Attività 2.9 Un sistema per l'analisi multitecnica per la diagnostica non distruttiva dei beni culturali

Si sta realizzando uno strumento portatile integrando più tecniche analitiche in modo da ottenere, con
una sola misura, e nello stesso punto del materiale, una vasta gamma di informazioni. Questa attività ha, infatti, lo
scopo di integrare la spettroscopia Raman con la fluorescenza X caratteristica in un unico strumento compatto che
consentirà di ottenere in situ sia informazioni sulla composizione elementale, sia sui composti chimici presenti nel
campione. 

La Fluorescenza a Raggi X è una tecnica di spettroscopia in emissione di raggi X che permette l’identificazione degli
elementi chimici che compongono il campione esaminato. Tale tecnica permette quindi di stabilire la presenza di un
determinato elemento ed, utilizzando un’appropriata metodologia di misura e di analisi dei dati, stabilire la
concentrazione di esso nel campione.

Il sistema XRF che verrà realizzato grazie a questa attività utilizzerà un sistema di rivelazione a dispersione in energia.
La catena elettronica di conteggio permetterà di elaborare decine di migliaia di fotoni al secondo.

La scelta della lunghezza d’onda dei laser riveste un punto cruciale di questo
progetto ed in particolar modo sarà necessario dotare lo strumento di almeno due lunghezze d’onda differenti.
Sostanzialmente si distinguono tre tipi di campionamento, macro, micro e remoto. Il macro permette di analizzare
campioni macroscopici, il campionamento micro che prevede l’uso delle ottiche di un microscopio per analizzare
campioni microscopici, mentre il sistema remoto usa una testa di campionamento per eseguire misure in remoto,
sfruttando delle fibre ottiche.

Ai fini di questo progetto che prevede la realizzazione di un strumento multi tecnico portatile, oltre ai parametri
prestazionali, ai quali si legano i concetti di applicabilità ed affidabilità delle misure, un requisito fondamentale è
rappresentato dalle dimensioni dei singoli componenti. In questa ottica si è impostata un indagine di mercato su tutti
quei prodotti caratterizzati da prestazioni paragonabili alla strumentazione da banco, in modo da orientare le nostre
scelte su componenti all’avanguardia. Grazie alla bibliografia disponibile sull’argomento, è stato possibile confrontare
e valutare con attenzione le caratteristiche costruttive di alcuni degli strumenti portatili, il loro livello prestazionale ed i
limiti applicativi a singoli casi studio. In questo modo è stato possibile stabilire orientativamente i requisiti minimi che
dovrà avere il nostro sistema.
Con l’obiettivo di risolvere i dubbi connessi soprattutto alla risoluzione spettrale è stato possibile ottenere molte 
informazioni di carattere tecnico sugli spettrometri RAMAN.

Per gli scopi del progetto è necessario una risoluzione pari a 6 cm-1 è una specie di limite, in quanto risoluzioni minori producono spettri di difficile interpretazione nei quali l’identificazione delle singole bande è
una operazione molto complicata non sempre risolvibile tramite software. 

Dato che attualmente la strumentazione da laboratorio raggiunge risoluzione dell’ordine dei nm, è importante dotare il
sistema di uno spettrometro con risoluzione superiore.

Sono in corso i primi test del nuovo dispositivo portatile per fissare le migliori condizioni sperimentali. Le prove sono state eseguite su un campione d’acciaio SS316 (NITS) dalle quali, sono stati determinati i parametri per ottenere una buona risoluzione energetica dei picchi dello spettro XRF.