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Sensore LIF a scansione

Referente: Dr. Luisa Caneve
luisa.caneve@enea.it

Fig. 1. Sensore LIF a scansione lineare



Nel laboratorio UTAPRAD DIM dell' ENEA Frascati, sono stati sviluppati 2 sistemi portatili LIF (Laser Induced Fluorescence ) a scansione. In entrambe, la sorgente di radiazione è un diodo laser impulsato Nd:YAG in grado di produrre impulsi con una durata temporale di 10 ns in un intervallo di fluenza da 1 a 50mJ/cm2 alla lunghezza d'onda sia di 266 nm che di 355 nm.
Attraverso lo studio dello spettro di emissione di fluorescenza è possibile ottenere informazioni di interesse analitico e qualitativo. Differenti materiali utilizzati, azioni di restauro, agenti biodegradanti possono essere individuati. Il sensore LIF a scansione è uno strumento di indagine veloce, non invasivo, applicabile in remoto, sensibile e specifico.

Nel primo sistema, a scansione puntuale, tutti i componenti ottici e meccanici sono installati in un box di alluminio 58×43×36 cm3 per un peso inferiore a 15 kg. Le dimensioni e il peso ridotti permettono il facile trasporto del sistema ed il suo utilizzo da scaffalature in caso di superfici a distanze maggiori della massima permessa per misure remote (10m).

Fig 2. Sensore LIF a scansione durante misure in campo.



Un sistema compatto a scansione per righe è stato realizzato per migliorare le prestazioni in termini di risoluzione spaziale e temporale, nonchè di velocità di acquisizione. Il sistema ottico e quindi il detector utilizzati hanno subito una revisione critica: il modo di focalizzazione è stato cambiato in lineare usando una lente cilindrica e uno spettrografo per imaging (Jobin-Yvon CP240); l'array lineare usato come detector è stato sostituito con un sensore ICCD (ANDOR iStar DH734), montato dietro una fenditura parallela al fascio laser durante la scansione. Il sistema è montato verticalmente su un treppiedi e la scansione verticale è eseguita per mezzo di un accurato motorino sistemato sul retro. Le ottiche sono sul lato frontale della piattaforma circolare, mentre il laser e il detector sul retro.

Fig 3. Riconoscimento dei materiali tramite spettro di fluorescenza.


Immagini a falsi colori possono essere ricostruite mediante le immagini in fluorescenza. Differenti materiali utilizzati, azioni di restauro, agenti biodegradanti possono essere localizzati.

Fig. 4. Combinazione di immagini LIF e modello LRF.


L'acquisizione di modelli 3D mediante il sistema Laser Range Finder, sviluppato nel laboratorio UTAPRAD-DIM dell' ENEA Frascati, può fornire un'accuratezza sub-millimetrica nella localizzazione attraverso la sovrapposizione simultanea con le immagini LIF a falsi colori. I sistemi LIF a scansione sono impiegati in attività di protezione e restauro di beni culturali.

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References:

  • W. Demtröder, "Laser Spectroscopy" Basic Concepts and Instrumentation, Springer-Verlag (1982).
  • J.L. Kinsey, "Laser Induced Fluorescence" , Annual Review of Physical Chemistry (1997).
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