{"id":17874,"date":"2023-09-10T19:38:38","date_gmt":"2023-09-10T17:38:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/?p=17874"},"modified":"2025-06-15T11:48:21","modified_gmt":"2025-06-15T09:48:21","slug":"interazioni-delle-radiazioni-con-la-materia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/interazioni-delle-radiazioni-con-la-materia\/","title":{"rendered":"Interazioni delle Radiazioni con la Materia"},"content":{"rendered":"\n<p>Le <strong>radiazioni ionizzanti<\/strong> hanno la capacit\u00e0 di provocare la <strong>ionizzazione<\/strong>, ossia l&#8217;espulsione di elettroni, negli atomi del materiale attraversato. \u00c8 possibile distinguere i vari tipi di radiazioni ionizzanti in due categorie principali:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Radiazioni Corpuscolari<\/strong>: Queste sono costituite da particelle subatomiche cariche, come particelle alfa (\u03b1), particelle beta (\u03b2), protoni e ioni, nonch\u00e9 da particelle neutre come i neutroni. Queste particelle si muovono ad elevate energie cinetiche.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Radiazioni Elettromagnetiche<\/strong>: Queste radiazioni comprendono i fotoni X e \u03b3, che sono prive sia di massa che di carica elettrica e si propagano alla velocit\u00e0 della luce.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Una suddivisione ulteriore pu\u00f2 essere applicata in base alle interazioni delle radiazioni con la materia. In questo contesto, possiamo distinguere vari tipi di radiazioni in:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Radiazioni Direttamente Ionizzanti<\/strong>: Queste sono costituite da particelle cariche, come elettroni, protoni, particelle alfa e ioni, che interagiscono direttamente con gli atomi del materiale attraversato. La loro energia cinetica \u00e8 sufficiente per provocare la ionizzazione mediante collisione con gli elettroni atomici.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Radiazioni Indirettamente Ionizzanti<\/strong>: Queste radiazioni comprendono particelle prive di carica elettrica, come i neutroni, e fotoni. Quando interagiscono con la materia, possono innescare la ionizzazione indiretta inducendo movimenti di particelle direttamente ionizzanti o causando reazioni nucleari.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>I fotoni X e \u03b3 possono interagire con gli atomi della materia attraversata attraverso diversi meccanismi, la cui probabilit\u00e0 di occorrenza (<strong>sezione d&#8217;urto<\/strong>) dipende dall&#8217;energia dei fotoni e dal tipo di materiale attraversato. I principali meccanismi di interazione per queste radiazioni sono l\u2019effetto fotoelettrico, l\u2019effetto Compton, e la produzione di coppie.<\/p>\n\n\n<div id=\"bmscience4144518952\" style=\"margin-top: 15px;margin-bottom: 15px;margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/45dzPgP\" target=\"_blank\" aria-label=\"81DaP+QCO0L._SX3000_\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/81DaPQCO0L._SX3000_.jpg\" alt=\"\"  srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/81DaPQCO0L._SX3000_.jpg 2415w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/81DaPQCO0L._SX3000_-300x59.jpg 300w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/81DaPQCO0L._SX3000_-1024x201.jpg 1024w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/81DaPQCO0L._SX3000_-768x151.jpg 768w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/81DaPQCO0L._SX3000_-1536x301.jpg 1536w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2026\/01\/81DaPQCO0L._SX3000_-2048x402.jpg 2048w\" sizes=\"auto, (max-width: 2415px) 100vw, 2415px\" width=\"2415\" height=\"474\"  style=\"display: inline-block;\" \/><\/a><\/div>\n\n\n<div id=\"rtoc-mokuji-wrapper\" class=\"rtoc-mokuji-content frame4 preset2 animation-slide rtoc_open default\" data-id=\"17874\" data-theme=\"eStar\">\n\t\t\t<div id=\"rtoc-mokuji-title\" class=\"rtoc_btn_none rtoc_center\">\n\t\t\t\n\t\t\t<span>Indice dei contenuti<\/span>\n\t\t\t<\/div><ul class=\"rtoc-mokuji mokuji_none level-2\"><li class=\"rtoc-item\"><a href=\"#rtoc-1\">Effetto fotoelettrico<\/a><ul class=\"rtoc-mokuji mokuji_none level-2\"><li class=\"rtoc-item\"><a href=\"#rtoc-2\">Effetto Compton<\/a><\/li><li class=\"rtoc-item\"><a href=\"#rtoc-3\">Produzione di Coppie<\/a><\/li><li class=\"rtoc-item\"><a href=\"#rtoc-4\"><strong>Coefficiente di Attenuazione Lineare e Legge di Attenuazione Esponenziale<\/strong><\/a><\/li><li class=\"rtoc-item\"><a href=\"#rtoc-5\">Interazioni delle Particelle Cariche con la Materia<\/a><\/li><\/ul><\/li><\/ol><\/div><h3 id=\"rtoc-1\"  class=\"wp-block-heading\">Effetto fotoelettrico<\/h3>\n\n\n<div class=\"wp-block-image wp-image-17875\">\n<figure class=\"alignright is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"520\" height=\"345\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Effetto-fotoelettrico.