Radiotherapy electron beams collimated by small tubular applicators: Characterization by silicon and diamond diodes

High-energy electron beams generated by linear accelerators, typically in the range 6 to 20 MeV, are used in small field sizes for radiotherapy of localized superficial tumors. Unshielded silicon diodes (Si-D) are commonly considered suitable detectors for relative dose measurements in small electron fields due to their high spatial resolution. Recently, a novel synthetic single crystal diamond diode (SCDD) showed suitable properties for standard electron beams and small photon beams dosimetry. The aim of the present study is twofold: to characterize 6 to 15 MeV small electron beams shaped by using commercial tubular applicators with 2, 3, 4 and 5 cm diameter and to assess the dosimetric performance under such irradiation conditions of the novel SCDD dosimeter by comparison with commercially available dosimeters, namely a Si-D and a plane-parallel ionization chamber. Percentage depth dose curves, beam profiles and output factors (OFs) were measured. A good agreement among the dosimeters was observed in all of the performed measurements. As for the tubular applicators, two main effects were evidenced: (i) OFs larger than unity were measured for a number of field sizes and energies, with values up to about 1.3, that is an output 30% greater than that obtained at the 10 × 10 cm 2 reference field; (ii) for each diameter of the tubular applicator a noticeable increase of the OF values was observed with increasing beam energy, up to about 100% in the case of the smaller applicator. This OF behavior is remarkably different from what typically observed for small blocked fields having the same size and energy as those used in this study. OFs for tubular applicators depend considerably on the field size, so interpolation is unadvisable to predict the linear accelerator output for such applicators whereas reliable high-resolution detectors, as the silicon and diamond diodes used in this work allow OF measurements with uncertainties of about 1%. © 2013 Institute of Physics and Engineering in Medicine. Printed in the UK & the USA

Rivestimenti Ceramici Multistrato su leghe di Magnesio

Vengono riportati i risultati preliminari sulla deposizione e caratterizzazione di rivestimenti multistrato di stannato-TiO2 su substrati di lega di magnesio AZ91. Lo strato di conversione di stannato è stato realizzato per semplice immersione in una soluzione di Na2SnO3 con tempi e temperature differenti per ottimizzare la deposizione. Il film di TiO2 è stato depositato per sputtering a radio frequenza. Sui rivestimenti così prodotti sono state effettuate caratterizzazioni SEM e XRD e di resistenza di corrosione. I rivestimenti prodotti con uno strato di conversione di stannato depositato a 80°C per 1 ora e con uno strato di circa 300 nm di TiO2 hanno fornito buoni risultati in termine di resistenza di corrosione

Rivestimenti Ceramici Multistrato su leghe di Magnesio

Vengono riportati i risultati preliminari sulla deposizione e caratterizzazione di rivestimenti multistrato di stannato-TiO2 su substrati di lega di magnesio AZ91. Lo strato di conversione di stannato è stato realizzato per semplice immersione in una soluzione di Na2SnO3 con tempi e temperature differenti per ottimizzare la deposizione. Il film di TiO2 è stato depositato per sputtering a radio frequenza. Sui rivestimenti così prodotti sono state effettuate caratterizzazioni SEM e XRD e di resistenza di corrosione. I rivestimenti prodotti con uno strato di conversione di stannato depositato a 80°C per 1 ora e con uno strato di circa 300 nm di TiO2 hanno fornito buoni risultati in termine di resistenza di corrosione

Effetto di rivestimenti a base di ossido di titanio sulla resistenza alla corrosione della lega di Magnesio AZ31

Il basso peso specifico delle leghe di magnesio le rende particolarmente adatte per impieghi in cui le prestazioni meccaniche specifiche sono di fondamentale importanza, quali ad esempio le applicazioni aeronautiche oppure il campo delle competizioni motoristiche sportive. Le promettenti caratteristiche meccaniche delle leghe di magnesio non sono tuttavia accompagnate da eguale resistenza alla corrosione: il magnesio è infatti un metallo con potenziale elettrochimico molto basso, in grado di svolgere idrogeno da soluzioni a qualsiasi pH, con conseguenti velocità di corrosione molto elevate. In ambienti alcalini riesce a formare un film di passività poco protettivo, che può dar luogo ad attacchi localizzati anche per piccole quantità di cloruri in soluzione. Al fine di proteggere le leghe di magnesio sono stati sviluppati trattamenti di anodizzazione che però comportano l’impiego di sostanze nocive come i cromati. Una possibile alternativa ecologica all’impiego di tali trattamenti è il rivestimento con materiali ceramici in grado di offrire un effetto barriera alla corrosione. Nel presente lavoro sono stati realizzati diversi rivestimenti plasma spray con ossidi di titanio sulla lega di magnesio AZ31, variando le condizioni di deposizione e il contenuto di ossigeno nel rivestimento. La resistenza alla corrosione è stata valutata attraverso prove di esposizione in soluzione di Harrison (DHS), determinando la perdita di peso, l’andamento del potenziale di corrosione, della resistenza di polarizzazione lineare e dello spettro d’impedenza elettrochimica nel tempo

