Dosimetria a termoluminescenza (TL)
Un dosimetro a termoluminescenza (TLD), basicamente un solido cristallino isolante, ha la proprieta' di emettere luce visibile quando sia riscaldato dopo averlo esposto ad una radiazione ionizzante. L'effetto della radiazione ionizzante nel cristallo e' quello di produrre elettroni liberi, alcuni dei quali possono essere catturati da atomi di impurezza o da altri difetti presenti nel reticolo cristallino del solido. Tali difetti sono comunemente chiamati trappole e gli elettroni catturati in essi vi possono permanere per tempi piu' o meno lunghi. Quando il cristallo e' riscaldato, gli elettroni intrappolati acquistano una energia sufficiente per uscire dalle trappole e ritornare nelle loro posizioni originarie: questo processo produce un'emissione di luce. Nel linguaggio tecnico usuale tale emissione luminosa viene indicata con il termine inglese "glow curve". Una glow curve e' composta, in genere, da un insieme di picchi ed ogni picco corrisponde ad un ben determinato livello di intrappolamento.
La TL risulta utile per la realizzazione di dosimetri di largo impiego e a costi relativamente bassi. I rivelatori a TL possono rivelare particelle alfa e beta, radiazione gamma ed X, neutroni e ioni pesanti. I settori di applicazione possono essere elencati come segue:
- Settore della radioprotezione, sia per il personale professionalmente che occasionalmente esposto, che per la dosimetria clinica, sia terapeutica che diagnostica
- Dosimetria ambientale
- Agricoltura
- Industria
- Datazione archeologica
Vediamo ora brevemente i vari settori ove si possa applicare la dosimetria a termoluminescenza.
L'uso dei dosimetri TL nel settore della radioprotezione e della dosimetria ambientale, in luogo del ben noto film dosimetrico, e' di particolare efficacia per i seguenti motivi:
- sono materiali solidi e di piccole dimensioni (per esempio 4x4 mm e meno di 1 mm di spessore)
- alcuni materiali TL sono equivalenti al tessuto, ovvero rispondono alla radiazione ionizzante nello stesso modo del tessuto biologico
- la risposta TL (lettura) e' indipendentedall'angolo di incidenza della radiazione come dal rateo di dose ed e' lineare in un'ampia zona di dose assorbita, da pochi mGy a decine di Gy
- la perdita di informazione a temperatura ambiente, a causa di un lungo intervallo di tempo tra irraggiamento e lettura (fading), e' trascurabile in molti materiali TL di uso comune
- il sistema dosimetrico di lettura dei dosimetri puo' essere automatizzato
Per i detti motivi, la dosimetria a termoluminescenza puo' essere usata nel campo della dosimetria personale, da tutti coloro che operano in ambienti ove sia necessario un controllo periodico della dose assorbita: reattori di ricerca, centrali nucleari, acceleratori di particelle, laboratori ove si usino macchine a raggi X e sorgenti radioattive. Analogamente sono utilizzati per il monitoraggio della dose ambientale negli ambienti sopra citati, come per il monitoraggio della dose ambientale naturale dovuta alla radiazione cosmica e dei terreni.
Nell'ambito clinico, i TLD possono essere usati come dispositivi per la misura della radiazione in uscita dalle macchine usate in diagnostica ed in terapia; per la misura della distribuzione di dose in siti tumorali con l'aiuto di fantocci antropomorfi; per misure in vivo sul paziente, sia nel caso di dosimetria esterna che endocavitaria. Sia in diagnostica come in terapia, i TLD sono utilissimi per la misura della dose alle gonadi.
La dosimetria a termoluminescenza trova applicazione anche nel settore agricolo ed industriale: esempi tipici sono la preservazione dei cibi, la sterilizzazione di semi e di strumentazione medica.
Un settore di grande interesse ma non molto sviluppato e' relativo alle scienze legali. In tale campo, infatti, e' importante implementare e standardizzare metodi di analisi non distruttiva per materiali reperibili nei casi criminali, quali terreni, vetri, ceramiche. La metodica TL puo' qui essere usata come metodo di "esclusione", ovvero confrontando la curva di emissione TL di materiali sospetti con le curve di analoghi materiali provenienti dal sito ove sia stato commesso un crimine.
