Università di Pisa - ILIL

3 Acceleratori per uso medicale
In medicina nucleare si utilizzano particelle, principalmente fotoni, elettroni
e protoni, per terapia e diagnosi di tumori. Nel primo caso i fasci sono
inviati direttamente sul paziente nella zona interessata; nel secondo caso sono
utilizzati per attivare materiali.
Il metodo più diretto per accelerare particelle è applicare un campo elettrico
in prossimità di una sorgente di ioni. Questo è il metodo utilizzato in
acceleratori tipo Cockcroft-Walton, Van de Graaf, Van de Graaf Tandem,
linac. I primi fanno parte della categoria di acceleratori elettrostatici perché
il potenziale acceleratore è mantenuto costante, mentre l’ultimo utilizza un
potenziale variabile a radiofrequenza.
Un metodo più conveniente è utilizzare acceleratori circolari in cui le particelle
attraversano più volte la stessa differenza di potenziale. Acceleratori di
questo tipo sono il ciclotrone, sincro-ciclotrone ed il sincrotrone. Esiste anche
un altro tipo di acceleratore circolare usato solo per elettroni, il betatrone.
Il limite di questi acceleratori è imposto dal massimo valore di campo
elettrico applicabile che deve essere sotto la soglia di breakdown (E max ≃
10 4 V/cm).
3.1 Acceleratore Cockcroft-Walton
Il sistema Cockcroft-Walton consiste nel creare una differenza di potenziale
alta (≈ 800kV) con un sistema di diodi e condensatori come mostrato
in figura 4(a). Quando il sistema è carico ai capi di ogni condensatore è
presente una differenza di potenziale pari a V 0 e quindi la differenza totale è
V T = nV 0 , in cui n è il numero di condensatori presenti nell’apparato. Con
questo sistema si raggiungono energie per unità di carica di K = 800keV/q
e correnti dell’ordine del mA [13].
3.2 Acceleratore Van de Graaff
In un acceleratore del tipo Van de Graaff il potenziale di accelerazione
è generato dall’accumulo di carica su una sfera metallica. Le cariche sono
generate con scariche elettriche che ionizzano l’aria e depositano gli ioni po-
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