Laboratorio di fisica della Materianovità!

 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.