Proposte di tesi disponibili in Fisica, Biofisica, Ingegneria

per laurea triennale, specialistica, dissertazione di dottorato o scuole di specializzazione.
Da svolgersi presso gruppi afferenti all'INFN dell'Istituto Superiore di Sanità ovvero gruppi della sezione di Roma dell'INFN che collaborano con l'Istituto Superiore di Sanità.
Ultimo aggiornamento 08/Giugno/2016

Ultimo aggiornamento: Aprile 2015

FN Fisica Subnucleare Sperimentale
vedi anche presentazione attività 2016 presso dipartimento fisica dell'Università Sapienza di Roma
1 Titolo Tracciatore ibrido per esperimenti di alta luminosità nella sala A del Jefferson Lab
Ambito Strumentazione per esperimenti ad alta luminosità di Fisica subnucleare presso i laboratori del JLab. Rivelatori ad altissima segmentazione con elettronica dedicata ad alta integrazione. Programmi di acquisizione ed elaborazione dati sviluppati ad hoc, di particolare complessità
Attività Sono disponibili diverse tesi, che riguardano diversi aspetti di un tracciatore di particelle cariche a tecnologia ibridia: GEM (Gas Electron Multiplier) e microstrip di silicio:
  • Test e caratterizzaione di un tracciatore GEM per misure in ambiente di alto fondo
  • Sviluppo del sistema di acquisizione dati del tracciatore dello spettrometro SBS al JLab
  • Test di rivelatori silicon microstrip per il tracciatore della sala A al JLab
  • Sviluppo algoritmi di clustering e tracciamento (basati su Neural Network e Kalman Filter) per il sistema ibrido GEM-uSiD ad alta risoluzione in ambiente ad alto fondo
Approfondimenti Il tracciatore rappresenta un componente fondamentale di un nuovo spettrometro che verrà utilizzato, tra l'altro, per misure di fattori di forma ad alto momento trasverso e misure semi-inclusive nel Deep Inelastic Scattering, polarizzato. Ulteriori approfondimenti → SBS GEM Tracker
Esperienza acquisibile A seconda della tesi: conoscenza approfondita dei moderni rivelatori a gas ad alta segmentazione, strumenti software di simulazione ed analisi basati su C++, tecniche di acquisizione dei dati; competenze in elettronica integrata per acquisizione rivelatori ad alta segmentazione.
Durata 6-8 mesi
Requisiti Fondamenti di fisica sub-nucleare teorica e sperimentale; conoscenza di programmazione; background di elettronica auspicabile.
Contatti Evaristo Cisbani, tel. +39 06 4990 2847 - evaristo · cisbani @ iss · infn · it
Nota Le tesi prevedono trasferte negli Stati Uniti presso l'acceleratore di elettroni del Jefferson Laboratory di Newport News (VA), dove l'apparato verrà installato e/o trasferte al sito di test (DESY, Jülich, Frascati).
2 Titolo Studio della struttura del nucleone e processi di diffusione con fascio di elettroni fino a 12 GeV
Ambito Come lo studio della struttura atomica ha permesso di comprendere a fondo le leggi della meccanica quantistica, analogamente lo studio e misura della struttura e dinamica interna del nucleone (protone o neutrone), rappresentano una fonte di informazioni essenziale per far luce sulla QCD, la teoria, ancora largamente non risolta, che dovrebbe descrivere le interazioni tra adroni. Al JLab, uno dei principali laboratori per la fisica nucleare e subnucleare, è attivo, tra l'altro, un programma esteso e diversificato di esperimenti di diffusione elastica e profondamente anelastica di elettroni (polarizzati longitudinalmente) fino a 11 GeV su nucleoni (polarizzati) e nuclei. Misure recenti nelle diffusioni elastiche elettrone/fotone su nucleone (i più semplici processi esclusivi!), stanno scardinando assunzioni teoriche consolidate sui meccanismi di reazione: scambio di due fotoni nel processo elastico elettrone-protone ad alto momento trasferito e necessità di modelli non perturbativi nella descrizione della diffusione Compton su nucleone sono due degli esempi più emblematici.
