Applicazioni non energetiche

Irraggiamenti con neutroni su campioni vegetali per studiarne la crescita nell'ambiente spaziale.

Analisi e caratterizzazione di diverse matrici organiche e microrganismi in presenza di radiazione gamma. Studio delle proprietà schermanti di microrganismi contenenti melanina (funghi neri). Test di irraggiamento gamma su sistemi vegetali e nutraceutici per future coltivazioni sul suolo lunare.

Sviluppo di sistemi per la protezione dalle radiazioni gamma da utilizzare per futuri habitat lunari e marziani. Messa a punto di materiali e compositi schermanti utilizzando risorse disponibili in situ (ISRU, regoliti lunari o marziane). Misure dosimetriche sperimentali e confronto con i dati ottenuti mediante codici di simulazione per la valutazione dell’effettivo potere schermante.

Test di qualifica TID di componenti e dispositivi elettronici per Spazio secondo le normative (ESA ESCC 22900, Issue 5 o MIL STD 883). Test di resistenza a radiazione su materiali, sensori, dosimetri, componenti ottici ed optoelettronici. Possibilità di esecuzione di test sotto tensione, in atmosfera modificate, a differenti temperature, test di annealing sotto tensione post-irraggiamento, gestione dei test da remoto con misure on line, ISO 9001

TOP-IMPLART consente di effettuare test di irraggiamento di componenti elettronici, materiali e sistemi biologici di interesse per le missioni spaziali. I fasci di protoni vengono utilizzati per studiare gli effetti delle radiazioni ionizzanti sui dispositivi e valutarne la resistenza in condizioni rappresentative di ambienti ad elevata radiazione. Le attività comprendono anche studi di radiobiologia e astrobiologia, attraverso l’irraggiamento controllato di sistemi biologici per investigare gli effetti dell’esposizione alle radiazioni.

L’acceleratore REX è utilizzato per studiare gli effetti delle radiazioni su materiali e componenti destinati ad applicazioni spaziali. I fasci di elettroni e i fasci di fotoni, ottenuti per conversione degli elettroni mediante bremsstrahlung, consentono di effettuare irraggiamenti in condizioni controllate e di caratterizzare le modifiche indotte dalla radiazione nei materiali e nei dispositivi. L’attività è finalizzata alla valutazione del comportamento e della resistenza dei materiali e dei componenti destinati a operare in ambienti caratterizzati da elevati livelli di radiazione, come quelli incontrati nelle missioni spaziali.

TECHEA consente di effettuare irraggiamenti con fasci di elettroni di energia compresa tra 1 e 3 MeV, particolarmente interessanti per lo studio degli effetti della radiazione su materiali e dispositivi per applicazioni spaziali. Tra le possibili applicazioni rientrano i test su celle solari destinate all'impiego nello spazio.

L’attività prevede lo studio e lo sviluppo di rivelatori FNTD basati su cristalli e film sottili di fluoruro di litio (LiF) per l’imaging e la caratterizzazione energetica delle tracce fluorescenti prodotte dall’interazione di singole particelle e fotoni provenienti dallo spazio. L’imaging ad alta risoluzione delle tracce avviene mediante microscopia ottica a fluorescenza, acquisendo la fotoluminescenza visibile dei centri di colore generati localmente dalla radiazione ionizzante.

Sviluppo di materiali avanzati per l'ambiente spaziale quali grafene ottenuto mediante scrittura laser su polimeri e composti di regolite. Le attività comprendono progettazione, fabbricazione e caratterizzazione dei materiali multifunzionali per applicazioni ISRU, con valutazione di proprietà strutturali e di schermatura di radiazione.

Preparazione e caratterizzazione di coating compositi a base di grafene dispersi in matrici polimeriche. I rivestimenti sono studiati per migliorare la protezione dalla radiazione, durabilità e funzionalità antibatteriche di superfici e componenti, con analisi delle proprietà strutturali e di auto-riparazione.

Sviluppo di biosensori e metodi diagnostici per il monitoraggio della salute in condizioni di gravità alterata, con particolare attenzione alle patologie osteoarticolari. I microRNA sono utilizzati come biomarcatori per identificare precocemente alterazioni del metabolismo osseo e cartilagineo. I dati ottenuti sono analizzati mediante approcci bioinformatici e modelli di intelligenza artificiale per sviluppare strumenti predittivi a supporto della medicina di precisione.

