Piano triennale d`attività 2011-2013

PIANO TRIENNALE D’ATTIVITÀ 2011-2013
Approvato dal Consiglio di Amministrazione in data 24 febbraio 2011
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INDICE
Presentazione .................................................................................................................................................. 5
Executive Summary......................................................................................................................................... 7
PARTE I – ELEMENTI GENERALI: STRATEGIE, OBIETTIVI E RISORSE ................................................. 11
1 - Premessa .............................................................................................................................................. 13
2 - INRIM - Missione e compiti.................................................................................................................. 13
3 - Riferimenti e contesto internazionale e nazionale .......................................................................... 14
3.1 – La ricerca metrologica internazionale e il piano di sviluppo Europeo (EMRP).............................. 14
3.2 – La collocazione dell’INRIM nel contesto nazionale ....................................................................... 15
3.3 – Consorzi e Convenzioni con ministeri, università e altri enti ......................................................... 16
4 - La visione strategica............................................................................................................................ 17
5 - Stato di attuazione delle attività relative al 2010 .............................................................................. 19
6 - Obiettivi generali da conseguire nel triennio .................................................................................... 23
6.1a – Dipartimento................................................................................................................................. 23
6.1b – Attività nel 2011 ........................................................................................................................... 25
6.1c – Altri contratti attivi nel 2011.......................................................................................................... 26
6.1d – Nuovi contratti, in via di perfezionamento.................................................................................... 28
6.1e – Ruolo della Regione Piemonte e delle fondazioni ....................................................................... 30
6.1f – Nuovi campi di attività ................................................................................................................... 30
6.1g – Progetti premiali ........................................................................................................................... 31
6.2 - Unità Organizzativa: Servizio tecnico per le Attività rivolte ai Laboratori di taratura (SAL)............ 35
7 - Risorse e compatibilità finanziaria..................................................................................................... 36
8 - Programmazione triennale del fabbisogno del personale............................................................... 41
PARTE II – PRESENTAZIONE DELLE ATTIVITÀ......................................................................................... 47
1 – Dipartimento ........................................................................................................................................ 49
Divisione Elettromagnetismo .................................................................................................................. 50
Divisione Meccanica ............................................................................................................................... 66
Divisione Ottica ....................................................................................................................................... 80
Divisione Termodinamica........................................................................................................................ 92
Progetti premiali .................................................................................................................................... 107
2 - Servizio tecnico per le Attività rivolte ai Laboratori di taratura (SAL).......................................... 145
3 - Direzione generale ............................................................................................................................. 149
3.1 U.O.: Ufficio di diretta collaborazione del Presidente e del Direttore generale (UDC) ................... 152
3.2 U.O.: Segreteria generale (SG) ...................................................................................................... 153
3.3 U.O.: Servizi patrimoniali e contabili (SPC) .................................................................................... 154
3.4 U.O.: Settore Affari del Personale (AP) .......................................................................................... 155
3.5 U.O.: Stipendi.................................................................................................................................. 156
3.6 U.O.: Relazioni esterne e Biblioteca (RB)....................................................................................... 157
3.7 U.O.: Servizi generali tecnici (SGT)................................................................................................ 158
3.8 U.O.: Sistemi informatici ................................................................................................................. 159
4 – Servizi trasversali per specifiche finalità........................................................................................ 161
4.1 - Formazione, comunicazione e diffusione della cultura scientifica (FDC)..................................... 162
4.2 - Sistema di gestione per la qualità (SGQ) ..................................................................................... 163
4.3 - Servizio Sicurezza sul Lavoro (SL)............................................................................................... 164
4.4 - Supporto all’attività di taratura, misura e prova ............................................................................ 165
4.5 - Servizio per la gestione contrattuale (sarà implementata nel corso del 2011)............................. 167
Appendice 1: Struttura organizzativa dell’INRIM ..................................................................................... 169
Appendice 2: Laboratori principali ............................................................................................................ 170
Appendice 3: Convenzioni con altri Istituti e Università ......................................................................... 171
Appendice 4: Acronimi................................................................................................................................ 174
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TABELLE
Tabella 1 - Progetti congiunti (JRP) iMERA Plus con partecipazione di programmi INRIM ........................... 15
Tabella 2 - Pubblicazioni nel quadriennio 2007-2010 ..................................................................................... 22
Tabella 3 - Distribuzione delle pubblicazioni 2010 .......................................................................................... 22
Tabella 4 - Knowledge transfer - altri prodotti di valorizzazione applicativa.................................................... 22
Tabella 5 - Knowledge transfer - formazione .................................................................................................. 23
Tabella 6 - Sviluppo delle call di EMRP........................................................................................................... 25
Tabella 7 - Art.169/EMRP JRP Energy con partecipazione INRIM ed INMRI-ENEA (in corsivo)................... 26
Tabella 8 - Progetti di ricerca UE attivi nel 2011 diversi da EMRP ................................................................. 27
Tabella 9 - Progetti di ricerca – Regione Piemonte, MIUR e altri progetti attivi nel 2011 ............................... 27
Tabella 10 - Progetti di ricerca - Poli Regionali d’Innovazione attivi nel 2011................................................. 28
Tabella 11 - Art. 169_ Bando Industry con partecipaz. INRIM ed INMRI-ENEA (in corsivo).......................... 29
Tabella 12 - Art. 169_ Bando Environment con partecipaz. INRIM ed INMRI-ENEA (in corsivo) .................. 29
Tab. 13 – Sintesi delle disponibilità del piano 2011-2013 e del confronto col triennio 2008- 2010 (importi in
euro)................................................................................................................................................................. 37
Tab. 14 – Sintesi delle spese del piano 2011-2013 e del confronto col triennio 2008- 2010 (importi in euro) 38
Tab. 15 - Articolazione del preconsuntivo 2010 per tipologia di costi (importi in euro)................................... 39
Tab. 16 - Articolazione Bilancio di Previsione 2011 per tipologia di costi (importi in euro)............................. 40
Tabella 17 - Dotazione organica e personale TI in ruolo al 31 dicembre 2010............................................... 41
Tabella 18 - Personale di ruolo (TI e TD) e altro personale al 31 dicembre 2010 .......................................... 42
Tabella 19 - Personale dipendente TI al termine degli anni 2006-2010.......................................................... 42
Tabella 20a - Dotazione organica e personale TI al 31 dicembre 2011.......................................................... 42
Tabella 20b - Dotazione organica e personale TI al 31 dicembre 2012.......................................................... 43
Tabella 20c - Dotazione organica e personale TI al 31 dicembre 2013.......................................................... 43
Tabella 21 - Personale dipendente TD al termine degli anni 2006-2010 ........................................................ 44
Tabella 21a – Personale TD al 31 dicembre 2011 .......................................................................................... 44
Tabella 21b – Personale TD al 31 dicembre 2012 .......................................................................................... 45
Tabella 21c – Personale TD al 31 dicembre 2013 .......................................................................................... 45
Tabella 22 - Assegni e borse di addestramento e di dottorato........................................................................ 46
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Presentazione
L’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), istituito dal D. Lgs. n. 38 del 21 gennaio 2004 che ha
fuso le diverse realtà provenienti dagli Istituti IEN e IMGC-CNR, è divenuto operativo il 1° gennaio 2006 e
costituisce il presidio della quasi totalità della metrologia scientifica in Italia per le grandezze fisiche
tradizionali (elettriche, acustiche e fotometriche, meccaniche, termiche e di tempo/frequenza), alle quali in un
periodo relativamente recente si è aggiunta la metrologia in chimica. La metrologia delle radiazioni ionizzanti
è affidata in Italia all’Istituto Nazionale di Ricerca delle Radiazioni Ionizzanti dell’ENEA (INMRI).
E’ interesse primario del Paese giungere a una unificazione della metrologia scientifica Italiana, come è già
avvenuto nei Paesi più avanzati, per affrontare in modo unitario la evoluzione della metrologia in Europa.
Sebbene INRIM e INMRI abbiano mantenuto e mantengano un efficace coordinamento nella partecipazione
ai programmi metrologici del VII Programma Quadro, tuttavia l’unificazione è necessaria per la visibilità in
ambito internazionale.
Nello svolgimento dei suoi compiti l’Istituto partecipa a organismi internazionali di coordinamento della
metrologia, collabora con Istituti metrologici esteri e garantisce l’infrastruttura metrologica indispensabile allo
sviluppo tecnologico del Paese e una distribuzione di servizi di alta qualità.
L’INRIM svolge un ruolo unico in Italia, collocato all’intersezione tra la scienza e tecnologia d’avanguardia e il
servizio alla Nazione, in risposta alla domanda di misure affidabili, comparabili e accurate, espressa dal
mondo industriale, dagli scambi commerciali, dagli organismi pubblici di regolamentazione e controllo e dalla
ricerca scientifica. L’INRIM contribuisce alla crescita della cultura scientifica nazionale nell’ambito specifico
della metrologia.
L’INRIM aderisce all’integrazione della metrologia europea sulla base del European Metrology Research
Programme che favorisce lo sviluppo di una rete europea decentrata di Istituti Metrologici Nazionali. In
questo processo, l’INRIM potenzierà le proprie eccellenze e ne svilupperà di ulteriori in funzione delle
necessità espresse dal Paese. L’attenzione sarà rivolta ai settori portanti dell’industria Italiana e ad altri
emergenti, caratterizzati dall’impiego di nuove tecnologie e nei settori della salute pubblica, dell’ambiente e
dell’energia. Le condizioni di riduzione delle risorse umane e finanziarie sono un fattore di rischio nel
mantenimento della posizione dell’INRIM in ambito internazionale e Europeo.
Tra i compiti di maggior impegno che l’INRIM ha dovuto affrontare nel 2010 vi è stato l’adempimento degli
obblighi posti dal Decreto legislativo 31/12/2009, n. 213, sul riordino degli enti di ricerca, in attuazione
dell’art. 1 della Legge 27/09/2007,n. 165. Secondo i procedimenti enunciati nel decreto stesso e ispirati a
principi di autonomia, di trasparenza e efficienza, nonché di sinergia con altre istituzioni e realtà nazionali, i
Consigli di Amministrazione degli enti di ricerca, tra i quali l’INRIM, integrati da esperti nominati dal MIUR,
hanno dovuto provvedere ad adeguare i propri statuti e regolamenti agli obblighi contenuti nel decreto,
riguardanti riduzioni degli organi di governo, di amministrazione, consulenza e controllo e adozione di forme
organizzative atte a garantire trasparenza e efficienza di gestione. La versione finale dello Statuto inviata al
Ministero è stata spedita dall’INRIM il 29/11/2010. Inoltre un documento di Visione Strategica Decennale, ora
unito a questo Piano triennale è stato spedito il 29/07/2010. L’INRIM si aspetta di completare nei tempi
strettamente necessari il transitorio verso la realizzazione dello statuto.
In seguito al D.Lgs. n. 150/2009 l’Istituto ha provveduto in data 12/05/2010 alla nomina dell’Organismo
Indipendente di Valutazione (OIV) sul quale è stato espresso parere favorevole dalla Commissione per la
Valutazione, la Trasparenza e l’Integrità delle Amministrazioni Pubbliche (CIVIT). Nelle scadenze previste
dalle delibere della CIVIT sono stati approvati dal Consiglio di Amministrazione il “Sistema di misurazione e
valutazione della performance organizzativa e individuale”, il “Piano della performance”, che esclude il
personale ricercatore e tecnologo degli Enti di ricerca, e il “Programma Triennale per la Trasparenza e
l’Integrità”. Questi tre documenti sono stati inviati a Ministeri e Organi di competenza, nonché esposti sul sito
dell’INRIM.
In attesa del previsto DPCM che riguarda la valutazione di ricercatori e tecnologi si auspica un forte
coordinamento tra CIVIT e ANVUR.
Nel 2010, infine, si è conclusa la trattativa tra INRIM e Città di Torino finalizzata a una razionalizzazione
dell’uso degli spazi dell’Istituto e a una riqualificazione dell’area da parte del Comune. E’ invece da
concludere la formalizzazione del passaggio degli immobili utilizzati dall’ex-IMGC all’INRIM.
Le lettere MIUR del 10 dicembre 2010 sul Cap. 7236 esercizio finanziario 2010 e del 19 gennaio 2011 sul
fondo ordinario per gli enti e le istituzioni di ricerca finanziati dal MIUR – esercizio finanziario 2011 indicano
una drastica riduzione del contributo ordinario per quest’anno e non lasciano presagire aperture per il
prossimo. Anche le entrate INRIM provenienti da attività commissionate da privati (tarature, misure, prove,
collaborazione con l’Ente Unico Nazionale per l’accreditamento) mostrano una decrescita nella quale la crisi
economica e i mutamenti nell’organizzazione nazionale (accreditamento) hanno un peso determinante.
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Novità di grande rilievo da quest’anno sono l’introduzione dei progetti premiali, cioè di progetti che possono
spaziare dalla ricerca di base a quella applicata, svolti in collaborazione con Università e altri Enti di ricerca;
questi sono aggiunti a quelli ordinariamente contemplati nel piano triennale. L’INRIM, che per un
funzionamento di normale progresso deve recuperare circa 3.5 milioni di Euro nel 2011, punta su un
successo in questi progetti senza trascurare le possibilità di altre affermazioni nei progetti cofinanziati del VII
PQ. Purtroppo i progetti sono stati preparati senza disporre di indirizzi chiari sui parametri importanti di
valutazione. L’INRIM si aspetta che ci sia l’occasione di riaprire l’argomento una volta che questi siano
conosciuti.
Nonostante il difficile quadro di riferimento, l’INRIM proseguirà le attività individuate nelle aree tradizionali
che tuttavia spesso ricevono stimoli di ampio rinnovamento dallo sviluppo di nuove tecnologie (micro e
nanotecnologie), da nuove esigenze scientifiche (campioni atomici alle frequenze ottiche, determinazione di
costanti fisiche fondamentali per realizzare nuove definizioni delle unità di misura), dalle quali discendono
necessità di sviluppo di nuove tecnologie e metodologie di misura. A questi stimoli si accompagnano anche
nuove richieste della società che riguardano salute, sicurezza e ambiente. In questi ambiti relativamente
nuovi l’INRIM ha già avviato attività di ricerca e realizzato nuovi laboratori di nanofabbricazione a fasci
elettronici e ionici, di bioscienze (metrologia applicata alla medicina rigenerativa e riparativa), e un centro di
riferimento di ultrasuoni in medicina. La ricerca sui materiali si avvale di una riconosciuta competenza nello
studio e misure delle proprietà dei materiali magnetici, superconduttori e nanostrutturati, avendo come
obiettivi anche la realizzazione di nanostrutture e dispositivi per la metrologia, l’elettronica e la sensoristica.
Mentre i progetti cofinanziati, soprattutto da UE e Regione, permettono all’INRIM di sviluppare ricerche di
notevole interesse, la riduzione del contributo ordinario mette in difficoltà sia la ricerca istituzionale, che non
può avvalersi se non in parte di risorse con finalità etichettate, sia i compiti istituzionali di mantenimento dei
campioni nazionali e di partecipazione agli accordi di mutuo riconoscimento nei campi della metrologia
(CIPM-MRA), con la minaccia di una riduzione delle capacità di disseminazione delle unità di misura SI e
quindi di sostegno alla competitività del sistema produttivo nazionale.
L’INRIM opera una parte significativa di trasferimento dei risultati della ricerca per mezzo di contratti con
ESA, ASI, Thales Alenia Space, riguardanti programmi del sistema satellitare Galileo (metrologia del tempo),
con ESA sulla metrologia dimensionale e sui sistemi di propulsione per satelliti . Tra gli ultimi sviluppi della
partecipazione a bandi regionali è da annoverare la presenza dell’INRIM in molti poli di innovazione
tecnologica, con la possibilità di meglio interagire con l’industria.
Procede intanto la collaborazione con ACCREDIA, l’Ente unico nazionale per l’accreditamento designato dal
Ministero dello Sviluppo Economico. L’attivazione di convenzioni, previste nel decreto istitutivo dell’INRIM,
tra MIUR, MiSE e INRIM riguardanti le applicazioni della metrologia rimane un obiettivo da meglio definire e
conseguire.
Per quanto riguarda la programmazione triennale del fabbisogno del personale, ampliamente dettagliato nel
capitolo 8 della Parte I, la stessa è stata formulata sulla base del vigente quadro legislativo nonché delle
indicazioni fornite dalla Presidenza del Consiglio dei Ministri - Dipartimento della Funzione Pubblica – con le
sue circolari del 18 ottobre 2010 e del 22 febbraio 2011.
Questo Piano Triennale 2011-2013 viene inoltrato al MIUR con l’auspicio che i pubblici poteri assicurino alle
potenzialità dell’INRIM un sostegno adeguato di risorse per i crescenti impegni in ambito internazionale e
nazionale, al cui adempimento tutto il personale dell’INRIM, in funzione dei diversi compiti assegnati, è
chiamato a cooperare.
Elio Bava,
Presidente dell’INRIM
Torino, 24 febbraio 2011
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Executive Summary
Introduzione
Il D.Lgs n.38/2004, istitutivo dell’INRIM, definisce compiti, funzioni e missione dell’Istituto, nato dalle fusione
dell’IEN e dell’IMGC e operativo dal 2006. La proposta di nuovo statuto ne chiarisce i i termini, senza
alterarne l’essenza, per cui l’INRIM:
è ente pubblico nazionale con il compito di svolgere e promuovere attività di ricerca scientifica nei
campi della metrologia;
svolge le funzioni di istituto metrologico primario ai sensi della Legge n.273/1991;
valorizza, diffonde e trasferisce le conoscenze acquisite nella scienza delle misure e nella ricerca sui
materiali.
Il documento del piano triennale di attività, in linea con le indicazioni del MIUR, offre le informazioni su
quanto l’INRIM realizza per conseguire la propria missione e i propri compiti.
Collaborazioni internazionali
L’INRIM partecipa a tutte le iniziative promosse e coordinate dagli organismi metrologici internazionali
(Bureau international des poids et mesures – BIPM, Comité international des poids et mesures – CIPM,
Comitati consultivi del CIPM). E’ presente in 8 dei 10 Comitati Consultivi del CIPM, in 7 come membro
(sostiene le spese di una presidenza, ricoperta da un ex dipendente INRIM in quiescenza) e in uno come
osservatore.
L’adesione INRIM all’accordo CIPM-MRA comporta l’impegno continuativo di notevoli risorse umane e
finanziarie (partecipazione a “confronti chiave” e mantenimento di un sistema qualità), per mantenere e
migliorare le Calibration and Measurement Capabilities (CMC) pubblicate nel Key Comparison Data Base
(KCDB) del BIPM (http://www.bipm.org/kcdb), dove sono registrati i risultati dei confronti chiave e le capacità
di misura degli Istituti metrologici nazionali (NMI), riconosciute e validate internazionalmente dal CIPM. Per
l’INRIM, sono riportate 494 CMC.
EURAMET, l’associazione europea degli istituti nazionali di metrologia (NMI), coordina la cooperazione degli
NMI nella ricerca in metrologia, nella riferibilità delle misurazioni alle unità SI, nel riconoscimento
internazionale dei campioni e delle CMC dei propri membri. Dal 2007, l’EURAMET è responsabile per
l’elaborazione
e
l’attuazione
dell’European
Metrology
Research
Programme
(EMRP)
http://www.euramet.org/index.php?id=993). L’INRIM partecipa a 11 su 12 Comitati tecnici EURAMET, in uno
dei quali come presidente (TC-M, massa e grandezze apparentate, scadenza a metà 2011).
L’EMRP è un programma europeo volto a facilitare una più stretta integrazione dei programmi nazionali di
ricerca metrologica e un loro maggiore impatto esterno attraverso la collaborazione fra gli NMI europei.
L’INRIM mira a una partecipazione qualificata a questo piano a medio termine che si propone di accelerare
lo sviluppo, la validazione e l’utilizzazione di nuove tecniche di misura, campioni, processi, strumenti,
materiali di riferimento e conoscenze in favore dell’innovazione e della competitività in Europa.
Nel 2011 termineranno i progetti congiunti triennali JRP di iMERA Plus (ERANET Plus del 7° programma
quadro) avviati a metà 2008. A questa prima fase dell’EMRP l’INRIM ha partecipato a 17 JRP su 21,
coordinandone 4 (Avogadro and molar Planck constant for the redefinition of the kg; Candela: Towards
quantum-based photon standards; New traceability routes for nanometrology; Nanomagnetism and
spintronics). Il contributo triennale EC atteso dall’istituto (pari a circa 1/3 del relativo costo totale INRIM) è di
circa 1.5 M€. Grazie ai progetti congiunti l’INRIM ha potuto rafforzare le sue attività nell’ambito della ricerca
di base sulle prossime ridefinizioni delle unità SI e su futuri più raffinati campioni di misura, entrambi facenti
riferimento a costanti fondamentali e invarianti della Fisica, ampliare le capacità di misura dimensionale
nell’ambito delle nanotecnologie e delle lunghe distanze, dare un forte contributo alla metrologia in ambito
elettrico, agli studi di nanomagnetismo e spintronica, dare infine un valido impulso alle attività nel campo
della salute.
La seconda e principale fase dell’EMRP è stata avviata a settembre 2009 con la decisione congiunta del
Parlamento e del Consiglio Europeo sulla partecipazione della Comunità (in base all’Art. 169 del Trattato
europeo) al programma intrapreso da 22 stati membri attraverso EURAMET con un finanziamento di 200 M€
che si somma all’impegno complessivo su 7 anni dei paesi partecipanti di altri 200 M€. L’Italia contribuisce
per circa il 7% con 14 M€, cioè con 2 M€ in media all’anno, di cui circa 200 k€ come contributo annuale al
“common pot” (per le Research Excellence Grants) e per i costi di esercizio del Segretariato EMRP.
Collocazione, strategie e obiettivi nel triennio
La collocazione dell'INRIM nel sistema nazionale della ricerca, che fa capo al MIUR, fa sì che l'Istituto sia
chiamato ad interpretare la propria missione di ente metrologico in modo aperto alla ricerca fondamentale e
all’innovazione tecnologica di alto profilo, nello spirito della nuova economia basata sulla conoscenza. Gli
stretti e profondi legami che esistono tra metrologia e ricerca fondamentale da un lato e tra metrologia e
innovazione tecnologica dall'altro, fanno sì che l'INRIM abbia la possibilità di svolgere da questo punto di
vista un ruolo unico nel sistema della ricerca nazionale.
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I recenti sviluppi della metrologia europea attestano l’alto livello di integrazione dell’INRIM nel contesto
europeo e dimostrano come la metrologia sia sempre più riconosciuta dall’Unione Europea come un
importante fattore di crescita economica. Altrettanto sarebbe auspicabile che ciò avvenisse a livello
nazionale dove - in termini di avanzamento delle conoscenze, sviluppo di nuove tecnologie, supporto
all’innovazione e alla competitività, sviluppo e fornitura di tecnologie e servizi d’interesse scientifico,
economico e sociale - l’INRIM si aspetta di veder esplicitamente riconosciuto il ruolo trasversale e strategico
della metrologia come supporto indispensabile alle priorità del paese delineate nel PNR 2011-2013.
Le strategie dell’INRIM devono tener conto delle linee che guidano EURAMET e.V. e dei programmi EMRP,
e del conseguente orientamento alla costituzione di una rete europea di centri metrologici di eccellenza che
impone il potenziamento dei punti di forza riconosciuti e consolidati e la realizzazione di masse critiche
adeguate per il raggiungimento dell’eccellenza in nuovi ambiti. Pertanto, nel triennio le attività strategiche
dell’INRIM saranno:
per la metrologia fondamentale l’Istituto sara’ impegnato sulla determinazione delle costanti di
Avogadro, di Boltzmann e di Planck, in funzione delle nuove definizioni delle unità di misura SI e nella
determinazione diretta della massa atomica, attraverso misurazioni di frequenza, e la verifica
dell’equivalenza massa/energia. Inoltre continuerà lo sviluppo del campione ottico di frequenza basato
sull’atomo di itterbio che offre una maggiore accuratezza rispetto all’attuale campione in microonde al cesio
e dei metodi di sincronizzazione di orologi a distanza utilizzando canali in fibra ottica dedicati. Nell’ambito
della fotometria e radiometria, per sostenere la evoluzione delle nuove tecnologie ottiche e fotoniche, la
prossima sfida è la realizzazione della candela attraverso il conteggio di fotoni. Mediante l’applicazione di
nuovi dispositivi quantistici e/o elettronici ad alta velocità, saranno sviluppati sistemi per l’estensione in
frequenza delle misure di precisione e della riferibilità delle unità elettriche.
per la metrologia applicata i temi che verranno principalmente sviluppati nel campo dell’ elettricità
riguarderanno metodi di misura riferibili per l’elettronica di potenza e i convertitori, anche in regime alternato
e genericamente variabile, nonché la produzione e lo stoccaggio di energia in sistemi distribuiti. Sul fronte
del magnetismo, i temi dominanti saranno dettati dallo studio e la caratterizzazione di sistemi nanometrici e
nano strutturati e di materiali per l’energia e la spintronica. Per lo sviluppo delle tecnologie necessarie al
miglioramento della qualità dei materiali, al loro impiego in prodotti tecnologici e alla modernizzazione dei
metodi di produzione, saranno necessari metodi, riferimenti e dati per la comprensione e il controllo dei
processi di preparazione, delle proprietà fisico-strutturali e delle prestazioni dei materiali magnetici. Nel
sistema di navigazione europeo Galileo i problemi da risolvere riguardano lo sviluppo di orologi stabili capaci
di operare nello spazio, i sistemi di sincronizzazione terra-spazio, la definizione della scala di tempo di
riferimento e valutazione degli errori degli orologi di bordo. L’INRIM realizzerà, per ESA, la Galileo Time
Validation Facility. Relativamente alla fotometria e radiometria le nuove tecnologie quantistiche che sfruttano
le proprietà non-classiche della luce promuoveranno lo sviluppo di rivelatori di fotoni singoli capaci di rilevare
la luce emessa da sorgenti molti ordini di grandezza più deboli rispetto alle fonti convenzionali. Per quanto
riguarda la massa e in particolare le grandezze derivate (forza, pressione e portata) si svilupperanno metodi
primari per misurazioni in regime dinamico (settori automobilistico e dei semiconduttori), nonché l’estensione
delle capacità di misura alle piccolissime scale (settori aerospaziale e salvaguardia dell’ambiente) .
Nell’ingegneria di precisione e aerospaziale saranno oggetto di sviluppo la metrologia dimensionale a livello
di nanoscala, delle grandi dimensioni e delle grandi distanze sia a terra che nello spazio. La metrologia
chimica svilupperà principalmente i Materiali di Riferimento Certificati per riferire alle Unità SI le grandezze
chimiche quali, ad esempio, la concentrazione di sostanze in traccia. Per quanto riguarda i dispositivi di
misura della temperatura, le priorità riguardano i nuovi punti fissi termometrici ad alta temperatura, le
applicazioni alla taratura rapida e a basso costo, lo sviluppo di nuovi sensori con capacità di auto taratura, e
l’imaging termico. Nelle discipline acustiche l’obiettivo è l’espansione degli attuali metodi primari di misura,
per fornire riferibilità su intervalli più estesi di frequenze (ultrasuoni) e livelli di intensità, per la
caratterizzazione di dispositivi di nuova generazione.
per la ricerca metrologica interdisciplinare l’Istituto lavorerà in collaborazione con gli altri partner
Europei per un efficace avvio della metrologia per l’ambiente (concentrazione di specie chimica), per
l’energia (avviata recentemente in una call Europea) e per le nuove tecnologie (realizzazione di
nanostrutture per la sensoristica, la spintronica, e per le tecnologie quantistiche in crittografia e nella
rivelazione ad altissima risoluzione). La metrologia supporterà l’area salute migliorando le capacità di
diagnosi e di terapia nell’ambito degli ultrasuoni con lo sviluppo di campioni in grado di coprire regimi estesi
di potenza ultrasonora, pressione acustica e frequenza, e con lo sviluppo di tecniche di misura per la
valutazione dell’esposizione umana a campi elettromagnetici a scopo di prevenzione.
per i settori metrologici emergenti che riguardano discipline già da tempo avviate e che tuttavia a
causa dei loro recenti sviluppi sentono la necessità di avere un forte supporto metrologico, una posizione
particolare spetta alle bioscienze con una forte e recente richiesta di offerta di riferimenti e di metodologie di
misura (bioanalisi, medicina rigenerativa e riparativa, sostanze in traccia). L’interesse metrologico della
moderna ingegneria dei materiali è concentrato nell’approfondimento e nell’interrelazione tra proprietà fisicochimiche, analisi strutturale e di composizione, proprietà costitutive di materiali e modellazione. Il settore ICT
ha avuto un enorme sviluppo e utilizza tecniche digitali che richiedono di definire i parametri di interesse e le
tecniche di misura, di comprendere l’influenza di questi segnali sulla qualità della vita.
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Nuove acquisizioni di progetti
La prima call sul tema Energia, conclusasi il 2/11/09, ha visto per l’INRIM il successo in 7 JRP. Attraverso
questo programma l’INRIM intende finalizzare le sue competenze nella scienza delle misure a studi di diretto
interesse economico, impegnandosi in progetti che riguardano il recupero dell’energia dispersa
nell’ambiente; la gestione di reti intelligenti per la distribuzione di energia prodotta da impianti di piccole
dimensioni e diffusi sul territorio; lo sviluppo di reti elettriche più efficienti; la caratterizzazione dei
combustibili gassosi; lo sviluppo e la gestione di sistemi di illuminazione a basso consumo a stato solido.
Altre due call dell’EMRP si svilupperanno nell’anno 2011 (ambiente e industria), mentre già sono stati
acquisiti molti progetti in seguito a bandi della Regione Piemonte.
Secondo le indicazioni del MIUR fanno parte di questo Piano Triennale di Attività anche dei progetti premiali
che vengono proposti in linea con il Piano Nazionale della Ricerca e con gli obiettivi generali individuati nel
Piano di Vision decennale. Per il finanziamento di questo tipo di progetti il MIUR ha messo a disposizione il
7% del fondo per gli Enti di ricerca. L’INRIM concorre a questa possibilità di accrescere la sua dotazione con
l’elaborazione di 13 progetti. L’INRIM non è stato messo al corrente della possibilità offerta dai Progetti
Bandiera, quindi punta molto sui Progetti premiali per recuperare la parte mancante di contributo ordinario
del MIUR in modo da allinearsi da questo punto di vista con i contributi ministeriali degli anni precedenti.
Servizio tecnico per le attività rivolte ai laboratori di taratura (SAL)
Il SAL impernia la sua attività sulla fornitura di supporto tecnico ad ACCREDIA, ente unico di
accreditamento. Tale supporto si concreta nella gestione di pianificazione ed esecuzione delle attività di
valutazione della competenza dei laboratori di taratura con lo scopo di accreditarli come conformi alla norma
ISO/IEC 17025. Altre attività del servizio sono la fornitura di supporto tecnico ai laboratori industriali di
taratura che costituiscano un sistema di riferibilità interno alle proprie aziende. Il supporto tecnico riguarda gli
aspetti tecnici legati a strumentazione e procedure di taratura, ma anche aspetti gestionali inerenti la
formazione del personale.
Risorse e compatibilità finanziaria
L’assegnazione per il 2011 si attesta su un valore del contributo dello Stato di 18.878.445 euro. Tale
riduzione del contributo statale esplica i suoi drammatici effetti sulle previsioni 2012-2013 che portano a
stimare il contributo in un importo pari a 17.639.827 euro, con una conseguente riduzione di 2.635.836 euro
rispetto all’assegnazione ordinaria per il 2010; dalle risultanze del preconsuntivo 2010 emerge un avanzo di
amministrazione dell’ordine dei 4,5 milioni di euro, dei quali circa 2,9 utilizzati per assicurare l’equilibrio del
bilancio di previsione 2011.
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PARTE I – ELEMENTI GENERALI: STRATEGIE,
OBIETTIVI E RISORSE
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1 - Premessa
Il Piano Triennale 2011-2013, comprensivo dello stato di attuazione delle attività 2010, si presenta come
un’evoluzione del piano precedente in base ai seguenti elementi di indirizzo:
- le indicazioni del nuovo statuto dell’ente predisposto in base al D.Lgs.n. 213/2009, delle lettere MIUR
del 10 dicembre 2010 e del 19 gennaio 2011;
- le osservazioni e i suggerimenti contenuti nei rapporti del Comitato di Valutazione1;
- le indicazioni del CdA e del CS;
- la relazione programmatica del Presidente per l’esercizio finanziario 2011;
- le esperienze di programmazione in altri istituti di ricerca metrologica europei.
Le preoccupazioni espresse nel precedente PT 2010-2012 al riguardo dello scenario economico e degli
effetti della recessione economica sull’ammontare delle risorse reperibili sul mercato hanno trovato conferma
nell’anno 2010, soprattutto per quanto riguarda le prestazioni di taratura e di accreditamento. Tuttavia, tali
effetti sono risultati parzialmente mitigati nel 2010 grazie alla capacità dell’INRIM di acquisire fondi esterni
(europei e regionali), anche pluriennali, su progetti qualificati di ricerca e sviluppo.
2 - INRIM - Missione e compiti
Il processo di costituzione dell’INRIM - nato nel 2006 dalla fusione dell’Istituto di Metrologia G. Colonnetti
(IMGC) del CNR e dell’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris (IEN) - è iniziato nel 2004 con il
Decreto Istitutivo2, la cui applicazione si è consolidata nel 2007. E’ ora in corso una nuova fase di
riorganizzazione secondo il decreto legislativo di riordino D.Lgs.n. 213/2009.
Il compito, le funzioni e la missione dell’Istituto sono definiti dal decreto istitutivo, e ripresi più ampiamente
nel nuovo statuto in fase di approvazione, per cui l’INRIM:
− è ente pubblico nazionale di ricerca con il compito di svolgere e promuovere attività di ricerca
scientifica nei campi della metrologia,
− svolge le funzioni di istituto metrologico primario, ai sensi della Legge n.273/1991, per tutte le unità
SI, tranne che per le radiazioni ionizzanti3,
− valorizza, diffonde e trasferisce le conoscenze acquisite nella scienza delle misure e nella ricerca sui
materiali.
In questo contesto, l’INRIM
− realizza, mantiene e dissemina le unità SI e altri riferimenti primari;
− contribuisce alla determinazione di costanti fisiche fondamentali;
− sviluppa tecnologie e studia le proprietà fisiche e chimiche dei materiali di interesse metrologico;
− opera il trasferimento tecnologico e di conoscenze a supporto dell’industria, della società e della
scienza, incluso il supporto alla metrologia legale e alla normazione;
− partecipa alla cooperazione internazionale nei settori di competenza.