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-17875\" style=\"width:355px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Effetto-fotoelettrico.jpg 520w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Effetto-fotoelettrico-300x199.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 520px) 100vw, 520px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Effetto fotoelettrico.<br>Fonte:&nbsp;<a href=\"https:\/\/www.amazon.it\/gp\/search?ie=UTF8&amp;tag=bmscience.net-21&amp;linkCode=ur2&amp;linkId=26836e739cfede8ee8de1cdbb724998c&amp;camp=3414&amp;creative=21718&amp;index=books&amp;keywords=Fondamenti%20di%20medicina%20nucleare.%20Tecniche%20e%20applicazioni\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p>L&#8217;effetto fotoelettrico \u00e8 un fenomeno in cui un fotone interagisce con un elettrone atomico, causando l&#8217;espulsione di quest&#8217;ultimo dall&#8217;atomo. Perch\u00e9 questo fenomeno si verifichi, l&#8217;energia del fotone deve essere maggiore dell&#8217;energia di legame dell&#8217;elettrone coinvolto nell&#8217;interazione, tipicamente un elettrone interno come quelli degli orbitali K o L. Dopo la collisione, il fotone scompare e tutta la sua energia viene trasferita all&#8217;elettrone espulso. L&#8217;energia cinetica finale dell&#8217;elettrone (K<sub>e-<\/sub>) \u00e8 data da:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>K<sub>e-<\/sub> = h\u03bd &#8211; E<sub>l<\/sub><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Dove <strong>h\u03bd<\/strong> rappresenta l&#8217;energia del fotone e <strong>E<sub>l<\/sub><\/strong> \u00e8 l&#8217;energia di legame dell&#8217;elettrone nell&#8217;atomo.<\/p>\n\n\n\n<p>L&#8217;orbitale atomico precedentemente occupato dall&#8217;elettrone espulso viene successivamente riempito da un altro elettrone atomico proveniente da un orbitale a energia pi\u00f9 elevata. Questo processo \u00e8 accompagnato dall&#8217;emissione di un <strong>fotone X di fluorescenza<\/strong>.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image wp-image-17876\">\n<figure class=\"alignleft is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"734\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Coefficiente-di-attenuazione-massico-del-piombo-in-funzione-dellenergia.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-17876\" style=\"width:434px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Coefficiente-di-attenuazione-massico-del-piombo-in-funzione-dellenergia.jpg 1024w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Coefficiente-di-attenuazione-massico-del-piombo-in-funzione-dellenergia-300x215.jpg 300w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Coefficiente-di-attenuazione-massico-del-piombo-in-funzione-dellenergia-768x551.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Coefficiente di attenuazione massico del piombo, in funzione dell\u2019energia. Le discontinuit\u00e0 (<strong>edge<\/strong>) nella curva relativa all\u2019effetto fotoelettrico corrispondono alle energie di legame degli elettroni K, L e M. Sono anche indicati gli intervalli energetici tipici di interesse in radiodiagnostica, in medicina nucleare, e in radioterapia.<br>Fonte:&nbsp;<a href=\"https:\/\/www.amazon.it\/gp\/search?ie=UTF8&amp;tag=bmscience.net-21&amp;linkCode=ur2&amp;linkId=26836e739cfede8ee8de1cdbb724998c&amp;camp=3414&amp;creative=21718&amp;index=books&amp;keywords=Fondamenti%20di%20medicina%20nucleare.