Progettazione e sviluppo di una Bussola Solare per Mezzi Mobili (BSMM) che fornisce l'azimut rispetto al nord con una precisione di circa 1/10°. Dotata di una Inertial Measurement Unit (IMU), la BSMM non richiede procedure di messa in bolla e di orientamento verso il sole. Essa fornisce anche l'altezza del sole sull'orizzonte, consentendo di calcolare le coordinate geografiche del luogo, anche in assenza di seganle GPS. Questa funzione "sestante automatico" può rivelarsi molto utile anche su altri pianeti, quali, ad esempio, Marte.

L’attività consiste nell’esecuzione di test di resistenza dei materiali contro le radiazioni solari extra-terrestri nella regione spettrale dell’ultravioletto. La sorgente utilizzata consente di effettuare irraggiamenti accelerati per ridurre i tempi di test. L’apparato può essere anche utilizzato per l'irraggiamento di organismi vegetali al fine di simulare gli effetti delle radiazioni UV sulle colture negli orti spaziali.

Trattamento superficiale di materiali innovativi di interesse spaziale (polimeri, compositi a base grafene, kapton….) mediante sorgente EUV (DPP). La DPP è una sorgente di radiazione EUV basata su una colonna di plasma compressa radialmente e riscaldata a circa 350000 K da un'intesa scarica elettrica.

La DPP emette impulsi nella regione 10-18 nm di lunghezza d'onda, con 100 ns di durata e 35 mJ/sr di energia in banda, ad una frequenza di 5-10 Hz. L'impianto comprende anche una camera da vuoto in cui vengono posti i campioni da irraggiare

La radiazione gamma rappresenta una soluzione efficace, sicura e sostenibile per la disinfezione e disinfestazione dei beni culturali. A differenza dei trattamenti chimici convenzionali non richiede l'uso di sostanze tossiche, non lascia residui e non altera le caratteristiche dei materiali trattati. Il processo è rapido, controllabile e applicabile a oggetti di varia natura e dimensione. L'adozione di protocolli standardizzati garantisce sicurezza e compatibilità con le pratiche di restauro.

Il consolidamento di manufatti lignei e lapidei tramite polimerizzazione in situ con radiazioni gamma rappresenta una delle più avanzate soluzioni nel restauro dei beni degradati dal tempo, dagli agenti atmosferici o biodeteriogeni. La tecnica prevede l'impregnazione del materiale poroso con un monomero liquido che successivamente viene trasformato in un polimero solido grazie all'azione dei raggi gamma. Il trattamento si utilizza sia per il consolidamento che per la protezione superficiale.

L'attività riguarda l'impiego delle radiazioni ionizzanti per il trattamento di materiali archivistici, storici e documentali compromessi da insetti e microrganismi biodeteriogeni. Gli irraggiamenti, effettuati principalmente con fotoni e anche con elettroni mediante l'acceleratore REX, mirano a contrastare gli agenti biologici responsabili del degrado, favorendo la conservazione dei materiali nel rispetto della loro integrità.

Integrazione di sensori in fibra ottica Fiber Bragg Grating (FBG) per la progettazione e validazione di misure di deformazione, temperatura, spostamento e vibrazione. Sistemi di monitoraggio con soluzioni di rinforzo compatibili con materiali storici finalizzati alla sicurezza, durabilità e minimo impatto sugli elementi architettonici e artistici, tali sistemi passivi a lunga distanza non richiedono alimentazione elettrica in prossimità del punto di misura.

Sviluppo di nanocompositi polimerici contenenti nanoparticelle di ossidi e ceramici prodotte preferenzialmente per pirolisi laser. I nanocompositi a base silossanica o acrilica sono utilizzati come protettivi idrofobici e consolidanti per materiali lapidei per il restauro conservativo. Nanocompositi a base di polimeri termoplastici possono invece essere prodotti come filamenti per la stampa 3D per il restauro integrativo di parti decorative e strutturali. Studio delle proprietà chimiche, di idrofobicità, meccaniche e variazioni colorimetriche dei nanocompositi prodotti.