L’INRIM è partecipe e firmatario del Mutual Recognition Arrangement, promosso dal Comitato Internazionale
dei Pesi e Misure (CIPM-MRA), per il riconoscimento mutuo dei campioni nazionali di misura e dei certificati
di taratura e misura emessi dagli Istituti nazionali di metrologia e, pertanto, ha implementato e mantiene
attivo un sistema di gestione per la qualità conforme alla norma internazionale ISO/IEC 17025; partecipa e
coordina confronti di misura tra laboratori in ambito internazionale per garantire la qualità e la compatibilità
dei risultati della propria attività.
I programmi di attività dell’INRIM sono orientati dalle indicazioni del PNR, dalle esigenze di scienza, di
società e imprese Italiane e sono per lo più sviluppati nel quadro di collaborazioni europee e internazionali.
Numerose ricerche sono condotte in collaborazione con università, istituti e industrie italiane cui vengono
trasferiti i benefici derivanti dall’elevata e specifica competenza dell’istituto nella scienza delle misure.
Situato su un’area di circa 130 000 m2 nella periferia sud di Torino, l’INRIM comprende 18 edifici - con una
superficie utile di circa 37 000 m2 - e circa 40 laboratori principali (Appendice 2) distribuiti in 174 locali. A
questi si aggiungono la sede di Cso M. D’Azeglio con 11000 m2 e i laboratori ospitati presso il Politecnico di
Torino e presso l’Università di Pavia, dove sono presenti due unità operative INRIM, afferenti rispettivamente
alle Divisioni Meccanica e Termodinamica.
1
Evaluation of Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica: 2006 (luglio 2008), 2007 (maggio 2009), 2008 (gennaio 2010) e
2009 (dicembre 2010).
2
D.Lgs. n.38/2004.
3
In questo campo, l’NMI italiano è l’ENEA-INMRI.
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3 - Riferimenti e contesto internazionale e nazionale
Le attività INRIM risultano sempre più inserite in iniziative e collaborazioni internazionali e nazionali. Tra
queste si segnalano in particolare le azioni finanziate e/o promosse dall’Unione Europea, dall’ESA e dalla
Regione Piemonte.
3.1 – La ricerca metrologica internazionale e il piano di sviluppo Europeo (EMRP)
A partire dalla Convenzione del Metro del 18754, nel cui quadro è organizzata la cooperazione metrologica
internazionale, la caratteristica principale propria della metrologia è la forte integrazione internazionale di
indirizzi, programmi e attività.
L’INRIM partecipa a tutte le iniziative promosse e coordinate dagli organismi metrologici internazionali
(Bureau international des poids et mesures – BIPM, Comité international des poids et mesures – CIPM,
Comitati consultivi del CIPM). E’ presente in 8 dei 10 Comitati Consultivi del CIPM, in 7 come membro
(sostiene le spese di una presidenza, ricoperta da un ex dipendente INRIM in quiescenza) e in uno come
osservatore. E’ assente nel CCRI (il membro italiano è l’ENEA-INMRI) e nel CCU. Nel contesto
internazionale, vanno anche ricordate le numerose collaborazioni in atto con università anche straniere .
L’INRIM è firmatario del CIPM Mutual Recognition Arrangement (MRA5) dal 1999. Attraverso il mutuo
riconoscimento dei campioni nazionali e dei certificati di taratura e di misura emessi dagli istituti nazionali di
metrologia dei Paesi firmatari, l’MRA:
- pone le basi per l’equivalenza delle misure a livello internazionale;
- contribuisce a eliminare i ritardi e ridurre i costi negli scambi commerciali internazionali;
- costituisce un valido sostegno alla metrologia legale.
L’MRA richiede di definire, documentare, validare e mantenere, attraverso la partecipazione ai confronti
internazionali di misura e un sistema di gestione della qualità, i livelli d’incertezza dichiarati per le proprie
capacità di misura (Calibration and Measurement Capabilities – CMC, vedere l’appendice C del Key
Comparison Data Base http://www.bipm.org/kcdb). L’INRIM ha registrato e mantiene 494 capacità di misura.
Questa attività, correlata alle funzioni di istituto metrologico nazionale, ma non propriamente di ricerca,
comporta l’impegno continuativo di notevoli risorse umane, strumentali e finanziarie. Inoltre si prevede
l’ulteriore incremento di questa attività a seguito degli orientamenti e indirizzi internazionali. L’INRIM
partecipa al progetto EURAMET 1123, avviato nell’ottobre 2009, che prevede un intenso programma di onsite visits by peers fra INRIM, IPQ (PT) e CEM (ES) a supporto delle CMC.
Per quanto riguarda l’accreditamento, in seguito al decreto del Ministero dello Sviluppo Economico (DM) del
22 dicembre 2009, l’Istituto non è più coinvolto direttamente nella rappresentanza presso la European
cooperation for accreditation (EA).
L’INRIM è membro attivo di EURAMET e.V (http://www.euramet.org) – l’associazione europea degli istituti
nazionali di metrologia (NMI) e partecipa a tutte le iniziative di coordinamento e cooperazione da esso
promosse. EURAMET è l’organismo metrologico regionale europeo in ambito CIPM-MRA. Esso coordina la
cooperazione degli NMI nella ricerca, nella riferibilità delle misurazioni alle unità SI, nel riconoscimento
internazionale dei campioni e delle CMC. L’INRIM è membro di 11 dei 12 comitati tecnici di EURAMET e ne
presiede uno.
EURAMET è responsabile di un programma europeo di ricerca (European Metrology Research Programme,
EMRP – http://www.euramet.org/index.php?id=documents) avente l’obiettivo di accelerare lo sviluppo, la
validazione e l’utilizzo di metodi, tecnologie, campioni, processi, strumenti, materiali, conoscenze nel campo
della metrologia e in favore dell’innovazione e della competitività Europea. L’INRIM partecipata in modo
qualificato a questo programma.
Nel 2011 saranno completati i progetti triennali iMERA Plus (avviati nel 2008 nell’ambito ERANET Plus, 7°
programma quadro, con autorizzazione per l’INRIM del Ministero vigilante) propedeutici all’attuazione
dell’EMRP. Questi progetti (a cui hanno partecipato 20 laboratori metrologici europei per un costo totale di
64.6 M€, di cui 21 M€ finanziati dalla Commissione Europea) sono stati il primo esercizio di conduzione di
ricerche, di rilevanza strategica e priorità definita a livello europeo, capaci di creare massa critica,
condividere costi e competenze, stimolare collaborazioni internazionali e trasferimento di conoscenze.
L’INRIM ha partecipato a 17 progetti su 21, coordinandone 4 (Tab.1, in grassetto). Il contributo totale già
acquisito (pari a 1/3 dei costi riconosciuti) è circa 1.5 M€. Per l’anno 2011, si prevede di acquisire un
contributo di 200 k€. Grazie ai progetti congiunti l’INRIM ha potuto rafforzare le sue attività nell’ambito della
4
Firmata inizialmente dai rappresentanti di 17 nazioni, tra cui l’Italia, la “Convenzione del metro” è il trattato diplomatico
internazionale che fornisce autorità su tutte le questioni metrologiche alla Conferenza generale dei pesi e misure
(CGPM), al CIPM e al BIPM a dicembre 2009 vi sono 53 Stati Membri, tra cui tutti i maggiori paesi industrializzati, e 28
Associati alla CGPM.
5
Al dicembre 2009, il CIPM-MRA è stato firmato dai rappresentanti di 75 istituti da 47 Stati Membri, 27 Associati alla
Conferenza generale dei pesi e misure e 2 organizzazioni internazionali (IAEA e IRMM), e copre altri 123 Istituti
Designati come detentori di specifici campioni nazionali.
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ricerca di base sulle prossime ridefinizioni delle unità SI e su futuri più raffinati campioni di misura, entrambi
facenti riferimento a costanti fondamentali e invarianti della Fisica, ampliare le capacità di misura
dimensionale nell’ambito delle nanotecnologie e delle lunghe distanze, dare un forte contributo alla
metrologia in ambito elettrico, agli studi di nanomagnetismo e spintronica, dare infine un valido impulso alle
attività nel campo della salute. Nella tabella seguente sono riportati nell’ordine il programma, la sigla del
progetto, il titolo, e il programma della divisione nel cui ambito è stato sviluppato.
Electricity&
Magnetism
Length
Health
SI & Fundamental
Tabella 1 - Progetti congiunti (JRP) iMERA Plus con partecipazione di programmi INRIM
T1.J1.1
e-MASS
T1.J1.2
NAH
T1.J1.4
Boltzmann constant
T1.J2.1
T1.J2.3
T2.J04
T2.J07
OCS
Qu-Candela
Regenmed
EBCT
T2.J10
TRACEBIOACTIVITY
T3.J1.1
T3.J1.4
T3.J2.2
T3.J3.1
Nanoparticles
NANOTRACE
NIM Tech
Long distance
T4.J01
Power&Energy
T4.J02
NanoSpin
T4.J03
JOSY
T4.J04
ULQHE
T4.J07
EMF and SAR
The watt balance route towards a new definition of the
kilogram
Avogadro & molar Planck constants for the
redefinition of the kg
Determination of the Boltzmann constant for the
redefinition of the kelvin
Optical clocks for a new definition of the second
Candela: Towards quantum-based photon standards
Metrology on a cellular scale for regenerative medicine
External Beam Cancer Therapy
Traceable measurements for biospecies and ion activity in
clinical chemistry
Traceable characterization of nanoparticles
New Traceability Routes for Nanometrology
Metrology for New Industrial Measurement Technologies
Absolute long distance measurements in air
Next generation of power and energy measuring
techniques
Nanomagnetism and Spintronics
Next generation of quantum voltage systems for wide
range applications
Enabling ultimate metrological QHE devices
Traceable measurement of field strength and SAR for the
Physical Agents Directive
(1) in M1 fino al 2009.
L’adesione del Governo Italiano alla proposta di un programma di ricerca in metrologia (EMRP) in base
all’Art 1696 del Trattato è avvenuta nel febbraio 2009, da parte del Ministro dell’Istruzione, dell’Università e
della Ricerca. Il Parlamento e il Consiglio Europeo hanno approvato (16-09-2009) la partecipazione della
Comunità al programma di durata 7 anni (2009-2016). L’impegno economico dei 22 paesi partecipanti (50%
del costo del programma) ammonta a 200 M€, la quota italiana ammonta a 14 M€ (7% del costo) per un
impegno INRIM annuo di 2 M€, di cui 200 k€ per costi generali e di segreteria.
Tra le altre collaborazioni a livello Europeo è rilevante quella con ESA riguardante il sistema satellitare
Galileo nell’ambito degli algoritmi per realizzare scale di tempo del sistema e orologi atomici per lo spazio.
3.2 – La collocazione dell’INRIM nel contesto nazionale
Il sistema metrologico nazionale fu istituito dalla legge 11 agosto 1991, n. 273, utilizzando le competenze dei
tre istituti che a quel tempo operavano nel campo della metrologia, in particolare: l’Istituto Elettrotecnico
Nazionale “Galileo Ferraris” (IEN) per le unità elettromagnetiche, fotometriche e radiometriche, acustiche e
di tempo e frequenza, l’Istituto di Metrologia “Gustavo Colonnetti”/CNR (IMGC) per le unità di massa,
lunghezza, temperatura e l’Istituto di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti/ENEA (INMRI). Il decreto del 20
settembre 2002 del Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio assegnava poi all’IMGC il compito di
realizzare i campioni per le misure di inquinamento atmosferico.
La costituzione dell’INRIM, con decreto legislativo 21 gennaio 2004, n. 38, ha realizzato la fusione dell’IEN e
dell’IMGC, portando a due i soggetti che svolgono la funzione di istituto metrologico nazionale. Sebbene
INRIM e INMRI-ENEA abbiano saputo coordinarsi coerentemente in ambito internazionale e abbiano
frequenti collaborazioni scientifiche, sarebbe auspicabile proseguire sulla via della concentrazione delle
6
“Nell'attuazione del programma quadro pluriennale la Comunità può prevedere, d'intesa con gli Stati membri interessati,
la partecipazione a programmi di ricerca e sviluppo avviati da più Stati membri, compresa la partecipazione alle strutture
instaurate per l'esecuzione di detti programmi.”
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funzioni di ricerca metrologica in un unico istituto nazionale, con competenze estese a tutto il complesso dei
settori di misura, come già avviene nella maggior parte dei Paesi avanzati
Le attività delle strutture metrologiche italiane costituiscono da tempo un fondamentale e riconosciuto
sostegno all’industria nazionale ed agli scambi commerciali. Inoltre le attività di ricerca, sia strettamente
legate allo sviluppo di nuovi metodi per misurazioni, sia nello sviluppo di nuovi modelli fisici, hanno saputo
nel corso di quasi un secolo di attività conseguire risultati di punta in ambito internazionale.
L’INRIM si colloca al quarto posto per dimensioni e risultati tra gli istituti metrologici dell’Unione Europea. In
quanto ente di ricerca, vigilato dal MIUR, ha prodotto e produce risultati di eccellenza scientifica e di forte
interesse industriale che lo pongono tra gli istituti ad alta produzione scientifica e tecnologica e non soltanto
nell’ambito degli Istituti Nazionali di Metrologia.
La collocazione dell'INRIM nel sistema nazionale della ricerca, che fa capo al MIUR, fa sì che l'Istituto sia
chiamato ad interpretare la propria missione di ente metrologico in modo aperto alla ricerca fondamentale e
all’ innovazione tecnologica di alto profilo, nello spirito della nuova economia basata sulla conoscenza. Gli
stretti e profondi legami che esistono tra metrologia e ricerca fondamentale da un lato e tra metrologia e
innovazione tecnologica dall'altro, fanno sì che l'INRIM abbia la possibilità di svolgere da questo punto di
vista un ruolo unico nel sistema della ricerca nazionale.
I recenti sviluppi della metrologia europea dimostrano l’alto livello di integrazione dell’INRIM nel contesto
europeo e dimostrano come la metrologia sia sempre più riconosciuta dall’Unione Europea come un
importante fattore di crescita economica. Altrettanto sarebbe auspicabile che ciò avvenisse a livello
nazionale dove - in termini di avanzamento delle conoscenze, sviluppo di nuove tecnologie, supporto
all’innovazione e alla competitività, sviluppo e fornitura di tecnologie e servizi d’interesse scientifico,
economico e sociale - l’INRIM si aspetta di veder esplicitamente riconosciuto il ruolo trasversale e strategico
della metrologia come supporto indispensabile alle priorità del paese delineate nel PNR 2011-2013.
L’INRIM ricopre un ruolo importante e significativo in campi di attività di metrologia applicata che potranno
avere un notevole sviluppo nei prossimi 10 anni, si citano solo ad esempio: l’applicazione della metrologia
del tempo nel sistema di navigazione europeo Galileo, la recente disponibilità in INRIM di un laboratorio di
microscopia elettronica e nano fabbricazione, e l’avvio della ricerca in metrologia delle bioscienze.
L’INRIM ha attivato convenzioni formali con numerosi Enti e Università italiani e stranieri, e dà supporto agli
organismi nazionali ed internazionali di normativa in tutti i suoi campi di attività, partecipa inoltre a poli per
l’innovazione tecnologica del Piemonte, per meglio interagire con l’industria nella partecipazione a progetti
congiunti.
L’INRIM partecipa e coordina progetti di ricerca finanziati o cofinanziati da bandi regionali, nazionali ed
europei (Unione Europea e Agenzia Spaziale Europea), contribuendo in buona misura al finanziamento delle
proprie ricerche. I finanziamenti esterni, provenienti da attività di disseminazione e da contratti di ricerca
nazionali ed europei, contribuiscono per circa il 25% al bilancio dell’INRIM.
Queste condizioni di partenza consentono di prevedere nel prossimo decennio, per l’INRIM, uno sviluppo su
basi solide, con la possibilità di rafforzare le attività strategiche e di aprirsi a nuovi campi quali l’ambiente, la
salute, l’energia, in cui INRIM potrà far valere e crescere le competenze acquisite negli anni e svolgere un
ruolo di riferimento nazionale e internazionale.
3.3 – Consorzi e Convenzioni con ministeri, università e altri enti
L’INRIM partecipa al consorzio Proplast
Sede: Rivalta Scrivia – (AL)
Scopo: sostenere le imprese del settore materie plastiche in attività di ricerca applicata con materiali
polimerici e d’innovazione tecnologica (nell’ambito della caratterizzazione di materiali e manufatti, delle
tecnologie di trasformazione - stampaggio, estrusione e compounding, ingegneria di processo e di prodotto),
di selezione e formazione di risorse umane tecnicamente preparate a operare nel settore
oneri: quota d’iscrizione annuale, di 5.5 k€, per un periodo di almeno tre anni
ritorni economici: possibilità di accedere ai contributi previsti dalla Reg. Piemonte per gli aggregati al Polo
d’Innovazione “Nuovi Materiali”, di cui il Consorzio Proplast è gestore. Nel 2010, la Regione Piemonte ha
approvato il progetto POLIMAG, d’importo pari a € 100.859, con un contributo regionale di € 66.515.
Inoltre si sono concluse le seguenti partecipazioni:
• Consorzio Torino Time (CTT): ha terminato la sua attività il 31/12/2010 avendo raggiunto lo scopo della
sua costituzione ed è stato posto in liquidazione.
• Consorzio Pubblico per l’Accreditamento Società Consortile a responsabilità limitata (COPA S.C.r.l.) è
stato sciolto e posto in liquidazione a metà 2010, dopo aver conseguito il suo scopo.
Sono vigenti nell’INRIM una quarantina di convenzioni con altri Istituti e Università, nazionali e internazionali,
riportati in Appendice 3. Oltre a varie convenzioni per stage, formazione e dottorato, in particolare nel 2010
l’INRIM ha definito i seguenti nuovi accordi di collaborazione (3 internazionali e 4 nazionali):
Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO) di Rio de Janeiro: MoU di
collaborazione scientifica e tecnologica nell’ambito della metrologia;
16/175
Politecnico di Milano – Polo Regionale di Como: Convenzione di collaborazione nei campi della ricerca
scientifica e della formazione professionale nel settore di attività concernente la crescita e la
caratterizzazione di materiali avanzati;
Ufficio Scolastico Regionale per il Piemonte (USR) e Associazione Italiana “Gruppo di Misure Elettriche ed
Elettroniche” (GMEE) – Milano: Protocollo d’intesa in tema di formazione e pratica educativa della
metrologia;
Università di Craiova (Romania): Accordo di collaborazione scientifica nell’ambito della metrologia e, in
particolare, nel campo della caratterizzazione dei materiali del patrimonio culturale;
Institute of Laser Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences: Accordo di collaborazione
scientifica in fisica dei laser e metrologia;
Officine Meccaniche BBM S.p.A. di Rossano Veneto: accordo di collaborazione scientifica e tecnologica per
la realizzazione di un nuovo tipo di dinamometro multicomponenti;
Dipartimento di Scienze Biomediche e Oncologia Umana della Facoltà di Medicina dell’Università degli Studi
di Torino: Convenzione di collaborazione nei settori attinenti allo sviluppo di nuovi sistemi e materiali per
applicazioni in scienze biomediche, ortodonzia e gnatologia;
PFRAME s.r.l. di Montecompatri (RM): Convenzione di collaborazione per la realizzazione di un laboratorio
mobile per la caratterizzazione di impianti di illuminazione stradale.
Infine si ricorda che il decreto istitutivo prevede (art. 2, comma 4) che MIUR, MiSE e INRIM stipulino
apposite convenzioni per individuare e disciplinare le relazioni tra la ricerca e le applicazioni nei campi della
metrologia. L’INRIM rinnova l’invito, già espresso nel precedente PT, a giungere alla stipula di dette
convenzioni. Ciò consentirebbe di ottenere:
dal MIUR le risorse necessarie per svolgere le attività di ricerca metrologica in modo adeguato alle esigenze
scientifiche e tecniche del Paese;
dal MiSE7 il sostegno a progetti e attività concernenti il trasferimento di conoscenze e le applicazioni nei
campi della metrologia.
Nel nuovo statuto si dichiara che l’INRIM può stipulare convenzioni anche con altri Ministeri in campi di
reciproco interesse.
4 - La visione strategica
La metrologia si trova ad affrontare in questi tempi una grande sfida. Mentre i campi di attività tradizionali
(comunicazioni, manifatturiero) richiedono ancora progressi importanti per soddisfare le richieste degli utenti,
sono emerse nello scorso decennio nuove richieste per le grandezze che hanno un grosso impatto sulla
qualità della vita o che derivano dallo sviluppo delle tecnologie emergenti. Come conseguenza gli istituti
Metrologici dovrebbero attrezzarsi per estendere le loro abilità alle aree dell’ambiente, della nutrizione,
dell’agricoltura, della medicina, delle nanotecnologie e delle bioscienze.
Gli organismi metrologici internazionali hanno sviluppato, rispetto alle nuove esigenze, la strategia di
coinvolgere direttamente le organizzazioni mondiali (esempi sono World Meteorological Organization
(WMO), World Health Organization (WHO), International Federation for Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine (IFCC)), gli organismi di regolamentazione internazionale (come US Federal Drug Administration
(FDA) e Enterprise Directorate-General of the European Commission), e le associazioni industriali, per
definire un core business a livello mondiale.
Le strategie dell’INRIM devono tener conto delle linee che guidano EURAMET e.V. e dei programmi EMRP,
e del conseguente orientamento alla costituzione di una rete europea di centri metrologici di eccellenza che
impone il potenziamento dei punti di forza riconosciuti e consolidati e la realizzazione di masse critiche
adeguate per il raggiungimento dell’eccellenza in nuovi ambiti. Pertanto, nel decennio le attività strategiche
dell’INRIM saranno:
per la metrologia fondamentale, assicurare le basi del Sistema Internazionale mantenendo la scienza
delle misure allineata agli sviluppi scientifici e tecnologici, in un decennio dominato dalla realizzazione
delle unità sulla base del valore delle costanti fisiche fondamentali.
per la metrologia applicata, rispondere alla domanda di tecnologie di misura e di disseminazione delle
unità da parte del sistema produttivo, quali la metrologia dimensionale per l’aerospazio e l’industria
meccanica, il “timing” per il sistema di navigazione satellitare Galileo, e i nuovi ed armonizzati campioni
di misura necessari negli ambiti biomedicale, agro-alimentare e farmaceutico.
per la metrologia interdisciplinare, contribuire con riferimenti e tecnologie di misura a raggiungere gli
obiettivi socio-economici per:
Ambiente - il monitoraggio climatico e ambientale, l’uso sostenibile dell’acqua e le tecnologie rinnovabili;
Energia – l’efficienza e il risparmio energetico, l’ottimizzazione delle Reti di distribuzione e la
caratterizzazione dei Fluidi energetici;
Nuove Tecnologie – i settori delle Nanotecnologie, della Spintronica e delle Tecnologie Quantistiche;
7
Già impegnato a versare la quota annuale (784660 € nel 2010) del contributo italiano al BIPM.
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Salute – la diagnosi e la terapia nell’ambito degli ultrasuoni, la diagnostica per immagini e la prevenzione
dell’esposizione a campi elettromagnetici;
per i settori metrologici emergenti, rispondere alla sempre maggior richiesta in Italia di sviluppare attività di
metrologia nelle bioscienze e di misurare le grandezze caratteristiche dell’ingegneria dei materiali e nel
campo delle tecnologie delle comunicazioni.
Nell’arco del triennio, per quanto riguarda la metrologia fondamentale, l’Istituto sara’ impegnato sulla
determinazione delle costanti di Avogadro, di Boltzmann e di Planck, in funzione delle nuove definizioni delle
unità di misura SI e nella determinazione diretta delle massa atomica, attraverso misurazioni di frequenza, e
la verifica dell’equivalenza massa/energia. Inoltre continuerà lo sviluppo del campione ottico di frequenza
basato sull’atomo di itterbio che offre una maggiore accuratezza rispetto all’attuale campione in microonde al
cesio e dei metodi di sincronizzazione di orologi a distanza utilizzando canali in fibra ottica dedicati.
Nell’ambito della fotometria e radiometria, per sostenere la evoluzione delle nuove tecnologie ottiche e
fotoniche, la prossima sfida è la realizzazione della candela attraverso il conteggio di fotoni. Mediante
l’applicazione di nuovi dispositivi quantistici e/o elettronici ad alta velocità, saranno sviluppati sistemi per
l’estensione in frequenza delle misure di precisione e della riferibilità delle unità elettriche.
Relativamente alla metrologia applicata i temi che verranno principalmente sviluppati nel campo dell’
elettricità riguarderanno metodi di misura riferibili per l’elettronica di potenza e i convertitori, anche in regime
alternato e genericamente variabile, nonché la produzione e lo stoccaggio di energia in sistemi distribuiti. Sul
fronte del magnetismo, i temi dominanti saranno dettati dallo studio e la caratterizzazione di sistemi
nanometrici e nano strutturati e di materiali per l’energia e la spintronica. Per lo sviluppo delle tecnologie
necessarie al miglioramento della qualità dei materiali, al loro impiego in prodotti tecnologici e alla
modernizzazione dei metodi di produzione, saranno necessari metodi, riferimenti e dati per la comprensione
e il controllo dei processi di preparazione, delle proprietà fisico-strutturali e delle prestazioni dei materiali
magnetici. Nel sistema di navigazione europeo Galileo i problemi da risolvere riguardano lo sviluppo di
orologi stabili capaci di operare nello spazio, i sistemi di sincronizzazione terra-spazio, la definizione della
scala di tempo di riferimento e valutazione degli errori degli orologi di bordo. L’INRIM realizzerà, per ESA, la
Galileo Time Validation Facility. Relativamente alla fotometria e radiometria le nuove tecnologie quantistiche
che sfruttano le proprietà non-classiche della luce promuoveranno lo sviluppo di rivelatori di fotoni singoli
capaci di rilevare la luce emessa da sorgenti molti ordini di grandezza più deboli rispetto alle fonti
convenzionali. Per quanto riguarda la massa e in particolare le grandezze derivate (forza, pressione e
portata) si svilupperanno metodi primari per misurazioni in regime dinamico (settori automobilistico e dei
semiconduttori), nonché l’estensione delle capacità di misura alle piccolissime scale (settori aerospaziale e
salvaguardia dell’ambiente) .
Nell’ingegneria di precisione e aerospaziale saranno oggetto di sviluppo la metrologia dimensionale a livello
di nanoscala, delle grandi dimensioni e delle grandi distanze sia a terra che nello spazio. La metrologia
chimica svilupperà principalmente i Materiali di Riferimento Certificati per riferire alle Unità SI le grandezze
chimiche quali, ad esempio, la concentrazione di sostanze in traccia. Per quanto riguarda i dispositivi di
misura della temperatura, le priorità riguardano i nuovi punti fissi termometrici ad alta temperatura, le
applicazioni alla taratura rapida e a basso costo, lo sviluppo di nuovi sensori con capacità di auto taratura, e
l’imaging termico. Nelle discipline acustiche l’obiettivo è l’espansione degli attuali metodi primari di misura,
per fornire riferibilità su intervalli più estesi di frequenze (ultrasuoni) e di livelli di intensità, per la
caratterizzazione di dispositivi di nuova generazione.
La ricerca metrologica interdisciplinare deve rispondere ad obiettivi socio-economici e, dato il recente
sviluppo di queste attività, l’Istituto lavorerà in collaborazione con gli altri partner Europei per un efficace
avvio della metrologia per l’ambiente (concentrazione di specie chimica), per l’energia (avviata recentemente
in una call Europea e riportata in particolare al paragrafo 6.1) e per le nuove tecnologie (realizzazione di
nanostrutture per la sensoristica, la spintronica, e per le tecnologie quantistiche in crittografia e nella
rivelazione ad altissima risoluzione).
La metrologia supporterà l’area salute migliorando le capacità di diagnosi e di terapia nell’ambito degli
ultrasuoni con lo sviluppo di campioni in grado di coprire regimi estesi di potenza ultrasonora, pressione
acustica e frequenza, sviluppo di tecniche di misura per la valutazione dell’esposizione umana a campi
elettromagnetici a scopo di prevenzione.
I settori metrologici emergenti riguardano discipline già da tempo avviate, che tuttavia a causa dei loro
recenti sviluppi sentono la necessità di avere un forte supporto metrologico. Una posizione particolare spetta
alle bioscienze con una forte e recente richiesta di offerta di riferimenti e di metodologie di misura (bioanalisi,
medicina rigenerativa e riparativa, sostanze in traccia). L’interesse metrologico della moderna ingegneria dei
materiali è concentrato nell’approfondimento e nell’interrelazione tra proprietà fisico-chimiche, analisi
strutturale e di composizione, proprietà costitutive di materiali e modellazione. Il settore ICT ha avuto un
enorme sviluppo e utilizza tecniche digitali che richiedono di definire i parametri di interesse e le tecniche di
misura, di comprendere l’influenza di questi segnali sulla qualità della vita.
Questi indirizzi strategici, che implicano un incremento significativo del numero di contratti a livello Europeo
e Regionale, richiederanno un potenziamento delle capacità dell’Istituto nel gestire le attività contrattuali. Allo
18/175
scopo si intende implementare un servizio (vedere 4.4 in Parte II) senza incremento di organico e/o di
strutture.
5 - Stato di attuazione delle attività relative al 2010
In generale i risultati conseguiti nel corso dell’anno sono in accordo con quanto prefissato nel piano triennale
2010-2012. Lo stato di avanzamento dei 22 programmi delle divisioni è in linea con le previsioni ed è
soddisfacente dal punto di vista delle attività e dei risultati conseguiti nei settori di competenza.
Attività e risultati di maggior rilievo conseguiti nel 2010 in ricerca e sviluppo
Nel 2011 andranno a conclusione i progetti finanziati dalla comunità Europea con una azione ERANET plus
specifica per la Metrologia (iMERA). L’INRIM coordina 4 dei 21 progetti finanziati e partecipa ad altri 13. Nel
2010 molti risultati di ricerca sono relativi a questi progetti, le cui attività sono state tutte portate avanti nei
tempi previsti. In parte si tratta di realizzazione di strumentazione o di strutture con caratteristiche di forte
innovazione il cui studio, sviluppo e realizzazione sono stati condotti interamente nei laboratori dell’INRIM. In
particolare tra i risultati conseguiti nel corso dell’anno e in corso di pubblicazione, sono da segnalare:
¾
La realizzazione di un interferometro differenziale basato sulla rivelazione delle armoniche elevate
del segnale di eterodina. E’ stata ottenuta una non linearità subnanometrica con un rumore di fase
entro 10 pm/√Hz a 1 Hz. È stato realizzato di un attuatore di spostamento di elevatissima risoluzione
(1 pm/√Hz fino a 0,01 Hz) con corsa di 100 µm basato su interferometro a multi riflessioni. L’INRIM
ha coordinato il lavoro europeo dell'intero progetto che prevede il confronto tra gli interferometri ottici
e l’interferometro a raggi x dell’NPL. (progetto NanoTrace)
¾
La realizzazione di un microscopio multifotoni CARS/2PE che impiega le nuove tecniche di Coherent
Antistokes Raman Scattering e Two photon Excitation, combinate tra loro per studiare le proprietà di
campioni biologici (cellule staminali cresciute su biomatrici in 3D) misurandone la risposta ai campi
elettromagnetici di eccitazione. Questa facility farà parte del “Centro Europeo di Eccellenza di
Metrologia in Medicina Rigenerativa”, risultato finale del progetto. (progetto ReGenMed)
¾
La realizzazione di schiere binarie di tecnologia SNIS (Superconduttore-metallo Normale-IsolanteSuperconduttore), prodotta in INRIM, in grado di ottenere tensioni quantizzate a 1.25 V a
temperature prossime alla transizione del niobio. Con tale tecnologia è quindi possibile realizzare
dispositivi con dimensioni e consumo di potenza ridotti rispetto ai sistemi programmabili oggi in uso.
(progetto JOSY)
Risultati di rilievo sono stati ottenuti, e pubblicati nel 2010, nella misurazione di costanti fondamentali:
¾
L’INRiM ha ottenuto una determinazione della costante di Boltzmann con un’incertezza relativa di
7.5 ppm con un metodo innovativo basato su una singola misura di velocità del suono e il calcolo abinitio delle proprietà termodinamiche di un campione di He ultrapuro. E’ stata dimostra la capacità di
ottenere una incertezza relativa di 0.03 ppm nella determinazione della costante di Avogadro.
L'INRIM ha coordinato il lavoro europeo dell'intero progetto ed è risultato anche leader nella
misurazione assoluta del parametro reticolare del silicio naturale ottenendo una incertezza relativa di
5 x 10-9. (progetto NAH)
Sono stati inoltre portati avanti nei tempi previsti i numerosi progetti di ricerca a partecipazione o
coordinamento INRIM:
3 Contratti Europei FP7: Solid State Energy Efficient Cooling (SSEEC), Optics Magnetostrictive Sensors
(Manunet - FOMS), Metrologia industriale per le macchine utensili (SOMMACT).
2 Progetti dell’Agenzia Spaziale Europea.
2 progetti PRIN: Mitigazione di campi magnetici prodotti da MRI (M3S3T), “Innovazione del controllo
geometrico” (INDACO).
5 Progetti finanziati dalla Regione Piemonte su fondi Europei CIPE: Metrology on a cellular and
macromolecular scale for regenerative medicine (METREGEN) coordinato da INRIM, Transmission
Infrastructure for Power Exchange (TIPE), Nano–materials and technologies for intelligent monitoring of
quality, safety and traceability in confectionery products (NAMATECH), Magnetostrictively actuated platform
for milling-induced vibration damping (MAGDAMP), Ink Jet printing technology for advanced electronics
applications (PRINTAG).
Il Progetto “Advanced cardiovascular therapies” (ACTIVE) finanziato su “Piattaforme innovative” del POR –
FESR 2007/2013, nel settore delle “Biotecnologie per le scienze della vita”.
19/175
Sono stati attivati 11 progetti finanziati dalla Regione Piemonte su fondi strutturali Europei POR-FESR 20072013 per i Poli di Innovazione tecnologica: Realizzazione di una piattaforma general purpose per
applicazioni di meccatronica (OMNIMEC), Metodologie per lo sviluppo di Processo per Maniglia sensore
ottico per il monitoraggio e controllo dello spazio operativo di lavoro di robot industriali e macchine utensili
(AMICO) di un ambiente integrato hardware software per prototipazione veloce industriale in ambienti opensource (FAROS). Meccatronica con sensori capacitivi integrati (PROMAME) per il polo Meccatronica;
Assorbimento di energia elettromagnetica in materiali nano compositi a matrice polimerica (Fiber) per il Polo
Nuovi Materiali, “Nanoparticelle bioattive per la diagnosi, la terapia e l’imaging molecolare” (BANP) per il
Polo Biotecnologie e Biomedicale, “Diagnostica Molecolare Avanzata per il Settore Agroalimentare”
(MICROSAT) per il Polo Agroalimentare, “Information & Communication Technology”, in collaborazione con
la Fondazione Torino Wireless.