%20Tecniche%20e%20applicazioni\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p>La probabilit\u00e0 che un fotone con un&#8217;energia E\u03b3 subisca l&#8217;effetto fotoelettrico \u00e8 proporzionale a <strong>Z<sup>4<\/sup>\/E<sub>\u03b3<\/sub><sup>3<\/sup><\/strong>, dove Z \u00e8 il numero atomico del materiale attraversato. Di conseguenza, l&#8217;effetto fotoelettrico prevale a basse energie dei fotoni e in materiali con elevato numero atomico. Quando l&#8217;energia dei fotoni incidenti varia, la probabilit\u00e0 di subire l&#8217;effetto fotoelettrico presenta delle discontinuit\u00e0, chiamate &#8220;<strong>edge<\/strong>&#8220;. Queste discontinuit\u00e0 si verificano alle energie di legame degli elettroni nei vari orbitali. Ad esempio, il <strong>K-edge<\/strong> per un dato materiale si trova all&#8217;energia di legame degli elettroni dell&#8217;orbitale K. Fotoni con un&#8217;energia inferiore al K-edge non possono causare l&#8217;effetto fotoelettrico sugli elettroni K poich\u00e9 non hanno sufficiente energia per espellerli dall&#8217;atomo. Lo stesso principio si applica agli L-edges e M-edges.<\/p>\n\n\n<div id=\"bmscience2593501088\" style=\"margin-top: 15px;margin-bottom: 15px;margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/3Z1y57a\" target=\"_blank\" aria-label=\"51pUYGoTqgL._SX3000_\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/51pUYGoTqgL._SX3000_.jpg\" alt=\"\"  srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/51pUYGoTqgL._SX3000_.jpg 2006w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/51pUYGoTqgL._SX3000_-300x79.jpg 300w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/51pUYGoTqgL._SX3000_-1024x268.jpg 1024w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/51pUYGoTqgL._SX3000_-768x201.jpg 768w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/51pUYGoTqgL._SX3000_-1536x402.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 2006px) 100vw, 2006px\" width=\"2006\" height=\"525\"  style=\"display: inline-block;\" \/><\/a><\/div>\n\n\n<h3 id=\"rtoc-2\"  class=\"wp-block-heading\">Effetto Compton<\/h3>\n\n\n<div class=\"wp-block-image wp-image-17878\">\n<figure class=\"alignright is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"495\" height=\"346\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Effetto-Compton.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-17878\" style=\"width:375px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Effetto-Compton.jpg 495w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Effetto-Compton-300x210.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 495px) 100vw, 495px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Effetto Compton<br>Fonte: <a href=\"https:\/\/www.amazon.it\/gp\/search?ie=UTF8&amp;tag=bmscience.net-21&amp;linkCode=ur2&amp;linkId=26836e739cfede8ee8de1cdbb724998c&amp;camp=3414&amp;creative=21718&amp;index=books&amp;keywords=Fondamenti%20di%20medicina%20nucleare.%20Tecniche%20e%20applicazioni\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p>L&#8217;effetto Compton \u00e8 un processo in cui un fotone interagisce con un elettrone atomico. Questa interazione \u00e8 pi\u00f9 rilevante per gli elettroni poco legati all&#8217;atomo, come quelli degli orbitali pi\u00f9 esterni, poich\u00e9 si presume che l&#8217;energia di legame di questi elettroni sia trascurabile rispetto a quella del fotone incidente. Durante l&#8217;interazione, l&#8217;elettrone viene espulso dall&#8217;atomo, e il fotone viene disperso in una direzione diversa da quella di incidenza. L&#8217;energia finale del fotone \u00e8 minore di quella iniziale perch\u00e9 una parte di essa viene trasferita all&#8217;elettrone durante la collisione. L&#8217;effetto Compton prevale a energie intermedie e la sua sezione d&#8217;urto \u00e8 approssimativamente proporzionale al numero atomico Z del materiale.<\/p>\n\n\n\n<p>Supponiamo che inizialmente l&#8217;energia cinetica e la quantit\u00e0 di moto dell&#8217;elettrone siano entrambe nulle, e che la direzione di propagazione del fotone incidente, con energia h\u03bd, sia parallela all&#8217;asse x. Dopo l&#8217;urto, il fotone e l&#8217;elettrone sono diffusi a angoli <strong>\u03b8<\/strong> e <strong>\u03c6<\/strong> rispettivamente. Applicando la conservazione dell&#8217;energia e della quantit\u00e0 di moto, otteniamo le seguenti equazioni:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Conservazione dell&#8217;energia<\/strong>: <strong>h\u03bd + m<sub>e<\/sub>c<sup>2<\/sup> = h\u03bd&#8217; + (m<sub>e<\/sub>c<sup>2<\/sup> + K<sub>e<\/sub>).