Mantenimento e disseminazione del campione nazionale di lunghezza, misura della frequenza di radiazioni laser, campioni e metodi di misura per la metrologia dimensionale (blocchetti pianparalleli, angoli, diametri e rotondità), nanometrologia, macchine di misura a coordinate e metrologia a supporto delle missioni spaziali.
E' proseguita l'attività di costruzione e mantenimento di laser He-Ne a diverse lunghezze d'onda utilizzati da diversi gruppi di ricerca all'interno dell'Istituto. Il campione a 532 nm è stato migliorato.
Sono stati modificati alcuni componenti della Nanobalance (la camera a vuoto, il sistema di isolamento, l'elettronica) al fine di migliorare le capacità di misura. E' stato stipulato un contratto con Alcatel Alenia Space Italia per il trasferimento dello strumento presso Alcatel.
Un dettaglio della nanobilancia usata per misurare la spinta di motori per l'assetto dei satelliti.
Nell'ambito del contratto Alenia-ESA "Laser Metrology and Optics Active Control" è stata stabilizzata la frequenza di un laser Nd:YAG a 1064 nm usando come riferimento una cavità passiva, ottenendo una stabilità di poco inferiore a 10-12. Il laser è stato utilizzato per misurare la variazioni di lunghezza di una seconda cavità, simulante una delle cavità montate sul satellite GAIA.
Nell’ambito di un contratto IMGC-Alenia-ESA per lo studio della missione "Satellite-satellite interferometer for the measurement of the Earth gravity field", è stato progettato un sistema interferometrico in grado di misurare, su una distanza di 10 km, variazioni inferiori al nanometro. L'obiettivo della missione è di misurare variazioni del campo gravitazionale terrestre causate da deformazioni del geoide dell’ordine di alcuni centimetri (scioglimento dei ghiacciai, moto delle placche continentali, terremoti, etc.).
Immagine della futura missione SSI: due satelliti volano sulla stessa orbita (350 km di quota) a una distanza di 10 km. Le variazioni di distanza tra due masse in caduta libera sospese nel centro di massa dei satelliti sono misurate da un interferometro a eterodina con una risoluzione di 1 nm su una banda di frequenza da 0.001 a 0.1 Hz.
Nell’ambito del progetto "Euclid" (collaborazione IMGC-Alenia-ASI), è stato realizzato e testato un interferometro a eterodina, utilizzato per la stabilizzazione di un interferometro in luce bianca, con risoluzione di 1 nm su una banda di 20 kHz.
Un nuovo sistema di scansione, basato su cerniere elastiche comandate da lamine piezoelettriche bimorfe e con campo di lavoro xy di circa 100 µm, è stato realizzato per la scansione del campione nel microscopio a sonda. Il dispositivo è stato progettato (cooperazione con APE Research srl) per poter operare anche con teste SNOM a trasmissione e in riflessione.
Metodi di misura ottici sono stati studiati per la misurazione di dimensioni critiche su dispositivi biomedicali (cooperazione con Sorin Biomedica; borse di studio Progetto Sinapsi e Progetto Lagrange). Un nuovo approccio basato sul mosaico delle immagini ottiche riprese a diverse orientazioni del campione sono stati sperimentati per superare i limiti dei metodi ottici nella ricostruzione di strutture ad elevata pendenza (high-aspect ratio).
Lo schema dello stadio di scansione X-Y basato su una struttura a parallelogramma con cerniere elastiche.
Si è completata la costruzione di una nuova stazione di misura, basta su un comparatore meccanico in camera adiabatica, da utilizzare per lo studio della correzione di fase nelle misurazioni di lunghezza assoluta di blocchetti pianparalleli.
Circa il comparatore 1-D (Moore M3) con lettura interferometrica degli spostamenti, si è sottoposta ad approvazione una nuova CMC per la taratura di righe ottiche di precisione fino a 300 mm; ciò è stato possibile sulla base degli esiti del confronto NANO3.
Si è costruita una nuova apparecchiatura metrologica equipaggiata con un autocollimatore innovativo (amplificatore d’angolo) e un generatore di nano-angoli (NAG); essa è in grado di misurare angoli nel campo di 50 µrad con una risoluzione minore di 1 nrad.
Dettaglio del Generatore di Nano Angoli (NAG): il braccio mobile, in lega d’alluminio, è mosso da un trasduttore piezo-capacitivo, e ruota intorno ad una cerniera elastica di acciaio.
Sono stati pubblicati i risultati del confronto chiave Euromet K2 sui blocchetti pianparalleli lunghi, ottimi per lo IMGC CNR.
Dopo idonea preparazione e rafforzamento strutturale del laboratorio ospitante, è stata acquistata ed installata una nuova CMM (macchina di misura a coordinate), dalle prestazioni metrologiche al massimo livello disponibile sul mercato.
La nuova CMM dispone di un volume di misura di (1200 x 1000 x 700) mm3. Nel riquadro, il tastatore mentre tocca un calibro a passi.
È terminato il progetto di norma "ISO/TS 23165 GPS - Guide to the evaluation of CMM test uncertainty", la cui responsabilità era stata affidata a personale dello IMGC CNR.
Si è sviluppata una guida SIT sull’accreditamento di laboratori nel settore delle verifiche di prestazioni di CMM secondo la EN ISO 10360-2; essa copre anche il difficile argomento dell’accertamento sperimentale.
L’Associazione "CMM Club Italia" ha mantenuto il numero dei suoi Soci a poco oltre i 70, ha pubblicato regolarmente la sua rivista "Probing" e "Probing Flash", ed ha organizzato due seminari, InTeRSeC 10 e InTeRSeC 11.
É stato costruito uno spettrofotometro d’immagine (image spectrometer) basato su una cavità Fabry-Perot modulata, ed il principio di funzionamento è stato dimostrato e brevettato. Lo strumento permette di ottenere una immagine di un oggetto in cui viene registrata la composizione spettrale della luce che ha colpito ogni pixel. Possibili applicazioni sono nel campo delle analisi colorimetriche, chimiche, termiche, dei beni culturali, della microscopia e delle scienze della vita.
La cavità Fabry-Perot modulata è il cuore dello spettrometro. Nello schema inferiore: la luce (1) è raccolta da un obiettivo (2) e focalizzata su un sensore CCD (4) passando attraverso la cavità modulata (3). L'interferogramma registrato (6) viene ricostruito (7) e trasformato (FFT) per ottenere lo spettro (8).
Nell’ambito della collaborazione CNR-SAV (Slovacchia) per la misura della forza di Casimir, è stata messa a punto una tecnica per la misura della ampiezza di vibrazione di un sensore tipo "tuning fork". Lo strumento ha permesso di misurare vibrazioni di ampiezza dell’ordine dei picometri.
In collaborazione con lo IEN è stato costruito un dispositivo che ha permesso la misura della potenza media scambiata tra due resistori fuori dall’equilibrio termico. Lo strumento che ha una sensibilità migliore di 10-22 W/Hz apre nuove possibilità nel campo della termometria a rumore e della misura dell’excess noise nei dispositivi elettronici.