Si è concluso con successo il progetto Wise-Cell (Wide Range Sensors for Fuel Cell Technology) (Regione
Piemonte CIPE 2006) per lo sviluppo di sensori a microonde e fibra ottica per il test in situ di celle a
combustibile ad idrogeno; tali risultati comprendono lo sviluppo di strumentazione innovativa adatta alla
misura di parametri quali la temperatura e l’umidità relativa che sono cruciali per il controllo e l’ottimizzazione
del rendimento energetico di celle a combustibile di tipo PEM.
Tra i risultati di ricerca fondamentale si segnalano:
¾
La realizzazione di un sistema stroboscopico ad alta velocità per l’osservazione magnetoottica della
struttura a domini in lamine e film sottili magnetici. Questa tecnica è stata sviluppata nel corso del
2010 ed applicata al caso del processo di magnetizzazione ed alla sua evoluzione all’aumentare
della frequenza in lamine amorfe. L’osservazione diretta mostra che il moto delle pareti di Bloch
tende a rilassare completamente ed è sostituito da un processo coerente di rotazione dei momenti
magnetici quando si raggiunge la regione del MHz. La corrispondente perdita di energia può essere
interpretata nel contesto di un approccio alla dinamica di spin attraverso l’equazione di LandauLifshitz-Gilbert.
e, di assoluto rilievo,
¾
la realizzazione di imaging in condizioni sub-shot noise. E’ stato dimostrato sperimentalmente come i
fasci “gemelli” prodotti col fenomeno di ottica non-lineare noto come fluorescenza parametrica
permettano di osservare l’immagine di un oggetto estremamente tenue posto davanti ad una
telecamera, la quale invece si perderebbe se osservata con luce tradizionale. La ricerca,
interamente condotta e realizzata nei laboratori INRIM, ha ottenuto la copertina della rivista Nature
Photonics (http://www.nature.com/nphoton/journal/v4/n4/covers/index.html) e la recensione di
Stefanie Barz e Philip Walther (rispettivamente della Facoltà di Fisica dell'Università di Vienna e
dell'Istituto "Quantum optics and Quantum Information" dell'Accademia delle Scienze d'Austria)
(http://www.nature.com/nphoton/journal/v4/n4/pdf/nphoton.2010.71.pd.
Attività e risultati di maggior rilievo ottenuti nella realizzazione e disseminazione dei campioni delle
unità SI
L’Istituto riproduce e mantiene le unità di misura SI e detiene i campioni nazionali di competenza, come
elencati nel decreto 591 del 30 novembre 1993 di: tensione e resistenza elettrica, trasferimento alternatacontinua, induttanza, capacità, rapporti di tensione alternata, potenza elettrica, potenza e attenuazione in
alta frequenza, campi elettromagnetici, intensità di campo elettrico, grandezze magnetiche, alte tensioni, forti
correnti, lunghezza, massa, densità di solidi e liquidi, viscosità di fluidi, forza, vibrazione, pressione, portate
di gas, velocità dell’aria, tempo, frequenza, intensità luminosa, illuminamento, flusso luminoso, luminanza,
temperatura, umidità, acustica, potenza ultrasonora, e sta implementando i campioni per quantità di
sostanze gassose, inorganiche e organiche, per la conducibilità elettrolitica e per la biologia.
Questa attività, che richiede molto impegno nello sviluppo di nuovi campioni e periodiche verifiche
necessarie per garantire i livelli di incertezza dichiarati, è stata condotta nel 2010 secondo le tempistiche
programmate.
L’Istituto partecipa all’attività metrologica internazionale relativa al Mutual Recognition Arrangement (MRA)
del CIPM tramite i confronti internazionali in ambito CIPM e EURAMET e lo sviluppo di Capacità di Misura e
Taratura (CMC). Il miglioramento delle CMC è una attività continuativa basata sul miglioramento dei
campioni, la semplificazione e automazione delle procedure, l’analisi accurata dell’incertezza di misura.
L’aumento del numero di CMC corrisponde all’aumento dei servizi che l’Ente è in grado di erogare come
Istituto Metrologico Primario Nazionale. Associato al numero di certificati erogati dall’Ente stesso e dai
laboratori accreditati, è dunque un importante indicatore dell’efficacia dell’attività dell’INRIM nel suo ruolo
NMI.
20/175
Tra i risultati di maggior rilievo ottenuti nell'ambito della realizzazione e disseminazione dei campioni SI, si
segnalano:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Il completamento del campione primario di frequenza criogenico a fontana di Cs (CsF2), l’avvio della
caratterizzazione e dei confronti con il campione in uso, sempre a fontana, CsF1.
La realizzazione e sperimentazione di un nuovo sistema Data Management System per
l’automatizzazione delle misure e la gestione dei dati di orologi e time transfer (GPS TWSTFT).
La validazione dell’incertezza del pettine di frequenza ottico per la realizzazione della definizione del
metro mediante misure assolute di sorgenti laser a 633 nm, 532 nm e 543 nm e analisi degli effetti
sistematici. L’incertezza di misura del pettine di frequenza è quella derivante dalla base tempi,
equivalente a 6×10-13 (k=2). E’ stata proposta una nuova CMC.
La validazione dell’incertezza di un nuovo campione di pressione per misure assolute e relative
nell’intervallo di pressione tra 3 Pa e 15 kPa.
L’estensione dell’intervallo di utilizzo del campione di potenza ultrasonora fino a 500 W.
La determinazione del volume di campioni solidi attraverso pesate in aria a diverse densità. Si tratta
dello sviluppo in modo imprevisto di un metodo già proposto; fornisce un’incertezza sufficiente per
l’applicazione senza gli inconvenienti e i costi della pesata idrostatica. Potrebbe essere impiegato
sistematicamente nelle tarature di alto livello.
La conclusione con successo di 10 confronti chiave e pilota in ambito CIPM e EURAMET nei campi
delle misure di micro-portate di gas e delle misure dimensionali, di temperatura dell'aria e delle
grandezze elettriche.
Il conseguimento di 10 nuove CMC in termometria (in fase di pubblicazione).
Particolare impegno ha richiesto nel 2010 una peer-visit da parte di ricercatori degli NMI spagnolo CEM e
portoghese IPQ, prevista nell’ambito di un progetto del TC-Q EURAMET, a verifica delle CMC e della loro
gestione in qualità per i settori elettrici, lunghezza, massa, forza e pressione. La visita si è conclusa con
successo.
E’ inoltre da segnalare l’impegno profuso per la partecipazione, su richiesta ESA, alla sperimentazione sui
primi satelliti del sistema Galileo, alla generazione della scale di tempo di Galileo e alla sua stretta
sincronizzazione con UTC tramite l’installazione di una nuova unità di controllo denominata Time Validation
Facility.
Nell'ambito del trasferimento delle conoscenze si segnalano il ruolo di Guest Editor di un numero
speciale della rivista Int. J. of Thermophys., la partecipazione al workshop internazionale New Kelvin
Dissemination presso NPL e la docenza in corsi accademici e in scuole di alta formazione.
Le nuove strutture di laboratorio messe in opera nel corso del 2009 con i finanziamenti ottenuti da
grossi progetti hanno cominciato nel 2010 ad essere produttive:
¾
Il laboratorio Nanofacility Piemonte” ha realizzato sistemi magnetici a film sottile nanostrutturati
ottenuti attraverso un processo di litografia basato sul metodo “polysterene nanosphere patterning”.
Con questo tecnica, che si presenta come valida alternativa della convenzionale litografia a fascio
elettronico, si sono ottenuti pattern regolari del tipo dot-antidot. Con composizioni magneticamente
dure si possono sviluppare strutture interessanti per la registrazione magnetica ad alta densità.
¾
Il laboratorio di biologia cellulare ha iniziato la sua attività di laboratorio metrologico primario per le
bioscienze, partecipando ad uno studio Pilota della CCQM BAWG sul riconoscimento e la
quantificazione di cellule umane CD4+ in soluzione e proponendo e dirigendo insieme a NIST e LGC
un secondo confronto internazionale pilota CCQM BAWG sulla quantificazione e misura di proprietà
geometriche di cellule umane in adesione. Questi due studi sono fortemente sostenuti dall’Industria
e dalle Società farmaceutiche internazionali.
Alcuni indicatori di attività sono riportati nelle tabelle successive. Tali indicatori saranno controllati e validati
in sede di Relazione Consuntiva.
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Tabella 2 - Pubblicazioni nel quadriennio 2007-2010
Descrizione
Volumi
Articoli su riviste con IF
Altri articoli su rivista e capitoli di libro
Articoli su atti di congresso
Rapporti tecnici (incluse relazioni per contratti)
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze) internazionali
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze) nazionali
Totali
2007
4
133
24
160
78
171
51
621
2008
1
124
49
126
86
174
17
577
2009
5
151
29
136
99
135
44
599
2010*
3
112
7
95
80
86
6
389
*Dati di preconsuntivo.
La successiva Tab. 3 riporta i dettagli di ripartizione delle pubblicazioni 2010.
Tabella 3 - Distribuzione delle pubblicazioni 2010
Descrizione
Volumi
Articoli su riviste con IF
Altri articoli e capitoli di libro
Articoli su atti di congresso
Rapporti tecnici
Comunicazioni internazionali
Comunicazioni nazionali
Totali
E
2
54
4
50
12
20
2
144
M
0
9
0
12
26
5
1
53
O
0
18
1
17
18
35
2
91
T
1
31
2
16
23
26
1
100
SAL
0
0
0
0
0
0
0
0
Gen Dip
0
0
0
0
1 SQ
0
0
1
TOT*
3
112
7
95
80
86
6
389
*Dati di preconsuntivo.
Nelle tabelle seguenti sono riportati i principali prodotti di trasferimento delle conoscenze, suddivisi tra
prodotti specifici e attività formative.
Tabella 4 - Knowledge transfer - altri prodotti di valorizzazione applicativa
Descrizione
Contratti di ricerca attivi nell’anno
di cui nuovi
Brevetti8 depositati in Italia o all’estero
Estensioni di brevetto all’estero
Certificati di taratura
Rapporti di prova
Altri certificati e rapporti
CMC pubblicate sul KCDB del BIPM
Laboratori accreditati *
Procedure di taratura
Procedure di prova
Confronti chiave e internazionali
Manufatti, progetti e modelli sw
2007
65
4
1
1587
197
132
465
177
242
9
2008
77
31
4
3
1587
160
110
473
177
238
9
2009
70
21
3
1
1463
114
64
494
175
229
18
2010
69
23
2
2
1583
99
84
494
164
231
18
6
25
* Dei 175 laboratori accreditati nel 2009, 11 sono stati revocati nel 2010 per aver superato il massimo periodo di autosospensione.
8
Sono censiti sia i brevetti depositati da INRIM sia quelli di “inventori” dell’INRIM, ma depositati da altri organismi, in
genere partner industriali. Si cercherà di incrementare il numero di brevetti depositati da INRIM sia attraverso la
partecipazione ai Poli regionali di innovazione, sia attraverso un’efficace procedura brevettale.
22/175
Tabella 5 - Knowledge transfer - formazione
Descrizione
Dottorati (triennali) attivati nell’anno
Tesi concluse nell’anno (dottorato)
Tesi concluse nell’anno (II livello)
Tesi concluse nell’anno (I livello)
Ricercatori stranieri presso INRIM (mesi-persona)
Ricercatori INRIM all’estero (mesi-persona)
Seminari INRIM di esperti interni
Seminari INRIM di esperti esterni
2007
10
6
11
20
10
35
15
29
2008
7
5
17
24
10
10
4
29
2009
11
11
14
19
54
18
6
44
2010
8
7
13
11
37,5
19
9
29
6 - Obiettivi generali da conseguire nel triennio
Per ogni struttura dell’INRIM, vengono riportati i rispettivi obiettivi che, integrati, costituiscono gli obiettivi
complessivi dell’istituto. Per le attività comuni alle tre strutture (formazione, qualità, sicurezza sul lavoro), si
rimanda alla Parte II.
6.1a – Dipartimento
La missione generale del Dipartimento consiste nel:
¾ Perseguire l’eccellenza tecnico-scientifica e incoraggiare lo sviluppo dell’attività di ricerca
principalmente nel campo metrologico.
¾ Rafforzare il ruolo/impatto dell’INRIM a supporto della scienza, dell’economia e della società.
¾ Garantire la sostenibilità dei propri programmi attraverso una crescita del finanziamento ministeriale
associata a una rafforzata capacità di reperire fondi esterni per incrementare la percentuale di
autofinanziamento.
¾ Rafforzare la rilevanza internazionale dell’INRIM e di tutto il Sistema nazionale di misura.
La sua attuazione avviene attraverso l’incremento delle collaborazioni internazionali, un attento uso delle
risorse e una cura particolare alla formazione del personale e alla capacità di attrarre ricercatori stranieri.
I principali obiettivi del Dipartimento coincidono con le responsabilità proprie di ogni istituto nazionale di
metrologia9:
¾ Realizzare il sistema delle unità SI e la loro disseminazione (con riferibilità internazionalmente
riconosciuta alle unità SI) all’industria e alla società, incluso lo sviluppo e la validazione di procedure
di misura in supporto all’economia e alla società e alle direttive italiane ed europee.
¾ Condurre l’attività di R&S per migliorare la realizzazione dell’SI, per lo sviluppo in nuove aree di
attività e per essere in grado di anticipare le future esigenze di misura.
¾ Fornire consulenza e trasferimento di conoscenze e di tecnologie al governo, alla società e
all’industria su problemi e questioni metrologiche in senso ampio.
Nel perseguire questi obiettivi, sono state individuate le seguenti priorità specifiche:
¾ Ridefinizione del sistema SI in base alle raccomandazioni di organismi scientifici internazionali
(CGPM, CIPM, CC).
¾ Progetti congiunti EMRP-JRP in ambito iMERA Plus e art.169.
¾ Progetti (di sviluppo, di mantenimento e disseminazione) relativi a campioni strategici per la
riferibilità alle unità SI, in particolare per quelli connessi con le priorità delineate nell’EMRP (Outline
2008) e nei settori prioritari del PNR e per i nuovi settori di attività INRIM (nanofabbricazione e
nanomateriali, bio-metrologia, metrologia delle bioscienze).
¾ Impegni da contratti in corso, inclusi i progetti regionali e nazionali.
La ricerca istituzionale
L’Istituto intende rafforzare le conoscenze e la ricerca dedicata alla definizione e realizzazione delle unità di
misura sulla base di costanti fondamentali della fisica in vista dell’importante ridefinizione delle unità di
misura prevista nei prossimi anni sulla quale il dibattito internazionale è ancora vivo e si attendono decisivi
risultati sperimentali. La mise en pratique del metro, del kilogrammo e del kelvin saranno la naturale
9
EURAMET Guide n.10: “EURAMET and the operation of NMIs”.
23/175
conseguenza degli sviluppi della metrologia. Le nuove metodologie di misura costituiscono inoltre una altra
area promettente in direzione dello sviluppo di nuovi campioni.
L’Istituto è direttamente coinvolto nella determinazione di alcune delle costanti fisiche di interesse. In
particolare si attendono i risultati finali sulla determinazione della costante di Avogadro NA avendo
conseguito un’incertezza relativa di 3.5 × 10-9 nella determinazione del passo reticolare del Si 28; nuove
misure sono state condotte sulla costante di Boltzmann; è nel contempo stata avviata una collaborazione
con l’ILL – GAM6 per la determinazione di NAh. Continuerà lo sviluppo di dispositivi quantistici metallici,
semiconduttori e superconduttivi per applicazioni alla metrologia e alle misure elettriche, magnetiche e
ottiche.
Sviluppi rilevanti sono anche quelli dei campioni atomici di frequenza in microonde (Cs criogenico da
caratterizzare completamente), e campione ottico all’Yb che permetterà di essere presenti nell’ambito dei
campioni ottici futuri, nonché la sperimentazione sulla sincronizzazione di orologi distanti mediante segnali in
fibra ottica. La fotometria/radiometria svilupperà la sua ricerca istituzionale approfondendo nuovi dispositivi
di misura della radiazione visibile e indagando nuovi metodi esplorerà le prospettive della Quantum Candela,
della correlazione quantistica applicata alla metrologia e all’informazione, alla rivelazione sub-shot noise.
Il programma sulla micro e nano-fabbricazione avviato lo scorso anno, per mezzo della gestione di
Nanofacility Piemonte, sta aggregando collaborazioni e fornisce servizi per la realizzazione di dispositivi per
la metrologia e nuovi materiali. Le competenze nel campo dei materiali e delle misure magnetiche saranno
orientati alla preparazione di materiali magnetici cristallini, amorfi e nano-microstrutturati e di sistemi
ferromagnetici dispersi, con estensione delle caratterizzazioni e della riferibilità sino alle microonde curando
anche il trasferimento all’applicazione.
Studio e realizzazione di nuovi punti fissi eutettici, anche ad alta temperatura e lo sviluppo di scale di
temperatura costituiscono un altro importante obiettivo.
Le attività collegate alla quantità di sostanza e le competenze in campo sensoristico consentiranno di avere
un forte impatto nei campi della metrologia per le bio-scienze e l’ambiente.
Argomento trasversale alle divisioni che costituisce un supporto all’avanzamento delle ricerche in metrologia
e nei materiali è lo sviluppo di metodi matematici, numerici e statistici.
Ricerca rivolta all’applicazione
E’ spesso una ricerca su contratto, ma non solo. E’ ad ogni modo vicina alla ricerca istituzionale o ne sfrutta
le conoscenze maturate per trasferirle al mondo produttivo, al quale è particolarmente vicino con il
coinvolgimento nei poli regionali di innovazione tecnologica. Rientrano in questo ambito le ricerche che
mirano a approfondire metodologie di misura che riguardano la sicurezza, la salute, l’ambiente e la qualità
della vita, le proprietà e la preparazione dei materiali, la qualità della fornitura e l’impiego dell’energia, la
richiesta industriale. Buona parte di queste attività sono state attivate e/o rafforzate nell’ambito di EMRP e
altri progetti rientranti nel VII PQ o finanziati da ESA. Di particolare rilievo sono l’estensione delle misure
elettromagnetiche a frequenze sempre più elevate, la ricerca per sviluppare dispositivi di interesse
tecnologico, lo sviluppo di sistemi di supporto per le missioni spaziali, l’ingegneria di precisione e la
meccanica dei fluidi.
Di particolare rilevanza è la partecipazione dell’Istituto nel trasferire le conoscenza nell’area di
tempo/frequenza al progetto del sistema satellitare Europeo Galileo come mezzo di posizionamento e aiuto
alla navigazione e che ha una grande varietà di applicazioni commerciali. L’INRIM è presente (commesse
ESA) con la generazione e la sincronizzazione della scala di tempo di Galileo con UTC, con l’installazione
della Time Validation Facility migliorando insieme il funzionamento della scala di tempo nazionale, e con
commesse ESA e ASI nello studio e realizzazione di campioni di frequenza atomici per lo spazio. Nell’area
di fotometria si dovranno sviluppare le tecniche di misura delle sorgenti luminose (LED) indicate per il
risparmio energetico. Lo sviluppo delle applicazioni ultrasonore in campo medico-diagnostico; la
caratterizzazione dei materiali e sistemi acustici con metodi di misura normalizzati e innovativi basati sulla
misura di caratteristiche fisiche e di vibrazioni permettono lo sviluppo di applicazioni in nuovi campi della
tecnologia. Avanzerà la ricerca nel campo della metrologia per le bioscienze, si avvierà l’attività del centro di
riferimento per gli ultrasuoni in medicina e la piattaforma innovativa nel settore delle biotecnologie.
Ruolo di Istituto Metrologico Nazionale (NMI)
INRIM realizza, riproduce, mantiene e dissemina le unità di misura SI per le grandezza metrologiche di
competenza. Intensa è l’attività di miglioramento e mantenimento dei campioni nazionali che richiedono
periodiche e impegnative verifiche, anche attraverso confronti internazionali di misura, per garantire i livelli di
incertezza dichiarati. L’avanzamento metodico delle tecniche di misura costituisce una parte rilevante ed
economicamente gravosa della copertura del ruolo di Istituto metrologico nazionale. Nelle schede relative
alle Divisioni (Parte II) sono riportate le grandezze fondamentali e derivate nella quali l’Istituto opera.
INRIM continuerà la partecipazione alle attività degli organismi di coordinamento della metrologia
internazionale relative al Mutual Recognition Arrangement (MRA) che comprendono confronti internazionali
(Key Comparison e Supplementary Comparisons) organizzati dai Comitati Consultivi del CIPM o
24/175
dall’organizzazione europea EURAMET. L’Istituto è presente e spesso presiede gli organismi della struttura
metrologica internazionale, gli organismi scientifici internazionali e gli organismi normativi.
Le Capacità di Taratura e Misura (CMC) nell’area dell’elettricità e magnetismo sono 206, nell’area
meccanica 164, in fotometria radiometria 23, in tempo e frequenza 16, in termometria e igrometria 50, in
acustica e ultrasuoni 25 e 10 per la quantità di sostanza. I confronti di misura in svolgimento in sede
internazionale ed Europea sono 14 mentre 9 sono in fase di relazione finale. E’ prevista la partecipazione a
una trentina di nuovi confronti, mentre l’INRIM sarà propositore di una mezza dozzina. In ambito IEC ci
saranno 5 confronti sui materiali magnetici duri.
Il miglioramento delle CMC è una attività continuativa basata sul raffinamento dei campioni, la
semplificazione e automazione delle procedure, l’analisi accurata dell’incertezza di misura.
Infine l'attività di taratura e prova, che costituisce un’importante fonte di entrata oltre che un significativo
risultato applicativo è indirizzata allo sviluppo e mantenimento delle misure di maggiore interesse tecnico e a
maggior valore aggiunto per un istituto primario di metrologia.
6.1b – Attività nel 2011
Per quanto riguarda i progetti Europei, nel 2011 si completerà la prima fase, avviata a metà 2008, di sviluppo
dei progetti triennali JRP di iMERA Plus già riportati nella precedente Tabella 1.
La seconda e principale fase dell’EMRP è stata formalmente avviata con la decisione congiunta del
Parlamento e del Consiglio Europeo (16 settembre 2009) sulla partecipazione della Comunità (in base
all’Art. 16910 del Trattato europeo) al programma EMRP intrapreso da 22 stati membri attraverso EURAMET
e.V. L’impegno complessivo su 7 anni dei paesi partecipanti (50% del valore del programma) ammonta a
200 M€, cui l’Italia contribuisce per circa il 7% con 14 M€, cioè con circa 2 M€ all’anno, di cui 200 k€ come
contributo annuale al “common pot” e ai costi del Segretariato EMRP.
Lo sviluppo temporale delle varie chiamate EMRP e le corrispondenti risorse previste nei sette anni dal 2010
al 2016 sono riportati in Tab. 6. La quota indicativa italiana è circa il 7%.
Tabella 6 - Sviluppo delle call di EMRP
Call
1
2
Year
2009
2010
3
2011
4
5
2012
2013
Field
Energy (1st)
Environment (1st)
Metrology for industry(1st)
Health (2nd)
SI Broader scope (1st)
New Technologies
Metrology for industry( 2nd)
SI Broader scope (2nd)
Open excellence call
Energy (2nd)
Environment (2nd)
TOT
Tot budget/M€
34
48
48
30
30
30
40
40
10
55
35
400
EC budget/M€
17
48
45
45
45
200
La partecipazione dell’INRIM all’EMRP ha l’obiettivo di sostenere, rafforzare, coordinare e
internazionalizzare l’attività di ricerca e sviluppo tecnologico, sia nell’ambito più strettamente metrologico e
scientifico (misurazioni di precisione di costanti, grandezze e proprietà fisiche; verifiche sperimentali di
modelli e teorie; realizzazione delle unità di misura sulla base di costanti fondamentali, di proprietà atomiche
e fenomeni quantistici; studio dei materiali magnetici), sia in ambiti non tradizionali ma di diretto interesse
applicativo e sociale (sviluppo di tecnologie di misura e controllo per la produzione industriale, l’energia, la
salute, l’ambiente) laddove l’individuare e quantificare attraverso misure accurate le grandezze rilevanti è un
passaggio fondamentale per interpretare le osservazioni, innovare e formalizzare le conoscenze.
L’INRIM attribuisce un’alta priorità a questi Progetti Congiunti che spesso vedono coinvolti gruppi di ricerca
appartenenti a differenti Divisioni. I Progetti inoltre sono proposti e scelti in ambito Europeo e, a causa
dell’elevato contenuto interdisciplinare delle tematiche trasversali, favoriscono nell’INRIM stesso la capacità
di affrontare argomenti che, da un punto di vista della metrologia tradizionale, sono spesso multidisciplinari.
Poiché la partecipazione ai JRP di EMRP deve essere cofinanziata dall’INRIM, ciò fisserà di fatto le priorità
per i prossimi anni e risulterà anzi indispensabile poter disporre di uno specifico contributo aggiuntivo da
10
“Nell'attuazione del programma quadro pluriennale la Comunità può prevedere, d'intesa con gli Stati membri
interessati, la partecipazione a programmi di ricerca e sviluppo avviati da più Stati membri, compresa la partecipazione
alle strutture instaurate per l'esecuzione di detti programmi.”
25/175
parte del MIUR per far fronte almeno in parte alla quota di cofinanziamento richiesta all’INRIM (14 M€ su 7
anni).
Alla prima call sul tema Energia, conclusasi il 2/11/09 con 16 Selected Research Topics (SRT) e seguita
dalla Review Conference (referees esterni indipendenti) del 26/11/2009, ha portato alla seguente lista di JRP
(Tab. 7) classificati in base a quattro criteri di valutazione11. Il finanziamento disponibile copre 9 JRP. INRIM
partecipa in 7 JRP (come WP leader in JRP09 e JRP01), mentre nel JRP 11 partecipa l’ENEA-INMRI. Il
finanziamento EC atteso da INRIM in 3 anni è di circa 680 k€. Attraverso questo programma l’INRIM intende
finalizzare le sue competenze nella scienza delle misure a studi di diretto interesse economico,
impegnandosi in progetti che riguardano il recupero dell’energia dispersa nell’ambiente; la gestione di reti
intelligenti per la distribuzione di energia prodotta da impianti di piccole dimensioni e diffusi sul territorio; lo
sviluppo di reti elettriche più efficienti; la caratterizzazione dei combustibili gassosi; lo sviluppo e la gestione
di sistemi di illuminazione a basso consumo a stato solido.
Tabella 7 - Art.169/EMRP JRP Energy con partecipazione INRIM ed INMRI-ENEA (in corsivo)
JRP
Titolo
Progr.
INRIM
JRP07
JRP03
JRP10
JRP14
JRP09
JRP15
JRP11
Characterisation of energy gases
Metrology for energy harvesting
Metrology for Liquefied Natural Gas (LNG)
Metrology for smart electrical grids
Metrology for solid-state lighting
Metrology for high-voltage direct current (HVDC)
Metrology for new generation of nuclear power plants
T2, T3
E4, E2, E7
T3, M3
E3, E5
O2, T2
E3, E5
JRP01
TOTALE
Metrology for biofuels
T3, E2
Finanz.
totale
(k€)
42
129.5
71.8
118.3
137.6
45.7
(130 k€)
INMRI
139.2
Finanz.
2011
(k€)
14
43
27
39
46
15
46
274
Un’altra alta priorità riguarda i progetti di ricerca INRIM (già in parte inclusi in iMERA Plus) indirizzati alle
raccomandazioni CIPM/CGPM in vista delle ridefinizioni delle unità SI (kg, A, K, mol) previste già per il 2011,
ma soggette a un rinvio alla successiva CGPM nel 2015.
Nell’ambito del contesto Europeo, si devono ricordare anche le numerose collaborazioni con università e con
organismi come l’ESA.
Rilevanti sono infine gli impegni a carattere continuativo per il CIPM-MRA con il mantenimento delle 494
CMC dell’INRIM, con la presentazione annuale - soggetta ad approvazione - del sistema qualità dell’INRIM
al TC-Q dell’EURAMET. Al riguardo l’impegno in questo tipo di attività andrà a crescere, in termini di costi e
di risorse umane, per gli orientamenti e gli indirizzi internazionali. L’INRIM partecipa al progetto EURAMET
1123, avviato nell’ottobre 2009, che prevede un intenso programma di on-site visits by peers fra INRIM, IPQ
(PT) e CEM (ES) a supporto delle CMC.
Sempre in ambito nazionale nel 2010 sono state presentate 16 proposte di progetti PRIN 2009 (8 da E, 3 da
M, 3 da O e 2 da T) e 6 proposte di FIRB 2010 (2 da E e 4 da O). Sono stati approvati 4 progetti PRIN 2008
(3 da E e 1 da M), con un finanziamento dal MIUR di circa 117 k€ su due anni).
6.1c – Altri contratti attivi nel 2011
I progetti su contratto iniziati nel 2008, 2009 e 2010 ancora attivi sono riepilogati in Tab. 8 e 9. Sono riportate
la data di inizio, la durata, il programma INRIM, l’entrata complessiva e quella per il 2011, anno per il quale
queste entrate ammonteranno a 1464,5 k€.
11
Scientific and technical excellence, Relevance to JRP objectives, Quality and capacity of applicants, Quality of
proposed training and knowledge transfer.
26/175
Tabella 8 - Progetti di ricerca UE attivi nel 2011 diversi da EMRP
Committente
Argomento
EC FP7
con University of
Cambridge
EC FP7
con Alesamonti
EC FP7
con Heinrich-HeineUniversität
Düsseldorf (UDUS)
Solid State Energy
(01/10/2008; 3 anni)
Progr
(SSEEC)
E8
Totale
k€
233
Self Optimising Measuring Machine Tools (SOMMACT)
(01/09/2009; 3 anni)
Development of high-performance transportable and
breadboard optical clocks and advanced subsystems
(SOC2) (1°/10/2010; 4 anni)
M5
537
111
O1
104
42
Efficient
Cooling
2011
k€
62
Tabella 9 - Progetti di ricerca – Regione Piemonte, MIUR e altri progetti attivi nel 2011
Regione Piemonte
con Omron
Regione Piemonte
Regione Piemonte
con PoliTo
Regione Piemonte
Regione Piemonte
Con Sorin Cardio
Regione Piemonte
con Fidia
Regione Piemonte
con Olivetti I-Jet spa
Regione Piemonte
con Politecnico di
Torino
MIUR
RAI
Chinese
National
Institute
of
Metrology (NIM)
Thales Alenia Space
France (TAS-F)
Arelettronica s.r.l.
Graniti Fiandre
DTM (Thales)
NMIJ
Ansaldo Energia
MANUNET Fiber Optics Magnetostrictive sensor
(10/11/2010; 2 anni)
Sistemi e tecnologie per esplorazione spaziale (STEPS)
(04/12/2008; 3 anni)
Nanomaterials and technologies for intelligent monitoring
of safety, quality and traceability in confectionery
products (NAMATECH). (01/01/2009; 3 anni)
Metrology at molecular and cellular level for regenerative
medicine (METREGEN)*. (26/01/2009; 3 anni)
Cellule staminali per la terapia e la medicina rigenerativa
in ambito cardiaco (ACTIVE) (15/06/2009; 3 anni)
Magnetostrictively actuated platform for milling induced
vibration damping (MAGDAMP).(04/2009; 3 anni)
InkJet printing technology for advanced electronics
applications (printTAG); (06/06/2009; 2 anni)
Preservation, safeguard and valorisation of Masonry
decorations in the Architectural historical heritage of
Piedmont (1°/03/2010; 3 anni)
PRIN 2008 – n. 4 progetti (07/2010; 2 anni)
Diffusione segnale orario (1°/07/2009; 3 anni)
Scientific collaboration on Cryogenic Thermometry”
(16/07/2010; 1 anno)
Implementation of the Time and Geodetic Validation
Facility (TGVF) for IOV validation; (07/2010; 2 anni)
Verifica delle prestazioni illuminotecniche di apparecchio
a LED
Verifica delle condizioni di efficacia dei materiali da
costruzione tradizionali arricchiti di biossido di Titanio su
cellule staminali mesenchimali umane
Realizzazione sistema di misura della temperatura in
camera termo-vuoto per un payload scientifico
Cryogenic fixed-point cells
Tubo termoconvettore per la taratura di sensori rdi
temperatura di precisione
Totali
E7
140
63
M5
80
27
E7/8
86
29
T5
689
230
T5
178
59
E4
223
74
E8
82
39
T4
65
E2,
E8, M5
O2
T2
117
58
195
7.5
65
3,5
O2
956
470
O3
6
T5
15
15
T1
32
32
T1
T2
15
38
15
23
4164,5
1464,5
(*) L’entrata effettiva è più elevata, comprende la somma di 885 k€ da trasferire a vari partner.
27/175
Tabella 10 - Progetti di ricerca - Poli Regionali d’Innovazione attivi nel 2011
Poli
Regionali
d’Innovazione
Polo Meccatronica
(MESAP)
Polo Architettura
sostenibile
e
idrogeno
(POLIGHT)
Polo
materiali
Nuovi
Polo Biotecnologie
e biomedicale
ProgettI di ricerca “
Progr
M5
M5
Totale
k€
86.016
35.900
2011k€
43
23
AMICO
FAROS (24 mesi da
giugno 2010)
PROMAME
(12
mesi da giugno
2010)
MEMSEAL-FC (18
mesi
dal
27/01/2010)
ENERGY
C-BOX
(24
mesi
dal
1°/09/2010)
POLIMAG (24 mesi
dal 1°/09/2010)
MICROSAT
(24
mesi
dal
30/06//2010)
FLUOMAG
BANP (24 mesi dal
30/06/2010)
M5
33.000
17
T2
67.770
36
T2
116.106
50
E7, E8
66.515,40
42
T5
49.320
17
E7, E8
T5
67.500
45.000
33
12
6.1d – Nuovi contratti, in via di perfezionamento
Nel dicembre 2010 sono stati resi definitivi i progetti approvati e finanziati con l’Art. 169 riguardanti i bandi
Environment e Industry. La metrologia Italiana – INRIM e INMRI - è stata premiata economicamente avendo
superato la soglia corrispondente al peso metrologico attribuito al nostro Paese. I progetti congiunti che
rientrano in questi due bandi avranno una durata triennale e pertanto sono sincroni con questo PT 20112013. Nelle tabelle 11 e 12 sono riportati i titoli dei progetti finanziati e l’ammontare complessivo del
finanziamento previsto per l’INRIM. Poiché si presume che l’inizio dei progetti avvenga verso la metà
dell’anno, in caso di assenza di altre indicazioni, è stato adottato il criterio di distribuire uniformemente il
finanziamento su tutto l’arco triennale. La partecipazione a questi programmi che hanno una valenza non
solo scientifica, ma anche economica e sociale, permetterà all’INRIM di estendere ulteriormente
l’applicazione delle sue conoscenze ad ambiti multidisciplinari, ampliando i propri campi di studio al di là dei
settori istituzionali fertilizzando così l’ambiente con lo sviluppo di innovazioni.
