FACOLTÀ DI SCIENZE - UNIVERSITÀ DI CATANIA STRUTTURA DIDATTICA AGGREGATA DI FISICA LABORATORIO DI FISICA DELLA MATERIA 6 CFU PROF. S. O. TROJA PROGRAMMA SORGENTI DI RADIAZIONE: Sorgenti di particelle. Sorgenti di radiazione elettromagnetica. Lampade, diodi, laser. Monocromatori. Filtri ad assorbimento e ad interferenza. Prismi. Reticoli in trasmissione e in riflessione. Sfera integratrice. RIVELATORI DI RADIAZIONE: Scintillatori. Rivelatori a stato solido. Celle fotovoltaiche e fotoconduttive, tubi fotoemissivi, fotomoltiplicatori, CCD. SPETTROFOTOMETRIA IR – VIS – UV: Proprietà ottiche dei materiali. Misure di assorbanza e riflettanza. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. FENOMENI DI LUMINESCENZA: Emissione spontanea ed emissione stimolata. Modelli fenomenologici. Termoluminescenza. Luminescenza otticamente stimolata. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. SPETTROMETRIA RAMAN: Trattazione classica e quantistica dell’effetto Raman. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. FENOMENI DI RISONANZA: Risonanza Paramagnetica Elettronica. Risonanza Magnetica Nucleare. Set-up sperimentale e rivelazione dei segnali. Applicazioni. MICROANALISI CON FASCI DI PARTICELLE: Particle-Induced X ray Emission (PIXE). ParticleInduced Gamma ray Emission (PIGE). Spettrometria di massa con atomizzazione al plasma (ICP-MS). Applicazioni. FACOLTÀ DI SCIENZE - UNIVERSITÀ DI CATANIA STRUTTURA DIDATTICA AGGREGATA DI FISICA ELEMENTI DI DOSIMETRIA E RADIOPROTEZIONE 6 CFU PROF. G. BURRAFATO PROGRAMMA Elementi di base della dosimetria delle radiazioni ionizzanti Caratteristiche delle sorgenti di radiazione di interesse per la dosimetria. Proprietà dei campi di radiazione (direttamente e indirettamente ionizzante) e loro caratterizzazione. Definizione delle grandezze di base (fluenza di particelle e di energia, attività, costanti di decadimento). Interazione radiazione – materia e grandezze di interesse in dosimetria: coefficienti di attenuazione, di trasferimento e di assorbimento di energia, potere frenante, LET. Grandezze dosimetriche di base: esposizione, kerma, dose assorbita. Cenni di radioprotezione Le grandezze dosimetriche protezionistiche: equivalente di dose, dose efficace, dose equivalente. - Le grandezze operative per la dosimetria in radioprotezione: equivalente di dose ambiente, direzionale e personale per fotoni, particelle cariche e neutroni; loro correlazioni con le grandezze dosimetriche di base. Riferimenti normativi: Legge 1860/62 (sull'impiego pacifico dell'energia nucleare), D.Lgs.230/1995 modificato dal D.Lgs.241/2000 (protezione dei lavoratori e della popolazione) e D.Lgs.187/2000 (protezione del paziente). FACOLTÀ DI SCIENZE - UNIVERSITÀ DI CATANIA STRUTTURA DIDATTICA AGGREGATA DI FISICA ANALISI PER IMMAGINI 6 CFU DOCENTE: GUELI ANNA PROGRAMMA PARTE GENERALE Richiami. Interazione radiazione – materia. Rivelatori e tecniche analitiche per acquisizione di immagini. Rappresentazioni di segnali e immagini. Segnali, immagini analogiche e digitali. Formazione delle immagini a livello di grigio. Spazi colore. Formazione delle immagini a colori nelle pellicole e nei dispositivi digitali. Parametri caratteristici di un’immagine. Immagini digitali. Elementi fisici dell’immagine. Rivelazione e registrazione. Modello numerico e dinamica. Risoluzione spaziale e dimensione. Profondità di colore. Formati di memorizzazione e archiviazione. Generalità delle tecniche di compressione. Immagini raster e vettoriali. Elaborazione di immagini. Miglioramento della qualità delle immagini. Istogramma. Processi di filtraggio. Convoluzione per l'esaltazione di immagini e la riduzione del rumore. Segmentazione basata sul colore. Segmentazione di oggetti. TECNICHE DI IMAGING Immagini in microscopia elettronica. Principi fisici di base della microscopia elettronica. Immagini in elettroni secondari e retrodiffusi. Mappature X. Imaging multispettrale IR-vis-UV. Sorgenti. Rivelatori. Riflettometria IR. Immagini nel visibile. Immagini di fluorescenza UV. Informazioni. Applicazioni. Radiografia X. Sorgenti. Assorbimento e immagine radiologica. Attenuazione del fascio. Lastre e film radiografici. Immagini radiografiche digitali. Applicazioni. Risonanza Magnetica. Sorgenti. Magnetizzazione. Tempi di rilassamento. MRI Magnetic resonance for imaging. Informazioni e applicazioni. FACOLTÀ DI SCIENZE - UNIVERSITÀ DI CATANIA STRUTTURA DIDATTICA AGGREGATA DI FISICA COLORIMETRIA 6 CFU DOCENTE: GUELI ANNA PROGRAMMA Elementi di ottica per la misura e la specificazione del colore. Velocità della luce e indice di rifrazione. Riflessione e