Sviluppo di nanocompositi e coating multifunzionali a base di grafene per il consolidamento, la protezione e la conservazione della carta e dei beni documentali. Le attività comprendono la formulazione e caratterizzazione di rivestimenti innovativi e la valutazione della durabilità del trattamento e del suo effetto sulla carta mediante la spettroscopia Raman con scansione di superficie.

Caratterizzazione di sistemi polimerici nanostrutturati funzionalizzati per l’estrazione selettiva di specie coloranti e la rilevazione di contaminanti in matrici di interesse nel settore dei beni cutlurali. Studio delle proprietà ottiche e morfologiche dei materiali mediante spettroscopia UV-Vis e microscopia a forza atomica (AFM), al fine di correlare la struttura superficiale, le caratteristiche del materiale e le prestazioni funzionali nei processi di cattura e sensing.

La spettrometria LIBS permette l'identificazione di tutti gli elementi chimici nei campioni, anche in tracce. È quindi indicata per rivelare contaminanti (in particolare isotopi di idrogeno nel campo fusionistico), per la stima quantitativa delle specie chimiche e per la profilazione elementale in profondità, con risoluzione micro e sub-micrometrica. La LOD può arrivare a ppm (a seconda dell'elemento chimico), il campionamento è micro-distruttivo e richiede pochi microgrammi di sostanza, inducendo un cratere di diametro tipico < 1mm e profondità nell'ordine dei micrometri.

Tecnica che combina spettroscopia FTIR e/o Raman con la mappatura spaziale (griglia di punti), per ottenere una descrizione chimico-strutturale dettagliata e non distruttiva dei beni culturali. Studi di interesse includono: a) analisi di dipinti, affreschi, manoscritti e manufatti archeologici per l’identificazione di pigmenti e leganti originali, b) interventi di conservazione e restauro precedenti, c) diagnosi di eventuale degrado (ossidazione, contaminazioni, alterazioni ambientali).

Tecnica basata sulla analisi di fase della radiaizone riflessa, che permette di ricavare informazioni sugli strati subsuperficiali di manufatti artistici, oltre a fornire informazioni sulle caratteristiche ottiche dei materiali.

Analisi del radiocarbonio per applicazioni archeologiche, finalizzate alla datazione di reperti e materiali organici. Le attività comprendono la preparazione dei campioni, l'analisi mediante scintillazione liquida e l'interpretazione dei risultati a supporto della ricerca archeologica.

La caratterizzaione dei materiali mediante spettro-microscopia Raman e spettroscopia ottica è finalizzata all'analisi della composizione chimica, della struttura e delle proprietà elettroniche e ottiche. La spettro-microscopia Raman integra microscopia e spettroscopia, consentendo l'analisi di regioni micrometriche, la mappatura spaziale della composizione e lo studio delle variazioni locali della proprietà dei materiali. Le principali applicazioni includono l'identificazione e la caratterizzazione di agenti chimici e batteriologici nell'ambito delle scienze della vita e delle applicazioni CBRNe.

Realizzazione di sensori FBG di micro spostamento e umidità, integrati con sensori di temperatura, per il monitoraggio dei movimenti strutturali e in ambito geotecnico. Sviluppo di tecnologie avanzate per l’analisi e la previsione dei rischi nelle infrastrutture critiche, mediante sensori in fibra ottica per il monitoraggio statico e dinamico di opere autostradali e edifici, dai carichi di traffico agli eventi sismici.

Le attività condotte si basano sulle correlazioni quantistiche su vari gradi di libertà dei fotoni. In, particolare si sviluppano sistemi di Quantum Spectroscopy nel range IR e la ricerca condotta riguarda lo sviluppo di sorgenti di stati quantistici, l’implementazione di sistemi di misura ottimali, la caratterizzazione dei risultati ottenuti, lo studio dell’interazione tra stati quantistici ed ambiente, il possibile deployment dei sistemi ingegnerizzati ed i relativi aspetti SWAP-C.