<br>\n<\/strong>Dove <strong>h\u03bd&#8217;<\/strong> rappresenta l&#8217;energia del fotone dopo l&#8217;urto, <strong>K<sub>e<\/sub><\/strong> \u00e8 l&#8217;energia cinetica dell&#8217;elettrone dopo l&#8217;urto, <strong>m<sub>e<\/sub>c<sup>2<\/sup><\/strong> \u00e8 l&#8217;energia a riposo dell&#8217;elettrone.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Conservazione della quantit\u00e0 di moto<\/strong> lungo l&#8217;asse x: <strong>h\u03bd\/c = (h\u03bd&#8217;\/c) cos \u03b8 + p<sub>e<\/sub> cos \u03c6.<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li><strong>Conservazione della quantit\u00e0 di moto<\/strong> lungo l&#8217;asse y: <strong>0 = (h\u03bd&#8217;\/c) sin \u03b8 + p<sub>e<\/sub> sin \u03c6.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Nelle equazioni sopra, <strong>h\u03bd\/c<\/strong> rappresenta la quantit\u00e0 di moto del fotone prima dell&#8217;urto ed \u00e8 uguale a <strong>h\u03bd&#8217;\/c<\/strong> dopo l&#8217;urto. Risolvendo queste equazioni simultaneamente, si pu\u00f2 ottenere una relazione tra l&#8217;energia iniziale, l&#8217;energia finale e l&#8217;angolo di diffusione del fotone:<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"846\" height=\"327\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Equazione-finale.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-17879\" style=\"width:286px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Equazione-finale.jpg 846w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Equazione-finale-300x116.jpg 300w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Equazione-finale-768x297.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 846px) 100vw, 846px\" \/><\/figure>\n<\/div>\n\n<div id=\"bmscience1943210653\" style=\"margin-top: 15px;margin-bottom: 15px;margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><div data-id='24157' class='amazon-auto-links aal-js-loading'><p class='now-loading-placeholder'>Now loading&#8230;<\/p><\/div>\r\n\r\n<\/div>\n\n\n<h3 id=\"rtoc-3\"  class=\"wp-block-heading\">Produzione di Coppie<\/h3>\n\n\n<div class=\"wp-block-image wp-image-17881\">\n<figure class=\"alignright is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"520\" height=\"229\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Produzione-di-coppie.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-17881\" style=\"width:381px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Produzione-di-coppie.jpg 520w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Produzione-di-coppie-300x132.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 520px) 100vw, 520px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Produzione di coppie.<br>Fonte: <a href=\"https:\/\/www.amazon.it\/gp\/search?ie=UTF8&amp;tag=bmscience.net-21&amp;linkCode=ur2&amp;linkId=26836e739cfede8ee8de1cdbb724998c&amp;camp=3414&amp;creative=21718&amp;index=books&amp;keywords=Fondamenti%20di%20medicina%20nucleare.%20Tecniche%20e%20applicazioni\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p>Nel processo di produzione di coppie, un fotone con energia sufficientemente elevata interagisce con il campo elettrico di un nucleo atomico, &#8220;creando&#8221; una <strong>coppia elettrone-positrone<\/strong>. Questo fenomeno \u00e8 in accordo con la celebre relazione di Einstein, <strong>E = mc<sup>2<\/sup><\/strong>, che stabilisce che l&#8217;energia pu\u00f2 essere trasformata in materia e viceversa. Dopo la formazione della coppia, il fotone scompare perch\u00e9 tutta la sua energia iniziale \u00e8 stata trasferita alle particelle create.