Nell’ambito del bando Industry l’Istituto svilupperà tecniche di misura per lo sviluppo di sensori di campo
magnetico miniaturizzati; per lo studio delle proprietà chimiche, fisiche e biologiche delle superfici e delle
proprietà meccaniche di materiali viscoelastici; affronterà nuove tecniche per la misura di altissime
temperature; l’individuazione e la quantificazione di perdite negli impianti a vuoto. Nell’ambito del bando
Environment, la ricerca di inquinanti gassosi in tracce, lo sviluppo di metodi radiometrici per la misura di
parametri ambientali, la misurazione delle proprietà termodinamiche dei mari per le previsioni climatiche sul
lungo periodo saranno il contributo dell’Istituto al programma.
28/175
Tabella 11 - Art. 169_ Bando Industry con partecipaz. INRIM ed INMRI-ENEA (in corsivo)
JRP
JRP01i
Titolo
Funded ITALY (k€)
Traceable quantitative surface chemical analysis for industrial applications
453
Dynamic mechanical properties and long-term deformation behaviour of
JRP03i
viscous materials
378
JRP07i
New generation of frequency standards for industry
217
JRP11i
Metrology for advanced industrial magnetics
654
JRP13i
Ionizing Radiation Metrology for Metallurgical Industry (INMRI)
377
JRP14i
Vacuum metrology for production environments
660
JRP16i
Metrology to Assess the Durability and Function of Engineered Surfaces
324
JRP20i
Traceable Dynamic Measurement of Mechanical Quantities
154
JRP26i
Metrology for Industrial Quantum Communication Technologies
987
JRP28i
High Temperature Metrology for Industrial Applications (>1000 °C)
302
4506
Le entrate previste in un triennio per INRIM sono 4129 k€, quelle attese per il 2011 sono 688 k€.
Tabella 12 - Art. 169_ Bando Environment con partecipaz. INRIM ed INMRI-ENEA (in corsivo)
JRP
Titolo
Funded ITALY(k€)
Metrology for Pressure, Temperature, Humidity and Airspeed in the
JRP02e
Atmosphere
806
JRP07e
Metrology for oceanic salinity and acidification
613
JRP09e
Traceability for Surface Spectral Solar Ultraviolet Radiation
347
JRP14e
Metrology for chemical pollutants in air
248
JRP17e
Traceable Radiometry for Remote Measurement of Climate Parameters
431
JRP18e
Metrology for radioactive waste management (INMRI)
385
2830
Le entrate previste in un triennio per INRIM sono 2445 k€, quelle attese per il 2011 sono 407 k€.
Proposte di contratto in corso di formalizzazione:
OMNIMEC – Polo Regionale d’Innovazione Meccatronica (MESAP). Contributo richiesto: 114 k€
QUIT – Quantum optical sources for quantum Technology. Contributo EC richiesto: 900 k€
PROGEN Nanolab. Contributo EC richiesto: 200 k€
GAMEFS, sulla misura della deflessione gravitazionale della luce. Contributo richiesto 120 k€
“Infrastruttura a Laser Ultrastabile su Fibra Ottica per misure di frequenza di alta precisione (Link Ottico
Torino-Modane)” - ALCOTRA (Alpi latine cooperazione transfrontaliera Italia–Francia): Contributo richiesto
548 k€
Studio e diagnosi dello stato di conservazione di pergamene antiche mediante sistemi innovativi di analisi
multispettrale (MuSA –System) – Compagnia di S. Paolo: Contributo richiesto 198 k€
Single Photon sources for Quantum Information – MIUR: Contributo richiesto 432 k€
Realizzazione di un innovativo apparato per la misura di proprietà acustiche dei materiali – Ministero dello
Sviluppo Economico - Contributo richiesto 80 k€
M4H-CIA - MIUR – MATERA 2010 - Contributo richiesto 112,5 k€
Clean Energy Factory - MIUR – PON - Contributo richiesto 200 k€
Generatori eolici ad asse verticale di piccole dimensioni ad alto rendimento per applicazione in ambiente
urbano - Ministero dell’Ambiente - Contributo richiesto 125 k€
TRAM - EC - Contributo richiesto 180 k€
Evaluation of photon statistics with photon number resolving detectors and correlated photon pair sources Ministero degli Affari Esteri - Rimborso spese missione
29/175
6.1e – Ruolo della Regione Piemonte e delle fondazioni
L’INRIM continua a beneficiare dall’aver sede in una regione leader in Italia per il finanziamento della ricerca
(1.7% del Pil).
Oltre alla partecipazione a contratti/progetti di anni precedenti che si concludono nel 2010, come WISECELL (wide range sensor and instrument fuel cells), YTRO (Ytterbium trap reference oscillator), TIPE
(transmission infrastructure for power exchange), diverse nuove iniziative 2008-2009 della Regione
Piemonte (http://www.regione.piemonte.it/innovazione/), approvate e finanziate vedono la seguente
partecipazione dell’INRIM:
Accordo tra Regione Piemonte ed Enti di ricerca12 per aumentare il numero di ricercatori negli istituti di
ricerca piemontesi. Nel 2009 sono stati assegnati 11 assegni di ricerca biennali per l’azione “Contenimento
del brain drain” (di cui 3 iniziarono nel 2010), 1 per l’azione “Attrazione di ricercatori stranieri” e 5
collaborazioni semestrali come “Attrazione di visiting scientist”.
L’INRIM partecipa come componente al polo regionale d’innovazione Meccatronica e sistemi avanzati di
produzione (MESAP). Nel 2009, l’Istituto ha predisposto la partecipazione ai seguenti progetti di ricerca
industriale e sviluppo sperimentale (già valutati positivamente dalla Regione e ora in fase di rinegoziazione):
Biomicrofab (coordinatore Hexacom), partecipa T6 (avviato in precedenza da E6)
L’INRIM è anche componente di altri poli regionali d’innovazione, dove ha presentato progetti:
Agroalimentare (Microsat, riferibilità delle analisi in campo agro-alimentare), progetto approvato: MICROSAT
(T5).
Biotecnologie e Biomedicale, progetti approvati: BANP (T5) e FLUOMAG (rivelazione in fluorescenza, E7).
Un ricercatore INRIM è il componente del Comitato di gestione del polo in rappresentanza degli organismi di
ricerca.
Nuovi materiali. L’INRIM partecipa al consorzio per la promozione della cultura plastica (PROPLAST) e sta
predisponendo un progetto13 sull’assorbimento di energia elettromagnetica in materiali nano compositi a
matrice polimerica, E8 (60 k€)
Edilizia sostenibile e idrogeno (Green building & Hydrogen Technologies – POLIGHT), div. T ha presentato 2
progetti:
Energy C-Box (coordinato da INRIM, sottoprogramma Bioedilizia)) sul tema della certificazione energetica
degli edifici (T2)
MEMSEAL-FC (subprogr. Idrogeno): “Generazione di energia con fuel-cells” (T2/T3)
Energie rinnovabili e mini hydro (monitoraggio di celle a combustibile polimeriche), div E
Un altro notevole elemento di sostegno alle iniziative di ricerca è costituito dalle fondazioni bancarie, in
particolare dalla Compagnia di San Paolo. Nel 2009 hanno avuto effetto i contributi 2008 per NanoFab
(1200 k€), per Applicazioni di stati hyper-entangled (100 k€), per Confronti di tempo a 1 ps in fibra ottica –
LINK (400 k€) e per il Campione atomico dell’unità di massa (100 k€).
6.1f – Nuovi campi di attività
Nel triennio è previsto il progressivo consolidamento dei seguenti nuovi laboratori avviati nel 2009:
− nanofabbricazione a fasci elettronici e ionici,
− bio-metrologia
− metrologia nelle bioscienze
− Centro di riferimento di ultrasuoni in medicina (CRUM)
E’ da notare lo sviluppo, a partire dal 2009, delle attività in metrologia delle bioscienze. I progetti finanziati
(Tab. 9 programma T5) hanno un contenuto di ricerca metrologica che dimostra il forte interesse per la
metrologia sia da parte della ricerca medica di base sia in campo clinico.
12
CNR, INRIM, INFN ed ENEA, firmato a Roma il 16/10/2008, con cofinanziamento della Regione del 50% + spese di
rientro da estero (a carico della regione al 100%).
13
Assorbimento di energia elettromagnetica mediante materiali nanocompositi a matrice polimerica per applicazioni di
incollaggio innovativo e di schermatura da interferenze elettromagnetiche” (POLIMAG).
30/175
6.1g – Progetti premiali
Di seguito è riportato l’elenco commentato delle proposte concernenti i Progetti premiali per l’assegnazione
della quota del 7% del Fondo Ordinario.
Tutti i progetti presentati rientrano nel Piano di Vision Decennale dell’INRIM e in particolare i progetti 1,
4,5,6 e 8 riguardano la Metrologia fondamentale e la Metrologia applicata,i progetti 2,3,7,9,10,11, 12 e 13 la
Metrologia interdisciplinare e le bioscenze.
1) Progetto Nanotecnologie per la metrologia elettromagnetica
Sommario
Scopo del presente progetto è il rafforzamento della ricerca verso i campioni quantistici delle unità
elettromagnetiche, per consentire l'implementazione del nuovo SI in Italia e la disseminazione degli stessi
all'industrìa e agli utilizzatori scientifici del sistema Paese. La realizzazione di questi campioni è
profondamente basata sull'impiego delle nanotecnologie, che permettono di ottenere dispositivi nei quali
singoli quanti (di carica o conduttanza elettrica, di flusso magnetico) vengono generati e controllati. Il
progetto possiede inoltre una impostazione aperta ad altri settori di interesse non strettamente metrologico,
ma di ampio contenuto applicativo.
2) Progetto Campi elettromagnetici e salute umana: sviluppo di strumenti modellistico-sperimentali a
supporto delle applicazioni medicali e delle valutazioni dosimetriche
Sommario
Lo studio dell’interazione tra i campi elettromagnetici e l’uomo riveste un notevole interesse sia nell’ambito
delle applicazioni mediche innovative di tipo diagnostico e terapeutico, sia per quanto concerne le valutazioni
dosimetriche connesse con l'esposizione umana a campi elettromagnetici.
Il progetto si propone di approfondire i meccanismi di interazione a livello fisico tra campi elettromagnetici e
uomo, sviluppando strumenti di analisi modellistico-sperimentali avanzati, quale supporto ad applicazioni in
ambito medico e biotecnologico e a studi epidemiologici e di laboratorio atti ad approfondire eventuali effetti
sulla salute conseguenti all'esposizione ai campi elettromagnetici.
3) Progetto Misure e modelli per una gestione efficiente e sostenibile dell’energia elettrica
Sommario
Una fornitura sicura, sostenibile e di elevata qualità è attualmente una necessità fondamentale sia per gli
operatori che agiscono sul mercato, sia per gli utilizzatori. L’efficienza e l’uso ottimale dell’energia nella
produzione, trasmissione e nell’utilizzo finale consentono significativi risparmi con il conseguente
contenimento delle emissioni di CO2. Il contributo proposto dall’INRIM nell’ambito del presente progetto è
finalizzato alla messa a punto di strumenti e tecniche di misura che consentano la valutazione e il
miglioramento, dal punto di vista dell’efficienza e dell’efficacia, delle tecnologie di produzione e utilizzo
dell’energia in sistemi di piccola e grande potenza, quali generatori e motori elettrici, nuove generazioni di
attuatori magnetici, micro-generatori. Nel contempo si intende sviluppare il quadro metrologico atto a fornire i
dati di misura riferibili e affidabili necessari per un sistema elettrico caratterizzato, nei suoi diversi stadi, da
una gestione delle risorse energetiche a elevata efficienza.
31/175
4) Progetto Oltre i limiti classici di misura utilizzando le proprietà della luce quantistica
Sommario
Scopo del presente progetto è l’utilizzo delle correlazioni spaziali della luce, ed in particolare della luce
quantistica, per conseguire risultati innovativi che permettano di superare i limiti tradizionali nel campo della
misura e dell’imaging.
5) Progetto Link ottico nazionale per la metrologia ultra accurata di tempo e frequenza
Sommario
Il progetto si propone di realizzare una rete italiana in fibra ottica per la disseminazione di segnali campione
di frequenza di elevatissima stabilità riferiti ai campioni primari nazionali e costantemente confrontati con
campioni primari di frequenza di altri istituti metrologici nel mondo.
L'architettura del sistema si basa sulla generazione di portanti ottiche ultra-stabili riferite al campioni primari
di frequenza, trasmesse in fibre ottiche commerciali stabilizzate in modo elettronico al fine compensarne le
variazioni di fase indotte da vibrazioni e variazioni termiche che comprometterebbero le prestazioni finali del
sistema in termini di stabilità ed accuratezza del segnale trasmesso.
Il progetto prevede la trasmissione di due tipologie di segnale, uno puramente ottico, dalle caratteristiche
superiori, ma che richiede una costo operativo maggiore, ed uno in modulazione di fase, che al contrario è
assai più economico per l'utente, ma che offre una risoluzione circa dieci volte minore.
Attualmente le più spinte possibilità di sincronizzazione di orologi remoti si ottengono attraverso segnali
GPS-Carrier Phase e confronti satellitari a due vie. Entrambi questi metodi offrono una risoluzione di 10-9 a 1
s. Questa capacità di misura è molti ordini di grandezza inferiore alle realizzazioni dei campioni di frequenza
oggigiorno realizzati. Per confrontare campioni di frequenza remoti, sono quindi necessari tempi di misura
superiori al mese, laddove in presenza di migliori sistemi di confronto si potrebbe ottenere la medesima
risoluzione in poche ore.
Questi confronti sono necessari sia per la generazione della scala di tempo internazionale, sia per le attuali
necessità di alcuni esperimenti di fisica fondamentale, sia per la sincronizzazione assoluta dei riferimenti di
frequenza utilizzati in radioastronomia.
La tecnica qui proposta permette di migliorare di svariati ordini di grandezza la capacità di sincronizzazione
remota, raggiungendo una risoluzione tra 10-14 (100-300 km) e 10-13 (500-1000 km) a 1s, attraverso l'utilizzo
della portante ottica.
6) Progetto Metrologia per le grandezze in fibra ottica
Sommario
Le fibre ottiche sono un campo in continua e rapida evoluzione e trovano impiego naturale nelle reti di
telecomunicazioni ad elevata velocità [6,7]. In modo parallelo si è sviluppata la tecnologia e l’utilizzazione di
fibre ottiche come sensori per diverse grandezze, nei più disparati sistemi di misura [5,8].
Nell’istituto sono attivi da anni, in modo indipendente, alcuni progetti di ricerca che riguardano le fibre ottiche.
Il progetto si propone la realizzazione di un laboratorio di riferimento per le misure di grandezze in fibra ottica
e, più in generale della fotonica nel vicino infrarosso, a servizio sia delle attività di ricerca di base, ad
esempio lo studio dell’evoluzione di stati quantistici nella propagazione in fibra ottica [1,2], piuttosto che la
ricerca applicata sui materiali, volta allo sviluppo di nuove fibre con materiali magnetostrittivi [3], sia
dell’attività di mantenimento e disseminazione metrologica delle grandezze in fibra ottica [4].
In particolare lo sviluppo tecnologico di reti di comunicazione in fibra ottica a banda larga, a velocità sempre
più elevate (fino ad 80 Gb/s), richiede particolare cura e supporto nelle capacità di misura sul campo della
lunghezza d’onda (la spaziatura fra i canali da 100 GHz verrà ridotta nel prossimo futuro a 25 GHz) e della
dispersione cromatica, un limite tecnologico fondamentale alla massima velocità di trasmissione.
La realizzazione di questo laboratorio sarebbe complementare e, a supporto, di due progetti EMRP,
recentemente approvati, JRP07i “New generation of frequency standards for industry” per lo sviluppo di
sorgenti a 1.55 μm usando come riferimento assorbitori molecolari in fibra cava e lo sviluppo di sistemi di
controllo digitali robusti, e JRP26i “MICQ - Metrology for Industrial Quantum Communication Technologies”
per lo studio e lo sviluppo di sistemi in fibra ottica per lo scambio di chiavi crittografiche quantistiche.
Per quanto riguarda JRP07i verrebbero allestiti sistemi di misura per il confronto di frequenza nella regione
del vicino infrarosso e la disseminazione dei riferimenti per la lunghezza d’onda per la taratura dei misuratori
utilizzati nei sistemi di telecomunicazione in fibra mentre, per quello che riguarda JRP26i – MIQC, si
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intendono realizzare banchi di misura per l’attenuazione (fino a valori elevati di attenuazione, fino a 100–120
dB) e per la dispersione cromatica.
Infine il laboratorio per la realizzazione pratica del metro intende fornirsi di un pettine di frequenza in fibra per
la misura di frequenza di sorgenti nell’infrarosso e per applicazioni interferometriche, anche tale strumento
troverebbe naturale collocazione tra le facilities disponibili in questo laboratorio.
7) Progetto Banco di prova a dimensioni reali per Metrologia edile
Sommario
La necessità di ristrutturare uno degli edifici in utilizzo a INRIM (volume circa 4500 m3, superficie calpestabile
circa 1350 m2, circa 40 locali disposti su tre piani di cui uno interrato), che si trova in condizioni piuttosto
precarie, potrebbe essere trasformata in opportunità effettuando una riqualificazione secondo criteri di
edilizia avanzata. Infatti, molte tecnologie edili di avanguardia richiedono di essere supportate da un
adeguato sistema di misura, in molti casi ancora da definire o, ove esistente, suscettibile di notevoli sviluppi.
Nell’edificio ristrutturato verranno installati laboratori ed uffici.
8) Progetto Verifica sperimentale dell’equivalenza massa-energia-frequenza
Sommario
La verifica sperimentale dell’equivalenza massa-energia-frequenza – una conseguenza della relatività e
della meccanica quantistica – è essenziale a consolidare le basi della ridefinizione (programmata per il 2015)
del kilogrammo sulla base del valore della costante di Planck, Questo esperimento consente inoltre la
verifica incrociata delle reazioni che legano la massa, la frequenza e la quantità di sostanza. A questo fine si
propone di realizzare lo spettrometro a due cristalli capace di effettuare misurazioni assolute della lunghezza
d’onda di raggi gamma con un’incertezza relativa di 5×108. Questo strumento permetterebbe di verificare
detta equivalenza con un sensibilità dieci volte superiore a quanto fatto finora. Inoltre esso permetterebbe la
misurazione della costante di Planck a scale di energia mai investigate a questi livelli di accuratezza;
pertanto esso consentirebbe di effettuare verifiche stringenti di teorie fisiche fondamentali. Lo strumento
costituirebbe una infrastruttura metrologica europea per la spettroscopia nucleare – potenzialmente, la
prossima frontiera delle misurazioni di precisione e la metrologia. Esso sarebbe realizzato in collaborazione
con l’Institut Laue-Langevin (ILL, Grenoble- France), che lo ospiterebbe presso il suo reattore nucleare e ne
assicurerebbe il funzionamento e la disponibilità agli utenti.
9) Progetto Facility di Microscopie avanzate per la metrologia delle bioscienze
Sommario
Questo progetto si propone di sviluppare e realizzare una facility di microscopie avanzate in grado di
misurare in modo confrontabile e riproducibile alcune proprietà fondamentali in biologia cellulare utilizzando
congiuntamente interazioni di diverso tipo. Si basa sui risultati ottenuti nel progetto ERANET ReGenMed con
la Realizzazione di un microscopio multifotoni che impiega le nuove tecniche di Coherent Antistokes Raman
Scattering e Two photon Excitation, combinate tra loro per studiare in modo specifico le proprietà chimiche e
morfologiche di cellule cresciute su bio-supporti in 3D. I risultati permetteranno di dare risposte a necessità
metrologiche della biologia cellulare in ambito medico e farmacologico minimizzando i tempi ed i costi per lo
sviluppo di nuove molecole attive e lo studio tossicologico dei potenziali farmaci da introdurre sul mercato.
Ciò avrà ricadute positive sulla salute della popolazione (migliore diagnosi e trattamento) e sui costi della
sanità che gravano sulla spesa pubblica.
10) Progetto Metrologia Alimentare: tracciabilità e sicurezza
Sommario
La ricerca nel campo della sicurezza alimentare è un interesse crescente all’interno della Comunità Europea.
Le malattie animali trasmissibili all’uomo, la presenza di contaminanti chimici al di sopra dei limiti di legge
all’interno dei mangimi e degli alimenti, la contaminazione di cibi e bevande accidentale o deliberata, sono
tra i fattori che compromettono sia la qualità sia la sicurezza dei prodotti alimentari. Inoltre, c’è una richiesta
crescente di nuovi metodi di preparazione dei cibi che abbiano un impatto migliore sulla qualità dei nutrienti
e del cibo in generale.
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L’abbattimento delle frontiere doganali richiede un controllo della provenienza di cibi, mangimi e materie
prime sia per tutelare la salute dei cittadini, sia per garantire la denominazione di origine e provenienza,
aspetto fondamentale per la tutela dell’economia e del Made in Italy.
In questo contesto, la riferibilità metrologica dei risultati delle misurazioni è importante sia per la valutazione
del contenuto dei nutrienti nei cibi e negli integratori alimentari, sia per garantire il rispetto dei limiti di legge
come richiesto dalla Direttiva Europea 96/23/EC sul monitoraggio di sostanze e residui in animali e prodotti
di origine animale. Il Regolamento Europeo n. 178/2002 fornisce le basi per assicurare l’alto livello di
protezione della salute umana e l’interesse dei consumatori in relazione all’alimentazione, dando particolare
risalto alla diversità nelle forniture alimentari includendo i prodotti tradizionali.
11) Progetto Tecnologie ultrasoniche innovative applicate alla bio-medicina
Sommario
• Caratterizzazione metrologica delle proprietà e degli effetti fisici e biologici di trasduttori HIFU (High
Intensity Focused Ultrasound) utilizzati per applicazioni chirurgiche e in campo oncologico;
• Drug delivery e ossigenazione dei tessuti biologici mediante attivazione ultrasonica di nanobolle; studio
dell’interazione a livello tissutale e cellulare di campi di ultrasuoni ad alta intensità: sonoforesi,
sonoporazione e microiniezione;
• Dosimetria a ultrasuoni e metodi acustici per la verifica dell’integrità di tessuti simulati e di bio-impianti.
12) Progetto Metrologia dei parametri ambientali
Sommario
L’INRIM è impegnato in diversi progetti di ricerca legati alle tematiche ambientali, principalmente cofinanziati
dalla Comunità europea (programma EMRP). Le attività spaziano tra i due principali aspetti tradizionali della
metrologia: riferibilità di misure e robustezza dei dati da un lato, innovazione tecnico-scientifica dall’altro.
Riferibilità di misure in campo ambientale, quali le misure di parametri meteorologici o la concentrazione di
inquinanti in aria o nei fluidi, sono richieste, tra gli altri, da organismi internazionali, centri ricerca, servizi
meteo per generare serie di dati confrontabili al fine di una migliore comprensione dei cambiamenti climatici
e per valutazioni di impatto sulla salute. Ad esse si affiancano la realizzazione di strumentazione innovativa e
la definizione di metodologie di misura e procedure di taratura per centraline meteorologiche, generazione di
miscele di VOC e particolato in aria, trattamenti ultrasonici per la degradazione di reflui industriali,
determinazione delle proprietà termofisiche dell’acqua di mare.
Lo scopo finale è migliorare l’affidabilità delle misure in campo ambientale rilevanti per lo studio dei
cambiamenti climatici e di potenziale impatto sulla salute dell’uomo.
13) Progetto Rivelatori per Discriminare il Numero di Fotoni: uno strumento fondamentale per la metrologia
dell'informazione quantistica (RiDiNFo)
Sommario
Il progetto di ricerca ha come obiettivo la realizzazione e caratterizzazione di due diversi tipi di rivelatori
capaci di risolvere il numero di fotoni incidenti contenuti in un impulso di luce, e la loro successiva
applicazione alla diagnostica di sorgenti a (quasi-) singolo fotone sviluppate, principalmente, per le
tecnologie della comunicazione quantistica.
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6.2 - Unità Organizzativa: Servizio tecnico per le Attività rivolte ai Laboratori di
taratura (SAL)
L’INRIM, in adeguamento al decreto ministeriale del 22-dicembre-2009 che designa ACCREDIA quale ente
unico di accreditamento, fornisce a quest’ultimo supporto tecnico per l’espletamento delle attività di
accreditamento dei laboratori di taratura da esso eseguita a mezzo del proprio “dipartimento taratura” in
ottemperanza alla convezione con l’INRiM siglata il 18-giugno-2010.
La struttura di supporto all’attività di taratura, misura e prova ha lo scopo di realizzare le fasi progettuali del
“Sistema informatico di gestione dei processi delle attività di taratura, misura e prova”, SGTMP, definire e
mantenere il repertorio delle attività di servizio INRIM e il tariffario, presentare sul sito web INRIM le attività di
servizio offerte, supportare il Dipartimento nei casi di richieste di servizio non incluso nel repertorio ed infine,
supportare il Dipartimento per ottenere il riconoscimento e la notifica delle attività di Ottica e Acustica.
Descrizione attività
L’attività del servizio è imperniata sulla fornitura di supporto tecnico ad ACCREDIA, ente unico di
accreditamento. Tale supporto si concretizza nella gestione di pianificazione ed esecuzione delle attività di
valutazione della competenza dei laboratori di taratura con lo scopo di accreditarli come conformi alla norma
ISO/IEC 17025.
Altre attività del servizio sono la fornitura di supporto tecnico ai laboratori industriali di taratura che
costituiscano un sistema di riferibilità interno alle proprie aziende. Il supporto tecnico riguarda gli aspetti
tecnici legati a strumentazione e procedure di taratura, ma anche aspetti gestionali inerenti la formazione del
personale.
La struttura di supporto all’attività di taratura, misura e prova cura il progetto SGTMP, definisce e mantiene il
repertorio delle attività di servizio INRIM e il tariffario, cura la relativa sezione nel sito web INRIM, e supporta
il Dipartimento nei casi di speciali richieste di servizio.
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7 - Risorse e compatibilità finanziaria
Le risorse finanziarie del Piano Triennale 2011-2013 sono determinate tenendo conto:
• delle indicazioni del MIUR in merito all’assegnazione ordinaria dell’INRIM per l’anno 2010 (v.
lettera n. 1458 del 10/12/2010), pari a 20.275.663 euro. Tale assegnazione, per il 2011, deve
essere ridotta all’87% attestandosi su un valore di 17.639.827 euro, con una conseguente
riduzione rispetto all’assegnazione ordinaria di 2.635.836 euro. Nel 2011, tale riduzione viene
parzialmente assorbita dalle maggiori assegnazioni per l’anno 2010, comunicate dal MIUR con
la suddetta lettera, pari a 1.498.932 euro dei quali 1.238.618 euro costituiscono una maggiore
entrata, rispetto all’importo iscritto nel bilancio di previsione 2010 e pari a 20.535.977 euro.
Conseguentemente, l’assegnazione per il 2011 si attesta su un valore del contributo dello Stato
di 18.878.445 euro. Tale riduzione del contributo statale esplica i suoi drammatici effetti sulle
previsioni 2012-2013 che portano a stimare il contributo in un importo pari a 17.639.827 euro,
con una conseguente riduzione di 2.635.836 euro rispetto all’assegnazione ordinaria per il 2010;
•
dalle risultanze del preconsuntivo 2010 dal quale emerge un avanzo di amministrazione
dell’ordine dei 4,5 milioni di euro, dei quali circa 2,9 utilizzati per assicurare l’equilibrio del
bilancio di previsione 2011.
Il contesto precedentemente sintetizzato è riportato nelle tabelle 13 e 14; nelle tabelle 15 e 16 sono
riportatati i costi diretti ed indiretti articolati per le divisioni ed il servizio di supporto ai laboratori. In
particolare, nella tabella 15 sono riportati i dati del preconsuntivo 2010, mentre nella tabella 16 si riportano i
dati del bilancio di previsione 2011.
Infine, è da far presente che le previsioni riportate nel Bilancio di Previsione 2011 sono effettuate in base al
principio di prudenza, considerando tra le entrate di competenza per l’esercizio solo quelle caratterizzate da
un alto grado di certezza. Da ciò possono generarsi delle differenze tra i valori riportati nel bilancio e quelli
illustrati nelle schede della parte II del presente piano.
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Tab. 13 – Sintesi delle disponibilità del piano 2011-2013 e del confronto col triennio 2008- 2010 (importi in euro)
Descrizione
a) Avanzo di amministrazione al termine dell'esercizio
precedente
2008
2009
2010
2011
2012
2013
3.120.206
4.571.078
3.516.813
2.896.500
-
-
20.512.858
21.142.745
20.739.715
18.856.366
17.639.827
17.639.827
100.500
-
117.076
-
-
-
1.336.875
440.508
1.082.451
650.000
740.299
789.552
538.891
1.327.261
136.952
800.000
900.000
1.000.000
1.808.587
21.949
17.500
5.000
5.000
5.000
463.588
973.108
747.700
400.000
465.672
501.493
1.867.936
1.690.241
1.692.629
1.810.620
2.107.886
2.270.031
1.175.151
745.395
591.581
589.380
686.144
795.000
603.072
695.681
556.415
745.000
765.000
738.924
31.527.664
31.607.966
29.198.831
26.752.866
23.309.827
23.739.827
7.794.100
24,7%
5.894.143
18,6%
4.825.227
16,5%
5.000.000
18,7%
5.670.000
24,3%
6.100.000
25,7%
b) Contributo Ordinario del MIUR
c) Contributo del MIUR per specifici progetti
d) Partecipazione a programmi di ricerca14
e) Contributo della Regione Piemonte
f) Contributi a sostegno d'iniziative di ricerca15
g) Contratti di ricerca diversi
h) Attività di taratura, prova e consulenza
i) Attività di accreditamento laboratori
j) Altre entrate16
k) Totale delle entrate
l) Autofinanziamento
Autofinanziamento/Totale delle entrate
14
Comprende le entrate derivanti da contratti con enti pubblici e con la CCE per lo svolgimento di programmi di ricerca e gli eventuali contributi di enti pubblici per investimenti.
Comprende le entrate non classificabili quali: contributi di privati, ed altre entrate varie ed eventuali.
16
Comprendono entrate di natura finanziaria quali le poste correttive di spese correnti, i proventi per le locazioni degli uffici presso la sede storica in Corso massimo d’Azeglio, le
alienazioni di immobilizzazioni tecniche, la riscossione dei crediti derivanti da garanzie.
15
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Tab. 14 – Sintesi delle spese del piano 2011-2013 e del confronto col triennio 2008- 2010 (importi in euro)
Descrizione
a) Oneri per il personale dipendente
2008
2009
2010
2011
2012
2013
13.204.631
14.143.312
14.305.236
14.258.403
14.125.000
14.115.000
1.673.415
1.601.451
1.491.651
1.108.642
897.387
935.622
1.756.696
1.855.294
1.796.961
2.070.000
1.686.467
1.686.467
4.700.912
4.778.951
2.405.014
2.290.000
2.083.986
2.153.452
5.140.799
5.458.020
4.194.544
6.210.821
3.895.973
4.167.737
919.476
563.279
480.618
815.000
621.014
681.548
4.131.735
3.207.659
4.524.806
-
-
-
31.527.664
31.607.966
29.198.831
26.752.866
23.309.827
23.739.827
14.878.046
47,2%
15.744.763
49,8%
15.796.888
54,1%
15.367.045
57,4%
15.022.387
64,4%
15.050.622
63,4%
b) Oneri per il personale non dipendente
c) Spese di funzionamento dirette17
d) Spese d'investimento dirette18
e) Spese di funzionamento indirette
19
f) Spese d'investimento indirette20
g) Differenza da trasferire all'esercizio successivo
h) Totale delle spese
j) Oneri per il personale
j) Oneri per il personale/Totale spese
17
Comprende le spese imputabili alle singole attività scientifiche quali il materiale di consumo per i laboratori, le manutenzioni ordinarie della strumentazione, il noleggio delle
apparecchiature, le spese per lo svolgimento delle attività commerciali, le spese per la diffusione della cultura scientifica, le spese per le prestazioni istituzionali.
18
Comprende le spese per gli investimenti direttamente imputabili alle singole attività scientifiche quali l’acquisto e la manutenzione di apparecchiature ed attrezzature scientifiche.
19
Comprende le spese per gli organi, le spese per il funzionamento logistico (manutenzioni, pulizie, vigilanza, utenze ecc.), gli oneri finanziari e tributari, i trasferimenti passivi le poste
correttive di entrate correnti, le altre spese non classificabili.
20
Comprende le spese relative alle manutenzioni straordinarie agli impianti di servizio e di conservazione del patrimonio immobiliare (anche connesse con le esigenze di sicurezza sul
lavoro), nonché l’acquisto e la manutenzione di apparecchiature non imputabili alle attività scientifiche.
38/175
Tab. 15 - Articolazione del preconsuntivo 2010 per tipologia di costi (importi in euro)
Costi
Elettromagnetismo
Meccanica
Ottica
Termodinamica
Totale
SAL
Totale Generale
Costi diretti
474.140
446.220
516.577
342.004
1.778.941
8.069
1.787.010
78.040
68.454
57.752
51.076
255.322
8.022
263.344
Investimento
602.062
500.619
852.112
401.471
2.356.264
39.981
2.396.245
Personale non dipendente
328.337
324.054
362.282
433.625
1.448.298
11.586
1.459.884
Personale TI eTD
4.040.559
3.142.657
2.244.755
1.870.629
11.298.601
301.170
11.599.772
Totale costi diretti
5.523.139
4.482.004
4.033.478
3.098.804
17.137.426
368.828
17.506.254
1.723.598
1.202.764
895.784
702.214
4.524.360
201.290
4.725.650
Personale di supporto
890.721
621.564
462.923
362.890
2.338.098
104.023
2.442.121
Totale costi indiretti
2.614.319
1.824.328
1.358.707
1.065.103
6.862.458
305.313
7.167.771
TOTALE GENERALE
8.137.458
6.306.331
5.392.186
4.163.908
23.999.883
674.141
24.674.024
Funzionamento
Missioni
21
Costi indiretti
Funzionamento centrale
21
Rappresentano i costi sostenuti dall’amministrazione per il funzionamento dell’Istituto.
