LABORATORIO: CNR-ISPC
NOME STRUMENTO
Spettrometro per Imaging nel Dominio del Tempo alle frequenze dei Terahertz (THz-TDI):
TeraOSE Menlo Systems
INFORMAZIONI GENERALI:
L’imaging spettroscopico nel dominio del tempo alle frequenze dei terahertz (THz-TDI) è una tecnica all’avanguardia fra quelle attualmente usate per lo studio dei Beni Culturali e fornisce informazioni sulla stratigrafia e sulla composizione di un campione in modo del tutto non invasivo. La radiazione alle frequenze dei THz è, infatti, non ionizzante e capace di penetrare, per profondità dell’ordine di qualche millimetro, nella maggior parte dei materiali non metallici e può essere usata per effettuare misure sia in trasmissione sia in riflessione.
Le misure THz-TDI in riflessione, effettuate lungo più linee di misura, consentono di acquisire un cubo di dati da cui, mediante opportune tecniche di elaborazione dati, si ottengono informazioni sulle caratteristiche superficiali e sub-superficiali dell’oggetto in esame lungo ciascuna delle tre sezioni spaziali, ovvero nei piani (x-y), (x-z) e (y-z).
Le misure THz-TDI in trasmissione consentono sia di generare immagini bi-dimensionali del campione sia di effettuare analisi spettroscopiche finalizzate all’identificazione dei materiali costituenti e possono essere effettuate quando lo spessore e le caratteristiche del campione sono tali da consentire la trasmissione del segnale.
Alcuni esempi di applicazione sono l’identificazione di ridipinture, ripensamenti e disegni preparatori, lo studio della stratigrafia di manufatti decorati (ceramiche invetriate, malte, lacche, dipinti), l’individuazione di distacchi, fessure e difetti otticamente non visibili, la caratterizzazione di materiali plastici e compositi.
DETTAGLI TECNICI:
Lo spettrometro trasportabile TeraOSE della Menlo Systems disponibile presso il MOLAB consente di effettuare misure sia in riflessione che in trasmissione. Tale sistema sfrutta il principio dell’asynchronous optical sampling (ASOPS) grazie all’uso di due sorgenti laser ultraveloci a femtosecondi collegati all’antenna trasmittente e a quella ricevente tramite fibre ottiche.
Il sistema di generazione e acquisizione del segnale THz (Optical Sampling Engine, OSE) è compatto ed integrato in un’unica unità. Ad esso è associato un sistema di scansione bidimensionale, la cui massima area di scansione è 30 x 30 cm2.
Lo spettrometro ha un peso complessivo di 36.5 kg (OSE = 24 kg, PC = 11 kg, splitter box = 1.5 kg), mentre il sistema di scansione pesa 15 kg. Le dimensioni dell’OSE sono di 56 x 45 x 25 cm3.
La finestra spettrale nominale del sistema è di 4 THz e l’intervallo di scansione nel dominio del tempo è di 10 ns. Il rapporto fra segnale e rumore è > 70 dB (con differenza in frequenza = -10 Hz, sampling rate = 10MHz, gain = 106, larghezza di banda = 1.8 MHz, 1000 medie).
La risoluzione laterale della misura è determinata dalla dimensione dell’impulso THz nel punto di focalizzazione, che è di circa 1.5 mm, e dal passo del sistema di scansione, che non può essere inferiore a 0.1 mm. La risoluzione in profondità dipende dalla larghezza della banda utile del sistema ed è uguale a circa 0.5 ps, corrispondenti a 60 μm (in aria).
La massima profondità di indagine è di 7.5 mm (in aria).
Referente:
Ilaria Catapano ilaria.catapano@cnr.it