INTRODUZIONE: CAMPI EM E PROPRIETA' GENERALI DEI FASCI DI PARTICELLE (6 ore)Campi elettrici e campi magnetici: Il campo elettromagnetico. Equazioni del moto di particelle cariche in campi magnetici. Richiami di relatività ristretta: energia e impulso, energia nel centro di massa in schemi di accelerazione a target fisso vs. colliders. Leggi della focalizzione di fasci particelle. Teorema dell’accelerazione. Cavità a radio-frequenza. Sistemi di produzione, guida e trasmissione di onde elettromagnetiche.Sistemi di trasporto di fasci di particelle: equazioni del moto; Lenti magnetiche ed elettrostatiche; dipoli, quadrupoli e sestupoli; Sistemi di selezione in energia e carica; spettrometri magnetici.Principali caratteristiche dei fasci ionici: emittanza, brillanza, luminosità.PLASMI E SORGENTI DI IONI (6 ore)Fisica dei plasmi: Definizione di plasma. Concetto di temperatura di un plasma. Distanza schermo diDebye. Oscillazioni del plasma. Parametri caratteristici dei plasmi. Plasmi collisionali e non-collisionali. Descrizione cinetica dei plasmi. Funzione di distribuzione. Momenti della funzione di distribuzione. Equazione di Vlasov. Confinamento magnetico. Strutture e configurazioni principali per il confinamento magnetico.Sorgenti ioniche al plasma: principi fisici e caratteristiche tecnologiche.Diagnostiche di plasmaFUNZIONAMENTO DEGLI ACCELERATORI DI PARTICELLE (16 ore)Principi di funzionamento e tecnologia dei più diffusi acceleratori di particelle:- Acceleratori Elettrostatici- LINACS: principi di funzionamento, stabilità di fase, focalizzazione- RFQ: principi di funzionamento, stabilità di fase, focalizzazione- Ciclotroni: principi di funzionamento, stabilità di fase, focalizzazione- Sincrotroni: principi di funzionamento, stabilità di fase, focalizzazione- Dielectric Laser Accelerators: principi di funzionamento, stabilità di fase, focalizzazioneAPPLICAZIONI ALLA MEDICINA (8 ore)Interazione della radiazione e delle particelle con la materia: Introduzione alla dosimetria.Dosimetria clinica di fasci di elettroni, fotoni ed adroni. Rivelatori per Dosimetria clinica. Rivelatori a gas, calorimetri, rivelatori a stato solido, termoluniscenti ed ottici. Dosimetria assoluta di una radiazione da un tubo a Raggi-X (30 - 300 KVp). Elementi di base di un tubo a Raggi-X.Tecniche di trasporto per fasci di particelle cariche (protoni e ioni carbonio) per applicazioni mediche. Metodiche attive e passive di modulazione energetica. Determinazione delle caratteristiche di un fascio clinico in termini di uniformità e distribuzione spaziale.Applicazione degli Acceratori alla medicina: Imaging morfologico e funzionale; Macchine per per imaging (CT, PET e RM); produzione di radiofarmaci; acceleratori per radioterapia con fasci esterni (Ciclotroni, Linac e sincrotroni)APPLICAZIONI AI BENI CULTURALI (4 ore)Sinctrotroni e sorgenti di raggi X per l'analisi elementale, sistemi compatti, analisi dei manufatti.ACCELERATORI LASER-PLASMA (4 ore)Acceleratori di particelle basati su laser di alta potenza: Punti di vista Euleriano e Lagrangiano. Forzeagenti. Formazione di plasmi ad alta temperatura. Produzione di onde di plasma e accelerazione di elettroni e ioni in plasmi ad alta temperatura.TUTORIAL (4 ore): utilizzo delle suite di calcolo di tipo FEM e progettazione elettromagnetica per acceleratori (sorgenti, cavità RF, guide d'onda), ad es. COMSOL, CST, HFSS

P.J. Bryant, "Introduction to Transfer Lines and Circular Machines" CERN accellerators School, CERN 84-04T. Wangler, Principles of RF Linear Accelerators, Chapter 1 (Wiley, New York, 1998).R. Geller,Electron Cyclotron Resonance Ion Sources and ECRPlasmas(Institute of Physics, Philadelphia, PA, 1996).B. Wolf,Handbook of Ion Sources(CRC Press, Boca Raton, FL, 1995).R. Geller,Electron Cyclotron Resonance Ion Sources and ECRPlasmas(Institute of Physics, Philadelphia, PA, 1996).M. Vretenar. Linear accelerators (2013).https://doi.org/10.48550/arXiv.1303.6766P.J. Bryant, "Introduction to Transfer Lines and Circular Machines" CERN accellerators School, CERN 84-04R. Joel Englandet al., “Dielectric Laser Accelerators”,Rev. Mod. Phys.86, 1337https://journals.aps.org/rmp/pdf/10.1103/RevModPhys.86.1337J. J. Livingood,Principles of Cyclic Particle Accelerators(1961, D Van Nostrand Company)V. L. Smirnov. The cyclotron and its modeling. Physics of Particles and Nuclei, Volume 52, Issue 5, p.913-996.https://link.springer.com/article/10.1134/S106377962105004XApplications of Laser-Driven Particle AccelerationEdited ByPaul Bolton, Katia Parodi, Jörg Schreiber,https://doi.org/10.1201/9780429445101CAS Cern Accelerator School, " Cyclotrons, linacs and Their application", 96-02F.H. Attix "Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry" Wiley VCH