Un'applicazione veramente innovativa riguarda la datazione archeologica. Alcuni minerali contenuti nelle sostanze costituenti un reperto archeologico hanno proprieta' termoluminescenti. Ad esempio, l'argilla comunemente usata per la manifattura di vasellame ed altro contiene quarzo e feldspati, entrambi termoluminescenti. Queste sostanze si comportano da dosimetri a TL, avendo accumulato per tutto il periodo del loro interramento la dose di radiazione ambientale naturale a cui sono esposti.La quantita' di TL ottenuta in fase di lettura del campione e' quindi direttamente legata alla dose totale ricevuta e quindi anche all'eta' del campione stesso.
Altre applicazioni riguardano la geologia, quali la datazione di rocce e di deposti stratigrafici di materiali geologici, la rivelazione di sostanze radioattive in rocce, l'identificazione di minerali.
Un altro campo di applicazione riguarda lo studio di base della struttura di un cristallo. Negli anni passati si e' sviluppata una formulazione teorica del fenomeno della termoluminescenza, formulazione che ha permesso di ricavare espressioni analitiche, e quindi le metodiche sperimentali necessarie, atte alla determinazione di taluni parametri fisici relativi ai siti di intrappolamento per elettroni, citati all'inizio di questa breve rassegna.
Bibliografia generale
- A.F.McKinlay: Thermoluminesence Dosimetry. Adam Hilger Ltd., Bristol 1981
- R.Chen e Y.Kirsh: Analysis of Thermally Stimulated Processes. Pergamon Press 1981
- S.W.S.McKeever: Thermoluminescence of Solids. Cambridge University Press, 1985
- K.Mahesh, P.S.Weng e C.Furetta: Thermoluminescence in Solids and Its Applications. Nuclear Technology Publishing, England 1989
- C.Furetta e P.S.Weng: Operational Thermoluminescence Dosimetry. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1998
- C.Furetta: Handbook of Thermoluminescence. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2003
Autore: Claudio Furetta & Carlo Sanipoli
Dipartimento di Fisica
Universita' degli Studi di Roma "La Sapienza", Roma (I)
Il primo documento sul potere degli antibiotici, 50 anni prima di Fleming!
Il primo documento sul potere degli antibiotici porta una data antica: 1895. E' uno scarno, incolore libretto conservato per cento anni e più negli archivi della Università di Napoli. "Appare chiaro", vi si legge "che nella sostanza cellulare delle muffe esaminate sono contenuti dei principi solubili in acqua forniti di azione battericida".
Autore, un medico da poco laureato, Vincenzo Tiberio, che aveva chiesto e faticosamente ottenuto di verificare presso i laboratori di Igiene della facoltà di medicina i risultati delle osservazioni fatte nel cortile della casa in cui temporaneamente abitava ad Arzano, un comune della provincia napoletana. La relazione, stampata a cura dell'Università, finì in archivio senza che nessuno si rendesse conto della portata della scoperta. Perché il giovane Tiberio, molisano di Sepino, aveva intuito il potere degli antibiotici trentaquattro anni prima di Fleming.
Ancor adesso il nome di Tiberio è ignoto ai più (benchè il Comune di Roma gli abbia intitolato una strada e la municipalità di Sepino abbia innalzato una targa sulla sua casa natia). Il medico molisano appartiene alla schiera, lunghissima, degli italiani dalla genialità misconosciuta. Era nato nel comune molisano, l'antica Saepinum, da famiglia di buona borghesia. Il padre, Domenico Antonio, era notaio: con la moglie e due figli abitava in un palazzetto signorile, oggi riconoscibile per la lapide che vi fu a suo tempo murata. Vincenzo rivelò già da bambino le proprie curiosità e attitudini. Lo distingueva dai coetanei l'hobby di raccogliere sassi e catalogarli in un quadernetto.