39/175
Tab. 16 - Articolazione Bilancio di Previsione 2011 per tipologia di costi (importi in euro)
Costi
Elettromagnetismo
Meccanica
Ottica
Termodinamica
TOTALE
SAL
Totale Generale
Costi diretti
535.724
504.177
583.673
386.425
2.010.000
20.000
2.030.000
76.872
67.430
56.887
50.311
251.500
8.500
260.000
Investimento
574.910
478.042
813.683
383.365
2.250.000
100.000
2.350.000
Personale non dipendente
236.907
233.817
261.400
312.876
1.045.000
40.000
1.085.000
Personale TI eTD
4.027.866
3.132.785
2.237.703
1.864.753
11.263.107
246.000
11.534.277
Totale costi diretti22
5.452.280
4.416.250
3.953.347
2.997.731
16.819.607
414.500
17.259.277
2.574.816
1.796.761
1.338.177
1.049.009
6.758.763
300.700
7.059.463
Personale di supporto
887.805
619.529
461.408
361.702
2.330.443
103.682
2.434.125
Totale costi indiretti
3.462.621
2.416.290
1.799.585
1.410.711
9.089.207
404.382
9.493.588
TOTALE GENERALE
8.914.900
6.832.540
5.752.932
4.408.442
25.908.814
818.882
26.752.866
Funzionamento
Missioni
Costi indiretti
Funzionamento centrale
22
Rappresentano i costi sostenuti dall’amministrazione per il funzionamento dell’Istituto.
40/175
8 - Programmazione triennale del fabbisogno del personale
La programmazione triennale del fabbisogno di personale mira al ripristino delle capacità operative con il
parziale recupero del turn over e al potenziamento del ruolo dell’INRIM negli impegni a livello internazionale
e nei confronti del sistema produttivo italiano. Il raggiungimento di questo obiettivo avverrà nel contesto delle
regole stabilite nelle vigenti leggi e nelle istruzioni fornite dal DFP con la circolare n. 46078 del 18/10/2010 e
la circolare n. 11786 del 22/02/2011. In particolare, le previsioni effettuate per il triennio 2011-2013 terranno
conto degli effetti derivanti dall’applicazione delle progressioni ex art. 15 del CCNL vigenti, una volta
pervenuta l’approvazione del CCI 2009-2010 dell’Istituto.
Situazione 2010
Nel 2010 si sono concluse le assunzioni autorizzate nel 2009 e finanziate con il turn-over del 2008 e anni
precedenti. In particolare, sono state assunte 19 unità di personale (10 R+8 CT+1 OT), di cui 8 ricercatori su
fondi assegnati da MIUR come “Reclutamento aggiuntivo di ricercatori” (art.4 bis, comma 17, DL97/2008), e
11 unità di personale autorizzate da MIUR con apposito DPCM sui risparmi per cessazioni avvenute nel
2008, di cui 3 unità (1 R, 1 CT e 1 OT) con il meccanismo della stabilizzazione, 2 unità (1 R e 1 CT) per
tenure track, e 6 unità mediante concorso pubblico (6 CT).
Nello stesso anno si sono dimesse 17 unità di personale (7 R di cui 3 DR, 1 PR, 3 R, 1 PT, 6 CT, e 2 FA).
Al 31 dicembre 2010, il personale in ruolo TI risulta complessivamente aumentato di due unità, tenuto conto
che 1 assunzione autorizzata dal DPCM ha riguardato il passaggio di un’unità già in ruolo TI da CT a R.
L’applicazione dall’art. 72 del DL 112/2008, convertito in legge 133/2008, e della relativa Circolare n.10 del
DFP (”esonero dal servizio”) 23 ha interessato 4 unità di personale, di cui 3 unità dal 01/01/2010 (3 FA) e 1
unità dal 01/10/2010 (1 FA).
Relativamente alla richiesta di autorizzazione a bandire e ad assumere per l’anno 2010, a valere sui risparmi
derivanti dalle cessazioni 2009 (valutate al netto del maturato economico in 274.100,46 euro), sono state
richieste, entro il 15/11/2010, 7 unità (4R, 1T, 2 CT). E’ da far presente che la richiesta formulata dall’Istituto
è stata redatta sulla base delle indicazioni contenute nella richiamata circolare del 17/10/2010, i cui effetti
sono riportati nel presente piano sull’anno 2011. Conseguentemente si ha uno scorrimento di un anno
rispetto all’anno di cessazione.
La tabella 17 presenta la dotazione organica e la distribuzione di personale TI a fine 2010, non considerando
in tali dati il Direttore generale.
Tabella 17 - Dotazione organica e personale TI in ruolo al 31 dicembre 2010
Profilo
Dotazione
In ruolo
Professionale
Organica
31/12/2010
85
17
1
7
74
16
22
8
1
231
80
16
0
6
64
13
22
9
2
212
Ricercatore
Tecnologo
Dirigente
Funzionario amm.
Collaboratore tecnico
Collaboratore amm.
Operatore tecnico
Operatore amm.
Ausiliario tecnico
Totale
Dipartimento
80
14
0
0
49
1
13
1
1
159
Amministrazione
e Servizi
Generali
0
2
0
6
11
12
8
7
1
47
Servizio
Accreditamento
Laboratori
0
0
0
0
4
0
1
1
0
6
La tabella 18 riporta la distribuzione sulle strutture INRIM del personale che collabora alle attività nelle varie
tipologie di contratto: contratto TI, contratto TD, Assegno di ricerca, Borsa di addestramento. Nell’ultima riga,
per confronto, sono riportati i corrispondenti dati al 31/12/2009 e al 31/12/2008. Altre posizioni a carattere
non oneroso, come gli Associati (inclusi gli incarichi gratuiti di ricerca o di collaborazione tecnica), i
Dottorandi e i ricercatori ospiti sono riportate nella Relazione consuntiva 2010.
23
Possibilità di richiesta di esonero dal servizio da parte del personale prossimo alla maturazione dell’anzianità
contributiva massima. Cioè mantenendo “occupata” la posizione nella dotazione organica.
41/175
Tabella 18 - Personale di ruolo (TI e TD) e altro personale al 31 dicembre 2010
Struttura
TI
TD
Dipartimento
160
15
Amm. & Serv. Gen.
47
Serv. accr. di lab.
Assegni
Borse
Totale
26
7
208
0
0
0
47
5
1
0
0
6
Totale 2010
212
16
26
7
261
Totale 2009
211
18
27
7
263
Totale 2008
205
17
23
1
246
Complessivamente il personale non di ruolo che ha contribuito alle attività INRIM nel 2010 ammonta quindi a
49 unità.
Triennio 2011-2013: programmazione di personale TI
La tabella 19 fornisce i dati sul personale dipendente al termine degli anni 2006-2010, con contratto a tempo
indeterminato (TI). Si può notare che, dopo la flessione del 2007 e 2008, dal 2009 si è riuscito a mantenere il
dato del 2006 per il personale TI.
Tabella 19 - Personale dipendente TI al termine degli anni 2006-2010
Descrizione
Ricercatori e tecnologi
Tecnici
Amministrativi
Totale
2006
88
92
30
210
2007
86
93
29
208
2008
87
89
29
205
2009
95
86
30
211
2010
96
88
28
212
Come precedentemente esposto, per l’anno 2011 si considerano le possibili assunzioni derivanti dalle
cessazioni avvenute nel 2009 per le quali non è ancora pervenuta l’autorizzazione richiesta. Per l’anno 2012
le assunzioni sono valutate sul 20% del risparmio di spesa derivante dalle cessazioni avvenute nel 2010: tali
cessazioni comportano un risparmio di spesa di circa 771,5 migliaia di euro (sempre al netto del maturato
economico), il cui 20% corrisponde a circa 143 migliaia di euro. Ciò consentirebbe all’Istituto di prevedere 4
assunzioni (2R, 1CT, 1CA).
Nelle tabelle 20a e 20b sono riportate le suddette previsioni.
Tabella 20a - Dotazione organica e personale TI al 31 dicembre 2011
Profilo
Professionale
Ricercatore
Tecnologo
Dirigente
Funzionario amm.
Collaboratore tecnico
Collaboratore amm.
Operatore tecnico
Operatore amm.
Ausiliario tecnico
Totale
24
Dotazione
Organica
Personale in
ruolo 12/2010
Assunzioni
Cessazioni
Personale in
ruolo 12/2011
85
17
1
7
74
16
22
8
1
231
80
16
0
6
64
13
22
9
224
212
4
1
2
82
17
0
4
65
12
20
9
2
211
2
7
2
1
1
2
8
L’unità in esubero nel profilo di Ausiliario tecnico è dovuta all’applicazione della Legge n. 68/1999.
42/175
Tabella 20b - Dotazione organica e personale TI al 31 dicembre 2012
Profilo
Dotazione
Organica
Ricercatore
85
Personale in
ruolo
12/2011
82
Tecnologo
17
17
17
Dirigente
1
0
0
Funzionario amm.
7
4
4
Collaboratore tecnico
74
65
1
Collaboratore amm.
16
12
1
Operatore tecnico
22
20
20
Operatore amm.
8
9
9
Professionale
Ausiliario tecnico
1
Totale
231
2
Assunzioni
Cessazioni
Personale in
ruolo 12/2012
2
2
82
3
63
13
25
211
2
4
5
210
In coerenza con le indicazioni della circolare n. 11786 del 22/02/2011 del DFP, non vengono effettuate
previsioni per l’utilizzo del budget derivanti dalle cessazioni 2012.
Al solo scopo di completezza del Piano Triennale 2011-2013, nella tabella 20c si rappresenta l’ipotesi di
utilizzo del budget derivante dalle cessazioni 2012.
Tabella 20c - Dotazione organica e personale TI al 31 dicembre 2013
Profilo Professionale
Ricercatore
85
Personale In
ruolo
12/2012
82
Tecnologo
17
17
17
Dirigente
1
0
0
Funzionario amm.
7
4
Collaboratore tecnico
74
63
63
Collaboratore amm.
16
13
13
Operatore tecnico
22
20
Operatore amm.
8
9
Ausiliario tecnico
Dotazione
Organica
1
Totale
231
2
Assunzioni
Cessazioni
Personale in
ruolo 12/2013
2
1
83
1
1
19
9
26
210
3
2
2
3
209
Triennio 2011-2013: programmazione di personale TD
La programmazione del personale a TD per il triennio 2011-2013 è riferita esclusivamente al personale che
può essere assunto con finanziamenti derivanti da programmi finanziati da terzi.
Le eventuali assunzioni TD a valere sui fondi ordinari saranno inferiori alle 5 unità e contenute nei limiti di
spesa previsti dalla normativa vigente. La programmazione è riportata nelle seguenti tabelle.
La tabella 21 fornisce i dati sul personale dipendente al termine degli anni 2006-2010, con contratto a tempo
determinato (TD). Con riguardo al personale in servizio al 31/12/2010, si rappresenta che lo stesso è
integralmente finanziato da commesse esterne.
25
26
L’unità in esubero nel profilo di Ausiliario tecnico è dovuta all’applicazione della Legge n. 68/1999.
L’unità in esubero nel profilo di Ausiliario tecnico è dovuta all’applicazione della Legge n. 68/1999.
43/175
Tabella 21 - Personale dipendente TD al termine degli anni 2006-2010
Descrizione
Ricercatori e tecnologi
Tecnici
Amministrativi
Totale
2006
11
8
0
19
2007
11
5
0
16
2008
10
7
0
17
2009
13
5
0
18
2010
13
3
0
16
Tabella 21a – Personale TD al 31 dicembre 2011
Struttura
Profilo
Professionale
Elettromagnetismo
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Tecnologo
CTER
C. Amm.
Op. Tecnico
Totale
Meccanica
Ottica
Termodinamica
SAL
Amministrazione
Servizi Generali
e
Personale
31/12/2010
Contratti
ricerca
2011
Fondi
INRIM
2011
Dimissioni
2011
Personale
31/12/2011
4
0
0
3
0
0
2
0
1
3
0
2
0
1
0
1
1
1
3
2
1
-
2
1
1
1
1
1
-
3
0
0
3
0
1
4
0
0
4
0
2
0
0
1
16
9
-
7
18
44/175
Tabella 21b – Personale TD al 31 dicembre 2012
Struttura
Profilo
Professionale
Elettromagnetismo
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Tecnologo
CTER
C. Amm.
Op. Tecnico
Totale
Meccanica
Ottica
Termodinamica
SAL
Amministrazione
Servizi Generali
e
Personale
31/12/2011
Fondi
INRIM
2012
-
Dimissioni
2012
Personale
31/12/2012
3
0
0
3
0
1
4
0
0
4
0
2
0
0
1
Contratti
ricerca
2012
1
1
2
-
1
1
1
4
0
0
3
0
0
5
0
0
6
0
1
0
0
0
18
4
-
3
19
Contratti
ricerca
2013
1
1
Fondi
INRIM
2013
-
Dimissioni
2013
Personale
31/12/2013
1
-
4
0
0
3
0
0
5
0
0
6
0
1
0
0
0
-
1
19
Tabella 21c – Personale TD al 31 dicembre 2013
Struttura
Profilo
Professionale
Elettromagnetismo
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Ricercatore
Tecnologo
CTER
Tecnologo
CTER
C. Amm.
Op. Tecnico
Totale
Meccanica
Ottica
Termodinamica
SAL
Amministrazione
Servizi Generali
e
Personale
31/12/2012
4
0
0
3
0
0
5
0
0
6
0
1
0
0
0
19
45/175
Triennio 2011-2013: programmazione di altro personale
La tab. 22 riporta la distribuzione di altro personale (assegni di ricerca e borse di addestramento alla ricerca)
nelle strutture e nel tempo.
Tabella 22 - Assegni e borse di addestramento e di dottorato
Struttura
Elettromagnetismo
Meccanica
Ottica
Termodinamica
Totale
2011
8
5
5
13
31
Assegni di Ricerca
2012
2013
8
9
6
6
6
6
10
9
30
30
Borse di addestramento
2011
2012
2013
7
5
5
6
5
5
4
5
5
5
5
5
22
20
20
46/175
PARTE II – PRESENTAZIONE DELLE ATTIVITÀ
47/175
48/175
1 – Dipartimento
Direzione Scientifica
Responsabile: Aldo Godone
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
3,4
2012
TD
TI
3,4
2013
TD
TI
TD
3,4
Esigenze
Il termine “Dipartimento” fa riferimento a quanto indicato nel D.Lgs 38/2004. La situazione transitoria,
derivante dall’andata a regime del nuovo statuto, redatto in conformità al D.Lgs. 213/2009, ha reso
necessaria la costituzione di una Direzione Scientifica, al momento come organizzazione temporanea.
Ruolo:
−
−
−
−
−
coordinare le attività svolte nelle Divisioni e formulare con esse le proposte dei piani e dei
rapporti periodici di attività da sottoporre, per le rispettive competenze, al Presidente e al
Direttore generale;
definire con le Divisioni le richieste di risorse umane e finanziarie da sottoporre agli organi
dell’ente preposti alla loro approvazione;
definire con le Divisioni le necessità di risorse strumentali e di servizi da sottoporre al
Direttore generale o al Presidente;
proporre al Presidente iniziative di formazione del personale tecnico-scientifico, in base alle
esigenze delle strutture di ricerca;
assicurare, da parte delle Divisioni, l’assolvimento degli obblighi previsti dal D.Lgs 81/2008,
relativamente alle attribuzioni precedentemente definite.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
Attività di segreteria tecnica di collegamento tra Presidenza, Direzione Generale e Divisioni.
49/175
Divisione Elettromagnetismo
Responsabile: Vincenzo Lacquaniti
Articolazione della divisione
La divisione è organizzata secondo 8 programmi di ricerca, a loro volta articolati in progetti come mostrato
nella tabella che segue. L’attività è indirizzata allo sviluppo e mantenimento dei campioni delle grandezze
elettromagnetiche, alle proprietà elettromagnetiche dei materiali e allo sviluppo di dispositivi e sistemi e
tecniche di misura per la metrologia. In sede di proposta il programma 3 che copre due aree metrologiche
distinte e importanti è sdoppiato in a e b.
•
E1: Dispositivi quantistici e campione di tensione (E. Monticone)
•
E2: Metrologia della resistenza e dell’impedenza elettrica (L. Callegaro)
•
E3 a: Metrologia delle grandezze elettriche variabili (U. Pogliano); E3 b: Metrologia elettromagnetica
in alta frequenza(L. Brunetti)
•
E4: Modelli matematici e applicazioni a materiali e dispositivi (O. Bottauscio)
•
E5: Campi elettromagnetici e sistemi di potenza (M. Borsero)
•
E6: Nanofabbricazione (L. Boarino)
•
E7: Materiali magnetici e misure (P. Tiberto)
•
E8: Proprietà elettromagnetiche della materia (M. Pasquale)
Dispositivi quantistici e campione di tensione
Metrologia della resistenza e dell’impedenza elettrica
Metrologia delle grandezze elettriche variabili e metrologia
delle grandezze elettriche in alta frequenza
Modelli matematici e applicazioni a materiali e dispositivi
Campi elettromagnetici e sistemi di potenza
Nanofabbricazione
Materiali magnetici e misure
√
Proprietà elettromagnetiche della materia
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Tecnologie Aeronautiche
e Spaziali
ICT
Salute e Qualità della
vita
Energia
Sicurezza
Ambiente
Programmi di ricerca e tematiche trasversali
Nano e Micro Tecnologie
Molte attività dei programmi presentano attinenze con tematiche trasversali alla divisione. Nel seguente
schema sono riassunti i programmi che si inseriscono nelle principali tematiche.
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Stato di attuazione delle attività relative al 2010
Nel corso del 2010 si sono ottenuti risultati di particolare rilievo:
Nel campo dei micro e nano dispositivi schiere binarie di tecnologia Superconduttore metallo Normale
Isolante Superconduttore, SNIS, prodotta in INRIM in grado di ottenere tensioni quantizzate a 1.25 V a
temperature prossime alla transizione del niobio e realizzazione e caratterizzazione elettrica e magnetica di
sistemi nanostrutturati dot/antidot mediante selfassembling di nanosfere.
50/175
Nella metrologia elettrica realizzazione di amplificatori ad alto guadagno e elevatissima stabilità per misure di
rumore termico, sviluppo di tecniche basate su generatori e divisori induttivi a larga banda per la
caratterizzazione in fase di digitalizzatori ad ingresso multiplo e progetto e prima implementazione di micro
calorimetro doppiamente simmetrico a larga banda come riferimento alle microonde.
Nel campo della compatibilità e dei modelli numerici sviluppo di modelli di sistemi MRI per la valutazione e la
mitigazione delle emissioni elettromagnetiche e realizzazione di codici di calcolo per la valutazione degli
effetti schermanti di materiali superconduttori nonché di un metodo per la caratterizzazione della risposta di
misuratori di campo EM a banda larga in funzione dei parametri di modulazione di segnali numerici RF in
camera anecoica da 1 a 4 GHz.
Infine nel settore dei materiali magnetici è stata effettuata l’osservazione dinamica con metodo
magnetoottico iperveloce della struttura a domini in lamine sottili sino alla frequenza di 20 MHz in unione con
la caratterizzazione elettromagnetica e la misura sperimentale delle auto-oscillazioni di magnetizzazione e
della dinamica di vortici magnetici indotte da correnti elettriche in nano dispositivi spintronici a “spin-transfer”.
Indicatori di attività sono riportati nelle tabelle successive che rispondono in modo sostanzialmente
soddisfacente alle aspettative del programma.
Tabella 1 - Pubblicazioni nell’anno 2010
Descrizione
Volumi
Articoli su riviste con IF
Altri articoli su rivista e capitoli di libro
Articoli su atti di congresso
Rapporti tecnici (incluse relazioni per contratti)
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze)
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze) nazionali
Totale
2010
2
54
4
50
12
20
2
144
Tabella 2 - Knowledge transfer - altri prodotti di valorizzazione applicativa
Descrizione
Contratti di ricerca attivi nell’anno
di cui nuovi
Brevetti depositati in Italia o all’estero
Estensioni di brevetto all’estero
Certificati di taratura
Rapporti di prova
Altri certificati e rapporti
CMC pubblicate sul KCDB del BIPM
Procedure di taratura e prova
2010
28
10
0
0
753
12
48
208
90
Tabella 3 - Knowledge transfer - formazione
Descrizione
Dottorati (triennali) attivati nell’anno
Tesi concluse nell’anno (dottorato)
Tesi concluse nell’anno (II livello)
Tesi concluse nell’anno (I livello)
Ricercatori stranieri presso INRIM (mesi-persona)
Ricercatori INRIM all’estero (mesi-persona)
Seminari INRIM di esperti interni
2010
4
3
4
8
7,5
12
3
51/175
Sintesi dei Programmi e Progetti
PROGRAMMA
Progetto
1.
Tecniche innovative per la metrologia della tensione continua e la riferibilità
E1: Dispositivi quantistici e
ai
campioni quantistici
campione di tensione
2. Giunzioni Josephson per la metrologia e le misure
3. Rivelatori superconduttivi
1. Campioni in regime continuo
E2: Metrologia della
resistenza e dell’impedenza 2. Campioni in regime variabile
3. Caratterizzazione metrologica di materiali e dispositivi
elettrica
4. Metrologia del rumore e dei piccoli segnali
A1 Trasferimento da alternata a continua, potenza elettrica ed applicazioni
E3 a: Metrologia delle
della misura di precisione di segnali variabili
grandezze elettriche
A2 Campioni di trasferimento da alternata a continua e di potenza elettrica a
variabili
frequenze industriali; disseminazione delle unità mediante strumenti
E3 b: Metrologia
multifunzione programmabili
elettromagnetica in alta
B1 Campioni e metrologia primaria in alta frequenza: potenza, impedenza e
frequenza
parametri S
B2 Microonde ed iperfrequenze: nuove applicazioni
E4: Modelli matematici e
applicazioni a materiali e
dispositivi
1. Modellizzazione di materiali magnetici per lo studio di macro e micro
dispositivi per applicazioni scientifiche e industriali
2. Campi elettromagnetici: applicazioni per l’ambiente e la qualità della vita
3. Modellizzazione delle interazioni elettrostatiche a livello molecolare
E5: Campi elettromagnetici
e sistemi di potenza
1. Campi elettromagnetici: riferimenti e tecniche di misura per l’ambiente e la
compatibilità elettromagnetica
2. Riferimenti e tecniche di misura per i sistemi di potenza
3. Campioni e trasferimento tecnologico per i sistemi di potenza, i campi
elettromagnetici e l’EMC
1. Elettronica singolare e triangolo metrologico
2. Nanolitografia elettronica e ionica
3. Fabbricazione per self-assembling e per via elettrochimica
4. Nuovi materiali, tecniche e dispositivi
E6: Nanofabbricazione
E7: Materiali magnetici e
misure
1. Materiali, film sottili e nano-micro-strutture magnetiche
2. Fisica dei materiali magnetici per le applicazioni e l’efficienza energetica
3. Campioni delle grandezze magnetiche e misure
E8: Proprietà
elettromagnetiche della
materia
1. Dispositivi e oscillatori spintronici
2. Termodinamica ed effetti magneto-calorici
3. Controllo della dinamica di pareti magnetiche per dispositivi
4. Nanostrutture magnetiche per registrazione, sensoristica, ambiente e scienze
della vita
Obiettivi generali da conseguire nel triennio
L’attività di ricerca verrà indirizzata sui temi di metrologia elettrica e magnetica fondamentale ed applicata,
corrispondenti alle competenze specifiche dei ricercatori della divisione e ai recenti indirizzi della ricerca
internazionale.
In particolare per i programmi E1 ed E6 saranno studiati e sviluppati dispositivi quantistici metallici,
semiconduttivi e superconduttivi per i campioni elettrici di tensione resistenza e corrente, ovvero per
elettroniche di misura a singolo elettrone e quanto di flusso (quantum phase slip, qubit, electron
entanglement).
Il programma sulla micro e nanofabbricazione avviato lo scorso anno, per mezzo della gestione di
Nanofacility Piemonte, sta aggregando collaborazioni da altri programmi della divisione e da altre divisioni e
fornisce servizi per la realizzazione di dispositivi per la metrologia e nuovi materiali
Sui campioni elettrici, sempre programma E1, vi sarà il miglioramento della riferibilità al campione
Josephson e lo sviluppo di sistemi e metodi di misura ai massimi livelli di accuratezza nonché l’estensione
della scala di valori di tensione.
52/175
Nei due altri programmi di metrologia elettrica, E2 ed E3, proseguirà la realizzazione delle scale (attraverso
esperimenti di confronto e di scaling) e disseminazione verso i laboratori di taratura delle unità di resistenza
dc e ac, induttanza, capacità, rapporti di tensione alternata, conducibilità e trasferimento AC/DC. Le scale di
resistenza saranno ampliate verso alti valori (100TΩ).
Sarà perseguito il miglioramento dei sistemi e dei metodi per la misura di precisione della tensione, della
corrente e della potenza per segnali variabili. Questo contribuirà alla costruzione della riferibilità, il
mantenimento dei campioni, la disseminazione e la certificazione per le medesime grandezze.
In alta frequenza vi sarà il miglioramento ed estensione dei campioni fino a 110 GHz e relativa estensione
CMC ove opportuno. Saranno sviluppati metodi semplificati per incertezza di Vector Network Analyzer.
Argomento trasversale che costituisce un supporto all’avanzamento delle ricerche di altri programmi della
divisione è lo sviluppo di metodi matematico-numerici avanzati in ambito elettromagnetico e micromagnetico,
svolto nel programma E4, comprendente la loro validazione sperimentale e l’applicazione allo studio dei
materiali magnetici e di sistemi elettromagnetici complessi.
Nell’ambito del programma E5 verrà perseguita l’attività di misura su alte tensioni, forti correnti e le
grandezze rilevanti per la valutazione della qualità della fornitura dell’energia elettrica.
Inoltre nel programma sono sviluppati riferimenti e tecniche di misura per esigenze di conoscenza in merito
alla sicurezza, all’EMC e all’esposizione agli agenti fisici e di assicurazione della riferibilità e al trasferimento
tecnologico per industrie e laboratori di taratura, misura e prova.
Le elevate competenze nel campo dei materiali e delle misure magnetiche proprie dei programmi E7 ed E8
saranno dedicate in particolare alla preparazione di materiali magnetici cristallini, amorfi e nano-microstrutturati e di sistemi ferromagnetici dispersi, alla caratterizzazione strutturale e magnetica DC ed AC sino
alla regione delle micro-onde dei materiali e alla riferibilità delle misure magnetiche compreso il loro
trasferimento alla ricerca ed all’industria.
Inoltre sarà perseguito l’approfondimento dello studio dei fenomeni di dinamica di magnetizzazione, di
isteresi, di magnetotrasporto e di termodinamica sia dal punto di vista sperimentale che teorico di sistemi
magnetici e dispositivi basati sul controllo della magnetizzazione sia con campi magnetici che correnti
elettriche.
La divisione continuerà ad essere impegnata in progetti di ricerca in collaborazione a livello europeo,
nazionale e regionale, e nella preparazione di nuove proposte, in risposta in particolare alle chiamate del
programma europeo di ricerca metrologica (EMRP).
La divisione proseguirà inoltre nella partecipazione agli organismi della struttura metrologica internazionale,
agli organismi scientifici internazionali e agli organismi normativi.
Infine l'attività di taratura e prova, che costituisce per la divisione un’importante fonte di entrata oltre che un
significativo risultato applicativo della propria attività di ricerca, sarà indirizzata alle misure di maggiore
interesse tecnico e a maggior valore aggiunto.
Ricerca su contratto
La divisione è impegnata in numerosi progetti e contratti di ricerca in collaborazione con Istituti e organismi
esterni all’INRIM.
Verranno conclusi i seguenti progetti triennali iMERA Plus del VII programma quadro (FP7): Next generation
of power and energy measuring techniques, Nanomagnetism and Spintronics (coordinato dalla divisione),
Next generation of quantum voltage systems for wide range applications, Development of ultimate
metrological QHE devices, Traceable measurement of field strength and SAR for the Physical Agents
Directive. La divisione partecipa anche al progetto iMERA Plus Traceable measurements for biospecies and
ion activity in clinical chemistry del quale è responsabile la divisione Termodinamica.
Sono stati avviati inoltre in quest’ambito gli EMRP Smart Grid, Energy Harvesting , Biofuels, - EMRP ENG07
“Metrology for High Voltage Direct Current HVDC”.
Sono inoltre proposti contributi a EMRP relative alle call Enviroment ed Industry tra cui si segnalano
“Metrology for Oceanic salinity” ” Traceability for surface spectyral solar ultraviolet radiation” e “Metrology for
advanced industrial magnetics”
Altri contratti/progetti in corso di svolgimento sono: il contratto FP7 Solid State Energy Efficient Cooling
(SSEEC), il PRIN Mitigazione di campi magnetici prodotti da MRI, il progetto Regione Piemonte Nano–
materials and technologies for intelligent monitoring of quality, safety and traceability in confectionery
products (Namatech).
Sono infine in corso di svolgimento o prossimi all’avvio alcuni contratti/progetti approvati nel corso del 2009:
il progetto Regione Lombardia Valvola coassiale ad azionamento pneumatico ed a trascinamento
magnetico, il progetto Regione Piemonte Magnetostrictively actuated platform for milling-induced vibration
damping (MAGDAMP), il progetto Regione Piemonte Ink Jet printing technology for advanced electronics
53/175
applications (PRINTAG),.per il polo della Meccatronica i progetti ProMaMe, MEMSEAL (coll. Con T1) e
OMNIMEC.
Ruolo NMI
La Divisione riproduce e/o mantiene le unità di misura SI per le misure di: tensione e resistenza elettrica,
trasferimento alternata-continua, induttanza, capacità, rapporti di tensione alternata, potenza elettrica,
conducibilità elettrolitica, potenza e attenuazione in alta frequenza, campi elettromagnetici, intensità di
campo elettrico, grandezze magnetiche, alte tensioni e forti correnti.
La Divisione partecipa attivamente all’attività metrologica internazionale relativa al Mutual Recognition
Arrangement (MRA). In particolare sono previsti nel triennio confronti di misura del Comitato Consultivo
Elettricità e Magnetismo per la misura delle armoniche di tensione e di corrente (120 V / 5 A, frequenza base
50/60 Hz) e per la misura di capacità di alto valore (1 nF-10 μF). Nel corso del prossimo triennio a livello
europeo (EURAMET) sono previsti confronti di corrente in regime continuo (100 e 300 A) si è avviato il
confronto di resistenza (1 TΩ e 100 TΩ), di trasferimento ac-dc di corrente (10 mA e 5 A), di alta corrente
DC, di parametri di scattering fino a 26 GHz.
Tre confronti CCEM e 6 confronti EURAMET, per i quali sono state effettuate le misure negli anni passati,
sono in fase di completamento (report finale). Inoltre si prevede la partecipazione della divisione ad altri 5
confronti recenti relativi ai materiali magnetici duri in ambito IEC, preliminari ad interventi normativi.
Alla divisione fanno riferimento 206 Capacità di Taratura e Misura (CMC) nell’area dell’elettricità e
magnetismo e 2 nell’area della quantità di sostanza (conducibilità elettrolitica). Nel triennio si prevede la
proposta all’EURAMET di nuove CMC relative a: piccole correnti continue (≥1 nA), capacità in alta frequenza
(1-1000 pF fino a 10 MHz), conducibilità elettrolitica per basse conducibilità e per l’uso di soluzioni di
riferimento certificate, campi magnetici a bassa e media frequenza e campi elettromagnetici ad alta
frequenza.
RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (K€)
2011
665
250
770
1685
2012
450
150
750
1350
2013
400
150
750
1300
525
100
500
270
500
250
2011
770
425
2012
660
320
2013
640
300
345
340
340
C - contratti proposti
Funzionamento
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
350
485
185
300
400
400
110
290
390
390
100
290
C - contratti proposti
Missioni
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
130
65
35
30
160
50
20
30
160
40
10
30
C - contratti proposti
Personale non strutturato
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
20
365
270
95
30
240
150
90
30
230
140
90
125
1685
180
1350
170
1300
Descrizione
A 1 - Contratti e progetti di ricerca attivi
2 - Joint Research Project EMRP attivi
B
Prove e prestazioni
Totale
C 1 - Proposte contratti di ricerca
2 - Proposte EMRP
SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (K€)
Descrizione
Investimento
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
C - contratti proposti
Totale
54/175
RISORSE UMANE
Personale al 31/12/2010 (TI + TD)
Ricercatori e Tecnologi
45
Ulteriori risorse umane
Associati Assegnisti
17
7
Tecnici
20
Borsisti
1
Amministrativi
0.4
Dottorandi
8
Collab. Prof.
1
Programmazione fabbisogno personale presunto nel triennio
Anno
Ricercatori
Tecnici
Assegnisti
2011
2012
2013
TI
1
1
-
TD
3
4
4
TI
-
TD
-
Totale personale
65.4
Ric ospiti
1
Altro
Totale
35
Borsisti
Totale
7
5
5
19
18
18
8
8
9
RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE
Per la realizzazione dei progetti citati nel piano la divisione si avvarrà dei laboratori e degli impianti censiti
nell’appendice 2.
La Divisione prevede di spendere in investimenti 2011 la cifra totale di 770 K€.
INTERAZIONI CON LA RETE DI RICERCA
Cooperazione internazionale e nazionale
La divisione partecipa al Comitato Consultivo di Elettricità e Magnetismo (CCEM), al Comitato Tecnico
Elettricità e Magnetismo dell’EURAMET e ai relativi gruppi di lavoro e di esperti.. In relazione all’attività sulla
conducibilità elettrolitica partecipa anche al Gruppo di lavoro sull’elettrochimica del Comitato Consultivo sulla
Quantità di Sostanza (CCQM) e al Comitato tecnico EURAMET di Metrologia in Chimica.
La divisione partecipa a diverse attività dell’IMEKO, del CIGRE e della Magnetic Society dell’IEEE, a vari
organismi nonchè al network europeo FLUXONICS per lo sviluppo di circuiti superconduttivi.