<\/p>\n\n\n\n<p>Perch\u00e9 questo processo possa verificarsi, l&#8217;energia del fotone incidente deve essere maggiore o almeno uguale all&#8217;energia a riposo delle due particelle create, cio\u00e8 dell&#8217;elettrone e del positrone:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>h\u03bd \u2265 m<sub>e\u2212<\/sub>c<sup>2<\/sup> + m<sub>e+<\/sub>c<sup>2<\/sup> = 2 m<sub>e\u2212<\/sub>c<sup>2<\/sup> =&nbsp;1022 keV<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>La produzione di una coppia elettrone-positrone \u00e8 quindi un processo a soglia: per energie dei fotoni incidenti inferiori a 1022 keV (chiamata <strong>energia di soglia per la produzione di coppie<\/strong>), questo processo non pu\u00f2 avvenire perch\u00e9 l&#8217;energia disponibile \u00e8 inferiore alla massa-energia della coppia elettrone-positrone. Nel caso in cui l&#8217;energia del fotone sia uguale a quella di soglia, le particelle prodotte avranno energia cinetica e quantit\u00e0 di moto nulle, mentre la quantit\u00e0 di moto del fotone incidente verr\u00e0 trasferita al nucleo. In questo caso, tutta l&#8217;energia disponibile \u00e8 stata utilizzata per creare l&#8217;elettrone e il positrone.<\/p>\n\n\n\n<p>La probabilit\u00e0 di avere produzione di coppie diventa significativa solo a energie molto pi\u00f9 elevate della soglia e l&#8217;energia in eccesso viene convertita nelle energie cinetiche dell&#8217;elettrone e del positrone. Queste energie sono distribuite in modo tale da soddisfare la conservazione dell&#8217;energia e della quantit\u00e0 di moto totali durante l&#8217;interazione. Per questo motivo, la produzione di coppie non \u00e8 di interesse in campo radiodiagnostico, dove le energie dei fotoni sono sempre inferiori all&#8217;energia di soglia. Tuttavia, la produzione di coppie \u00e8 il principale meccanismo di interazione, insieme all&#8217;effetto Compton, utilizzato in <strong>radioterapia<\/strong>, dove i fotoni utilizzati hanno di solito energie comprese tra 1 MeV e 18 MeV.<\/p>\n\n\n<div id=\"bmscience4114966252\" style=\"margin-top: 15px;margin-bottom: 15px;margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/4k1fShA\" target=\"_blank\" aria-label=\"2f38a0b9-3bd0-43d0-aea0-c05a33332c2e._CR0,0,3000,600_SX1920_\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/2f38a0b9-3bd0-43d0-aea0-c05a33332c2e._CR003000600_SX1920_.jpg\" alt=\"\"  srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/2f38a0b9-3bd0-43d0-aea0-c05a33332c2e._CR003000600_SX1920_.jpg 1920w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/2f38a0b9-3bd0-43d0-aea0-c05a33332c2e._CR003000600_SX1920_-300x60.jpg 300w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/2f38a0b9-3bd0-43d0-aea0-c05a33332c2e._CR003000600_SX1920_-1024x205.jpg 1024w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/2f38a0b9-3bd0-43d0-aea0-c05a33332c2e._CR003000600_SX1920_-768x154.jpg 768w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/2f38a0b9-3bd0-43d0-aea0-c05a33332c2e._CR003000600_SX1920_-1536x307.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1920px) 100vw, 1920px\" width=\"1920\" height=\"384\"  style=\"display: inline-block;\" \/><\/a><\/div>\n\n\n<h3 id=\"rtoc-4\"  class=\"wp-block-heading\"><strong>Coefficiente di Attenuazione Lineare e Legge di Attenuazione Esponenziale<\/strong><\/h3>\n\n\n\n<p>Per descrivere quantitativamente l&#8217;interazione di un fascio di raggi X o \u03b3 con la materia, si utilizza il <strong>coefficiente di attenuazione lineare<\/strong>, indicato con <strong>\u03bc<\/strong>. Questo coefficiente rappresenta la probabilit\u00e0, per unit\u00e0 di spessore, che un fotone&nbsp; interagisca con un atomo attraverso uno dei meccanismi di interazione precedentemente descritti. Il coefficiente di attenuazione lineare ha le dimensioni dell&#8217;inverso di una lunghezza e si misura in <strong>m<sup>-1<\/sup><\/strong> nel Sistema Internazionale.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image wp-image-17882\">\n<figure class=\"alignright is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"526\" height=\"240\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Attenuazione-di-un-fascio-di-fotoni-in-un-materiale.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-17882\" style=\"width:415px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Attenuazione-di-un-fascio-di-fotoni-in-un-materiale.jpg 526w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Attenuazione-di-un-fascio-di-fotoni-in-un-materiale-300x137.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 526px) 100vw, 526px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Attenuazione di un fascio di fotoni in un materiale.<br>Fonte: <a href=\"https:\/\/www.amazon.it\/gp\/search?ie=UTF8&amp;tag=bmscience.net-21&amp;linkCode=ur2&amp;linkId=26836e739cfede8ee8de1cdbb724998c&amp;camp=3414&amp;creative=21718&amp;index=books&amp;keywords=Fondamenti%20di%20medicina%20nucleare.