Attività Sono disponibili diversi percorsi di ricerca, tra cui: analisi di dati di diffusione Compton polarizzata per valutare il contributo dello scambio di due fotoni, utilizzando tecniche bayesiani e simulazioni GEANT4 di un polarimetro di protoni; preparazione, anche attraverso simulazione, di esperimenti volti alla misura, per la prima volta, dei fattori di forma elettromagnetici del nucleone nella regione di alto momento trasferito (tra gli aspetti più intriganti e promettenti nello studio della struttura del nucleone); partecipazione alla messa a punto del nuovo apparato sperimentale e dell'ambiente di analisi dei dati, per misure ad altissima luminosità
Esperienza acquisibile Conoscenza approfondita delle tecniche di analisi in esperimenti di diffusione leptone-adrone, strumenti software di simulazione ed analisi basati su C++.
Durata 6-8 mesi
Requisiti Fondamenti di fisica sub-nucleare teorica e sperimentale; conoscenza di programmazione.
Contatti Evaristo Cisbani, tel. +39 06 4990 2847 - evaristo · cisbani @ iss · infn · it;
Cristiano Fanelli, cfanelli @ mit · edu
Nota La tesi prevede trasferte negli Stati Uniti presso l'acceleratore di elettroni del Jefferson Laboratory di Newport News (VA), dove l'esperimento verrà effettuato.
MN Fisica Medica - Medicina Nucleare
1 Titolo Sviluppo di una gamma camera per beta- emettitori per applicazioni di radioterapia e imaging molecolare
Ambito Applicazioni di tecniche di rivelazione di radiazione a problemi bio-medici, dosimetrici e metrologici. L'imaging della distribuzione di attività di un radiofarmaco beta- emettitore trova sempre maggiore interesse in applicazioni mediche di tipo teragnostico (diagnosi e terapia combinate) ad alto livello di personalizzazione, tra cui la terapia tumorale radiometabolica, ovvero nello studio di nuovi radiofarmaci su modelli animali. D'altra parte gli elettroni emessi da isotopi di uso clinico, per il compito che debbono svolgere, vengono assorbiti da qualche millimetro di tessuto e pertanto la determinazione della distribuzione di attività del radiofarmaco è generalmente possibile solo utilizzando processi secondari, quali l'emissione di radiazione gamma di frenamento (Bremsstrahlung).Anche a causa della bassa sezione d'urto e della difficoltà intrinseca di distinguere segnale da rumore, queste nuove applicazioni, richiedono rivelatori gamma quanto più sensibili e ben caratterizzati e opportuno processamento dei dati acquisiti.
Attività Studio dei processi di Bremsstrahlung per imaging di beta- (prevalentemente da 90Y); approfondimento delle problematiche di misura; caratterizzazione e ottimizzazione di un rivelatore gamma compatto e delle procedure di processamento per l'ottenimento di immagini di alta qualità
Approfondimenti: Lavoro di tesi su Messa a punto di una gamma camera per rivelazione di radiazione di bremsstrahlung in ambito medico
Esperienza acquisibile Tecniche di simulazione Montecarlo (piattaforma GEANT4 su GRID); tecniche di realizzazione rivelatori per fotoni X/gamma; approfondimento algoritmi di processamento e tecniche di programmazione (prevalentemente C++ e unix-scripting)
Durata 8 mesi
Requisiti Conoscenze di base di fisica sperimentale e programmazione
Contatti Evaristo Cisbani, tel. +39 06 4990 2847 - evaristo · cisbani @ iss · infn · it
Marco Capogni - marco · capogni @ enea · it
Nota La tesi prevede una collaborazione con l'Istituto di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti del centro Ricerche Casaccia dell'Enea
2 Titolo Ottimizzazione del sistema di auto-trigger per rivelatori SPECT con lettura a canali indipendenti
Ambito Applicazioni di tecniche di rivelazione di radiazione a problemi bio-medici. L'alta integrazione dell'elettronica oggi raggiungibile, permette da un lato di gestire una quantità di canali indipendenti sempre maggiore e dall'altro di effettuare processamenti real-time in hardware sempre più sofisticati. Questo porta ad una maggiore complessit&agreve; sia in termini di elettronica di acquisizione che di analisi e processamento dei dati; tale complessità richiede un'attenta progettazione ed ottimizzazione, al fine di rendere l'intero apparato realmente e significativamente più efficace e performante dei sistemi tradizionali. In questo contesto è essenziale, tra l'altro, sviluppare un sistema di auto-trigger (generato dagli stessi segnali che si vogliono selettivamente acquisire) efficiente, robusto e soprattutto "un-biased".