Inoltre la divisione mantiene rapporti di collaborazione in ricerca con una ventina di Università e Istituti
stranieri e circa 15 Università, politecnici e Istituti di ricerca nazionali, in alcuni casi nell’ambito di
collaborazioni formali. La divisione partecipa all’attività del Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche (GMEE)
e alle attività degli enti normativi UNI e CEI.
55/175
VALUTAZIONE DELLE ATTIVITÀ DI RICERCA
Dal rapporto di valutazione delle attività svolte nel 2009 (predisposto dal Comitato di Valutazione il 1 ottobre
2010) sono stati estratti i dati riassunti nel seguito che mostrano l’evoluzione degli indicatori relativi alla
capacità scientifiche della divisione.
Indicatori
a1: Numerosità della produzione globale definita come il numero dei prodotti per FTE
a2: Numerosità della produzione scientifica definita come il numero delle pubblicazioni
su riviste, atti di conferenze o libri con o senza IF per FTE
B1 Qualità media della produzione scientifica definita come il valore medio degli IF
B2 Numerosità della produzione scientifica a livello internazionale definita come il
numero delle pubblicazioni su riviste internazionali con IF per FTE
Div E
4,0
INRIM
4,5
2,2
2,5
1,6
1,3
1,7
1,1
Nella tabella seguente sono riportati i prodotti salienti (“highlights”) scelti dalla divisione e valutati per quanto
concerne la produttività scientifica in ambito internazionale.
Prodotti salienti
Numero
Numero/Programma
Numero/Esperto
Media IF
Media CI
Divisione E
3
0,37
0,054
3.42
0,0
INRIM
8
0,36
0,061
3,85
1
Infine nella tabella seguente sono riassunte le attività di ricerca salienti, con riferimento ai comitati
internazionali di metrologia elettromagnetica, distinguendo ricerche sui campioni e le costanti fondamentali.
Sono inoltre riportate le altre ricerche orientate sui materiali e dispositivi.
Pro-gram
Metrol.
subfields
E1
JE
E2
E3
QHE, LDC,
ACV&
C, El.CH
AC-V&C, RF,
AC-P&E
E4
FIELDO
E5
AC-P&E,
FIELD
E6
SET, BIOAN
E7
MAG.M
E8
MAG.M
Highlights of research on measurement
standards and fundamental constants
Other research highlights
Arrays of Josephson junctions for the
programmable voltage standard
Farad from ohm derivation for the
connection with physical constants
Primary cell for low electrolitical
conductance measurements
Phase comparison device for
high current derivators
Algorithm for the determination
of the e.m. radiation
absorption rate
Resistance-capacitance partition
device for high voltage
measurements
Graphene single layer device for QHE
measurements
NANOFAB lab implementation
Antidot nanostructures
Magnetic tunnel transistor
prototype
56/175
Programma E1- Dispositivi quantistici e campione di tensione
Responsabile: Eugenio Monticone
Personale impegnato (TPE)
Personale
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
3,5
1,85
5,35
2,9
2012
TD
8,25
TI
3,5
1,85
5,35
2,9
2013
TD
8,25
TI
3,5
1,85
5,35
2,9
TD
8,25
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze.
Miglioramento della riferibilità al campione Josephson e sviluppo di sistemi e metodi di misura ai massimi
livelli di accuratezza. Estensione della scala di valori riferibili.
Prototipi di campioni programmabili e AC di diversa configurazione, operanti anche in sistemi cryocooler
Realizzazione di giunzioni sub-micrometriche SNIS, SNS e SIS, giunzioni superconduttore ferromagnetico
per la realizzazione di qubit a quanto di flusso e giunzioni SNIS per per l’elettronica RSFQ.
Realizzazione di rivelatori TES e dispositivi di MgB2 per misure al THz e conteggio di fotoni nel visibile e NIR
e di fotorivelatori ZnO, MgZnO per misure nell’UV.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale).
Gli obbiettivi previsti contribuiscono da un lato al ruolo di istituto metrologico primario, fornendo riferimenti al
massimo livello di accuratezza e studiando e sviluppando nuovi prototipi per la metrologia della tensione e
per la fotometria, dall’altro promuovono attività di ricerca in contesto sia internazionale (network flussonica,
progetto iMERA Plus) che nazionale (Univer. e Polit di Torino, Istituti CNR) e con attività trasversali in ambito
INRIM (div. Ottica, Meccanica)
Collegamento alla missione INRIM.
Mantenimento e ricerca sul campione di tensione e sviluppo di nuovi prototipi per misure di precisione sia
elettriche che fotometriche. Obiettivi in linea con roadmap su quantum standards e con programmi avanzati
di PTB e NIST.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E1.1 – Campioni di tensione e scala di tensione continua
1. Caratterizzazione metrologica di array di fabbricazione INRiM e SMU e di dispositivi phase slip N
C
2. Disseminazione della unità e della scala di tensione dc, con il proposito di estenderla nei bassi valori per
assicurare la riferibilità al più alto livello nazionale
N
C
3. Apparato di misura capacitivo per misure simultanee su più gradi di libertà
N
C
Progetto E1.2 - Giunzioni Josephson innovative per la metrologia e le misure
1. Realizzazione e caratterizzazione di dispositivo ad array binario a 1 V per la generazione di tensioni
programmabili e AC
N
C
2. Prototipo di cella RSFQ per misure
N
C
3. Realizzazione e misura della transizione di fase in giunzione Josephson a fase π
N
C
4. Fabbricazione di giunzioni Josephson sub-micrometriche mediante tecniche avanzate
N
C
Progetto E1.3 - Rivelatori superconduttivi
1. Contatori di fotoni a transizione (Ti/Au, Ti) con risoluzione energetica elevata
N
C
2. Studio e realizzazione di rivelatori per UV di ZnO e MgZnO
N
C
3. Realizzazione di nano-wires superconduttivi per studio del phase slip
N
C
57/175
Programma E2 - Metrologia della resistenza e dell'impedenza elettrica
Responsabile: Luca Callegaro
Personale impegnato (TPE)
Personale
2011
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
TI
4,4
2,6
7
2012
TD
0,4
0,4
2
9,4
TI
3,8
3,3
7,1
2013
TD
0,4
0,4
0,9
8,4
TI
3,8
3,3
7,1
TD
7,1
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
In relazione alle esigenze di riferibilità degli utenti, il Programma intende migliorare, in termini sia di
incertezza di misura che di campi di misura, i campioni nazionali e le misure di resistenza in regime
continuo, resistenza in regime alternato, induttanza, capacità elettrica, rapporti di tensione alternata,
conducibilità elettrolitica. Gli obiettivi di ricerca in questo ambito riflettono le tendenze della metrologia
internazionale e in particolare le raccomandazioni del CIPM sulla ridefinizione dell'SI in termini di costanti
fondamentali, i progetti EURAMET, gli obiettivi posti dai JRP EMRP cui il Programma partecipa. Il
Programma continuerà ad assicurare ai laboratori secondari la riferibilità ai propri campioni incrementando
l'offerta di taratura, anche con la dichiarazione di nuove CMC.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Miglioramento dell'accuratezza e qualità della disseminazione verso le attività di ricerca, industriali e di
servizio nazionali e anche internazionali; trasferimento della conoscenza alle attività industriali con riflessi sul
settore elettrotecnico, farmaceutico, di microtecnologia, eco-ambientale.
Collegamento alla missione INRIM
Ricerca, sviluppo, mantenimento e disseminazione di 7 campioni nazionali, svolgimento di una parte importante delle attività associate al Comitato Consultivo Elettricità e Magnetismo (CCEM) e al Comitato Tecnico
Elettricità e Magnetismo dell’EURAMET (TCEM). Partecipazione al Comitato Consultivo per la Quantità di
Sostanza (CCQM) e al Comitato Tecnico EURAMET per la Metrologia in Chimica (TCMC).
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E2.1 – Campioni in regime continuo
C
1. Riqualificazione della riproduzione dell'unità di resistenza con diminuzione della temperatura di lavoro
dell'effetto Hall quantistico a 300 mK.
2. Miglioramento della scala di resistenza e relative CMC da 1 G a 100 T 
3 Disseminazione della unità di resistenza dc e supporto al SIT
Progetto E2.2 – Campioni in regime variabile
1. Nuova definizione del campione nazionale di capacità elettrica derivato dall'effetto Hall quantistico e
confronto internazionale.
N
2. Realizzazione di un ponte a comparatore di correnti digitale per la riqualificazione del campione
nazionale di resistenza in regime alternato a frequenze acustiche
N
3. Realizzazione di un wattmetro campionatore per la misura di piccole potenze in regime genericamente
variabile finalizzato alla misura di dispositvi per energy harversting
N
4. Disseminazione delle unità di resistenza ac, induttanza, capacità, rapporti di tensione alternata,
conducibilità elettrolitica, e supporto al SIT.
C
Progetto E2.3 - Caratterizzazione metrologica di materiali e dispositivi
1. Produzione, caratterizzazione e misure delle resistenza quantizzata di Hall di dispositivi in grafene con
ottimizzazione della resistenza di contatto (iMERA ULQHE).
C
2. Metrologia della costante dielettrica di liquidi, tra cui biofuels (EMRP 2009 biofuels)
N
3. Conducibilità elettrolitica dell'acqua ultrapura: sviluppo del sistema e studio del fenomeno della
polarizzazione all'interfaccia elettrodo-soluzione (iMERA TRACEBIOACTIVITY) – Collab. con E4.3 C
Progetto E2.4 - Metrologia del rumore e dei piccoli segnali
1. Metrologia del rumore Johnson per la determinazione della costante di Boltzmann Col. M1.1, T1.5.C
58/175
Programma E3: a) Metrologia delle grandezze elettriche variabili
b) Metrologia elettromagnetica in alta frequenza
Responsabili: a) Umberto Pogliano b) Luciano Brunetti
Personale impegnato (TPE)
Personale
2011
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
TI
3,6
3,55
7,15
2012
TD
0,5
0,5
1,3
8,95
TI
3,6
3,05
6,65
2013
TD
0,5
0,5
0,2
7,35
TI
3,6
3,05
6,65
TD
0,5
0,5
0,2
7,35
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
a) Il miglioramento dei sistemi, dei metodi per la misura di precisione della tensione, della corrente e
della potenza per segnali variabili.
La riferibilità, il mantenimento dei campioni, la disseminazione e la certificazione per le medesime grandezze.
Le applicazioni di rilievo quali la determinazione di costanti fondamentali, le misure elettrochimiche e la
messa a punto di metodi per la misura di parametri di power quality.
b) Miglioramento ed estensione campioni fino a 110 GHz e relativa estensione CMC ove opportuno.
Riferibilità campioni impedenza al campione di lunghezza. Metodi semplificati per incertezza in analizzatori
vettoriali di rete. Determinazione frequenze ottimali per cheratoplastica refrattiva. Sviluppo rivelatori e sistemi
sperimentali ai THz.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Miglioramento dei campioni, dei sistemi e dei metodi di misura di precisione delle grandezze afferenti al
programma. La disseminazione delle unità, l’applicazione delle misure di precisione a campi rilevanti e il
trasferimento di conoscenza all'industria e alla società in particolare per la produzione e distribuzione di
energia e nelle telecomunicazioni.
Collegamento alla missione INRIM
Gli obiettivi sono strettamente collegati alla realizzazione e al mantenimento delle unità di misura, e alla
applicazione di misure di precisione.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E3a.1 – Trasferimento da alternata a continua, potenza elettrica ed applicazioni della misura
di precisione di segnali variabili
1 - Costruzione e caratterizzazione di derivatori di corrente e loro ottimizzazione per l'applicazione alla
misura della potenza elettrica e come riferimento di fase.
N
C
2 - Costruzione di dispositivi e messa a punto di algoritmi per la realizzazione e la caratterizzazione di
strumenti per la misura di potenza e di parametri di power quality.
N
C
3 - Verifiche di fattibilità della misura della costante di Planck con metodi elettrici e sviluppo della riferibilità
per le misure voltammetriche per il rilevamento di metalli in soluzioni acquose.
N
C
Progetto E3a.2 – Campioni di trasferimento da alternata a continua e di potenza elettrica a frequenze
industriali; disseminazione delle unità mediante strumenti multifunzione programmabili
1 - Mantenimento e miglioramento del campione di trasferimento da alternata a continua di tensione e di
corrente e di potenza elettrica a frequenze industriali.
N
C
2 - Caratterizzazione metrologica e messa in servizio del sistema di gestione automatica delle misure
elettriche di resistenza cc e loro disseminazione
N
C
3 - Sviluppo del sistema di gestione automatica delle misure elettriche di corrente cc e loro disseminazione
N
C
Progetto E3b.1 – Campioni e metrologia primaria in alta frequenza: potenza, impedenza e parametri S
1 - Introduzione del campione di potenza in guida d’onda millimetrica fino a 110 GHz.
C
2 - Definizione del campione di impedenza attraverso misure dimensionali.
C
Progetto E3b.2 – Microonde ed iperfrequenze: nuove applicazioni
1 - Caratterizzazione dell’occhio umano alle micronde e onde millimetriche .
2- Montaggio e caratterizzazione di rivelatori alle iperfrequenze nel THz.
N
N
59/175
Programma E4 - Modelli matematici e applicazioni a materiali e dispositivi
Responsabile: Oriano Bottauscio
Personale
2011
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
TI
3,1
0,2
3,3
2012
TD
0,77
0,77
1,8
5,87
TI
3,1
0,2
3,3
2013
TD
0,77
0,77
1,8
5,87
TI
3,1
0,2
3,3
TD
0,77
0,77
1,8
5,87
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Il programma E4 ha come obiettivo generale lo sviluppo di metodi matematico-numerici avanzati in ambito
elettromagnetico e micromagnetico, la loro validazione sperimentale e l’applicazione allo studio dei materiali
magnetici e di sistemi elettromagnetici complessi. Le attività svolte nell’ambito del programma hanno
carattere trasversale e costituiscono un supporto all’avanzamento delle ricerche di altri programmi della
divisione. Nel corso del triennio, l’attività si articolerà nei seguenti progetti: a) modellizzazione di materiali
magnetici per lo studio di macro e micro dispositivi per applicazioni; b) campi elettromagnetici: applicazioni
per l’ambiente e la qualità della vita; c) modellizzazione delle interazioni elettrostatiche a livello molecolare.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Si intende consolidare e sviluppare le competenze di matematica applicata e di modellizzazione numerica
per lo studio di problemi multidisciplinari in ambito metrologico e fisico, di interesse per diverse attività di
ricerca dell’INRIM. Lo sviluppo di strumenti di calcolo è fondamentale nello studio dei fenomeni fisici alla
base del comportamento di sistemi complessi. La realizzazione di dispositivi innovativi per l’attuazione e la
generazione distribuita può avere importanti ricadute in ambito industriale e civile. Ricadute in ambito
metrologico sono previste per il miglioramento dei campioni e lo sviluppo di nuove tecniche di misura. Sono
inoltre previste importanti ricadute sia a livello scientifico (pubblicazioni), sia verso il mondo produttivo.
Collegamento alla missione INRIM
Per il suo carattere interdisciplinare le attività in itinere costituiscono un supporto alle attività di ricerca svolte
dall’INRIM in ambito metrologico, nel campo della fisica della materia e delle nanotecnologie. L’attenzione
alla presenza e al potenziamento di tali attività a livello internazionale è peraltro evidente nell’ambito dei
recenti EMRP e nei programmi di attività dei più importanti istituti metrologici nazionali.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E4.1 – Modellizzazione di materiali magnetici per lo studio di macro e micro dispositivi per
applicazioni scientifiche e industriali
1 - Estensione dei programmi di calcolo micromagnetico alla trattazione degli effetti termici e della
risonanza ferromagnetica e loro applicazione allo studio di nano- e microstrutture magnetiche complesse.
C
2 - Studio di dispositivi magnetostrittivi ad elevata dinamica (smorzatori di vibrazioni meccaniche,
microposizionatori) e sviluppo di prototipi sperimentali.
C
3 – Studio e sviluppo di microdispositivi per la generazione distribuita dell’energia elettrica in dispositivi
wireless. Sviluppo di un set-up sperimentale per la caratterizzazione di micro generatori (harvesters).N
Progetto E4.2 - Campi elettromagnetici: applicazioni per l’ambiente e la qualità della vita N
C
1 - Applicazione di metodologie ibride numeriche-sperimentali allo sviluppo di un prototipo di set-up
sperimentale per la valutazione non invasiva della corrente indotta e dello Specific Absorbtion Rate (SAR)
in phantom umani.
2 – Estensione metodi di calcolo per la valutazione dell'esposizione umana a campi elettromagnetici
(correnti indotte, SAR, temperatura).
3 - Modellizzazione del comportamento schermante di materiali superconduttori. Applicazione alla
mitigazione di campi magnetici prodotti da sistemi a risonanza magnetica (MRI) per la diagnostica
ospedaliera.
Progetto E4.3 – Modellizzazione delle interazioni elettrostatiche a livello molecolare
1 - Sviluppo di modelli avanzati per la soluzione dell’equazione di Poisson-Boltzmann non-lineare in
presenza dello strato di Stern all'interfaccia tra superficie molecolare e soluzione elettrolitica. C
2 - Applicazione dei modelli numerici sviluppati allo studio dei canali ionici e dei fenomeni di
adesiocellulare. scientifiche e industriali).
N
60/175
Programma E5 - Campi elettromagnetici e sistemi di potenza
Responsabile: Michele Borsero
Personale
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
TD
3,6
7,5
11,1
0,9(+0,2)
12 (+0,2)
2012
TI
3,6
6,5
10,1
2013
TD
1
1
TI
3,6
6,5
10,1
1
12,1
TD
1
1
11,1
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze.
Il programma ha come obiettivo lo sviluppo di riferimenti e di tecniche di misura in relazione a:
•campi elettromagnetici generati da sistemi di trasmissione, distribuzione ed utilizzo dell’energia e sistemi di
telecomunicazione, con particolare riferimento alla valutazione dell’esposizione umana e alla compatibilità
elettromagnetica (EMC);
•alte tensioni, forti correnti e le grandezze rilevanti per la valutazione della qualità della fornitura dell’energia
elettrica.
Le attività del programma si configurano come risposta alle esigenze di conoscenza in merito alla sicurezza,
all’EMC e all’esposizione agli agenti fisici e di assicurazione della riferibilità e trasferimento tecnologico per
industrie e laboratori di taratura, misura e prova.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale).
• Definizione di strumenti e metodi per l’esecuzione di misure riferibili per la valutazione dell’esposizione
umana e per EMC. Identificazione di situazioni critiche in relazione al soddisfacimento dei limiti prescritti.
• Riferibilità delle misure di alte tensioni e forti correnti necessaria per le misure di energia e qualità della
fornitura elettrica nei sistemi di potenza e per la caratterizzazione di apparecchiature elettriche.
• Miglioramento delle capacità di taratura e misura nei settori di interesse, con ricadute in attività di
consulenza e supporto all’industria e ai laboratori , nonché nell’ambito della formazione.
Collegamento alla missione INRIM
Tutte le attività sviluppate nell’ambito del programma si inquadrano nell’area della metrologia delle
grandezze elettriche derivate, in un ampio spettro di frequenze. Esse mirano all’assicurazione della riferibilità
di strumenti di misura complessi e al trasferimento di tale riferibilità al più alto livello.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E5.1 – Campi elettromagnetici: riferimenti e tecniche di misura per l’ambiente e la
compatibilità elettromagnetica (EMC)
1 – Sviluppo di riferimenti e metodi di taratura per la metrologia dei campi elettromagnetici e per le misure
EMC.
C
2 – Analisi modellistico-sperimentale per la definizione di metodi di taratura per generatori di fenomeni
impulsivi utilizzati nelle misure di immunità su apparecchiature elettroniche.
N
3 –Strumenti e metodi per la valutazione dei livelli di emissione elettromagnetica di apparecchiature MRI
e NMR in relazione all’esposizione umana e alla compatibilità elettromagnetica con altri dispositivi. N
Progetto E5.2 Riferimenti e tecniche di misura per i sistemi di potenza
1 - Studio e progettazione di trasduttori di tensione a larga banda per tarature “in situ” sulle reti HVDC.
2 – Sviluppo di sistemi per tarature “in situ”sulle reti di distribuzione in media tensione.
C
3 - Sviluppo di sistemi per misure di Power Quality su reti di trazione elettrica in DC e AC.
N
Progetto E5.3 – Campioni e trasferimento tecnologico per i sistemi di potenza, i campi
elettromagnetici e l’EMC
1 - Estensione delle CMC in ambito MRA e partecipazione a confronti internazionali di misura per le
grandezze campi elettromagnetici e alte tensioni alternate.
C
2 - Miglioramento e automatizzazione del sistema di riferimento per generatori EMC di fenomeni
impulsivi.
N
3 - Tarature, prove e consulenza a laboratori privati e pubblici
C
61/175
Programma E6 – Nanofabbricazione
Responsabile: Luca Boarino
Personale
2011
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
TI
2,6
0,5
3,1
2012
TD
0,2
0,1
0,3
2,2
5,6
TI
2,7
0,5
3,2
2013
TD
0,1
0,1
1,5
4,8
TI
2,7
0,5
3,2
TD
3,2
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze.
Un programma focalizzato sulla micro e nanofabbricazione, a cui afferiscano vari altri programmi, e che
fornisca servizi per la realizzazione di dispositivi e materiali è strettamente legato alla sopravvivenza e alla
buona gestione di tali risorse tecnologiche. Con l’entrata in funzione di Nanofacility Piemonte l’INRiM
(gennaio 2010) si pone come una delle maggiori risorse Piemontesi nel campo delle nanotecnologie.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale).
L’impatto della nanofabbricazione sulla struttura scientifica dell’INRiM è notevole perche’ grazie al controllo
della materia su scala nanometrica sara’ possibile realizzare sia nuove famiglie di dispositivi che migliorare
le prestazioni di quelli che attualmente vengono fabbricati mediante litografia ottica. Questo programma
rappresenta probabilmente una delle più promettenti scommesse d’innovazione scientifica, tecnologica e
industriale in Piemonte.
Collegamento alla missione INRIM.
L’INRiM svolge da oltre 20 anni attività nel campo della micro e nanofabbricazione di materiali e dispositivi
per la metrologia, e grazie alle collaborazioni con altri istituti nell’ambito di progetti europei ha raggiunto una
posizione riconosciuta in vari settori, dalla superconduttivita’ ai semiconduttori nanostrutturati, dai materiali
magnetici, al grafene.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E6.1 – Elettronica Singolare
1 – Realizzazione di dispositivi SET con nuovi superconduttori e nuovi ossidi di barriera
C
2 - Implementazione della tecnica SAIL (Self-Aligned in Line)
N
Progetto E6.2 – Nanolitografia elettronica e ionica
1 - Realizzazione di giunzioni Josephson submicrometriche e di array di nanodots magnetici
N
2 – Attività su progetti e collaborazioni interne all’INRIM (vedi altre schede programma E1, E2, E7, T6 ) ed
esterne (Progetti Ominmec, MicroDiBi, PRIN su automi cellulari magnetici, et al.)
Progetto E6.3 – Fabbricazione per Self-assembling e per via elettrochimica
N
1 - Studio e utilizzo di nanosfere e processi di metal assisted etching per la realizzazione di nanostrutture
su larga area
62/175
Programma E7 – Materiali magnetici e misure
Responsabile: Paola Tiberto
Personale
2011
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
TI
6,1
2,1
8,2
2012
TD
0,9
0,9
1,4
10,5
TI
6,1
2,1
8,2
2013
TD
0,9
0,9
1,4
10,5
TI
6,1
2,1
8,2
TD
0,9
0,9
1,4
10,5
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Il Programma 7 ha per obiettivo generale lo studio avanzato sperimentale e teorico dei materiali magnetici, i
riferimenti metrologici e la misura al più alto livello nel campo del magnetismo ed i conseguenti contributi
all’innovazione ed al trasferimento delle conoscenze nell’ambito industriale ed applicativo. Il Programma
risponde ad una domanda culturale e di contributo allo sviluppo sostenibile della società. Si descrivono nel
seguito le attività correlate messe in campo per raggiungere tale obiettivo.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale).
1) Miglioramento delle capacità di preparazione di materiali magnetici e della loro caratterizzazione
strutturale. 2) Capacità di rispondere alle esigenze di progetti finanziati (e.g. NANOSPIN, NAMATECH,
PRINTAG, GREAT2020) o presentati (e.g. EMRP). 3) Avanzamenti generali nel campo della misura
magnetica e della sua riferibilità. 4) Conoscenza avanzata delle proprietà magnetiche dei materiali di
impiego presente e prospettivo ed avanzamento del contesto interpretativo.
Collegamento alla missione INRIM.
Realizzazione di attività di ricerca indipendente ed in collaborazione nei campi scientifici di interesse
strategico per INRIM ed avanzamenti della conoscenza. Progresso nel campo della misura magnetica e dei
connessi riferimenti. Promozione del trasferimento tecnologico e della diffusione delle conoscenze attraverso
pubblicazioni, progetti finanziati, attività di consulenza per l’industria. Primato dell’INRIM nei temi di ricerca
qui presentati.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E7.1 – Materiali, film sottili, e nano-micro-strutture magnetiche
1 - Preparazione di materiali magnetici cristallini, amorfi e nano-micro-strutturati. Deposizione di film sottili
per sputtering. Nanolitografia con fascio elettronico (in collaborazione con E6). Preparazione di strati sottili
magnetici con struttura dot-antidot mediante tecnica di self-assembling.
C
2 - Preparazione di sistemi di nanoparticelle ferromagnetiche disperse, di schiere di nanofili in matrici
porose, di film sottili magnetici multistrato, film sottili magneticamente duri (e.g. Fe-Pt, Alnico).
N
3 - Caratterizzazione strutturale, composizionale, e morfologica dei materiali preparati e di materiali
acquisiti attraverso le seguenti tecniche: XRD, SEM/TEM (in coll con E6), AFM/MFM, DSC,
C
Progetto E7.2 – Fisica dei materiali magnetici per le applicazioni e l’efficienza energetica
1 - Sviluppo di metodologie di misura in larga banda (DC – GHz) in materiali magnetici dolci. Metodi di
misura magnetica in regime bi-dimensionale in materiali dolci compositi Analisi comprensiva di
magnetizzazione e perdite di energia da DC alle micro-onde. Sensori magnetici (Progetti OMRON,
PolyMag, FluoMag).
N
2 - Fenomenologia e comprensione della struttura magnetica, del processo di magnetizzazione e degli
effetti di magnetotrasporto e spintronica in film sottili e nanostrutture. Risonanze ferromagnetiche in film
sottili.
N
3 - Analisi della dinamica di magnetizzazione tramite tecniche magneto-ottiche. Determinazione con
tecnica magneto-ottica stroboscopica superveloce (fino alla regione del GHz), combinata con tecnica
induttiva pulsata (PIMM), dei rilassamenti della magnetizzazione e dei fenomeni di precessione di spin in
film sottili.
N
Progetto E7.3 – Campioni delle grandezze magnetiche e misure
C
1 - Mantenimento dei riferimenti e delle capacità di misura (CMC) nel campo dei materiali magnetici dolci e
dei magneti permanenti. Revisione delle procedure e mantenimento in qualità del laboratorio.
2 - Sviluppo della misura magnetica e della riferibilità in nanostrutture (Progetto IMERA-NANOSPIN).
Sviluppo della misura riferita della magnetostrizione in lamierini amorfi (Progetto EMRP Harvesting)
3 - Misure rivolte all’’industria. Tarature, campioni di riferimento, prove sui materiali. Cicli di confronto.
63/175
Programma E8 – Proprietà elettromagnetiche della materia
Responsabile: Massimo Pasquale
Personale
2011
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
TI
4,7
0,5
5,2
2012
TD
0,9
0,9
1,1
7,2
TI
4,7
0,5
5,2
2013
TD
0,9
0,9
0,6
6,7
TI
4,7
0,5
5,2
TD
0,9
0,9
0,6
6,7
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze.
L’approfondimento dello studio dei fenomeni di dinamica di magnetizzazione, di isteresi, di magnetotrasporto
e di termodinamica di sistemi magnetici e dispositivi basati sul controllo della magnetizzazione sia con campi
magnetici che correnti elettriche. L’obiettivo è articolato in: dispositivi spintronici, sviluppo della refrigerazione
magnetica, controllo della dinamica di parete per i dispositivi e nanostrutture magnetiche per registrazione,
sensoristica, ambiente salute e territorio.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale).
I dispositivi basati sulla spintronica e sulle nanostrutture magnetiche giocano un ruolo importante nei campi
della registrazione magnetica, della realizzazione di dispositivi e delle tecnologie per il risparmio energetico,
mirando alla riduzione dei costi di preparazione ed utilizzo. La conoscenza approfondita della dinamica di
magnetizzazione in nanostrutture e in sistemi non lineari costituisce un substrato culturale indispensabile per
chi si occuperà dello sviluppo ed ingegnerizzazione di dispositivi elettronici.
Collegamento alla missione INRIM.
Lo studio dei dispositivi e fenomeni presi in considerazione nel programma è parte dello sforzo di ricerca
condotto a livello internazionale da tutti i principali gruppi attivi nel campo (NIST, PTB, NPL) per lo sviluppo
di nuove generazioni di dispositivi di interesse tecnologico e metrologico (dispositivi magneto-elettronici,
nano-oscillatori controllabili in corrente, dispositivi magneto-calorici). Inoltre, attraverso il programma, l’INRIM
sviluppa e rafforza la sua posizione di leadership scientifica sui temi di ricerca sopra menzionati.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto E8.1 – Dispositivi e oscillatori spintronici
C
1 – Misura sperimentale delle auto-oscillazioni di magnetizzazione e della dinamica di vortici magnetici
indotte da correnti elettriche in nanodispositivi spintronici a “spin-transfer”.
2 - Sviluppo di un nuovo modello di dinamica stocastica di magnetizzazione in cui le fluttuazioni termiche
sono descritte tramite il processo di Poisson; sua applicazione a fenomeni di switching e di autooscillazione in nanomagneti sottoposti ad effetti di "spin transfer"
N
3 – Applicazione di metodi di teoria dei sistemi dinamici nonlineari allo studio della chaos deterministico
nella dinamica di magnetizzazione; applicazione dei risultati alla interpretazione di fenomeni di inversione
della magnetizzazione in nanomagneti.
N
Progetto E8.2 - Termodinamica ed effetti
1 - Sviluppo della refrigerazione magnetica a temperatura ambiente (prog. FP7 SSEEC) caratterizzazione
delle proprietà magnetocaloriche dei materiali e sviluppo di modelli micromagnetici fenomenologici. C
2 - Effetti magneto-termici: a) caratterizzazione delle proprietà magneto-caloriche di leghe Fe-Ni, NiMn(GaSn-In) b) misure in campo magnetico di conducibilità elettrica e termica in materiali con transizioni di
fase meta-magnetica e/o half-metals (La-Fe-Co-Si e Co-Mn-Sn).
C
- Sviluppo delle tecniche di calorimetria differenziale in campo magnetico: a) calorimetro con criostato a dito
freddo con micro celle Peltier. b) valutazione dell’incertezza nella misura della capacità termica secondo
la GUM per il metodo a celle Peltier.
C
Progetto E8.3 – Controllo della dinamica di pareti magnetiche per dispositivi
1 - Misure e analisi della dinamica di magnetizzazione in film sottili: ottimizzazione dell’analisi di immagini
MOKE (magneto-ottiche) in presenza di rumore; effetto della misura sulla statistica delle valanghe; misura
induttiva e ottica sullo stesso campione per confronto delle proprietà statistiche e sviluppo di modelli per il
motodi pareti e relative classi di universalità.
N
2 - preparazione e misura di micro- e nano-fili magnetici. Studio delle proprietà di magnetizzazione
mediante misura delle proprietà di creep delle pareti in micro-fili con tecniche ottiche e modellizzazione di
moto di pareti in nano-strutture con disordine.
N
64/175
3 - Analisi teorica e misura sperimentali degli effetti di “spin transfer” sul moto delle pareti nelle micro- e
nano-strutture per la realizzazione di dispositivi funzionali.
N
Progetto E8.4 – Nanostrutture magnetiche per registrazione, sensoristica, ambiente e scienze della
vita
1 – Studio delle dinamiche di magnetizzazione e di magnetotrasporto in nanostrutture magnetiche
patternate o prodotte per self assembling.
C
2 - Analisi delle proprietà magnetiche di nanoparticelle di magnetite disperse in acqua, funzionalizzate in
superficie con polimeri biodegradabili.
N
3 – Studio delle proprietà magnetiche e sviluppo di modelli atti a descrivere il comportamento collettivo di
aggregati di nanoparticelle e di nanostrutture ferromagnetiche interagenti. Studio delle polveri
nanometriche di ossido di ferro per inchiostri e per usi biologici (progetto PRINTAG)
N
65/175
Divisione Meccanica
Responsabile: Mercede Bergoglio
Articolazione della divisione
L’attività della divisione si articola in sei programmi di ricerca:
•
M1: Misure di massa (W. Bich)
•
M2: Dinamometria (A. Germak)
•
M3: Meccanica dei fluidi (P. Spazzini)
•
M4: Mise en pratique del metro e tecnologie per lo spazio (M. Zucco)
•
M5: Ingegneria di Precisione (A. Balsamo)
•
M6: Sistema Internazionale e Costanti Fondamentali (E. Massa)
Essi sono finalizzati allo sviluppo di tecnologie, competenze scientifiche, tecnologie, e capacità di misura
delle grandezze meccaniche. I programmi riguardano il mantenimento e il miglioramento dei campioni, la
disseminazione delle grandezze, la ridefinizione del kilogrammo sulla base delle costanti fondamentali della
fisica; lo sviluppo di metodi e strumenti per il settore aerospaziale, delle macchine utensili, della visione
robotica; lo sviluppo di metodi matematici e statistici per l'analisi dei dati sperimentali e per la valutazione
dell'incertezza.
M1 Misure di massa
M2 Dinamometria
M3 Meccanica dei fluidi
M4 Mise en pratique del metro e tecnologie per lo spazio
M5 Ingegneria di Precisione
M6 Sistema Internazionale e Costanti Fondamentali
ICT
Tecnologie
Aeronautiche
e Spaziali
Salute e
Qualità della
Vita
Nano- e MicroTecnologie
Energia
Sicurezza
Programmi di ricerca e tematiche trasversali
Ambiente
Molte attività dei programmi della divisione trovano riferimento ai temi indicati nella seguente tabella:
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
Stato di attuazione delle attività relative al 2010
In generale i risultati conseguiti nel corso dell’anno sono in accordo con quanto prefissato nel piano triennale
2010-2012. I risultati di rilievo riguardano la misurazione del parametro reticolare dell’interferometro a raggi
X in silicio monoisotopico con incertezza tipo relativa 3.5 x 10-9, il completamento degli interferometri per
misure alla nanoscala, la realizzazione di una tavola (velocità di rotazione controllata da zero a 20 giri/s con
errori di rotazione e accelerazioni molto piccoli) per testare sensori ottici per applicazioni spaziali su satelliti
in rotazione. L’analizzatore spettrale di immagine nell’infrarosso (0.9-1.7 um) è stato utilizzato per misure
spettroscopiche della radiazione solare in atmosfera e per imaging termico.