Sviluppo di procedure di testing, performance verification e validazione di tecniche e metodi analitici per applicazioni in ambito security e per il rilevamento di minacce CBRNe. Applicazione di tecniche di imaging iperspettrale e spettroscopia Raman in ambito security, CBRNe e sicurezza alimentare. Caratterizzazione fisico-chimica di materiali e campioni di riferimento (SRM, Standard Reference Materials) per applicazioni nei settori della security. Supporto allo sviluppo di standard tecnici, protocolli operativi e piani di prova (test plans). Supporto alla pianificazione, organizzazione ed esecuzione di trial sperimentali e dimostrativi.

L’attività prevede l’irraggiamento di aria e/o acqua e/o superfici con radiazione ultravioletta germicida in banda C (in particolare con lunghezze d’onda comprese tra 260 nm e 280 nm emesse da sorgenti modulari a LED), per abbattere l’infettività di patogeni diffondibili in caso di attacchi terroristici di tipo biologico. Tale radiazione è stata testata con successo sul SARS-CoV-2

Le attività riguardano lo sviluppo sia di protocolli di misura che l’applicazione di metodi analitici e spettroscopici per la diagnostica precoce e non distruttiva, per il rilevamento di minacce CBRNe per la sicurezza alimentare. Isolamento e allevamento di simulanti di microrganismi non pericolosi. L’obiettivo principale è l’identificazione e la caratterizzazione di contaminazioni accidentali e/o intenzionali sia di agenti biologi che chimici, sia in campo che attraverso simulazioni in laboratorio.

Le attività comprendono la progettazione, la validazione e l'ottimizzazione di metodologie per la prevenzione, il monitoraggio, la rilevazione e la gestione del rischio, a supporto della sicurezza, della protezione civile e della risposta alle emergenze.

Le attività comprendono la progettazione e la validazione di metodologie analitiche per l'identificazione, la caratterizzazione e l'attribuzione di materiali e sostanze di interesse forense, a supporto delle indagini e della sicurezza nazionale.

Realizzazione, mantenimento e sviluppo dei Campioni Nazionali delle Unità di Misura per le radiazioni ionizzanti, nell’ambito della funzione istituzionale di riferimento metrologico nazionale per le grandezze espresse in Gray, Becquerel e Sievert. L’attività assicura, per il Paese, la riferibilità al Sistema Internazionale delle Unità di Misura e la qualità, accuratezza e affidabilità delle misurazioni, garantendo nel tempo la conservazione e l’evoluzione dei relativi riferimenti nazionali.

Definizione e implementazione della riferibilità metrologica per gli strumenti di misura impiegati nel campo delle radiazioni ionizzanti dai laboratori LAT accreditati secondo la norma ISO/IEC 17025. L’attività comprende l’individuazione delle grandezze e dei campioni di riferimento, la valutazione delle incertezze di misura e la predisposizione delle procedure necessarie a garantire risultati tracciabili, affidabili e comparabili.

Realizzazione di campagne di misura a livello nazionale, con il coinvolgimento di laboratori LAT, Istituzioni e Aziende ospedaliere, finalizzate alla verifica e al monitoraggio delle capacità di misura nel campo delle radiazioni ionizzanti. Le attività consentono di valutare l’affidabilità, la comparabilità e la riferibilità dei risultati di misura, supportando il mantenimento e il miglioramento delle competenze metrologiche dei soggetti coinvolti

Sviluppare e mantenere Capacità di Misura e Taratura (CMC) nel settore delle radiazioni ionizzanti, conseguendone il riconoscimento internazionale da parte del BIPM, al fine di assicurare la riferibilità, l’affidabilità e la comparabilità delle misure a livello internazionale. L’obiettivo operativo è garantire che le capacità metrologiche siano validate, documentate e riconosciute secondo gli standard internazionali.

Partecipazione e organizzazione di confronti interlaboratorio nel settore delle radiazioni ionizzanti, secondo i requisiti della ISO/IEC 17043, finalizzati a verificare e migliorare le prestazioni dei laboratori, valutare la competenza e l’affidabilità delle capacità di misura e garantire la comparabilità e la riferibilità dei risultati ottenuti.

Analisi e valutazione dei risultati delle misure ottenute nell’ambito dei Confronti Interlaboratorio (ILC), finalizzate a verificare le prestazioni metrologiche dei laboratori, individuare eventuali scostamenti e criticità e valutare la coerenza, comparabilità e affidabilità dei risultati rispetto ai valori di riferimento, a supporto del miglioramento delle capacità di misura.

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