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Caratterizzazione del fascio di elettroni: quando è necessaria

Nel termine “caratterizzazione del fascio” rientrano una serie di procedure e metodologie che costituiscono un requisito essenziale per un utilizzo sicuro ed efficiente di svariate tecnologie basate sulle radiazioni ionizzanti.

In quale contesto si utilizza?

Quali sono le figure coinvolte?

Cosa possiamo aspettarci nei prossimi anni?

In questo articolo proponiamo una risposta a queste e altre domande.

Cos’è la caratterizzazione del fascio

La caratterizzazione del fascio è una pratica che prevede l’analisi di un fascio di elettroni, essenziale per garantire che quest’ultimo sia adeguatamente controllato e utilizzabile in modo sicuro ed efficiente nelle diverse applicazioni. 

Le applicazioni della caratterizzazione del fascio di elettroni sono ampie e diversificate. 

In campo medico, questa tecnica è cruciale per l’irradiazione in radioterapia, consentendo il trattamento mirato dei tumori con dosi di radiazioni altamente controllate. 

Nell’industria, la caratterizzazione del fascio di elettroni viene utilizzata per il controllo di qualità, la saldatura o la sterilizzazione di prodotti.

Nella ricerca scientifica, la caratterizzazione del fascio di elettroni è fondamentale per studi su scala atomica e subatomica, ad esempio nella microscopia elettronica, nei test di materiali e nello sviluppo di dispositivi elettronici avanzati. 

Caratterizzazione del fascio di elettroni usato in microscopia. Scienziato che lavora al microscopio
Crediti: Freepik

Parliamo quindi di una tecnologia con applicazione pratica in molte discipline.

Tecniche comuni di caratterizzazione del fascio di elettroni

Quando parliamo di caratterizzazione del fascio possiamo riferirci a diversi metodi di analisi, che consentono di ottenere informazioni dettagliate sui parametri e le prestazioni del fascio elettronico, contribuendo così a migliorare l’efficienza e la sicurezza delle operazioni.

Ecco alcune delle tecniche più comuni:

  • Misurazione dell’Energia. Questa tecnica valuta l’energia cinetica degli elettroni nel fascio. Si usa per verificare che il fascio abbia l’energia desiderata per la specifica applicazione.
  • Misurazione della corrente. Misura la quantità di elettroni che attraversano il fascio in un dato momento, dato essenziale per monitorare la stabilità e l’intensità del fascio.
  • Focalizzazione e collimazione. Si usano queste tecniche quando è necessario concentrare il fascio in un punto specifico o per limitarne la dispersione, garantendo un utilizzo preciso.
  • Misurazione del profilo. Valuta la distribuzione spaziale dell’intensità del fascio elettronico, rilevante in applicazioni come la microscopia elettronica.
  • Analisi spettrale. Permette di studiare la distribuzione dell’energia degli elettroni, rilevante in spettroscopia e analisi di materiali.
  • Controllo della radiazione di frenatura. Questo metodo consente di valutare la produzione di radiazione di frenatura durante l’interazione degli elettroni con la materia.

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esperto di radioprotezione per radiazioni ionizzanti
Esperto di radioprotezione – Atlas Services

Prospettive future nell’utilizzo della caratterizzazione del fascio

Le varie procedure legate alla caratterizzazione del fascio sono legate alla diffusione crescente di queste tecnologie, e con queste sono destinate ad evolvere, nei vari settori e contesti di utilizzo.

In ambito medico, ad esempio, la radioterapia con fasci di elettroni continuerà a evolversi per trattare patologie come il cancro in modo più mirato ed efficace, riducendo gli effetti collaterali. Al contempo, l’implementazione di tecniche avanzate di imaging, come la tomografia computerizzata a fascio di elettroni (EBCT), migliorerà la precisione della terapia.

Pensiamo anche all’industria manifatturiera, che beneficerà dell’ulteriore sviluppo di tecniche di saldatura e marcatura con elettroni: qui la caratterizzazione avanzata dei fasci di elettroni contribuirà a garantire saldature di alta qualità e tracciabilità.

Nel campo della ricerca scientifica, la microscopia elettronica a fascio di elettroni continuerà a contribuire alla comprensione di materiali a livello nanometrico. Le future innovazioni potrebbero consentire di visualizzare strutture ancora più piccole e di ottenere informazioni più dettagliate.

Il ruolo dell’EDR 

Poiché i fasci di elettroni sono utilizzati – e verranno utilizzati sempre più spesso – in una vasta gamma di settori, è essenziale aderire a rigorose normative e procedure per proteggere gli operatori, il pubblico e l’ambiente. In quest’ottica risulta di primaria importanza il ruolo dell’Esperto di Radioprotezione (EDR), un professionista con competenze che spaziano dall’ambito scientifico e tecnico alla conoscenza dei Regolamenti vigenti e delle linee guida in materia di sicurezza radiologica.

esperto qualificato di Atlas Services che supervisiona i lavori e i lavoratori.
Esperto qualificato – Atlas Services

L’EDR ha il compito di valutare i rischi radiologici e fornire al datore di lavoro indicazioni precise circa la gestione dei vari aspetti relativi alla sicurezza e al trattamento di materiali radioattivi, nel rispetto delle normative.

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