È stata conclusa la realizzazione dell’attuatore con risoluzione picometrica per il progetto Nanotrace.
Nell’ambito del mantenimento delle unità SI di competenza si sono determinati i volumi di campioni solidi
attraverso pesate in aria a diverse densità, si è validato un nuovo campione di pressione, e la divisione
partecipazione a 14 confronti chiave e EURAMET.
Nelle tabelle seguenti sono riportati i dettagli di ripartizione delle pubblicazioni 2010 e i principali prodotti di
trasferimento conoscenze, suddivisi tra prodotti specifici e attività formative (aggiornamento al 24 gennaio).
La Tabella 1 riporta i dettagli delle pubblicazioni prodotte nel corso dell’anno; le tabelle 2 e 3 riportano i
principali prodotti di trasferimento delle conoscenze, suddivisi tra prodotti specifici e attività formative.
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Tabella 1 - Pubblicazioni nell’anno 2010
Descrizione
2010
Volumi
Articoli su riviste con IF
Altri articoli e capitoli di libro
Articoli su atti di congresso
Rapporti tecnici
Comunicazioni internazionali
Comunicazioni nazionali
0
9
0
12
26
5
1
53
Totali
Tabella 2 - Knowledge transfer – altri prodotti di valorizzazione applicativa
Descrizione
Contratti di ricerca attivi nell’anno
di cui nuovi
Brevetti depositati in Italia o all’estero
Estensioni di brevetto all’estero
Certificati di taratura
Rapporti di prova
Altri certificati e rapporti
CMC pubblicate sul KCDB del BIPM
Procedure di taratura
Procedure di prova
2010
15
5
0
2
340
0
15
164
62
0
Tabella 3 - Knowledge transfer – formazione
Descrizione
Dottorati (triennali) attivati nell’anno
Tesi concluse nell’anno (dottorato)
Tesi concluse nell’anno (II livello)
Tesi concluse nell’anno (I livello)
Ricercatori stranieri presso INRIM (mesi-persona)
Ricercatori INRIM all’estero (mesi-persona)
Seminari INRIM di esperti interni
2010
0
1
1
1
6,5
0,5
2
Obiettivi generali del triennio
La divisione si pone l’obiettivo di rispondere ed anticipare i bisogni di metrologia nelle grandezze di
competenza (lunghezza, massa e grandezze derivate) provenienti dalla società e dall’industria: garanzia, in
ambito internazionale e nazionale, e miglioramento della riferibilità alle unità SI, e trasferimento delle
conoscenze e loro adattamento a specifiche applicazioni.
Strumento privilegiato per l’individuazione di tali bisogni sono i bandi competitivi per la proposta di progetti di
ricerca a finanziamento pubblico. Si individuano in particolare le seguenti opportunità: europee (EMRP, CE 7
PQ), nazionali (PRIN), regionali (MESAP). Esse permettono di spaziare dalla ricerca del più alto livello a
quella più applicativa e di diretto interesse industriale; inoltre permettono di rafforzare le collaborazioni
internazionali e nazionali.
Obiettivi specifici del triennio riguardano:
67/175
- la positiva conclusione del progetto internazionale per la determinazione della costante di Avogadro ha
dimostrato che è possibile realizzare un prototipo del kilogrammo in Si28 con un’incertezza pari a 10 g;
prossimo obiettivo è identificare la deriva del prototipo internazionale di Pt-Ir nell’arco di trenta anni e
rendere consistenti le realizzazioni primarie delle singole nazioni per mezzo di una scala pratica di massa.
- lo sviluppo di sistemi interferometrici assoluti con risoluzioni che raggiungono l’ordine di grandezza della
lunghezza d’onda.
- lo sviluppo di un sistema di misura di basse pressioni per mezzo della variazione dell’indice di rifrazione del
gas residuo.
Lo schema che segue mostra in dettaglio l’articolazione dei programmi.
PROGRAMMA
M1: Misure di massa
M2: Dinamometria
M3: Meccanica dei fluidi
Progetto
1. Campioni di massa e densità dei solidi
2. Metodi matematici e statistici per la metrologia
1. Campioni e metodi primari per la forza, coppia,
durezza e accelerazioni
1. Misure della densità e viscosità dei fluidi
2. Misure fluidodinamiche
3. Campioni per la fluidodinamica
4. Campioni di pressione e microportate di gas
1. Interferometria assoluta e per lunghe distanze
M4: Mise en pratique del metro e tecnologie per lo 2. Tecnologie di supporto per le missioni spaziali
spazio
3. Campioni di lunghezza d’onda
1. Nanometrologia
M5: Ingegneria di Precisione
2. Metrologia dimensionale per l’industria
3. Visione artificiale
4. Campioni per l’ingegneria di precisione
1. Definizione atomica del kg
M6: Sistema Internazionale e Costanti
Fondamentali
2. Definizione elettrica del kg
3. Caratterizzazione di materiali elastici per
applicazioni biomediche
Ricerca e sviluppo
In ambito europeo, nei primi mesi del 2011 la divisione porterà a termine 6 Joint Research Projects
nell’ambito dell’iniziativa iMera Plus nelle aree SI and Fundamental Constants e Length iniziati nel 2007.
A questi progetti si aggiungiungono quelli già in corso Metrology for Liquefied Natural Gas dell’EMRP 2009 e
SOMMACT del 7 PQ che riguarda la metrologia industriale per le macchine utensili.
La divisione ha presentato 9 proposte di progetto relative alla call Industry e 4 proposte di progetto relative
alla call Environment nell’ambito del EMRP2010 (Art. 169 del trattato Europeo). I progetti accettati
riguardano:
Industry
- Dynamic mechanical properties and long-term deformation behaviour of viscous materials – JRP 03i
(partecipazione 28 mesi/persona in collaborazione con divisione T)
- New generation of frequency standards for industry- JRP 07i (partecipazione,16 mesi/persona in
collaborazione con div O)
- Vacuum metrology for production environments – JRP 14i (coordinamento WP, 50 mesi/persona)
- Traceable Dynamic Measurement of Mechanical Quantities –JRP 20i (partecipazione, 12 mesi/persona)
Environment
- Metrology for Pressure, Temperature, Humidity and Airspeed in the Atmosphere – JRP 02e
(partecipazione, 7 mesi/persona, in collaborazione con divisione T)
- Traceability for Surface Spectral Solar Ultraviolet Radiation Traceable - JRP 09e (partecipazione, 12,5
mesi/persona, in collaborazione con O)
- Radiometry for Remote Measurement of Climate Parameters – JRP 17e (partecipazione, 8 mesi/persona,
in collaborazione con O)
68/175
E’ in attesa di valutazione il progetto TRAM-7 PQ che si propone di validare la teoria della relatività generale
attraverso la misura della deflessione, causata dal sole, della luce proveniente da una stella.
Sempre in ambito internazionale, verrà verificata la possibilità di realizzare un torsiometro dinamico assoluto
basato su misurazioni elettriche del momento d’inerzia di un rotore.
Verrà attivata una collaborazione con l’Institut Laue-Langevin che riguarda il supporto scientifico alla messa
in funzione del diffrattometro GAM6 e la riferibilità della misura di temperatura del cristallo di silicio nel
campo (0-30) °C.
In ambito nazionale, è iniziata l’attività legata al progetto PRIN 2008 Innovazione del controllo geometrico
(INDACO) il cui obiettivi sono lo sviluppo di una nuova stazione di taratura di calibri a passi e
l’organizzazione di un confronto di misura.
Inoltre sono state presentate domande di finanziamento nell’ambito del PRIN 2009 per progetti relativi alla
caratterizzazione di generatori eolici presso il MATTM e allo sviluppo di un prototipo di nuova generazione
della nano bilancia per la misura di micro spinte di propulsori.
Continuano le attività relative all’integrazione della lettura interferometrica sulla nano bilancia e la sua
caratterizzazione metrologica, e la realizzazione dell’interferometro assoluto iniziato con il bando INRIM
nuove idee.
In ambito regionale, la divisione partecipa al Polo Innovativo “Meccatronica” dove sono in corso 3 progetti
(FAROS, ProMaME, AMICO) e dove sono state presentate le proposte per 3 nuovi progetti che riguardano
lo sviluppo di: macchine per il collaudo di trasduttori MEMS di pressione e di accelerazione, guide ottiche e
microplastiche. E’ inoltre in corso il progetto STEPS (visione robotica per lo spazio).
E’ stato avviato un programma di ricerca in ambito biomedico con la Facoltà di Medicina di Torino e con il
POLITO della durata di un anno per la caratterizzazione di materiali per applicazioni ortodontiche.
A supporto alle attività scientifiche si sviluppano tecniche per l’analisi dei dati e della valutazione
dell’incertezza di misura anche attraverso l’attività normativa in campo internazionale.
Ruolo NMI
La divisione riproduce e mantiene le unità di misura SI per le misure di lunghezza, angolo, massa, densità di
solidi e liquidi, viscosità di fluidi, forza, vibrazione, pressione, portate di gas, velocità dell’aria. Intensa è
l’attività di mantenimento dei campioni nazionali che richiedono periodiche e impegnative verifiche per
garantire i livelli di incertezza dichiarati. Nel corso del triennio proseguono le attività per lo sviluppo di nuovi
campioni per la misura: delle piccole portate di gas, della forza fino a 100 kN e della massa di valore
inferiore al mg e di una nuova stazione di taratura di calibri a passi. Proseguirà lo sviluppo di: sensori senza
contatto per la metrologia a coordinate e per la nanometrologia delle superfici, una tavola goniometrica di
precisione basata su un nuovo concetto di encoder angolare. Il rilevante investimento che riguarda il nuovo
comparatore di massa permetterà di affrontare le esigenze legate alla futura definizione del kilogrammo,
specialmente per quanto attiene alla mise en pratique.
Nel corso del triennio verrà aggiornato e completamente rivisto l’impianto per la realizzazione del campione
di portata d’acqua. Si prevede, inoltre, di dotare l’impianto di un modulo aggiuntivo che permetterà di
misurare un differenziale di temperatura, primo passo verso la definizione di un riferimento per la misura
della quantità di energia termica fornita ad un’utenza.
L’attività che riguarda la realizzazione del metro mediante misure assolute di frequenza con il pettine di
frequenza si è consolidata e verrà proposta una nuova CMC ed è iniziato il servizio di riempimento e
controllo delle qualità delle celle a vapore di iodio per la realizzazione del metro e per applicazioni
spettroscopiche.
Nell’ambito dell’MRA, la divisione partecipa a 14 confronti di misura EURAMET, CCM e CCL per le
grandezze di propria competenza. Fanno riferimento alla divisione 164 CMC e nel prossimo triennio
verranno proposte nuove CMC nelle aree portata di gas e pressione.
RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (k€)
Descrizione
A 1 - Contratti e progetti di ricerca attivi
2 - Joint Research Project EMRP attivi
B - Prove e prestazioni
Totale
C 1 - Proposte EMRP
2 - Proposte contratti di ricerca
2011
251
362
325
938
2012
250
350
350
950
2013
220
330
350
900
100
488
260
516
670
250
69/175
SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (K€)
Descrizione
2011
2012
2013
Investimento
444
312
457
A - contratti attivi
290
197
279
B – prove e prestazioni
154
115
178
C – contratti proposti
223
246
288
Funzionamento
296
469
304
A - contratti attivi
194
296
186
B – prove e prestazioni
103
173
118
C – contratti proposti
148
370
432
Missioni
61
57
63
A - contratti attivi
56
52
58
5
5
5
20
30
30
Personale non strutturato
136
112
76
A - contratti attivi
121
97
61
B – prove e prestazioni
15
15
15
C – contratti proposti
97
130
170
938
950
900
2012
60
2013
50
B – prove e prestazioni
C – contratti proposti
Totale
SPESA PREVISTA DALL’OFFICINA INRIM IN CARICO ALLA DIVISIONE MECCANICA (K€)
2011
50
Descrizione
Investimento e Funzionamento
RISORSE UMANE
Personale al 31/12/2010
Ricercatori
TI
TD
19
3
1
Tecnologi
TI
TD
Tecnici1
TI
TD
21
Amministrativi
Totale personale
43
di cui 5 in Officina e 2 in “esonero dal servizio”
Ulteriori risorse umane
Associati Assegnisti Borsisti
2
3
2
Dottorandi
1
Collab.
Prof.
Ric
ospiti
2
Programmazione fabbisogno personale presunto nel triennio
Anno
Ricercatori
Tecnologi
Tecnici
TI
TD
TI
TD
TI
TD
2011
1
3
1
1
2012
3
2013
1
3
-
Totale
10
Totale
6
3
4
70/175
Programmazione fabbisogno altro personale presunto nel triennio
Anno
Assegnisti
Borsisti
2011
5
6
2012
6
5
2013
6
5
Totale
11
11
11
RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE
Le infrastrutture già a disposizione per l’attuazione del piano triennale sono elencate in appendice 2.
La Divisione prevede di spendere in investimenti 2011 la cifra totale di 444 K€.
INTERAZIONI CON LA RETE DI RICERCA
Ricercatori della divisione sono presenti, anche con ruoli di coordinamento, nel CCM, CCL e JCGM e nei
relativi gruppi di lavoro, nei TC-M e TC Flow dell’EURAMET, nei comitati tecnici dell’IMEKO, del CIRP e
dell’ISO. Sono attive collaborazioni di ricerca con università e istituti di ricerca esteri. La divisione partecipa a
38 progetti EURAMET su 95 attivi nel settore della massa e grandezze derivate e della lunghezza.
A livello nazionale proseguono le collaborazioni con università, istituti di ricerca, CMM Club Italia, industria
manufatturiera e con l’UNI per quanto riguarda l’attività di normazione.
FORMAZIONE E ALTRE MODALITÀ DI TRASFERIMENTO DELLE CONOSCENZE
La divisione svolge una intensa attività di taratura nei vari settori di competenza prevalentemente rivolta ai
centri del Servizio di Taratura in Italia con l’emissione di oltre 400 certificati ogni anno. L’attività di supporto
all’accreditamento riguarda 149 laboratori accreditati. La divisione svolge attività di formazione attraverso
corsi sia a livello universitario sia per laboratori di prova o di taratura. Inoltre la divisione dirige le attività
dell’Associazione CMM Club Italia, finalizzate alla promozione in Italia della conoscenza della metrologia
dimensionale.
VALUTAZIONE DELLE ATTIVITÀ DI RICERCA
Dal rapporto di valutazione delle attività svolte nel 2009 (predisposto dal Comitato di Valutazione il 16
dicembre 2010) sono stati estratti i dati riassunti nel seguito che mostrano l’evoluzione degli indicatori relativi
alla capacità scientifiche della divisione.
Indicatori
2009
Mean
Value
a1: Numerosità della produzione globale definita come il numero dei prodotti per FTE
a2: Numerosità della produzione scientifica definita come il numero delle pubblicazioni
su riviste, atti di conferenze o libri con o senza IF per FTE
B1 Qualità media della produzione scientifica definita come il valore medio degli IF
B2Numerosità della produzione scientifica a livello internazionale definita come il
numero delle pubblicazioni su riviste internazionali con IF per FTE
6,0
4,5
2,9
2,5
1,6
1,7
1,3
1,1
1,5
1,3
C Presenza a livello internazionale definita come il numero di articoli su Atti di Conferenza e
comunicazioni a conferenze internazionali, seminari e riunioni per FTE
Nella tabella seguente sono riportati i prodotti salienti “highlights” scelti dalla divisione e valutati per quanto
concerne la rilevanza scientifica e pubblicati su riviste internazionali.
Prodotti salienti
M
INRIM
Numero
2
8
Numero/Progr.
0,40
0,36
Numero/Esperto
Media IF
0,094
3,88
0,061
3,85
Media CI
0,50
1
71/175
Infine nel seguito sono riassunte le attività di ricerca ritenute salienti:
Program
Metrol.
subfields
Highlights of research on
measurement standards and
fundamental constants
MASS,
AVOG,
DENS
FORCE,
GRAV,
HARD,
VIBR
DENS,
VISC,
FLOW,
PRESS
Avogadro and molar Planck (NA h)
constant (lattice parameters of
WASO04 crystals)
M4
LENG
Long range interferometer
M5
DIM.MET
M1
M2
M3
Other research highlights
1
Software to reconstruct a mass
distribution generated gravity field
Low pressure meas. Standard
Nanobalance project and
realization for Thales-Alenia
Space
Near IR thermal imaging
spectrometer
Nano-angles generator for
autocollimators calibration
1
1 (1t)
1
L’attività della divisione nel ruolo di Istituto primario è ampiamente soddisfatta e ben introdotta a livello del
Meter Convention e in European regional metrology organisation EURAMET.
72/175
Programma M1 – Misure di Massa
Responsabile: Walter Bich
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
2,7
1
3,7
2012
TD
0,7
4,4
TI
2,7
1
3,7
2013
TD
1
4,7
TI
2,7
1
3,7
TD
1
4,7
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze:
Sul piano della ricerca di base:
Attuare la raccomandazione della CIPM '07 “preparative steps towards new definitions of the kilogram, ... in
terms of fundamental constants”, per quanto attiene alla mise en pratique della futura definizione del
kilogrammo.
Contribuire alla revisione del Sistema Internazionale.
Sul piano della missione istituzionale (campioni e ricerca incrementale):
Mantenere, disseminare e migliorare il campione nazionale di massa. Nell’ambito di tale missione si è
sviluppata negli anni un’attività parallela relativa allo studio delle problematiche inerenti la valutazione
dell’incertezza di misura (non solo nel campo specifico) con sviluppi in campo normativo internazionale che
le hanno conferito carattere semipermanente (10 anni da ora).
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Avanzamento e diffusione delle conoscenze scientifiche e ricadute tecnologiche nel settore della
strumentazione di misura e controllo di precisione; maggiore fiducia nella stabilità del prototipo
internazionale da cui dipende la metrologia pratica della massa.
La realizzazione, il mantenimento e la disseminazione dei campioni delle unità di misura di competenza
garantiscono riferibilità e accuratezza per la tutela dei consumatori ed il miglioramento della qualità dei
prodotti.
L’analisi dei dati sperimentali e la valutazione dell’incertezza producono stime più accurate e credibili.
La pubblicazione di documenti normativi contribuisce all’armonizzazione a livello internazionale dei metodi di
analisi dei dati nelle misurazioni.
Collegamento alla missione INRIM
Ricerca metrologica di base per consolidare e sviluppare concettualmente e tecnicamente il Sistema
Internazionale delle Unità.
Il progetto “campioni” è totalmente inserito nella missione di un istituto nazionale di metrologia, per quanto
riguarda da una parte l’attività sul campione di massa, dall’altra l’attività pre-normativa e normativa in campo
internazionale sull’analisi dei dati e la valutazione dell’incertezza.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto M1.1 – Campioni di massa e densità di solidi
1 – Messa in funzione del comparatore M_one
Progetto M1.2 – Metodi matematici e statistici per la metrologia
1 –Nuova edizione della “Guide to the expression of uncertainty in measurement”
2 – Sviluppo di altri documenti previsti dal JCGM – WG1
3 – Collaborazione nel JRP 20
N
C
N
C
N
C
73/175
Programma M2 – Dinamometria
Responsabile: Alessandro Germak
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
1,7
3
4,7
2012
TD
1
1
1,1
6,8
TI
1,2
3
4,2
2013
TD
1
1
1
6,2
TI
1
3
4
TD
1
1
1
6
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Mantenimento e ricerca incrementale sui campioni nazionale di forza, coppia e durezza, e sviluppo delle
capacità di misura in riferimento alle esigenze scientifiche, economiche e sociali (riferibilità dei campioni).
Mantenimento e ricerca incrementale sui campioni e metodi primari di accelerazione in riferimento alle
esigenze scientifiche, economiche e sociali, quali la ridefinizione dell’unità di massa, la riferibilità dei
campioni e il monitoraggio delle zone vulcaniche Italiane.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
I risultati scientifici attesi riguardano il miglioramento ed una miglior determinazione dell’incertezza di misura
e l’acquisizione di know-how specifico per la realizzazione di campioni primari che, in ambito economico e
sociale, si può riversare insieme alla riferibilità, alle aziende del settore.
In particolare, nella misura dell’accelerazione statica, riguardano la metrologia di base, con la ridefinizione
dell’unità di massa, e la vulcanologia, nel monitoraggio aree vulcaniche.
Collegamento alla missione INRIM
Le attività svolte sono ben inserite nella missione di un istituto nazionale di metrologia sia per quanto
riguarda l’attività sui campioni di competenza, sia per le attivitàdi pre-normativa e normativa in campo
internazionale sia per la disseminazione alle industrie e ai laboratori accreditati.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto M2.1 – Campioni e metodi primari per la forza, coppia, durezza e accelerazioni
N
C
1. Realizzazione e caratterizzazione nuovi campioni e sistemi di misura di forza (dinamometri
multicomponenti, macchine campioni 1.3 kN,100 kN > 1MN ) di coppia (2 kN·m, 50 N·m) gravimetria
N
C
2. Partecipazione a confronti chiave per le grandezze di interesse
N
C
3. Partecipazione a progetti di ricerca (europei-JRP, regionali Polo Meccatronica, industriali) N
C
4. Studio nuovi metodi di misura delle grandezze d’interesse (penetratori di diamante, immagini impronte
3D, forze dinamiche)
N
C
74/175
Programma M3 – Meccanica dei Fluidi
Responsabile: Pier Giorgio Spazzini
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
TD
5,4
1,6
2,7
8,1
1,6
2,95
12,65
2012
TI
TD
5,55
1,2
3
8,55
1,2
1
10,75
2013
TI
TD
5,55
0,2
3
8,55
0,2
1
9,75
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Mantenimento e sviluppo delle capacità di misura relativamente alle grandezze di competenza: portate di
gas e acqua, velocità dell’aria, densità e viscosità di fluidi, pressione.
Ricerche su strumentazione, tecniche di misura e di analisi; evoluzione dei campioni e introduzione di nuove
tecniche di misura; confronti internazionali in vari settori; sviluppo di misure interdisciplinari in collaborazione
con altre Divisioni. Presentazione di progetti di ricerca in ambito internazionale (EMRP) e nazionale (es
PRIN).
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Contributo alle conoscenze nei campi di interesse relativi al Programma (proprietà dei fluidi, fluidodinamica,
misurazione di pressione e portata), disseminazione delle unità.
Ricadute in vari settori (aerospaziale, alimentare, automotive, generatori eolici ecc.).
Miglioramento dell’efficienza e dell’impatto ambientale di sistemi industriali.
Collegamento alla missione INRIM
Definizione e disseminazione delle grandezze di competenza;
Sviluppo di nuove metodologie di misura;
trasferimento delle conoscenze a supporto del tessuto industriale.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto M3.1 – Misure di densità e viscosità
N
C
1 – Dati di riferimento densimetrici per il Gas naturale Liquefatto - GNL
2 - Caratterizzazione di materiali di riferimento per uso densimetrico a differenti temperature e pressione
3 - Coordinamento del key comparison CCM.D-K4
Progetto M3.2 – Misure Fluidodinamiche
N
C
1. Sviluppo del sistema di misura della portata d’acqua e di modelli per il trasporto di energia termica
2. Metodologie per misure ambientali
3. Metodi innovativi per l’analisi dell’incertezza
Progetto M3.3 – Campioni per la Fluidodinamica
N
C
1. Ricaratterizzazione impianto GVP.
2. Completamento sviluppo apparecchiatura per taratura LDV.
3. Confronti Internazionali.
4. Riallestimento strumentazione per impianto portata di liquidi.
Progetto M3.4 – Campioni di pressione
N
C
1 – Confermare le CMC del settore ed estendere le capacità di misura delle piccole portate di gas
2 – Partecipazione JRP 14 Ind Vacuum metrology for production environments
3 – Simulazioni con metodo DSMC (Direct Simulation Monte Carlo) di portate di gas in regime molecolare
4 – Contratto industriale studio degassamento materiali
75/175
Programma M4 - Mise en pratique del metro e tecnologie per lo spazio
Responsabile: Massimo Zucco
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot
Ulteriori risorse umane
Assegnisti
Totale
2011
TD
TI
2,65
1,5
4,15
2012
TD
TI
2,65
1,5
4,15
0,8
4,95
2013
TD
TI
2,65
1,5
4,15
4,15
4,15
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Il programma persegue gli obiettivi generali definiti nei compiti istituzionali dell’INRIM: la realizzazione della
definizione del metro, il mantenimento e la disseminazione dei campioni di lunghezza. Altri obiettivi del
programma sono quelli delineati nel TP3 "Length" dell’EMRP e nelle Roadmaps di IMERA, quali lo sviluppo
di nuove tecniche interferometriche.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Lo sviluppo di sistemi interferometrici assoluti con risoluzioni che raggiungono l’ordine della lunghezza
d’onda nel progetto 4.1 è finalizzato a soddisfare la richiesta crescente da parte dell’industria, mentre le
attività per lo spazio nel progetto 4.2 sono funzionali a varie missioni scientifiche, e l'analizzatore spettrale è
utilizzabile per osservazioni astronomiche e in altre applicazioni (chimiche, colorimetriche,
spettroscopiche...). Infine il progetto campioni di lunghezza ponendosi al vertice della piramide metrologica
assicura la riferibilità all'unità di misura SI metro sul territorio Italiano. Inoltre il rispetto dei requisiti dell'MRA,
attraverso il mantenimento del sistema di qualità e i confronti internazionali, garantisce l'equivalenza con gli
INM stranieri e il mutuo riconoscimento dei certificati di taratura.
Collegamento alla missione INRIM
Il mantenimento, la disseminazione e la ricerca associata ottemperano alla legge 11 agosto 1991, n. 273, e
al decreto istitutivo dell’INRIM. Il programma partecipa inoltre a progetti nazionali e internazionali volti ad
attività di ricerca scientifica e tecnologica per lo sviluppo di nuove tecniche di misure. Infine il programma
promuove la formazione e la crescita tecnico-professionale di giovani ricercatori nei campi scientifici di
propria competenza e il trasferimento delle conoscenze al settore industriale.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
N
C
Progetto M4.1 – Interferometria assoluta e per lunghe distanze
1 - Conclusione della ricerca basata sul progetto PRIN2007:validazione dell’interferometro assoluto basato
su laser a femtoscondi.
2 - Progetto JRP-iMERA Plus: “Absolute long distance measurement in air”.
3 - Proseguimento bando Inrim Nuove idee: Validazione interferometro assoluto basato sull'utilizzo di due
laser agganciati in differenza di frequenza iniziato con il bando INRiM nuove idee.
4 - Realizzazione prototipo interferometro relativo a 633 nm choppato con riduzione effetti non linearità ciclici
5 - Realizzazione prototipo altimetro laser in collaborazione con Thales Alenia Space.
Progetto M4.2 – Tecnologie di supporto per le missioni spaziali
N
C
1 - JRP09e: “Traceability for Surface Spectral Solar Ultraviolet Radiation”
2 - PRIN09: “caratterizzazione di uno strumento per la misura di spinte di microthrusters”
3 - GAMEFS: applicazione del chemical bonding alla realizzazione di manufatti ottici
4 - applicazione di tecniche interferometriche alla dilatometria per materiali a basso CTE
5 - realizzazione di un prototipo di analizzatore spettrale di immagine da integrare in un microscopio a
fluorescenza.
6 - JRP17e: “Traceable Radiometry for Remote Measurement of Climate Parameters”
Progetto M4.3 – Campioni di lunghezza d’onda
N
C
1 - Mantenimento, realizzazione e disseminazione dell'unità di lunghezza
2 - Mantenimento banco di riempimento e test di celle a vapore saturo di iodio
3 - Caratterizzazione link in fibra ottica per trasferimento del riferimento al secondo e trasferimento
radiazione per realizzazione pratica del metro
4 - Realizzazione di radiazione al TeraHertz in coll. con E9.2 - Microonde ed iperfrequenze: nuove
applicazioni
5 - JRP07i: “New generation of frequency standards for industry”
76/175
Programma M5 – Ingegneria di Precisione
Responsabile: Alessandro Balsamo
Personale
Pers. Strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TD
TI
5,7
3,7
9,4
2
2
3,3
14,7
2012
TD
TI
5,7
3,7
9,4
1
1
3,2
13,6
2013
TD
TI
5,7
3,7
9,4
1
1
1,5
11,9
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Sostegno in metrologia dimensionale e visione artificiale alle attività produttive. Apertura verso la metrologia
per le macchine utensili. Riferibilità delle misurazioni odometriche per applicazioni speciali.
Sviluppo e taratura di nuovi campioni dimensionali, idonei alle mutevoli esigenze.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
L’IP è essenziale nella scienza e nell’applicazione. Il manifatturiero traina l’economia italiana e piemontese,
e ne ha esigenza diretta. L’Italia è il 4° Paese produttore e il 7° consumatore di macchine utensili, dove l’IP è
tecnologia abilitante.
La navigazione autonoma trova applicazione per lo spazio e l’esplorazione di ambienti ostili; il rilevamento di
particolato per la salute e l’ambiente.
Collegamento alla missione INRIM
La metrologia dimensionale è oggetto del CCL. L’attività di ricerca comprende 3 JRP (+1 in M4) e 1 progetto
7° PQ. V’è trasferimento tecnologico con brevetti, contratti, tarature, attività culturale.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto M5.1 – Nanometrologia
N
C
1. Contratto JRP Nanotrace, interferometria ottica ad alta risoluzione (incertezza 10 pm) per il
nanoposizionamento e le nano scienze
2. Contratto JRP Nanoparticles, metodi scatterometria e imaging ottico per analisi di micro/nano particelle
in aerosol (e su substrato)
3. Nanometrologia delle superfici: metodi di misurazione e strumentazione per la nanometrologia delle
superfici (dimensioni critiche (CD), nanowires, nanoindentazioni) e studio dell’interazione punta-campione
4. Micrometrologia ottica: implementazione di algoritmi e metodi di compensazione errori del sistema ottico
nella taratura di campioni a tratti e a gradino e di micro particelle
Progetto M5.2 – Metrologia dimensionale per l’industria
N
C
1. GEMIL: Follow-up, trasferimento al committente per l’applicazione industriale
2. NIMTech, Software (Monte Carlo; Stima metrologica in-process; validazione SW di misura)
3. SOMMACT: metrologia a bordo macchina utensile, impostazione metrologica affidata all’INRIM
4. Sensoristica senza contatto per metrologia a coordinate
5. CMM Club Italia: consolidamento nella transizione di Consiglio Direttivo
6. FAROS: Open source metrology, procedure di taratura e compensazione in ambiente open automation
7. PROMAME: metodologie caratterizzazione film sottili in applicazioni auto motive
Progetto M5.3 – Visione artificiale
N
C
1. Realizzazione del sottosistema di navigazione visuale in un prototipo di rover planetario
2. Caratterizzazione dei metodi di misura visuale in spazio aperto
3. Realizzazione di un sottosistema visuale di correzione degli errori di chiusura della traiettoria
4. (AMICO) Marker passivi e campioni di misura
Progetto M5.4 – Campioni per l’Ingegneria di Precisione
N
C
1. Partecipazione a CIPM-MRA: confronti chiave, CMC, CCL-WGDM ed EURAMET
2. Disseminazione del metro mediante servizi di taratura, supporto all’attività d’accreditamento
3. Attività di normazione ISO e UNI
4. Progetto PRIN 2008 INRIM-INDACO
77/175
Programma M6 - Sistema Internazionale e Costanti Fondamentali
Responsabile: Enrico Massa
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. Strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TD
TI
2
0,2
2,2
2012
TD
TI
2
2,5
4,7
2013
TD
TI
2
2
2
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Attuare la raccomandazione della CIPM '07 “preparative steps towards new definitions of the kilogram, ….. in
terms of fundamental constants”. Formulare una nuova proposta di ricerca nel settore dei fondamenti
tecnico/sperimentali della metrologia.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
- Sviluppo e diffusione di conoscenze scientifiche e di competenze tecniche; rafforzamento delle
fondamenta delle definizioni e delle realizzazioni delle unità di misura
Collegamento alla missione INRIM
- Svolgere e promuovere ricerche scientifiche e tecnologiche
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto M6.1 Definizione atomica del kg
1 – Upgrade apparato sperimentale d220
2 – Determinare il parametro reticolare del cristallo 28Si con incertezza relativa ur < 3x10-9
3 – Determinare NAh con ILL – GAM6
4 – Nuove proposte di attività
Progetto M6.2 Definizione elettrica del kg
1 – Torsiometro assoluto basato su di un rotore inerziale calcolabile
Progetto M6.3 Caratterizzazione di materiali elastici per applicazioni biomediche
1 – Realizzazione del laboratorio prove materiali elastici per ortognatodonzia
2 – Simulazione e modelli FEM per ortognatodonzia
N
C
N
C
N
C
78/175
OFF – Officina meccanica
Responsabile: Vincenzo Fornero
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. Strutturato
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Altri
2010
TD
TI
4
Tot.
Totale
4
5
2011
TD
TI
1
5
1
5
2012
TD
TI
5
5
5
5
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze : Assistenza, progettazione, e
realizzazione lavorazioni meccaniche, legate all’attività del Dipartimento.
Principali attività da svolgere nel 2011 :
Formazione del personale attraverso corsi di disegno e progettazione e formazione sulla sicurezza
nell’ambiente di lavoro.
Supporto alla realizzazione del prodotto anche attraverso la progettazione con analisi meccanica strutturale.
Riorganizzazione del magazzino materiali e informatizzazione del materiale a magazzino.
Razionalizzazione degli ambienti e ammodernamento macchinari.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale):
Impatto a livello di tutti i programmi del Dipartimento.
Collegamento alla missione INRIM
Supportare le ricerche scientifiche e tecnologiche
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
OFF – Officina meccanica
N
C
1 – Partecipare a corsi di formazione per migliorare le capacità di progettazione e le realizzazioni
meccaniche
2 - Erogare corsi di formazione all’interno dell’INRIM per l’aggiornamento e per gli effetti degli art 36 e 37
del D.Lgs. 81/2008.
