FACOLTÀ DI SCIENZE - UNIVERSITÀ DI CATANIA

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Arnaldo Pisani
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1 LABORATORIO DI FISICA DELLA MATERIA PROF. S. O. TROJA SORGENTI DI RADIAZIONE: Sorgenti di particelle. Sorgenti di radiazione elettromagnetica. Lampade, diodi, laser. Monocromatori. Filtri ad assorbimento e ad interferenza. Prismi. Reticoli in trasmissione e in riflessione. Sfera integratrice. RIVELATORI DI RADIAZIONE: Scintillatori. Rivelatori a stato solido. Celle fotovoltaiche e fotoconduttive, tubi fotoemissivi, fotomoltiplicatori, CCD. SPETTROFOTOMETRIA IR VIS UV: Proprietà ottiche dei materiali. Misure di assorbanza e riflettanza. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. FENOMENI DI LUMINESCENZA: Emissione spontanea ed emissione stimolata. Modelli fenomenologici. Termoluminescenza. Luminescenza otticamente stimolata. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. SPETTROMETRIA RAMAN: Trattazione classica e quantistica dell effetto Raman. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. FENOMENI DI RISONANZA: Risonanza Paramagnetica Elettronica. Risonanza Magnetica Nucleare. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. MICROANALISI CON FASCI DI PARTICELLE: Particle-Induced X ray Emission (PIXE). Particle- Induced Gamma ray Emission (PIGE). Spettrometria di massa con atomizzazione al plasma (ICP-MS). Applicazioni.

2 ELEMENTI DI DOSIMETRIA E RADIOPROTEZIONE PROF. G. BURRAFATO Elementi di base della dosimetria delle radiazioni ionizzanti Caratteristiche delle sorgenti di radiazione di interesse per la dosimetria. Proprietà dei campi di radiazione (direttamente e indirettamente ionizzante) e loro caratterizzazione. Definizione delle grandezze di base (fluenza di particelle e di energia, attività, costanti di decadimento). Interazione radiazione materia e grandezze di interesse in dosimetria: coefficienti di attenuazione, di trasferimento e di assorbimento di energia, potere frenante, LET. Grandezze dosimetriche di base: esposizione, kerma, dose assorbita. Cenni di radioprotezione Le grandezze dosimetriche protezionistiche: equivalente di dose, dose efficace, dose equivalente. - Le grandezze operative per la dosimetria in radioprotezione: equivalente di dose ambiente, direzionale e personale per fotoni, particelle cariche e neutroni; loro correlazioni con le grandezze dosimetriche di base. Riferimenti normativi: Legge 1860/62 (sull'impiego pacifico dell'energia nucleare), D.Lgs.230/1995 modificato dal D.Lgs.241/2000 (protezione dei lavoratori e della popolazione) e D.Lgs.187/2000 (protezione del paziente).

3 ANALISI PER IMMAGINI DOCENTE: GUELI ANNA PARTE GENERALE Richiami. Interazione radiazione materia. Rivelatori e tecniche analitiche per acquisizione di immagini. Rappresentazioni di segnali e immagini. Segnali, immagini analogiche e digitali. Formazione delle immagini a livello di grigio. Spazi colore. Formazione delle immagini a colori nelle pellicole e nei dispositivi digitali. Parametri caratteristici di un immagine. Immagini digitali. Elementi fisici dell immagine. Rivelazione e registrazione. Modello numerico e dinamica. Risoluzione spaziale e dimensione. Profondità di colore. Formati di memorizzazione e archiviazione. Generalità delle tecniche di compressione. Immagini raster e vettoriali. Elaborazione di immagini. Miglioramento della qualità delle immagini. Istogramma. Processi di filtraggio. Convoluzione per l'esaltazione di immagini e la riduzione del rumore. Segmentazione basata sul colore. Segmentazione di oggetti. TECNICHE DI IMAGING Immagini in microscopia elettronica. Principi fisici di base della microscopia elettronica. Immagini in elettroni secondari e retrodiffusi. Mappature X. Imaging multispettrale IR-vis-UV. Sorgenti. Rivelatori. Riflettometria IR. Immagini nel visibile. Immagini di fluorescenza UV. Informazioni. Applicazioni. Radiografia X. Sorgenti. Assorbimento e immagine radiologica. Attenuazione del fascio. Lastre e film radiografici. Immagini radiografiche digitali. Applicazioni. Risonanza Magnetica. Sorgenti. Magnetizzazione. Tempi di rilassamento. MRI Magnetic resonance for imaging. Informazioni e applicazioni.