%20Tecniche%20e%20applicazioni\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p>Il coefficiente di attenuazione lineare \u00e8 una funzione delle sezioni d&#8217;urto dei vari processi di interazione dei fotoni con la materia, quindi dipende dall&#8217;energia dei fotoni incidenti, dal numero atomico del materiale attraversato e dalla sua densit\u00e0. Il rapporto tra il coefficiente di attenuazione lineare (\u03bc) e la densit\u00e0 del materiale (\u03c1) \u00e8 chiamato <strong>coefficiente di attenuazione massico<\/strong>, misurato in <strong>m<sup>2<\/sup>\/kg<\/strong> nel SI.<\/p>\n\n\n\n<p>Per comprendere come il fascio di fotoni diminuisca mentre attraversa un materiale di spessore L, possiamo utilizzare la <strong>legge di attenuazione esponenziale<\/strong>. La probabilit\u00e0 che un fotone interagisca con un atomo in uno spessore infinitesimo <strong>dx<\/strong> \u00e8 data da <strong>\u03bcdx<\/strong>. Dopo aver attraversato questo spessore infinitesimo, il numero di fotoni che non ha subito interazioni diminuisce di una quantit\u00e0 infinitesima, cio\u00e8:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>dN = -\u03bcNdx<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Integrando questa equazione su tutto lo spessore <strong>L<\/strong>, otteniamo il numero <strong>N<\/strong> di fotoni che hanno attraversato l&#8217;intero spessore senza subire alcuna interazione:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>N = N<sub>0<\/sub>e<sup>-\u03bcL<\/sup><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Questa equazione \u00e8 conosciuta come la legge di attenuazione esponenziale. \u00c8 utilizzata per calcolare lo spessore di materiale necessario per attenuare un fascio incidente di una quantit\u00e0 desiderata. Ad esempio, per ridurre l&#8217;intensit\u00e0 di un fascio di fotoni monoenergetici di un fattore <strong>T = N\/N<sub>0<\/sub> = 10<sup>-5<\/sup><\/strong>, lo spessore L necessario pu\u00f2 essere calcolato risolvendo:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>T = N\/N<sub>0<\/sub> = e<sup>-\u03bcL<\/sup> = 10<sup>-5<\/sup><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Risolvendo per <strong>L<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>ln (e<sup>-\u03bcL<\/sup>) = ln (10<sup>-5<\/sup>)<\/strong><br>\n<strong>\u2013\u03bcL = \u20135ln10<\/strong><br>\n<strong>L = (5ln10 \/ \u03bc) \u2248 11,5 \/ \u03bc<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>\u00c8 importante notare che questo calcolo \u00e8 valido solo per <strong>fotoni monoenergetici<\/strong>. In casi in cui il fascio di fotoni ha una distribuzione energetica pi\u00f9 complessa, come quelli prodotti dai tubi a raggi X, questo calcolo \u00e8 valido solo in modo approssimativo, poich\u00e9 non tiene conto della dipendenza del coefficiente di attenuazione dall&#8217;energia.<\/p>\n\n\n\n<p>In <strong>radioprotezione<\/strong>, sono comunemente utilizzati lo <strong>spessore emivalente<\/strong> (<strong>SEV<\/strong>), che \u00e8 lo spessore necessario per dimezzare il numero di fotoni del fascio incidente, e lo <strong>spessore decivalente<\/strong> (<strong>SDV<\/strong>), che \u00e8 lo spessore necessario per ridurre l&#8217;intensit\u00e0 del fascio primario di un fattore 10.<\/p>\n\n\n<div id=\"bmscience1733251287\" style=\"margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><div data-id='24153' class='amazon-auto-links aal-js-loading'><p class='now-loading-placeholder'>Caricamento&#8230;<\/p><\/div>\r\n\r\n<\/div>\n\n\n<h3 id=\"rtoc-5\"  class=\"wp-block-heading\">Interazioni delle Particelle Cariche con la Materia<\/h3>\n\n\n\n<p>Nel paragrafo precedente abbiamo esaminato come i fotoni, privi di carica elettrica, interagiscono con la materia. In seguito a queste interazioni, vengono sempre prodotti elettroni secondari che, a loro volta, interagiscono con gli atomi circostanti, causando <strong>ionizzazione<\/strong>. La quantit\u00e0 di ionizzazione prodotta nella materia da un fascio di raggi X o \u03b3 \u00e8 principalmente dovuta alle interazioni degli elettroni secondari. Pertanto, la comprensione dei meccanismi di interazione delle particelle cariche con la materia \u00e8 importante non solo quando il fascio primario \u00e8 costituito da particelle \u03b1, \u03b2 o ioni.