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UNIVERSITÀ - OSPEDALE di PADOVA
MEDICINA NUCLEARE 1
MEDICINA NUCLEARE 1MEDICINA NUCLEARE 1
CDL in Tecniche di Radiologia Medica, per Immagini e Radioterapia
Prof. Franco Bui
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3
3
RADIOATTIVITÀ NATURALERADIOATTIVITÀ NATURALE
•• Tutti Tutti ii nuclidi nuclidi con con numero atomico numero atomico > 82> 82
•• TrizioTrizio
•• Carbonio-14Carbonio-14
•• Potassio-40Potassio-40
•• RADIOATTIVITÀ ARTIFICIALERADIOATTIVITÀ ARTIFICIALE
CLASSIFICAZIONE CLASSIFICAZIONE della della RADIOATTIVITÀRADIOATTIVITÀ
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DECADIMENTO DECADIMENTO !!++++
!1 (95%) = 5.7827 MeV
222200RnRn 8 866
0.24 MeV
0.0 MeV
2224 Ra22 8
4424888
"1
!2 (5%) = 5.5427 MeV
5
IONIZZAZIONE IONIZZAZIONE !!++ ++ - - ModalitàModalità
!!++++
attrazioneattrazione
ee--
6
IONIZZAZIONE IONIZZAZIONE !!++ ++ - - CaratteristicheCaratteristiche
•• Perdita di 34 Perdita di 34 eV eV / ionizzazione in aria/ ionizzazione in aria
•• Ionizza per attrazioneIonizza per attrazione
•• Una particella alfa di 3.4 Una particella alfa di 3.4 Mev Mev ionizza 100.000 volteionizza 100.000 volte
prima di fermarsiprima di fermarsi
•• Tale ionizzazione avviene in soli 2 cm di ariaTale ionizzazione avviene in soli 2 cm di aria
•• Ionizzazione Specifica in aria (ionizzazioni/cm per unaIonizzazione Specifica in aria (ionizzazioni/cm per una
radiazione di 1 radiazione di 1 MevMev) = ) = !!!!60.00060.000
•• Range Range in aria : in aria : < 5 cm< 5 cm
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DECADIMENTO DECADIMENTO ##--
Definizione ed origineDefinizione ed origine
•• Particella ad alta velocità con carica Particella ad alta velocità con carica ––11 e massa e massa
1/18361/1836 della massa del protone (0.000549 della massa del protone (0.000549 amuamu),),
emessa dal nucleo.emessa dal nucleo.
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IONIZZAZIONE IONIZZAZIONE ##-- - - ModalitàModalità
e-
#-
repulsione
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IONIZZAZIONE IONIZZAZIONE ##-- - - CaratteristicheCaratteristiche
•• Perdita di 34 Perdita di 34 eV eV / ionizzazione in aria/ ionizzazione in aria
•• Ionizza per repulsioneIonizza per repulsione
•• Una particella Una particella ##-- di 3.4 di 3.4 MeV MeV ionizza 100.000 volte primaionizza 100.000 volte prima
di fermarsidi fermarsi
•• Tale ionizzazione avviene in soli 2 m di ariaTale ionizzazione avviene in soli 2 m di aria
•• Ionizzazione Specifica in aria (ionizzazioni/cm per unaIonizzazione Specifica in aria (ionizzazioni/cm per una
radiazione di 1 radiazione di 1 MeVMeV) = ) = !!!!4242
•• Range Range in aria : in aria : fino ad alcuni metrifino ad alcuni metri
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DECADIMENTO DECADIMENTO ##--
Neutroneo amu = 1.008665
Protone+ amu = 1.007277 –+
Beta– amu = 0.000549 –+
Neutrinoo amu = 0.000000
TOT = 0.000839 x 931.2 = 0.781 MeV
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Distribuzione energetica del decadimento betaDistribuzione energetica del decadimento beta--
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DecadimentoDecadimento:: 3232P P 3232SS ++ ##-- ++ $$
amuamu == 31.97391031.973910 == 31.97207431.972074
amu 15 eamu 15 e -- == 0.0082350.008235 16 e16 e -- == 0.0087840.008784____________________ ____________________
amu nucleo amu nucleo == 31.96567531.965675 nucleonucleo == 31.96329031.963290
amu nucleoamu nucleo -- amu nucleoamu nucleo == 0.0023850.002385
differenza di massadifferenza di massa == 0.002385 -0.002385 -
massa massa # # -- == 0.0005490.000549____________________
massa in eccessomassa in eccesso == 0.0018360.001836 x 931.2x 931.2 = 1.70 1.70 MeVMeV
3232 PP1515
3232 SS1616
3232 SS16163232 PP1515
3232 PP15153232 SS1616
isobaricoisobarico
Decadimento Decadimento ##-- puro: puro: 32 32P P ——> > 3232SS
13
00 0.40.4 0.80.8 1.21.2 1.61.6 MeVMeV
%%
_E #- Emax
Distribuzione energetica Distribuzione energetica 32 32PP
14
Decadimento Decadimento ##-- + + "": : 131131I I ——> > 131131XeXe
131131 XeXe 54 540.0 0.0 MeVMeV
""11
""33
""44
6%6%""22
""1313""1414
2%2%
""1212 ""88
""99
84%84%
131131 I I 0.97 0.97 MeVMeV 53 53
##- - 0.80 0.80 MeV MeV 1%1%
##- - 0.61 MeV 0.61 MeV 90%90%
##- - 0.25 0.25 MeV MeV 2%2%
##- - 0.33 0.33 MeV MeV 7%7%
53 53 53 53 53
0.63 0.63 MeVMeV
0.72 MeV0.72 MeV
0.36 MeV0.36 MeV
0.16 MeV0.16 MeV
0.08 0.08 MeVMeV
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Bremsstrahlung Bremsstrahlung da da ##--
