Metodi ottici per le grandezze fisiche

Campione di pressione ottico
Apparato per la misura dello scattering Rayleigh
  1. Realizzazione di un campione di pressione mediante la misura dell'indice di rifrazione di un gas

Il campione di pressione è basato sulla misura dell'indice di rifrazione di un gas mediante un interferometro Michelson omodina in cui il ramo di misura è formato da due specchi quasi-paralleli attraverso i quali il cammino ottico del raggio laser viene moltiplicato.

La ricerca mira ad ottenere un campione primario di pressione nell'intervallo tra 100 Pa e 150 kPa, con una incertezza standard relativa minore di 10 ppm a pressione atmosferica; attualmente lo studio è focalizzato sulla misurazione accurata, in vuoto, della differenza di cammino ottico tra i due rami dell'interferometro e sulla realizzazione di un sistema di controllo termico attivo.

 

  1. Realizzazione di un campione di densità / pressione attraverso la misura dello scattering Rayleigh
     

L’esperimento è basato su una tipica manifestazione dell’interazione radiazione-materia, lo scattering Rayleigh in presenza di molecole di gas, in particolare sfruttandone la dipendenza dalla pressione del gas.

Recentemente, il sistema è stato caratterizzato nell'intervallo di pressione compreso tra 15 kPa e 900 kPa. La relazione tra la luce diffusa e la pressione del gas è risultata fortemente lineare (R2 > 0.9999) prospettando l’eventuale sviluppo futuro di sensori basati su questa tecnica. Inoltre, una accurata determinazione dell'efficienza del sistema di raccolta dei fotoni potrebbe consentire una misura assoluta della densità/ pressione di un gas.

Analisi iperspettrale di immagini
Apparato per l'imaging iperspettrale

L’imaging iperspettrale è una potente tecnica di analisi dove a ciascun pixel dell’immagine è associato il contenuto spettrale della radiazione della scena, nella banda spettrale di interesse. E' stata realizzata una camera iperspettrale basata su un interferometro Fabry-Perot  dove la camera acquisisce la sequenza di frames con l’informazione delle frange di interferenza, sincronizzata con la scansione della differenza di cammino ottica tra gli specchi, da contatto fino alla massima distanza. Per ogni pixel dell’immagine, l’interferogramma è estratto dal video e lo spettro è calcolato con un algoritmo basato sulla trasformata di Fourier.

I punti importanti della camera iperspettrale sono:

  • L'interferometro può essere inserito in un set-up ottico esistente, dal telescopio al microscopico, creando quindi un’immagine iperspettrale da una immagine acquisita da un CCD
  • La risoluzione può essere abbassata aumentando la distanza tra gli specchi.
Interferometria X/ottica
Esperimento per la misura del parametro reticolare

Il volume di un atomo di silicio è un ottavo del volume della cella cubica elementare, a sua volta calcolato dalla misura dello spigolo, il parametro reticolare a0. La misura di a0 richiede una tecnica di interferometria doppia, ottica e X, ed è ottenuta dal rapporto tra lo spostamento misurato dall'interferometro ottico e il numero di piani reticolari contati dall'interferometro a raggi X durante il movimento.
Per poter osservare le frange X che rappresentano il passaggio dei piani reticolari, i due cristalli che formano l'interferometro X devono essere ricomposti nello spazio posizionando i loro piani atomici nelle medesime posizioni che avevano nel cristallo prima della separazione. Le tolleranze di posizionamento tra i due cristalli dell'interferometro a raggi X – 1 pm per il movimento relativo, 1 nm per le due direzioni trasversali, 1 nrad per il beccheggio e l’imbardata, 1 urad per il rollio – hanno richiesto lo sviluppo di tecnologie innovative e non disponibili fra la strumentazione commerciale.

Contatti
Ring laser
Ring laser per la misura dell'accelerazione angolare

Il ring laser viene impiegato come uno standard di rifermento per la misura di angoli (con un’incertezza inferiore ai 50 nanoradianti), e come strumento per la misura delle accelerazioni angolari a fini scientifici. Lo strumento, realizzato in collaborazione con il laboratorio INFN di Pisa, è costruito su tavolo ottico in fibra di carbonio per essere leggero e trasportabile ed è installato su una piattaforma girevole.

Il Ring Laser sarà utilizzato presso l’INRIM come uno strumento innovativo e indipendente per la taratura degli encoder angolari di più alto livello e per la validazione di innovativi metdodi di misura. Questo strumento verrà fatto circolare presso i principali istituti metrologici come campione di trasferimento. Il RLG, essendo un giroscopio estremamente sensibile, sarà usato per la misura delle accelerazioni sismiche per scopi di natura geologica (e altri scopi, come la caratterizzazione delle antenne gravitazionali). Da ultimo, il nuovo concetto di autocalibrazione sarà il fulcro su cui innestare la realizzazione di un esperimento per la misura dell’effetto relativistico del frame-dragging rotazionale -o effetto Lense-Thirring- (Progetto Ginger).

Ricercatore
Tel. 011 3919 966 / 011 3919 974 
Metrologia per missioni spaziali
Interferometria spaziale

L’INRIM è impegnato da decenni nel supporto al progetto e alla realizzazioni di missioni spaziali di tipo scientifico in particolare per quanto riguarda l’aspetto delle misure di distanze, di assetto e di accelerazione. Ha realizzato interferometri per grandi distanze (per le missioni gravitazionali di nuova generazione, NGGM), interferometri per spostamenti di picometri (per accelerometri), interferometri assoluti e sensori ottici di assetto (per radar ad apertura sintetica, SAR), in stretta collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea e con Thales Alenia Space. È attualmente impegnato nella realizzazione di un interferometro miniaturizzato (progetto ESA-LIG), nel progetto di sensori angolari per missioni NGGM (progetto TAS-I-LAME) ed è nello scientific board della missione Galileo Galilei (GG) per la misura del principio di equivalenza.

Ricercatore
Tel. 011 3919 966 / 011 3919 974 
Ultima modifica: 29/05/2017 - 12:10