<\/p>\n\n\n\n<p>A differenza delle particelle neutre, tutte le particelle cariche sono influenzate dal <strong>campo elettrico<\/strong> generato dagli elettroni e dai nuclei degli atomi presenti nella materia attraversata. Di conseguenza, \u00e8 impossibile che attraversino qualsiasi spessore di materiale, per quanto sottile, senza subire interazioni di tipo elettrostatico (o coulombiane). Ogni volta che avviene un urto, le particelle cariche del fascio di radiazione producono eccitazione e ionizzazione nella materia, riducendo progressivamente la loro energia fino a fermarsi. L&#8217;energia media persa dalle particelle del fascio per unit\u00e0 di lunghezza \u00e8 chiamata <strong>potere frenante del mezzo<\/strong> e viene indicata con la lettera <strong>S<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>S = -dE\/dx<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Il potere frenante dipende in modo complesso dal tipo di particella, dalla sua velocit\u00e0 e dal tipo di materiale attraversato. Nel caso di particelle cariche pesanti come protoni, \u03b1 e ioni, il potere frenante \u00e8 approssimativamente dato da:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>S \u221d NZz<sup>2<\/sup>\/v<sup>2<\/sup><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Dove <strong>Z<\/strong> \u00e8 il numero atomico del materiale, <strong>N<\/strong> \u00e8 il numero di atomi per unit\u00e0 di volume, <strong>v<\/strong> \u00e8 la velocit\u00e0 della particella e <strong>z<\/strong> il suo numero atomico.<\/p>\n\n\n\n<p>Per particelle leggere come elettroni e positroni, il potere frenante \u00e8 approssimativamente dato da:<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>S \u221d NZ\/v<sup>2<\/sup><\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Il concetto di &#8220;<strong>range<\/strong>&#8221; \u00e8 definito come lo spessore medio di materiale attraverso cui una particella carica deve passare affinch\u00e9 essa perda tutta la sua energia cinetica. Il range, indicato con <strong>R<\/strong>, \u00e8 un parametro importante per queste particelle. Tuttavia, va notato che il concetto di range non \u00e8 applicabile alle particelle neutre, come i fotoni, poich\u00e9 la loro intensit\u00e0 non pu\u00f2 essere ridotta a zero senza attraversare uno spessore infinito di materiale, come previsto dall&#8217;Equazione (<strong>N = N<sub>0<\/sub>e<sup>-\u03bcL<\/sup><\/strong>).<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image size-full wp-image-17884\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"753\" height=\"192\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Fattore-di-trasmissione-per-particelle-cariche-in-funzione-dello-spessore-attraversato-e-definizione-di-range.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-17884\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Fattore-di-trasmissione-per-particelle-cariche-in-funzione-dello-spessore-attraversato-e-definizione-di-range.jpg 753w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/Fattore-di-trasmissione-per-particelle-cariche-in-funzione-dello-spessore-attraversato-e-definizione-di-range-300x76.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 753px) 100vw, 753px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Fattore di trasmissione per particelle cariche in funzione dello spessore attraversato e definizione di range. Il riquadro di <span style=\"text-decoration: underline;\">sinistra<\/span> rappresenta schematicamente il processo di misurazione del fattore di trasmissione.<br>Nel caso di particelle leggere (a <span style=\"text-decoration: underline;\">destra<\/span>), il range R<sub>50<\/sub> \u00e8 definito come lo spessore per cui il fattore di trasmissione \u00e8 uguale al 50%, mentre il range estrapolato R<sub>ex<\/sub> \u00e8 definito come lo spessore ottenuto proiettando sull\u2019asse delle ascisse la retta tangente alla curva di trasmissione nel punto L=R<sub>50<\/sub>.<br>Fonte: <a href=\"https:\/\/www.amazon.it\/gp\/search?ie=UTF8&amp;tag=bmscience.net-21&amp;linkCode=ur2&amp;linkId=26836e739cfede8ee8de1cdbb724998c&amp;camp=3414&amp;creative=21718&amp;index=books&amp;keywords=Fondamenti%20di%20medicina%20nucleare.