LIS, Nuove Tecniche di accelerazione, apparati di misura per plasmi laser. 7.Programmi di simulazione SRIM, SREM, CXRO, Database NIST. 8.Misure in Laboratorio Interazione laser-materia – Preparazione set-up per applicazioni laser, Produzione di Plasmi in aria , in gas e in vuoto, Misure di ablation yield, Misure TOF, Misure MQS, Misure XRF, uso di differenti rivelatori, misure di dose, misure ottiche di assorbanza, trasmittanza, riflettanza e scattering per fasci laser. Interazioni Laser-materia; Produzione di plasmi; Fisica dei plasmi in equilibrio e in non equilibrio; Rivelatori di radiazioni per spettrometria di massa e tempo di volo; Simulazione e utilizzo di database di rete; Tecniche di analisi e di trattamento di materiali.