Effetto di rivestimenti a base di ossido di titanio sulla resistenza alla corrosione della lega di Magnesio AZ31

Il basso peso specifico delle leghe di magnesio le rende particolarmente adatte per impieghi in cui le prestazioni meccaniche specifiche sono di fondamentale importanza, quali ad esempio le applicazioni aeronautiche oppure il campo delle competizioni motoristiche sportive. Le promettenti caratteristiche meccaniche delle leghe di magnesio non sono tuttavia accompagnate da eguale resistenza alla corrosione: il magnesio è infatti un metallo con potenziale elettrochimico molto basso, in grado di svolgere idrogeno da soluzioni a qualsiasi pH, con conseguenti velocità di corrosione molto elevate. In ambienti alcalini riesce a formare un film di passività poco protettivo, che può dar luogo ad attacchi localizzati anche per piccole quantità di cloruri in soluzione. Al fine di proteggere le leghe di magnesio sono stati sviluppati trattamenti di anodizzazione che però comportano l’impiego di sostanze nocive come i cromati. Una possibile alternativa ecologica all’impiego di tali trattamenti è il rivestimento con materiali ceramici in grado di offrire un effetto barriera alla corrosione. Nel presente lavoro sono stati realizzati diversi rivestimenti plasma spray con ossidi di titanio sulla lega di magnesio AZ31, variando le condizioni di deposizione e il contenuto di ossigeno nel rivestimento. La resistenza alla corrosione è stata valutata attraverso prove di esposizione in soluzione di Harrison (DHS), determinando la perdita di peso, l’andamento del potenziale di corrosione, della resistenza di polarizzazione lineare e dello spettro d’impedenza elettrochimica nel tempo

Ceria/stannate multilayer coatings on AZ91D Mg alloy

In this work, CeO2/stannate multilayer coatings on AZ91D magnesium alloy were successfully obtained by chemical conversion and sol–gel dip coating. The stannate conversion coatings were prepared from a stannate aqueous bath containing Na2SnO3, CH3COONa, Na3PO4 and NaOH at different temperatures and immersion times. Ceria films were produced on stannate/AZ91D starting from Ce(III) nitrate solutions in H2O. In some cases, the PVA was added as chelating agent. Ceria top coatings were fired at 200 °C for 1 h. Coating microstructure was examined by FE-SEM. Finally, the corrosion resistance features of the coatings were tested by the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in 3 wt.% NaCl solution. The effect of PVA addition was evaluated in terms of microstructure and corrosion resistance features. CeO2/stannate multilayer films, 3 μm thick, uniform, well adherent and nearly crack free were obtained. The formation of CeO2 phase was confirmed by XRD and XPS analyses. The XPS depth profiles showed a limited diffusion of Mg towards the ceramic film. The EIS tests showed a significant improvement of corrosion resistance of the multilayer coatings (~16.6 kΩ after 48 h in NaCl solution) with respect to the blank alloy (~2.4 kΩ after 48 h in NaCl solution

Sviluppo di rivestimenti ceramici self-healing su leghe di alluminio

I film ceramici sono ampiamente utilizzati come rivestimenti antiusura ed anticorrosione per numerose leghe metalliche. Le loro prestazioni, condizionate da uniformità, adesione e compattezza, possono essere fortemente limitate dalla presenza di difetti originati da modalità di deposizione non adeguate, o da danneggiamenti meccanici. Negli ultimi anni la ricerca si è sempre più rivolta verso nuovi materiali dotati di caratteristiche “intelligenti”. Tra questi stanno destando un notevole interesse i materiali così detti self-healing, in grado cioè di autoriparare un eventuale danno e di ripristinare le proprietà iniziali. Materiali di questi tipo sono stati ad esempio proposti per il settore aerospaziale. Recentemente rivestimenti e trattamenti superficiali self-healing sono stati proposti anche nel campo della anticorrosione [1 ,2]. In questo lavoro vengono presentati i risultati preliminari di una ricerca volta allo sviluppo di rivestimenti self-healing sulla lega di Al 6060. I rivestimenti oggetto di questo studio sono costituiti da un doppio strato polimero/ceramico che, nell’eventualità di un danneggiamento, rilasciano localmente un inibitore di corrosione in grado di bloccare o rallentare i fenomeni corrosivi. Il film polimerico è costituito da fibre di acido polilattico (PLLA) ottenute per elettrofilatura, contenenti un sale di Ce(III). Su questo primo strato viene depositato uno strato di titania tramite la tecnica di Ion Plating Plasma Assisted (IPPA). Dopo una completa caratterizzazione mediante SEM, EDS e XRD, i rivestimenti sono stati sottoposti a test elettrochimici (curve di polarizzazione e misure EIS) prima e dopo danneggiamento meccanico, per valutare l’effettivo funzionamento del meccanismo di rilascio dell’inibitore e quindi la realizzazione dell’effetto self-healing. 1. A. Yabuki and R. Kaneda, Materials and Corrosion 2009, 60, 444-449. 2. Daria V. Andreeva, Dmitri Fix, Helmuth Möhwald, Dmitry G. Shchukin, Adv. Mater. 2008, 20, 2789–2794

Valutazione della resistenza alla corrosione di acciai ad alto tenore di azoto sensibilizzati ad alta temperatura.