Attività Misure di segnali da rivelatori di gamma. Studio ed ottimizzazione dei criteri di selezione degli eventi, a partire dai processi fisici che li generano. Programmazione di FPGA.
Esperienza acquisibile Approfondimento elettronica analogica e digitale e sviluppo firmware; competenze di sviluppo algoritmi real-time e programmazione C++; approfondimento problematiche e metodologie per lo sviluppo di rivelatori per applicazioni biomedicali, e specificatamente medicina nucleare
Durata 2 mesi
Requisiti Fondamenti di teoria dei segnali
Contatti Franco Garibaldi, tel. +39 06 4990 2243
Franco Meddi
Nota
3 Titolo Sviluppo di elettronica di readout per un rivelatore PET/TOF compatibile con scanner MRI
Ambito Applicazioni di tecniche di rivelazione di radiazione a problemi bio-medici
Attività Progetto e costruzione di un prototipo di elettronica di lettura per fotosensori del tipo Silicon photomultipliers (SiPm) per rivelatori per imaging molecolare con raionuclidi (PET e SPECT) compatibili con MRI
Esperienza acquisibile Progetto e costruzione di schede analogiche e digitali. Conversione analogico digitale. Utilizzo di FPGA
Durata 8 mesi
Requisiti Conoscenze di base di elettronica analogica e digitale
Contatti Franco Garibaldi, tel. +39 06 4990 2243
Franco Meddi
Nota
4 Titolo Progetto di un sistema di rivelazione per diagnosi di tumori con tecniche imaging molecolare con radionuclidi, SPECT/PET compatibile con scanner MRI (multimodalità)
Ambito Applicazioni di tecniche di rivelazione di radiazione a problemi bio-medici
Attività Progetto di un rivelatore per imaging molecolare con radionuclidi, SPECT/PET compatibile con scanner MRI mediante simulazione con GEANT4/GATE e validazione mediante misure su fantocci
Esperienza acquisibile Uso di linguaggi di programmazione evoluti object-oriented (C++). Progetto ed uso di rivelatori avanzati per imaging bio-medico in multimodalita'. Tenciche di ricostruzione tomografiche
Durata 8 mesi
Requisiti Fondamenti di interazione radiazione materia. Conoscenze di base di rivelatori di particelle. Conoscenza di linguaggi di programmazione (Fortran, preferibilmente C, C++)
Contatti Franco Garibaldi, tel. +39 06 4990 2243
Franco Meddi
Nota
5 Titolo Progetto di un rivelatore per imaging molecolare con radionuclidi. Applicazione alla diagnosi e terapia di malattie cardiovascolari
Ambito Applicazioni di tecniche di rivelazione di radiazione a problemi bio-medici
Attività Simulazione mediante GEANT4/GATE di un rivelatore per SPECT e PET costituito da scintillatore e fotosensori del tipo Silicon PhotoMulipliers (SiPm). Validazion mediante confronto con misure su fantoccio.