La storia dell'orecchio di Mozart
L'orecchio è l'alleato più valido per un musicista, attraverso di esso egli si accerta se una intonazione è perfetta o se l'impasto timbrico che deriva dall'insieme di più strumenti che suonano contemporaneamente è giusto o meno rispetto all'effetto che deve produrre. Lo stesso orecchio è responsabile della percezione di ogni sfumatura sonora che può produrre una voce umana, il canto a voce piena o sommessa crea un'atmosfera diversa nell'ascoltatore, che proprio grazie all'udito - perfetto o no - coglie pienamente il significato di una o di un'altra frase musicale.
Possedere un udito raffinato è dote di pochi, ancora oggi, e proprio per questo raccontiamo una storia legata ad un grande musicista del passato: lo sapevate che Mozart aveva un orecchio eccezionale? Beh, naturale, direte voi, un genio della musica! Ma qui non si tratta solo di musica: è vero che al tempo in cui visse il grande compositore l'orecchio era il solo ed unico modo per sentire se davvero le intonazioni dei vari strumenti erano giuste e in accordo fra loro, o anche se un solo strumento in un insieme era perfettamente accordato, o ancora se una sola voce fra le tante non era intonata al punto giusto. Ma nella storia di Mozart c'è di più.
Anche gli avversari più malevoli riconoscevano che Mozart aveva un "orecchio" straordinariamente fine che gli consentiva di individuare errori di intonazione anche minimi sia negli insiemi strumentali sia in quelli vocali, la musica corale scritta da Mozart è davvero speciale per quel suono perfettamente amalgamato formato da voci perfettamente legate da armonie perfette che sembrano accarezzare l'orecchio.
Ma non parliamo solo di orecchio musicale: poiché Mozart aveva una evidente malformazione all'orecchio sinistro alcuni ritennero che le due cose fossero in relazione, cioè che l'artista fosse musicalmente così dotato proprio a causa di quella anomalia fisica, e ne venne fuori una leggenda che perdura ancora oggi.
Il drammatico segreto di James Barry
James Barry, di origine scozzese, aveva un'intelligenza assai viva e un'indomita passione per la medicina. Lo dimostra il fatto che riuscì a laurearsi a soli 17 anni, nel 1812, a Edimburgo, con un lavoro sull'ernia inguinale, che oltretutto lasciava presagire una pronunciata predilezione per la chirurgia.
Nella tesi venivano ringraziati, per il sostegno dato ai suoi studi, Francisco de Miranda, un illuminato rivoluzionario venezuelano, e Lord Buchan, un noto aristocratico inglese.
Pochi mesi dopo la laurea, nel gennaio del 1813, Barry superò l'esame presso il Royal College of Surgeons di Londra per entrare, in qualità di chirurgo, nella sanità militare. Era l'inizio di una lunga carriera che, percorsa rapidamente, sarebbe durata oltre 50 anni.
Emergenza Malattie Sessualmente Trasmesse
Arrivano le vacanze e diminuisce l'attenzione. Il cervello va in trasferta, si viaggia spensierati senza far caso alle più banali norme di sicurezza. Sembra che non ci possa accadere nulla. Eppure, durante le vacanze i giornali diventano veri bollettini di guerra dove troviamo morti e feriti in un numero impressionante. Ma vi è anche un numero impressionante di persone che tornano a casa con malattie che segneranno la loro vita, malattie sessualmente trasmesse.
Le MST, Malattie Sessualmente Trasmesse, mai messe sotto controllo stanno tornando in auge. Esse hanno accompagnato l'umanità fin dai primordi modificandone i costumi; basti pensare come l'arrivo della sifilide in Europa durante il secondo viaggio di Cristoforo Colombo e il suo svilupparsi a macchia d'olio abbia determinato una chiusura nei riguardi della sessualità fino alla scoperta della penicillina e alla sua introduzione nella terapia della sifilide e della gonorrea. La liberalizzazione dei costumi dalla fine degli anni '60, non seguita da una pari attenzione nei riguardi delle malattie sessualmente trasmesse (MST), ne ha generato un aumento esponenziale. Si calcola che siano più di 373 milioni le persone affette nel mondo da MST, di cui più di 40 milioni contagiati dall'HIV (AIDS); inoltre vi sono milioni di persone colpite da Epatite virale B e C.