Gli acciai inossidabili austenitici Cr-Ni sono stati indispensabili per lo sviluppo tecnologico degli ultimi 80 anni. Esistono, però, dei problemi legati allo sviluppo di tali acciai come le loro limitate proprietà meccaniche in determinate condizioni, il crescente costo del Ni e la sua tossicità che ne limita l’uso in molte applicazioni biomediche. Pertanto, negli ultimi anni è cresciuto l’interesse verso gli acciai austentici HNS (High Nitrogen Steels) stabilizzati con azoto e manganese. L’azoto in soluzione solida interstiziale, in particolare, produce un incremento delle proprietà meccaniche, stabilizza la fase  e incrementa la resistenza al pitting. La precipitazione di nitruri di cromo nell’intervallo di temperatura 550 °C - 1050 °C, però, può limitare l’utilizzo di tali acciai per applicazioni ad alta temperatura a causa della variazione delle proprietà meccaniche e della diminuzione della resistenza alla corrosione. In letteratura si riportano prove di sensibilizzazione su acciai austenitici HNS trattati nell’intervallo di precipitazione dei nitruri di cromo. In particolare Simmons et al. [1] hanno osservato che il grado di sensibilizzazione alla temperatura di 800°C, è caratterizzato da un massimo in corrispondenza delle prime ore di trattamento termico e da un andamento decrescente per tempi successivi. Tale fenomeno è caratteristico degli acciai inossidabili al carbonio ed è noto con il nome di healing. Scopo del presente studio è stato quello di analizzare l’evoluzione del grado di sensibilizzazione di un acciaio austenitico ad alto contenuto di azoto (HNS) a seguito di trattamenti termici a 850°C, temperatura in cui è massima la cinetica di precipitazione dei nitruri negli acciai HNS. Le prove di sensibilizzazione sono state effettuate a differenti tempi fino a 100 h. Sono state effettuate prove elettrochimiche per valutare la sensibilizzazione degli acciai in funzione del tempo di trattamento e prove di resistenza alla corrosione tramite curve di polarizzazione. I risultati ottenuti, sono discussi in relazione al grado di sensibilizzazione e delle trasformazioni microstrutturali conseguenti. [1] J.W. Simmons, B.S. Covino Jr., J. A. Hawk, J. S. Dunning, ISIJ International. Vol, 36 (1996) 6-854 No. 7. pp. 84

Valutazione della resistenza alla corrosione di acciai ad alto tenore di azoto sensibilizzati ad alta temperatura.

Gli acciai inossidabili austenitici Cr-Ni sono stati indispensabili per lo sviluppo tecnologico degli ultimi 80 anni. Esistono, però, dei problemi legati allo sviluppo di tali acciai come le loro limitate proprietà meccaniche in determinate condizioni, il crescente costo del Ni e la sua tossicità che ne limita l’uso in molte applicazioni biomediche. Pertanto, negli ultimi anni è cresciuto l’interesse verso gli acciai austentici HNS (High Nitrogen Steels) stabilizzati con azoto e manganese. L’azoto in soluzione solida interstiziale, in particolare, produce un incremento delle proprietà meccaniche, stabilizza la fase  e incrementa la resistenza al pitting. La precipitazione di nitruri di cromo nell’intervallo di temperatura 550 °C - 1050 °C, però, può limitare l’utilizzo di tali acciai per applicazioni ad alta temperatura a causa della variazione delle proprietà meccaniche e della diminuzione della resistenza alla corrosione. In letteratura si riportano prove di sensibilizzazione su acciai austenitici HNS trattati nell’intervallo di precipitazione dei nitruri di cromo. In particolare Simmons et al. [1] hanno osservato che il grado di sensibilizzazione alla temperatura di 800°C, è caratterizzato da un massimo in corrispondenza delle prime ore di trattamento termico e da un andamento decrescente per tempi successivi. Tale fenomeno è caratteristico degli acciai inossidabili al carbonio ed è noto con il nome di healing. Scopo del presente studio è stato quello di analizzare l’evoluzione del grado di sensibilizzazione di un acciaio austenitico ad alto contenuto di azoto (HNS) a seguito di trattamenti termici a 850°C, temperatura in cui è massima la cinetica di precipitazione dei nitruri negli acciai HNS. Le prove di sensibilizzazione sono state effettuate a differenti tempi fino a 100 h. Sono state effettuate prove elettrochimiche per valutare la sensibilizzazione degli acciai in funzione del tempo di trattamento e prove di resistenza alla corrosione tramite curve di polarizzazione. I risultati ottenuti, sono discussi in relazione al grado di sensibilizzazione e delle trasformazioni microstrutturali conseguenti. [1] J.W. Simmons, B.S. Covino Jr., J. A. Hawk, J. S. Dunning, ISIJ International. Vol, 36 (1996) 6-854 No. 7. pp. 84