%20Tecniche%20e%20applicazioni\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignright size-large is-resized\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/4aTddDr\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"817\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/610uHTJ76qL._SL1036_-817x1024.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-18269\" style=\"width:165px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/610uHTJ76qL._SL1036_-817x1024.jpg 817w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/610uHTJ76qL._SL1036_-239x300.jpg 239w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/610uHTJ76qL._SL1036_-768x962.jpg 768w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/610uHTJ76qL._SL1036_.jpg 827w\" sizes=\"auto, (max-width: 817px) 100vw, 817px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\"><strong><a href=\"https:\/\/amzn.to\/4aTddDr\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Acquista ora<\/a><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p>Le particelle cariche possono perdere energia in vari modi, e uno di essi \u00e8 la <strong>collisione coulombiana anelastica<\/strong>, in cui emettono radiazione elettromagnetica (raggi X) chiamata <strong>radiazione di frenamento<\/strong> o <em><strong>bremsstrahlung<\/strong><\/em>. Questa radiazione \u00e8 responsabile di una parte delle perdite di energia delle particelle cariche e le perdite per irraggiamento sono relativamente minori rispetto alle perdite per collisione, particolarmente per particelle cariche pesanti come protoni e ioni. Le <strong>perdite per irraggiamento<\/strong> diventano pi\u00f9 significative per particelle leggere come gli elettroni. Inoltre, il rapporto tra perdite per irraggiamento e per collisione aumenta con l&#8217;aumentare del numero atomico del materiale attraversato. Pertanto, nella progettazione di apparecchiature come tubi radiogeni, in cui la radiazione di frenamento \u00e8 la principale componente di emissione, si utilizzano materiali ad alto numero atomico come il <strong>tungsteno<\/strong> o il <strong>molibdeno<\/strong>. D&#8217;altro canto, quando si vuole schermare un fascio di elettroni minimizzando l&#8217;emissione di radiazione di frenamento, si utilizzano materiali a basso numero atomico come il polietilene o altre plastiche.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p><em>Fonte:&nbsp;<\/em><a href=\"https:\/\/www.amazon.it\/gp\/search?ie=UTF8&amp;tag=bmscience.net-21&amp;linkCode=ur2&amp;linkId=26836e739cfede8ee8de1cdbb724998c&amp;camp=3414&amp;creative=21718&amp;index=books&amp;keywords=Fondamenti%20di%20medicina%20nucleare.%20Tecniche%20e%20applicazioni\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Fondamenti di medicina nucleare. Tecniche e applicazioni.<\/a><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n<div id=\"bmscience2816513626\" style=\"margin-top: 15px;margin-bottom: 15px;margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/4ka0hgw\" target=\"_blank\" aria-label=\"513U8IftiaL._SX3000_\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/513U8IftiaL._SX3000_.jpg\" alt=\"\"  srcset=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/513U8IftiaL._SX3000_.jpg 1991w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/513U8IftiaL._SX3000_-300x75.jpg 300w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/513U8IftiaL._SX3000_-1024x256.jpg 1024w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/513U8IftiaL._SX3000_-768x192.jpg 768w, https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/513U8IftiaL._SX3000_-1536x383.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1991px) 100vw, 1991px\" width=\"1991\" height=\"497\"  style=\"display: inline-block;\" \/><\/a><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Le radiazioni ionizzanti hanno la capacit\u00e0 di provocare la ionizzazione, ossia l&#8217;espulsione di elettroni, negli atomi del materiale attraversato. \u00c8 possibile distinguere i vari tipi di radiazioni ionizzanti in due categorie principali: Una suddivisione ulteriore pu\u00f2 essere applicata in base alle interazioni delle radiazioni con la materia. 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