##-- secondariasecondaria
XX BremsstrahlungBremsstrahlung
##- - primariaprimaria
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IONIZZAZIONE IONIZZAZIONE ##++ - - ModalitàModalità
ee--##++
attrazioneattrazione
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IONIZZAZIONE IONIZZAZIONE ##+ + - - CaratteristicheCaratteristiche
•• Perdita di 34 Perdita di 34 eV eV / ionizzazione in aria/ ionizzazione in aria
•• Ionizza per attrazioneIonizza per attrazione
•• Una particella Una particella ##++ di 3.4 di 3.4 MeV MeV ionizza 100.000 volteionizza 100.000 volte
prima di fermarsiprima di fermarsi
•• Tale ionizzazione avviene in soli 2 m di ariaTale ionizzazione avviene in soli 2 m di aria
•• Ionizzazione Specifica in aria (ionizzazioni/cm per unaIonizzazione Specifica in aria (ionizzazioni/cm per una
radiazione di 1 radiazione di 1 MeVMeV) = ) = !!!!4242
•• Range Range in aria:in aria: fino ad alcuni metrifino ad alcuni metrientro 10E-9 sec annichilaentro 10E-9 sec annichila
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elettrone + positrone elettrone + positrone ––––>>
annichilazioneannichilazione
amu amu elettroneelettrone == 0.0005490.000549
amu amu positronepositrone == 0.0005490.000549
Tot.Tot. == 0.0010980.001098 x 931.2 = x 931.2 = 1.021.02 MeVMeV
Energia distribuita in Energia distribuita in 2 fotoni 2 fotoni "" di di 0.510.51 MeVMeV
emessi con direzione esattamente contrappostaemessi con direzione esattamente contrapposta
AnnichilazioneAnnichilazione
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DECADIMENTO DECADIMENTO ##++
##++ particella emessa dal nucleoparticella emessa dal nucleo, , con con carica carica +1+1 e e massamassauguale uguale a a quella dellquella dell!!elettrone elettrone (1/1836 del (1/1836 del protoneprotone))
protoneprotone ++ amu amu == 1.0072771.007277 _______________ _______________ --
neutroneneutrone oo amuamu = = 1.008665 1.008665 --
betabeta ++ amuamu == 0.000549 0.000549 --
neutrinoneutrino oo amuamu = = 0.000000 0.000000 ______________________________
TotTot == --0.001937 0.001937 xx 931.2 = 931.2 = -- 1.803 1.803 MeVMeV
++
++
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Equivalenza Massa-EnergiaEquivalenza Massa-Energia
E = m cE = m c22(Relazione di (Relazione di EinsteinEinstein))
E = Energia in jouleE = Energia in joule
m = Massa in kgm = Massa in kg
c = Velocità della luce in m/secc = Velocità della luce in m/sec
Energia rilasciata da Energia rilasciata da 11 grammo grammo di materia: di materia:
E = 9 E = 9 •• 10 101313 joule joule
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ANNICHILAZIONEANNICHILAZIONE
PPositronositron
EEmissionmission
TTomographyomography
ee--
##++
"" 511 511 keVkeV "" 511 511 keVkeV
22
P E TP E T
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Decadimento Decadimento ##++ puro: puro: 12 12N N ——> > 1212CC
DecadimentoDecadimento:: 1212N N 1212CC ++ ##++ ++ $$
amuamu == 12.01864112.018641 == 12.00000012.000000
amu amu 7 e7 e -- == 0.0038430.003843 6 e6 e -- == 0.0032940.003294____________________ ____________________
amu nucleo amu nucleo == 12.01479812.014798 nucleonucleo == 11.99670611.996706
amu nucleoamu nucleo -- amu nucleoamu nucleo == 0.0180920.018092
differenza di massadifferenza di massa == 0.018092 -0.018092 -massa massa # # -- == 0.0005490.000549
____________________
massa in eccessomassa in eccesso == 0.0175430.017543 x 931.2x 931.2 == 16.316.3 MeVMeV
1212 CC 66
1212NN77
1212NN77
1212 NN77
1212 CC 6 6
1212 CC 6 6
isobaricoisobarico
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CATTURA ELETTRONICACATTURA ELETTRONICA
xx xx
CECE
pp++ + + ee-- nn00 ++ $$
25
Decadimento per cattura elettronicaDecadimento per cattura elettronica: : 125125I I --> > 125125TeTe
5353 II125125
0.177 0.177 MeVMeV
0.0350.035 MeV MeV
5252 TeTe125125
""
0.000 0.000 MeVMeV
CECE
26
CONVERSIONE INTERNACONVERSIONE INTERNA
""
ee-- CICI
XX XX
27
ELETTRONI AUGERELETTRONI AUGER
ee-- AugerAugerAugerAugerAugerAugerAuger
xx
CECE
28
EMISSIONI dello EMISSIONI dello 125125II
""
ee- - ConvConv.. IntInt ..
0.0040.004 MeV MeV
xx
ee-- AugerAuger0.03 0.03 MeVMeV
CECE
eeeee- e- eeee- eeeeee- eee- - - e- e- e- eeee- eee- eee- eee ConvC- C- CCCoooonnnnvvvv..... IntIIIInnnntttt .....0.0040000....000000004444 MeV
.V....
V...
MMMMeeeeV.
V....
V...
eVeVVV.
V.
V.
V..
V.
V.
V....
V...
V...
V...
"""""""""""""""
xxxxx
-----
CECCCCEEEE
xx
xx
XX XX "" 0.0355 0.0355 MeVMeV
x x 0.027 0.027 MeVMeV