Esperienza acquisibile Conoscenza approfondite rivelatori di gamma e di tecniche di simulazione ed analisi di dati di rivelatori di tipo PET e SPECT
Durata 8 mesi
Requisiti Conoscenza di tecniche di programmazione in linguaggi evoluti (es. C, C++)
Contatti Franco Garibaldi, tel. +39 06 4990 2243
Franco Meddi
Nota
6 Titolo Messa a punto di un processore di Imaging Molecolare ottimizzato per un sistema di acquisizione a canali indipendenti
Ambito Sviluppo di algoritmi avanzati per applicazioni in medicina nucleare e bio-medicina
Attività Analisi dei sistemi SPECT, studio e sviluppo di algoritmi di ottimizzazione per acquisizione dati a canali indipendenti; analisi MonteCarlo dei benefici
Esperienza acquisibile Conoscenza approfondita dei sistemi di ricostruzione tomografica in medicina; sviluppo di algoritmi complessi; tecniche di acquisizione dati
Durata 8 mesi
Requisiti Fondamenti di teoria dei segnali e programmazione procedurare
Contatti Evaristo Cisbani, tel. +39 06 4990 2847 - evaristo · cisbani @ iss · infn · it
Franco Garibaldi
Nota
PT Fisica Medica - Terapia Oncologica con Protoni
1 Titolo Camere a ionizzazione per il "dose delivery" di un fascio di protoni per terapia oncologica prodotto da un LINAC
Ambito Applicazioni di tecniche di rivelazione di radiazione ionizzante in medicina e biologia; proton-terapia.
Attività Partecipazione allo sviluppo e caratterizzazione sistema camere a ionizzazione; misure su fascio terapeutico e analisi dei dati; eventuale sviluppo dell'aggiornamento del sistema di readout; progettazione algoritmi di analisi
Approfondimenti Precedenti tesi: Simulazione Fluka della camera di monitor, Sviluppo camera di monitor, con enfasi sull'elettronica di lettura. Presentazioni e articoli: Presentazione progetto camera di monitor a MPGD2011 (richiede credenziali indicate nella finestra di pop-up), il progetto TOP-IMPLART. Link di riferimento
Esperienza acquisibile Approfondimento in problematiche di dosimetria in radioterapia con adroni; tecniche e metodologie nello sviluppo di sistemi fisici applicati alla medicina; capacità di analisi dati.
Durata 6 mesi
Requisiti Fondamenti di rivelatori per particelle; fondamenti programmazione C/C++
Contatti Evaristo Cisbani, tel. +39 06 4990 2847 - evaristo · cisbani @ iss · infn · it
Salvatore Frullani
Nota Attività svolta in collaborazione con ENEA Frascati e Ospedale IFO/Regina Elena di Roma; previste trasferte alla sede ENEA Frascati
2 Titolo Misura accurata dell'energia di un fascio di protoni per terapia oncologica
Ambito Applicazioni di tecniche di rivelazione di radiazione ionizzante in medicina e biologia; proton-terapia
Attività Sviluppo e realizzazione sistema misura energia basato su diffusione elastica e misura energia attraverso sensori a stato solido; misure con fascio e analisi dati acquisiti; sviluppo di algoritmi per ricostruzione energia fascio; eventuale simulazioni MonteCarlo
Approfondimenti Tesi precedenti Progettazione sistema di misura per fascio terapeutico di protoni; articolo sul progetto in cui si inquadra lo studio proposto: il progetto TOP-IMPLART; alcuni link di riferimento
Esperienza acquisibile Approfondimento problematiche di radioterapia con adroni; tecniche e metodologie nello sviluppo di sistemi fisici applicati alla medicina; capacita' di analisi dati
Durata 6 mesi
Requisiti Fondamenti di rivelatori per particelle
Contatti Evaristo Cisbani, tel. +39 06 4990 2847 - evaristo · cisbani @ iss · infn · it
Salvatore Frullani
Nota Attività svolta in collaborazione con ENEA Frascati e Ospedale IFO/Regina Elena di Roma; previste trasferte alla sede ENEA Frascati