Fotointerpretazione
Le fotografie aeree inizialmente utilizzate solo per scopi militari, trovano oggi sempre più frequente applicazione in campi diversi, che vanno dalla geologia in generale all'ingegneria civile, alla pedologia, alle scienze forestali, all'archeologia alla sociologia e all'individuazione di inquinamenti sia nelle acque continentali e marine che nell'atmosfera.
La foto aerea è il prodotto di una macchina fotografica simile alle normali macchine fotografiche, dalle quali differisce solo per il fuoco fisso all'infinito, le speciali sospensioni atte ad eliminare le vibrazioni dell'aereo e per il grande formato del negativo. Tale camera può riprendere fotografie da grandi altezze, in genere non inferiori ai 1000 m. I caratteri distintivi di queste camere sono: distanza focale, il formato del negativo e l'angolo di apertura dell'obiettivo. Queste foto vengono analizzate con particolari strumenti chiamati 'stereoscopi' che permettono una visione tridimensionale dell'area fotografata, evidenziando così, ben precise caratteristiche del terreno.
Lhc Grid computing va Online. Cern, Ginevra, 29 Settembre 2003.
La comunità dei fisici delle particelle ha annunciato il lancio della prima fase di Lhc computing Grid (Lcg). Lcg è progettato per elaborare le quantità di dati senza precedenti che saranno prodotti dagli esperimenti in corso al Cern presso il Large Hadron Collider (Lhc) a partire dal 2007. "Lcg costituirà un test di vitale importanza per le nuove tecnologie informatiche Grid. Queste rivoluzioneranno il modo in cui utilizziamo le risorse dei computer in aree che vanno dalla ricerca fondamentale alla diagnosi medica", dice Les Robertson, responsabile del progetto di Lcg al Cern.
I requisiti computazionali degli esperimenti di Lhc sono enormi: circa 12-14 PetaBytes di dati saranno prodotti ogni anno (l'equivalente di oltre 20 milioni di Cd). Analizzare questa mole di dati richiederà l'equivalente di 70 mila computer del tipo più veloce tra quelli oggi prodotti. Lcg verrà incontro a queste necessità attraverso il dispiegamento di un servizio di calcolo Grid a livello mondiale, integrando le risorse dei centri di calcolo scientifici disseminati in Europa, America e Asia, in un'organizzazione globale di calcolo virtuale.
Cos'é la Bioetica
Bioetica, salute, health promotion: le implicazioni derivanti da diverse possibili interpretazioni dei fenomeni biologici e delle risposte della scienza medica
1 _ Cos'é la Bioetica
C'é chi identifica la nascita della Bioetica con l'ormai famosa opera di Potter Bioethics: Bridge to the Future, del 1970.
Indubbiamente il lavoro di Potter é una pietra miliare nello sviluppo della disciplina ma in realtà già nel '69 un filosofo ed uno psichiatra statunitensi, Daniel Callahan e Willard Gaylin, avevano fondato l'Institute of Society, Ethics and the Life Sciences, successivamente più noto come Hastings Center, cenacolo di filosofi e scienziati che si riunivano in una angusta stanzetta messa a disposizione dalla madre di Callahan a Hastings on Hudson (NY), a discutere di aspetti etici sociali e legali delle scienze medico-sanitarie.
Quasi contemporaneamente, alla Georgetown University di Washington, dal lavoro dell'ostetrico olandese Andre Hellegers e del teologo protestante Paul Ramsey sortì un'opera in due volumi, The Patient as Person e Fabricated Man, che possono essere considerate come le prime vere e proprie pubblicazioni al mondo in materia di Bioetica.
Ma é nell'opera di Potter che appare per la prima volta l'espressione "Bioetica".
La Vignetta - Il primo Topo Trasvolatore
La Vignetta - Il primo Topo Trasvolatore
Vignetta di Norberto Cenci
Numero 1 - Anno 1 - 17 Dicembre 2003
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