Nuovo sistema per l’analisi spettroscopica in automatico e su ampie superfici

L'ENEA ha depositato un brevetto che riguarda un apparato per l’analisi spettroscopica ILS (Integrated Laser Sensor) di un bersaglio remoto mediante una sequenza di tecniche spettroscopiche di plasmi Indotti da Laser (LIBS), spettroscopia Raman e spettroscopia di Fluorescenza Indotta da Laser (LIF) + riflettanza diffusa (DR). L’insieme di queste tecniche permette di determinare lo stato della superficie di un materiale da analizzare (rugosità, presenza della contaminazione organica o di particelle, variazione del materiale da un punto all’altro), la composizione molecolare e quella elementare anche con la stratigrafia nei primi 2-3 mm.

Per massimizzare la sensibilità ai materiali in tracce, i segnali LIF e Raman sono indotti dalla frequenza laser nell’UV (355 nm) mentre il segnale LIBS è generato dalla frequenza nell’IR (1064 nm); qui è usata l’unica sorgente laser di potenza con il sistema di switch automatico tra due frequenze. Le misure Raman, LIF e DR, l’ultima indotta dal distanziometro laser (650 nm), possono essere eseguite nel regime “eye-safe”.

L’apparato ILS realizzato è provvisto dell’auto-focus per i bersagli distanti 9-30 metri ed effettua la scansione automatica sulle aree selezionate tramite una video-camera esterna, con la densità dei punti scelta dall’operatore. Il riconoscimento di sostanze inserite nel data-base dello strumento è in tempo reale, attualmente implementato per trovare le tracce di esplosivi e loro precursori, mostrando sullo schermo la posizione della sostanza identificata. Il passaggio tra una tecnica spettroscopica all’altra è completamente automatico. Il controllo dello strumento è senza fili e ciò permette l’accesso robotico anche nelle zone pericolose. Lo strumento è di facile utilizzo grazie al software dedicato (proprietà dell’ENEA).

L’apparato ILS è di altissime prestazioni, da utilizzare anche come punto di partenza per sviluppare la strumentazione meno complessa per una specifica applicazione. Inoltre, l’invenzione include le parti necessarie per realizzare un sistema compatto e operante sui bersagli ravvicinati.

Alcune applicazioni dell’apparato ILS in versione remota o compatta:

• rilevamento di materiali esplosivi, anche sulle ditate fino alla 50esima generazione
• rilevamento di materiali tossici, per esempio i metalli pesanti nei suoli, sui rifiuti e sulle superfici in genere identificazione di liquidi pericolosi o inquinanti sulle superfici solide e liquide, utile anche per il rilevamento di perdite e di scariche abusive
• analisi dei materiali di costruzione e il loro degrado, anche in zone difficilmente accessibili
• analisi dei beni culturali, per identificare i materiali/pigmenti e il loro degrado
• classificazione di materiali da riciclo e misura della loro eventuale contaminazione (Pb, Sb, As, ecc), come per esempio le plastiche
• monitoraggio di qualità nei processi industriali, incluso il settore alimentare e farmaceutico
• misure forensi come l’identificazione delle tracce organiche sulla scena di crimine, analisi di inchiostri ecc.

I vantaggi di questo sistema, rispetto a quelli utilizzati fino ad oggi, sono sostanzialmente due: è l’unico ad effettuare in automatico tutti questi tipi di misura e che consente anche la scansione su superfici ampie. L’apparato descritto può essere di potenziale interesse per diversi settori dell’industria, la pubblica amministrazione, le forze dell’ordine, ecc.

Lo strumento ILS trainato dal robot	La schermata del software di controllo durante la scansione di sei tipi di polimeri; i quadratini rossi indicano le zone dove è stato identificato il nitrato di ammonio

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