rifrazione. . Radiometria: grandezze, leggi e sfera integratrice. Analisi spettrale della luce. Dispersione. Diffrazione e interferenza. Fisiologia della visione e percezione del colore. Sistema ottico dell’occhio e formazione delle immagini. Fotorecettori e colori spettrali. Color matching. Trivarianza della visione cromatica. Colore degli oggetti illuminati. Difetti della visione a colori. Fotometria e basi della colorimetria. Unità e grandezze fotometriche. Illuminanti e sorgenti di luce standard CIE. Osservatori standard CIE. Strumentazione fotometrica e radiometrica. Cromaticità e diagrammi di cromaticità. Metamerismo. Proprietà ottiche dei corpi non autoluminosi. Mezzi trasparenti. Mezzi torbidi. Formulazione delle sostanze coloranti: coloranti, pigmenti, equazioni di Kubelka-MunkSaunderson. Grandezze fisiche e geometrie standard per la specificazione del colore. Colorimetria. Specificazione del colore di una sorgente di luce. Specificazione del colore superficiale. Specificazione del colore fluorescente. Indice di bianco e indice di tinta. Calcoli colorimetrici. Scale psicometriche e sistemi standard CIE 1976: CIELUV e CIELAB. Specificazione del colore. Strumentazione fotometrica e spettrofotometrica. Misurazione del fattore di riflessione spettrale. Determinazione delle coordinate cromatiche. Formule per la differenza del colore. Indici di metamerismo, bianchezza e "gloss". FACOLTÀ DI SCIENZE - UNIVERSITÀ DI CATANIA STRUTTURA DIDATTICA AGGREGATA DI FISICA METODOLOGIE DI CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI 6 CFU PROF. S. O. TROJA PROGRAMMA Produzione e proprietà dei raggi X. Interazione dei raggi X con la materia e loro rivelazione. La diffrazione dei raggi X (XRD) – La legge di Bragg. Metodo delle polveri. Caratteristiche fondamentali e parametri strumentali. Analisi degli spettri di diffrazione per la caratterizzazione di sostanze amorfe e cristalline. Il metodo Rietveld per l’analisi quantitativa. La fluorescenza dei raggi X (XRF) – Introduzione generale e campi di applicazione. Set-up sperimentale e scelta dei parametri di misura. Analisi elementare. Limiti di rivelabilità. Fonti di errore e statistica di conteggio. Microscopia Elettronica a Scansione (SEM) e microanalisi X – Caratteristiche fondamentali e parametri strumentali. Contrasto topografico e composizionale (segnali SE e BSE). Determinazioni morfologiche e analitiche. Microanalisi X da sonda elettronica (EPMA). Elementi di spettroscopia X in dispersione di Energia (EDX) e di Lunghezza d’onda (WDX). Richiami sulla struttura atomica. Transizioni tra stati elettronici, vibrazionali e rotazionali. Spettroscopia di assorbimento UV-Vis – Trasmissione della luce e legge di Lambert-Beer. Densità ottica. Spettri di trasmittanza, assorbanza e riflettanza ad incidenza normale. Spettri di trasmittanza di filtri colorati. Spettri di riflettanza di pigmenti e materiali opachi. Spettroscopia IR – Principi generali. Transizioni vibrazionali. Numeri d’onda. Frequenze di stretching e di bending. Metodi di preparazione del campione. Sorgenti IR. Spettrofotometri a dispersione e a Trasformata di Fourier (FTIR). Interpretazione di spettri IR. Spettroscopia Raman – Diffusione elastica ed anaelastica. Effetto Raman. Regole di selezione. Spettroscopia Raman risonante. Influenza dei parametri sperimentali sugli spettri SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). Applicazioni. FACOLTÀ DI SCIENZE - UNIVERSITÀ DI CATANIA STRUTTURA DIDATTICA AGGREGATA DI FISICA ARCHEOMETRIA 6 CFU PROF. S. O. TROJA PROGRAMMA L’archeometria e le scienze applicate ai Beni Culturali - Le metodologie scientifiche ed il Patrimonio Culturale ed Artistico: le applicazioni delle scienze esatte nel campo dello studio, della Conservazione e del Restauro dei Beni Culturali. Datazione tramite luminescenza stimolata – La Termoluminescenza (TL) e la Luminescenza Otticamente Stimolata (OSL). Principi fisici di base. Equazione dell’età. Determinazione paleodose e dose annua. Test di autenticità. Datazione di manufatti, sedimenti e strutture architettoniche. Datazione ESR – Spettroscopia di Risonanza di Spin Elettronico in onda continua (CW). Descrizione classica e quantistica del fenomeno della risonanza. Interazioni Zeeman, iperfine e superiperfine. Principi di funzionamento di uno spettrometro ESR. Datazione ESR. Datazione U/Th – Serie radioattive naturali. Decadimenti sequenziali. Geochimica di U e Th. Strumentazione per spettrometria alfa. Determinazione dell’età. Altri metodi di datazione - Dendrocronologia. Carbonio 14. Metodo potassio – argon. Tracce di fissione. Racemizzazione delle ammine.