4 COLORIMETRIA DOCENTE: GUELI ANNA Elementi di ottica per la misura e la specificazione del colore. Velocità della luce e indice di rifrazione. Riflessione e rifrazione.. Radiometria: grandezze, leggi e sfera integratrice. Analisi spettrale della luce. Dispersione. Diffrazione e interferenza. Fisiologia della visione e percezione del colore. Sistema ottico dell occhio e formazione delle immagini. Fotorecettori e colori spettrali. Color matching. Trivarianza della visione cromatica. Colore degli oggetti illuminati. Difetti della visione a colori. Fotometria e basi della colorimetria. Unità e grandezze fotometriche. Illuminanti e sorgenti di luce standard CIE. Osservatori standard CIE. Strumentazione fotometrica e radiometrica. Cromaticità e diagrammi di cromaticità. Metamerismo. Proprietà ottiche dei corpi non autoluminosi. Mezzi trasparenti. Mezzi torbidi. Formulazione delle sostanze coloranti: coloranti, pigmenti, equazioni di Kubelka-Munk- Saunderson. Grandezze fisiche e geometrie standard per la specificazione del colore. Colorimetria. Specificazione del colore di una sorgente di luce. Specificazione del colore superficiale. Specificazione del colore fluorescente. Indice di bianco e indice di tinta. Calcoli colorimetrici. Scale psicometriche e sistemi standard CIE 1976: CIELUV e CIELAB. Specificazione del colore. Strumentazione fotometrica e spettrofotometrica. Misurazione del fattore di riflessione spettrale. Determinazione delle coordinate cromatiche. Formule per la differenza del colore. Indici di metamerismo, bianchezza e "gloss".

5 METODOLOGIE DI CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI PROF. S. O. TROJA Produzione e proprietà dei raggi X. Interazione dei raggi X con la materia e loro rivelazione. La diffrazione dei raggi X (XRD) La legge di Bragg. Metodo delle polveri. Caratteristiche fondamentali e parametri strumentali. Analisi degli spettri di diffrazione per la caratterizzazione di sostanze amorfe e cristalline. Il metodo Rietveld per l analisi quantitativa. La fluorescenza dei raggi X (XRF) Introduzione generale e campi di applicazione. Set-up sperimentale e scelta dei parametri di misura. Analisi elementare. Limiti di rivelabilità. Fonti di errore e statistica di conteggio. Microscopia Elettronica a Scansione (SEM) e microanalisi X Caratteristiche fondamentali e parametri strumentali. Contrasto topografico e composizionale (segnali SE e BSE). Determinazioni morfologiche e analitiche. Microanalisi X da sonda elettronica (EPMA). Elementi di spettroscopia X in dispersione di Energia (EDX) e di Lunghezza d onda (WDX). Richiami sulla struttura atomica. Transizioni tra stati elettronici, vibrazionali e rotazionali. Spettroscopia di assorbimento UV-Vis Trasmissione della luce e legge di Lambert-Beer. Densità ottica. Spettri di trasmittanza, assorbanza e riflettanza ad incidenza normale. Spettri di trasmittanza di filtri colorati. Spettri di riflettanza di pigmenti e materiali opachi. Spettroscopia IR Principi generali. Transizioni vibrazionali. Numeri d onda. Frequenze di stretching e di bending. Metodi di preparazione del campione. Sorgenti IR. Spettrofotometri a dispersione e a Trasformata di Fourier (FTIR). Interpretazione di spettri IR. Spettroscopia Raman Diffusione elastica ed anaelastica. Effetto Raman. Regole di selezione. Spettroscopia Raman risonante. Influenza dei parametri sperimentali sugli spettri SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). Applicazioni.

6 ARCHEOMETRIA PROF. S. O. TROJA L archeometria e le scienze applicate ai Beni Culturali - Le metodologie scientifiche ed il Patrimonio Culturale ed Artistico: le applicazioni delle scienze esatte nel campo dello studio, della Conservazione e del Restauro dei Beni Culturali. Datazione tramite luminescenza stimolata La Termoluminescenza (TL) e la Luminescenza Otticamente Stimolata (OSL). Principi fisici di base. Equazione dell età. Determinazione paleodose e dose annua. Test di autenticità. Datazione di manufatti, sedimenti e strutture architettoniche. Datazione ESR Spettroscopia di Risonanza di Spin Elettronico in onda continua (CW). Descrizione classica e quantistica del fenomeno della risonanza. Interazioni Zeeman, iperfine e superiperfine. Principi di funzionamento di uno spettrometro ESR. Datazione ESR. Datazione U/Th Serie radioattive naturali. Decadimenti sequenziali. Geochimica di U e Th. Strumentazione per spettrometria alfa. Determinazione dell età. Altri metodi di datazione - Dendrocronologia. Carbonio 14. Metodo potassio argon. Tracce di fissione. Racemizzazione delle ammine.

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INDICE Parte I - LE RADIAZIONI IONIZZANTI E LE GRANDEZZE FISICHE DI INTERESSE IN DOSIMETRIA Capitolo 1 Le radiazioni ionizzanti 19 1.1 Introduzione 19 1.2 Il fondo naturale di radiazione 21 1.2.1 La radiazione