3 – Supporto alla progettazione di apparati
79/175
Divisione Ottica
Responsabile: Maria Luisa Rastello
Articolazione della divisione
L’attività della divisione si articola in quattro programmi di ricerca finalizzati allo sviluppo di competenze
scientifiche, tecnologie, e capacità di misura, riguardanti i campioni atomici per le grandezze del tempo e
della frequenza, la scala di tempo italiana, la navigazione satellitare, le grandezze della fotometria e della
radiometria nell’intervallo di frequenze dello spettro elettromagnetico dalle microonde alle radiazioni ottiche,
e l’ottica quantistica. L’attività di disseminazione e mantenimento dei campioni di competenza è concentrata
in un quinto programma di attività, al fine di garantire le necessarie sinergie di competenze:
•
•
•
•
•
O1: Campioni di frequenza (F. Levi)
O2: Algoritmi e scale di tempo (P. Tavella)
O3: Fotometria e Radiometria (G. Brida)
O4: Ottica quantistica (M. Genovese)
O5: Mantenimento e disseminazione (M.L. Rastello)
ICT
99
9
99
99
O3: Fotometria e Radiometria
9
9
O4: Ottica quantistica
9
99
9
Salute e
Qualità della
Vita
O2: Algoritmi e scale di tempo
Nano- e MicroTecnologie
9
Energia
99
Sicurezza
O1: Campioni Atomici di Frequenza
Programmi di ricerca e tematiche trasversali
Ambiente
Tecnologie
Aeronautiche e
Spaziali
Molte attività dei programmi presentano attinenze con le tematiche trasversali alla divisione come indicate
nel seguente schema.
9
99
STATO DI ATTUAZIONE DELLE ATTIVITÀ RELATIVE AL 2010
Lo stato di avanzamento delle attività e i risultati conseguiti sono in linea con quanto programmato nel piano
triennale 2010-2012. Si segnalano in particolare la caratterizzazione della fontana ciogenica ITCsF2 e il suo
confronto con il riferimento IT CSF1, la realizzazione di un link ottico a compensazione di rumore su una
distanza di 100 Km (in Laboratorio),e la realizzazione e sperimentazione di un nuovo sistema Data
Management System per l’automatizzazione delle misure e la gestione dei dati di orologi e time transfer
(GPS TWSTFT).
Di assoluto rilievo è la realizzazione di imaging in condizioni sub-shot noise. E’ stato dimostrato
sperimentalmente come i fasci “gemelli” prodotti col fenomeno di ottica non-lineare noto con fluorescenza
parametrica permettano di osservare l’immagine di un oggetto estremamente tenue posto davanti ad una
telecamera, la quale invece si perderebbe se osservata con luce tradizionale. La ricerca ha ottenuto la
copertina della rivista Nature Photonics (http://www.nature.com/nphoton/journal/v4/n4/covers/index.html) e la
recensione di Stefanie Barz e Philip Walther (rispettivamente della Facoltà di Fisica dell'Università di Vienna
e dell'Istituto "Quantum optics and Quantum Information" dell'Accademia delle Scienze d'Austria)
(http://www.nature.com/nphoton/journal/v4/n4/pdf/nphoton.2010.71.pd. L'esperimento é stato interamente
condotto e realizzato nei laboratori INRIM.
Nelle tabelle che seguono sono riportati i valori al 31/12/2010 degli indicatori di attività. Tali indicatori
saranno verificati in sede di Relazione Consuntiva. La Tab. 1 riporta i dettagli di ripartizione delle
pubblicazioni 2010.
80/175
Tabella 1 - Pubblicazioni nell’anno 2010
Descrizione
Volumi
Articoli su riviste con IF
Altri articoli su rivista e capitoli di libro
Articoli su atti di congresso
Rapporti tecnici (incluse relazioni per contratti)
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze) internazionali
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze) nazionali
Totali
2010
0
18
1
17
18
35
2
91
Nelle tabelle 2 e 3 sono riportati i principali prodotti di trasferimento delle conoscenze, suddivisi tra prodotti
specifici e attività formative.
Tabella 2 - Knowledge transfer - prodotti di valorizzazione applicativa
Descrizione
Contratti di ricerca attivi nell’anno
di cui nuovi
Brevetti depositati in Italia o all’estero
Estensioni di brevetto all’estero
Certificati di taratura
Rapporti di prova
Altri certificati e rapporti
CMC pubblicate sul KCDB del BIPM
Procedure di taratura
Procedure di prova
2010
14
2
0
0
194
22
8
39
39
0
Tabella 3 - Knowledge transfer - formazione
Descrizione
Dottorati (triennali) attivati nell’anno
Tesi concluse nell’anno (dottorato)
Tesi concluse nell’anno (II livello)
Tesi concluse nell’anno (I livello)
Ricercatori stranieri presso INRIM (mesi-persona)
Ricercatori INRIM all’estero (mesi-persona)
Seminari INRIM di esperti interni
2010
2
1
4
1
15,5
0,5
2
OBIETTIVI GENERALI DEL TRIENNIO
La divisione rafforzerà le attività di ricerca sulle conoscenze di fisica atomica e di ottica classica e
quantistica, utili allo sviluppo di campioni e metodi di misura riguardanti le grandezze di tempo e frequenza,
di fotometria e radiometria nell’intervallo di frequenze dello spettro elettromagnetico dalle microonde alle
radiazioni ottiche. L’obiettivo è di assicurare solide basi a lungo termine alle grandezze di competenza con
particolare riguardo ai fondamenti della meccanica quantistica e alla stabilità nel tempo delle costanti
fondamentali della fisica.
81/175
I programma di attività si articolano in progetti come indicato nello schema seguente:
PROGRAMMA
Progetto
O1: Campioni Atomici di
Frequenza
1. Campione primario di frequenza a fontana di cesio criogenica
2. Campioni ottici di frequenza e sistemi di trasferimento e misura
3. Campioni di frequenza e spettroscopia in cella
O2: Algoritmi e scale di tempo
1. Consolidamento UTC(IT)
2. Partecipazione alla sperimentazione del sistema Galileo
O3: Fotometria e Radiometria
1. Sistema Internazionale: riformulazione della candela
2. Tecniche ottiche per l’ambiente e la sicurezza
O4:Ottica quantistica
1. Entanglement e fondamenti di meccanica quantistica
2. Informazione e metrologia quantistica
3. Misure sub shot noise
O5: Mantenimento e
disseminazione
1. Tempo e frequenza
2. Fotometria e Radiometria
Nel triennio la divisione sarà impegnata a migliorare i campioni e le scale di misura realizzati, fornendo i
riferimenti per confronti internazionali e per la disseminazione delle unità pertinenti in ambito nazionale, con
particolare riguardo al mantenimento e alla disseminazione della scala di tempo italiana. In questo ambito, si
intende rafforzare il ruolo nazionale ed internazionale quale centro di eccellenza nel settore della metrologia
di tempo e frequenza, mediante l’acquisizione di nuove capacità metrologiche e scientifiche sia nel campo
dei campioni primari (ottici e a microonda) e dei campioni in cella, sia nella realizzazione e controllo in tempo
reale di scale di tempo. Sono previsti per il 2011 la valutazione finale dell’accuratezza di IT CsF2, i primi
esperimenti di trasferimento del segnale ottico ultrastabile su fibra commerciale stesa all’esterno del
laboratorio e la stabilizzazione del link, la caratterizzazione completa della trappola nel verde nel campione
all’Yb e la realizzazione del laser ultrastabile nel giallo, e la misura della stabilità del campione in cella POP
sino a 10000 s con misura della deriva giornaliera.
Per quanto riguarda O2, è previsto il miglioramento infrastrutturale e funzionale del laboratorio UTC(IT) e del
laboratorio radionavigazione per migliorare robustezza e capacità di servizi in tempo reale 24/24 h.
Proseguiranno le crescenti e impegnative attività relative al progetto Galileo, che si arricchiranno della nuova
unità di analisi TVF che, per la complessità e importanza che rivestirà nell’ambito Galileo, richiede il
coinvolgimento di un numero maggiore di collaboratori, in linea con quello degli altri programmi della
Divisione. Saranno sperimentati e sviluppati nuovi algoritmi per il monitoraggio di orologi e loro
sincronizzazione a distanza mediante metodi geodetici ad elevata precisione e con risultati disponibili in
tempo reale, anche in collaborazione con Politecnico Torino, LNE SYRTE e NRCan.
O3 prevede lo sviluppo di nuovi campioni per la misura di radiazioni nel visibile, in particolare il fotodiodo
calcolabile e il rivelatore criogenico capace di risolvere in numero di fotoni. Proseguirà lo sviluppo delle
tecniche di acquisizione ed elaborazione delle immagini dedicate alla diagnosi medica, e dei riferimenti di
misura a supporto della sicurezza medica e ambientale. Inizierà lo studio di rivelatori criogenici (TES/SSPD)
in nuovi contesti, quali la sicurezza, le comunicazioni in fibra ottica, e l’imaging al THz.
O4 studierà il controllo e la caratterizzazione dell’entanglement della Parametric Down Conversion, le
applicazioni delle correlazioni quantistiche alla metrologia (Quantum candela, taratura di rivelatori di fotoni) e
all’informazione quantistica: protocollo QKD controfattuale, standard europei QKD (ETSI). Per quanto
riguarda le misure sotto lo shot-noise, si prevede il: miglioramento sub shot noise in quantum imaging,
quantum illumination, e ghost imaging.
Le conoscenze acquisite verranno trasferite a vantaggio dello sviluppo tecnologico del paese, con
particolare riguardo per i sistemi di navigazione satellitari, delle comunicazioni, e dell’informazione
quantistica. Sulla base delle proprie competenze, la divisione opererà per incrementare la propria
partecipazione a progetti e collaborazioni su queste tematiche.
In particolare la divisione curerà il raggiungimento degli obiettivi della sua partecipazione al programma
iMERA Plus e la partecipazione al Programma Europeo di Ricerca Metrologica, che è stato recentemente
avviato avvalendosi dell’Art. 169 del Trattato Europeo.
82/175
Ricerca e sviluppo
La divisione partecipa a 2 Joint Research Projects nell'ambito dell'iniziativa iMERA Plus nell’area SI and
Fundamental Constants. In particolare, coordina il JRP “Candela: towards photon quantum based
standards”che coinvolge 7 NMI per un totale di 280 mesi uomo, con lo scopo di sviluppare nuovi campioni di
misura per le grandezze fotoniche dal regime analogico sino al conteggio di singolo fotone. Partecipa inoltre
al JRP “Optical Clocks” per lo sviluppo di nuovi orologi basati su transizione ottiche. Nell’ambito
dell’applicazione dell’art.169 la divisione coordina il progetto Metrology for Industrial Quantum
Communication Technologies e partecipa a 5 progetti: Solid state lighting, New generation of frequency
standards for industry, Metrology for Pressure, Temperature, Humidity and Airspeed in the Atmosphere,
Traceability for Surface Spectral Solar Ultraviolet Radiation , and Traceable Radiometry for Remote
Measurement of Climate Parameters.
Infine partecipa a 3 Progetti dell’Agenzia Spaziale Europea, 1 progetto ASI, 2 progetti PRIN, 3 progetti
regionali e ad alcuni progetti di interesse industriale. Di particolare rilievo è la partecipazione, su richiesta
ESA, alla sperimentazione sui primi satelliti del sistema Galileo, alla generazione della scale di tempo di
Galileo e alla sua stretta sincronizzazione con UTC tramite l’installazione di una nuova unità di controllo
denominata Time Validation Facility.
Nel corso del triennio la Divisione parteciperà con le proprie competenze nel tailoring di stati quantistici allo
sviluppo del Polo Innovativo “Information & Communication Technology”, in collaborazione con la
Fondazione Torino Wireless, con particolare attenzione allo sviluppo di protocolli resistenti alla decoerenza e
di standards per la QKD.
Ruolo NMI
La Divisione riproduce e/o mantiene le unità di misura SI per le misure di: tempo e frequenza, intensità
luminosa, illuminamento, flusso luminoso, luminanza, fattore spettrale di trasmissione regolare. Detiene i
campioni nazionali di competenza come elencati nel decreto 591 del 30 novembre 1993, che richiedono
periodiche e impegnative verifiche per garantire i livelli di incertezza dichiarati. Di particolare rilievo è l’attività
che riguarda la realizzazione e il mantenimento della scala nazionale di tempo.
Fanno riferimento alla Divisione 39 CMC (16 per il settore Time and Frequency e 23 per il settore
Photometry and Radiometry) pubblicate nel Key Comparison Data Base gestito dal BIPM. Il miglioramento
delle CMC è una attività continuativa basata sul miglioramento dei campioni, la semplificazione e
automazione delle procedure, l’analisi accurata dell’incertezza di misura.
Nell’ambito dell’MRA, la divisione intende partecipare ai confronti di misura in ambito EURAMET e CCPR
per le grandezze tradizionalmente di propria competenza. In particolare nel triennio si prevede di partecipare
a nuovi confronti che riguardano la fotometria di sorgenti LED e la caratterizzazione in lunghezza d’onda di
sorgenti per trasmissioni in fibra ottica. Sulla base dei risultati ottenuti, si proporranno nuove CMC in queste
aree emergenti .
RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (K€)
Descrizione
A 1 - Contratti e progetti di ricerca attivi
2 - Joint Research Project EMRP attivi
B - Prove e prestazioni
Totale
C 1 - Proposte contratti di ricerca
2 - Proposte EMRP
2011
2012
2013
1086
64
120
1270
1075
150
120
1345
900
150
120
1170
660
215
300
415
675
250
83/175
SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (K€)
Investimento
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
2011
700
634
66
2012
734
669
65
2013
640
575
65
C - contratti proposti
Funzionamento
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
483
360
326
34
390
378
344
34
508
329
296
33
C - contratti proposti
Missioni
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
249
51
46
5
200
54
49
5
262
47
42
5
C - contratti proposti
Personale non strutturato
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
35
156
142
14
28
180
166
14
37
151
137
14
110
1267
96
1346
123
1167
Descrizione
C - contratti proposti
Totale
RISORSE UMANE
Personale al 31/12/2010
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici
Amministrativi
TI
TD
TI
TD
19
2
8
1
Ulteriori risorse umane
Associati
Assegnisti
4
Borsisti
4
30
Dottorandi
4
Totale personale
Collab. Prof.
Ric ospiti
6
Totale
3
Programmazione fabbisogno personale presunto nel triennio
Anno
Ricercatori
Tecnici
21
Totale
TI
TD
TI
TD
2011
2012
1
-
4
5
1
1
-
6
6
2013
1
5
-
-
6
Programmazione fabbisogno altro personale presunto nel triennio
Anno
Assegni
Borse
2011
5
4
2012
6
5
2013
6
5
Totale
9
11
11
84/175
RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE
Le risorse strumentali e le infrastrutture già a disposizione per la realizzazione del Piano triennale sono
elencate nell’Appendice 2.
La Divisione prevede di spendere in investimenti 2011 la cifra totale di 700 K€.
INTERAZIONI CON LA RETE DI RICERCA
La Divisione partecipa al Comitato Consultivo Tempo e Frequenza (CCTF) presiedendone tre gruppi di
lavoro, al Comitato Tecnico Tempo e Frequenza (TC-TF) dell’EURAMET, al Comitato Consultivo Fotometria
e Radiometria (CCPR) e ai suoi gruppi di lavoro, al Comitato Tecnico Fotometria e Radiometria (TC-PR)
dell’EURAMET, ai gruppi di lavoro di ESA, all’EFTF, ad alcune attività dell’IMEKO, a vari organismi normativi
tra cui CIE, CEN, IAU e ITU-R. Partecipa al URSI e IAU Sono attive collaborazioni di ricerca con numerose
università e istituti stranieri. La divisione partecipa a progetti di ricerca europei, per i quali ha in corso di
valutazione nuove proposte.
A livello nazionale, la divisione collabora con università e istituti di ricerca, partecipa al Comitato CNR per
l’URSI, anch con la segreteria scientifica, alla Associazione Italiana di Illuminotecnica (AIDI) e alle attività
degli enti normatori UNI e CEI. Inoltre partecipa a progetti di ricerca regionali e nazionali ed è impegnata in
contratti industriali e in attività di formazione di tecnici per l'industria e i servizi.
FORMAZIONE E ALTRE MODALITÀ DI TRASFERIMENTO DELLE CONOSCENZE
La divisione svolge una intensa attività di taratura nei vari settori di competenza, anche rivolta ai centri del
Servizio di Taratura in Italia, con l’emissione di 250 certificati ogni anno. L’attività di supporto
all’accreditamento riguarda 31 laboratori accreditati. Conduce inoltre attività di prova su materiali e
dispositivi. Questa attività porta all'emissione di 35 relazioni di prova all'anno.
Potenzialmente la divisione è in grado di proporre uno spin off per trasformare in impresa i risultati e le
competenze acquisite nel campo dei campioni di frequenza e della comunicazione quantistica. Inizialmente
la società dovrà puntare sulla commercializzazione degli eventuali brevetti e sul know how misuristico per
poi sviluppare nuovi strumenti misura. Per rendere possibile la nascita di spin-off è necessario che l’INRIM si
doti di regolamenti per disciplinare il procedimento di costituzione e le condizioni di partecipazione da parte
dei soci proponenti, partecipanti e dell’INRIM medesimo.
VALUTAZIONE DELLE ATTIVITÀ DI RICERCA
Dal rapporto di valutazione delle attività svolte nel 2009 (predisposto dal Comitato di Valutazione il 1 ottobre
2010) sono stati estratti i dati riassunti nel seguito che mostrano l’evoluzione degli indicatori relativi alla
capacità scientifiche della divisione.
Indicatori
a1: Numerosità della produzione globale definita come il numero dei prodotti per FTE
a2: Numerosità della produzione scientifica definita come il numero delle pubblicazioni
su riviste, atti di conferenze o libri con o senza IF per FTE
B1 Qualità media della produzione scientifica definita come il valore medio degli IF
B2 Numerosità della produzione scientifica a livello internazionale definita come il
numero delle pubblicazioni su riviste internazionali con IF per FTE
Div O
4,6
INRIM
4,5
2,3
2,5
1,9
1,1
1,7
1,1
C Presenza a livello internazionale definita come il numero di articoli su Atti di Conferenza e
comunicazioni a conferenze internazionali, seminari e riunioni per FTE
1,2
1,3
85/175
Nella tabella seguente sono riportati i prodotti salienti (“highlights”) scelti dalla divisione e valutati per quanto
concerne la produttività scientifica in ambito internazionale.
Prodotti salienti
Numero
Numero/Progr.
Numero/Esperto
Media IF
Media CI
Div. O
2
0,50
0,072
7,18
3,50
INRIM
8
0,36
0,061
3,85
1
Infine nella tabella seguente sono riassunte le attività di ricerca salienti per quanto concerne i campioni di
misura.
Program
Metrol.
subfields
Highlights of research on measurement
standards and fundamental constants
O1
FR.ST
Cryogenic primary frequency standard ITCsF2
O2
TIME
UTC – UTC(k) uncertainties
O3
PHOT
qu-Candela
O4
QO
qu-Candela
O5
TIME
PHOT
Other research highlights
Evaluation of all timing aspects of the
Galileo system
Superconducting devices (TES) with
<0,2 eV energy resolution
Sub-shot noise in quantum imaging
with twin beams
Network Time Services
synchronization system
L’attività della divisione nel ruolo di Istituto primario è ampiamente soddisfatta e ben introdotta a livello of the
Meter Convention and the European regional metrology organisation EURAMET.
86/175
Programma O1 – Campioni di frequenza
Responsabile: Filippo Levi
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TD
TI
4,6
1
5,6
2012
TD
TI
5,3
1
6,3
5,7
11,3
2013
TD
TI
5,3
1
6,3
3,7
10
3,7
10
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Rafforzare il ruolo nazionale ed internazionale di Ottica quale centro di eccellenza nel settore della
metrologia di tempo e frequenza, mediante l’acquisizione di nuove capacità metrologiche e scientifiche sia
nel campo dei campioni primari (ottici e a microonda) che compatti.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Il rafforzamento delle nostre capacità scientifiche porterà ad una maggiore visibilità internazionale, e fornirà
l’infrastruttura scientifica necessaria ad esperimenti di fisica fondamentale. La realizzazione di ottimi
campioni di frequenza permette anche un indubbio vantaggio competitivo nell’attribuzione di contratti di
ricerca scientifica.
Collegamento alla missione INRIM
La realizzazione e lo studio di campioni di frequenza, primari o meno, lo studio della fisica atomica che ne è
alla base, lo sviluppo delle tecniche di sincronizzazione sono parte della missione INRIM.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto O1.1 – Campione primario di frequenza a fontana di cesio Criogenica
1 – Confronti estensivi tra ITCsF1 e IT Cs F2 al fine di verificarne l’accuratezza.
2 – Misura assoluta dello shift dovuto alla radiazione da corpo nero
3 – Misure di taratura di TAI
Progetto O1.2 – Campioni ottici di frequenza e sistemi di trasferimento e misura
1 – Caratterizzazione della MOT verde per l’Yb
2 – Realizzazione radiazione ultrastabile a 578 nm, e osservazione riga di orlogio
3 – Prove di distribuzione di portanti ottiche ultrastabili in fibre ottiche commerciali
Progetto O1.3 – Campioni di frequenza e spettroscopia in cella
1 – Misura della stabilità a breve termine del POP
2 – Caratterizzazione del livello di rumore flicker e del drift del campione in cella
3 – Osservazione del fenomeno del “four way mixing” (4WM)
N
C
N
C
N
C
87/175
Programma O2: Algoritmi e Scale di tempo
Responsabile: Patrizia Tavella
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TD
TI
2,55
0,3
2,85
TI
2
2
5,2
10,05
2012
TD
2,6
0,3
2,9
TI
2
2
4,8
9,7
2013
TD
2,6
0,3
2,9
2
2
3,8
8,7
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Progettare e installare una nuova importante unità di analisi del sistema Galileo, la Time Validation Facility,
(TVF) espressamente richiesta da ESA e partecipare alla In Orbit Validation del 2010-2011 aumentando
robustezza e accuratezza del laboratorio e della scala nazionale UTC(IT) a beneficio anche delle attività
istituzionali, di ricerca e di servizio ad essi riferibili.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Le tecniche e gli algoritmi ideati e sperimentati presso INRIM sono di interesse per molti NMI e sono stati in
alcuni casi adottati come tecniche operative dal BIPM. Il ruolo dell’INRIM all’interno del progetto Galileo, nel
corso degli anni, è cresciuto notevolmente, divenendo fondamentale con la nuova unità TVF e assicurando
una notevolissima visibilità internazionale e introiti che potrebbero proseguire indefinitamente, qualora
l’INRIM continuasse a supportare l’iniziativa con una adeguata predisposizione di personale e strutture.
Collegamento alla missione INRIM
Miglioramento della realizzazione del campione nazionale UTC(IT), trasferimento tecnologico alle imprese
italiane e internazionali, attività di ricerca su temi raccomandati da gruppi di lavoro CCTF e roadmap IMERA,
attività divulgazione e formazione.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto O2.1 – Consolidamento UTC(IT) Adeguamento infrastrutturale/funzionale Laboratorio di
Tempo e Frequenza
N
C
1 - Adeguamento infrastrutturale (impianto elettrico, LAN e distribuzione segnali)
2 - Adeguamento funzionale (nuovi sistemi automatici HW e SW per misura e gestione dati)
3 – Sistema monitoraggio e segnalazione anomalie lab UTC(IT) e radionavigazione
Progetto O2.2 – Partecipazione alla sperimentazione del sistema Galileo
N
C
1 – Specifica e progettazione della Time Validation Facilitv (TVF)
2 – Installazione e prove infrastruttura informatica TVF
3 – Sviluppo algoritmi di caratterizzazione orologi e steering della scala di tempo Galileo per TVF
88/175
Programma O3 - Fotometria e Radiometria
Responsabile: Giorgio Brida
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
TI
4
2,7
6,7
2011
TD
0,5
0,5
2,4
9,6
2012
TD
TI
4
2,7
6,7
2013
TD
TI
1
1
1,1
8,8
4
2,7
6,7
1
1
1,1
8,8
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze:
La sfida scientifica consiste nella riformulazione della candela in termini di fotoni, dando maggiore coerenza
all’unità di base, fornendo i riferimenti sia per le nuove tecnologie quantistiche sia per applicazioni
tradizionali, quali le nuove più efficienti sorgenti di illuminazione, le tecniche biomediche e la sicurezza
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
I principali risultati scientifici attesi coincidono con quelli del progetto iMERA+. Le tecniche di misura per le
sorgenti luminose a stato solido (LED), che nel prossimo futuro andranno a sostituire lampade a
incandescenza e fluorescenza, avranno un significativo impatto sul risparmio energetico, mentre l’”imaging”
di radiazioni elettromagnetiche nella regione fra 300 GHz e 3 THz è di enorme interesse per la sicurezza (es.
rivelazione di esplosivi).
Collegamento alla missione INRIM
Il piano triennale risponde a questi bisogni con lo sviluppo di nuove e migliori tecniche per la definizione dei
necessari riferimenti di misura e la loro disseminazione nella comunità degli utilizzatori.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto O3.1 – Sistema Internazionale: riformulazione della Candela
1 - fotodiodo con efficienza quantica “calcolabile” (JRP quCd wp3)
2 - rivelatore con discriminazione del numero di fotoni (JRP quCd wp4)
3 - rivelatore superconduttivo a singolo fotone (SSPD) di MgB2
Progetto O3.2 - Tecniche ottiche per l’ambiente e la sicurezza
1 - Riferimenti per la radiazione UV
2 - Imaging per applicazioni mediche
3 - Tecniche di imaging iperspettrale (visibile, NIR ed estensione UV)
Progetto O3.3 - Applicazioni metrologiche nell’illuminotecnica
1 - Caratterizzazione in situ di impianti di illuminazione stradale
2 - Caratterizzazione goniofotometrica di sorgenti LED per applicazioni illuminotecniche
3 - Tecniche di misura foto-colorimetriche per i materiali e i beni culturali
N
C
N
C
N
C
89/175
Programma O4 – Ottica quantistica
Responsabile: Marco Genovese
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TD
TI
4,8
0,5
5,3
2012
TD
TI
4,8
0,5
5,3
2,6
7,9
2013
TD
TI
4,8
0,5
5,3
1,1
6,4
0,2
5,5
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
O4 è volto alla ricerca sui fondamenti della Meccanica Quantistica e sulle tecnologie quantistiche (QT), quali
l’informazione e la metrologia quantistiche (iMera Quantum Candela). In particolare si studieranno le
proprietà di stati ottici entangled (PDC, 4-wave mixing) e loro applicazioni.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Lo scambio sicuro di informazioni è uno dei pilastri fondamentali su cui si basa la società attuale. La
crittografia quantistica, basata sulle proprietà fondamentali della MQ, fornisce una risposta al problema dai
promettenti sviluppi commerciali. Inoltre, le QT aprono nuovi scenari di sviluppo:il calcolo quantistico,
l’imaging quantistico, la metrologia quantistica.Tali studi forniscono anche un importante contributo alla ricerca
di base ed alla domanda di conoscenza della nostra società.
Collegamento alla missione INRIM
La creazione di nuovi standard per la comunicazione quantistica e le applicazioni della MQ a misure di
precisione costituiscono un fondamentale elemento per il futuro della metrologia (vedi roadmap fotometria
iMera, Qu-candela ed attività svolte a NIST). Inoltre le QT rappresentano una nuova fondamentale area di
ricerca nelle scienze della materia.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto O4.1 - Entanglement e Fondamenti della meccanica quantistica
N
C
1 - Caratterizzazione degli stati di Bell prodotti in PDC ed applicazioni
2 - Studio di diverse misure di entanglement su stati PDC
3 – Protocolli tomografici innovative
Progetto O4.2 - Informazione e metrologia quantistica
N
C
1 - Studio di canali di comunicazione quantistica
2 - Schema di taratura rivelatori in regime analogico basato su correlazioni PDC e rivelatori multiplexed
3 - Standard per QKD, ETSI
Progetto O4.3 - Misure sotto shot noise
N
C
1 - Imaging quantistico (sub-shot imaging, SSN imaging, quantum illumination)
2 - 4-wave mixing in vapore Cs (al fine di realizzare una sorgente di bifotoni a banda ultra-stretta)
90/175
Programma O5 - Mantenimento dei campioni e Disseminazione delle unità di misura
Responsabile: Maria Luisa Rastello
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. Strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TD
TI
2
3,5
5,5
2012
TD
TI
2
3,5
5,5
0,2
5,7
2013
TD
TI
2
3,5
5,5
0,2
5,7
0,2
5,7
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze:
Il programma ha come obiettivo il potenziamento di tutte le attività proprie come NMI nel mantenimento dei
campioni e nell’assicurare la riferibilità al più alto livello in Italia: potenziamento delle attività per il
mantenimento dei campioni: ricerca e sviluppo incrementale su campioni e metodi, impegni internazionali nel
quadro del CIPM-MRA (CMC, KC/SC, QS), collaborazione internazionale (TC, CC) e nazionale,
disseminazione delle conoscenze (tarature, consulenze, corsi, ecc.)
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Assicurare una realizzazione delle unità SI di competenza con caratteristiche di incertezza e di affidabilità
paragonabili a quelle degli altri istituti metrologici nazionali e fornire un supporto tecnico ad enti di ricerca ed
ad industrie nazionali mediante l’attività di disseminazione e taratura
Collegamento alla missione INRIM
La realizzazione e il mantenimento dei campioni è una delle missioni fondamentali dell’INRIM
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto O5.1 – Tempo e Frequenza
N
C
1 - Misure di calibrazione per TAI
2 – Disseminazione Tempo UTC(IT) e supporto al SAL
3 - Monitoraggio dei risultati di misura tra gli orologi atomici dell’INRIM e invio dati KCDB del BIPM
Progetto O5.2 – Fotometria e Radiometria
N
C
1 - Mantenimento Campioni per la fotometria, colorimetria, radiometria di rivelatori e materiali
2 - Disseminazione unità di misura per le grandezze intensità luminosa, illuminamento, flusso luminoso,
luminanza, esposizione luminosa, temperatura di distribuzione, colore in trasmissione
3 - Disseminazione Campioni di Potenza radiazione visibile, potenza radiazione in fibra ottica, sensibilità
spettrale, trasmissione regolare e diffusa, riflessione regolare
4 - Partecipazione a confronti di misura in ambito CCPR e EURAMET- PR
91/175
Divisione Termodinamica
Responsabile: Vito Fernicola
Articolazione della divisione
L’attività della divisione Termodinamica si articola in sei programmi di ricerca che spaziano dalla
determinazione delle costanti fisiche, allo studio delle proprietà termodinamiche, acustiche e chimiche delle
sostanze e dei materiali, allo sviluppo di metodologie e dispositivi per applicazioni nei campi della salute e
dell’ambiente. I programmi di ricerca sono finalizzati allo sviluppo di tecnologie, competenze e capacità di
misura nel campo delle misure termiche, acustiche e della quantità di sostanza.
•
•
•
•
•
•
T1: Temperatura e umidità: campioni e nuovi sviluppi (M. Battuello)
T2: Tecniche di misura in termometria e igrometria (A. Merlone)
T3: Acustica fisica (R. Gavioso)
T4: Acustica in aria e ultrasuoni (C. Guglielmone)
T5: Metrologia delle bioscienze e delle sostanze in traccia (M. Sassi)
T6: Metrologia in chimica e biotecnologie (M. Sega)
9
9
Tecniche di misura in termometria e igrometria
99
99
Acustica fisica
9
9
Acustica in aria e ultrasuoni
9
Metrologia delle bioscienze e delle sostanze in traccia
99
99
Metrologia in chimica e biotecnologie
99
99
ICT
Salute e
Qualità della
Vita
Tecnologie
Aeronautiche
e Spaziali
Nano- e MicroTecnologie
Temperatura e umidità: campioni e nuovi sviluppi
Energia
Programmi di ricerca e tematiche trasversali
Ambiente
Sicurezza
Molte attività dei programmi presentano attinenze con le tematiche trasversali alla divisione. Nel seguente
schema sono riassunti i programmi che si inseriscono nelle principali tematiche.
9
9
9
9
99
9
Stato di attuazione delle attività relative al 2010
Lo stato di avanzamento dei programmi della divisione è in linea con le previsioni ed è soddisfacente dal
punto di vista delle attività e dei risultati conseguiti nei settori di competenza.
I risultati di maggior rilievo conseguiti nel 2010 per le attività di ricerca e sviluppo riguardano nuove e più
accurate misure della costante di Boltzmann, la determinazione della temperatura termodinamica al punto
dell'oro, la misura della curva di vapore del mercurio, la realizzazione di un calorimetro in AC ad alta
risoluzione, la funzionalizzazione chimica di superfici di grafene, lo sviluppo di metodi di determinazione di
selenio in matrici biologiche di materiali per la simulazione di tessuti biologici.
Nell'ambito della realizzazione e disseminazione dei campioni SI, si segnalano la realizzazione di un tubo
termoconvettore al sodio per il VSL olandese, il conseguimento di 10 nuove CMC in termometria,
l'estensione del campione di potenza ultrasonora fino a 500 W, il confronto pilota di temperatura dell'aria ed il
confronto internazionale di miscele gassose primarie di NOx.
Nell'ambito del trasferimento delle conoscenze si segnalano il ruolo di Guest Editor di un numero speciale
della rivista Int. J. of Thermophys., la partecipazione al workshop internazionale New Kelvin Dissemination
presso NPL e la docenza in corsi accademici e in scuole di alta formazione.
La divisione ha partecipato a numerosi progetti di ricerca europei. Nel corso del 2010 è stata particolarmente
attiva nella preparazione di progetti per i bandi EMRP 2010 Ambiente e Industria con la presentazione di
nove proposte di interesse.
92/175
I risultati raggiunti sono rappresentati dai valori al 31/12/2010 degli indicatori di attività riportati nelle tabelle
successive. Tali indicatori saranno controllati e validati in sede di Relazione Consuntiva. La successiva
Tab. 1 riporta i dettagli di ripartizione delle pubblicazioni 2010.
Tabella 1 - Pubblicazioni nell’anno 2010
Descrizione
LIbri
Articoli su riviste con IF
Altri articoli su rivista e capitoli di libro
Articoli su atti di congresso
Rapporti tecnici (incluse relazioni per contratti)
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze) internazionali
Comunicazioni (seminari, riunioni, conferenze) nazionali
Totali
2010
1
31
2
16
23
26
1
100
Nelle tabelle seguenti sono riportati i principali prodotti di trasferimento di conoscenze, suddivisi tra prodotti
specifici e attività formative.
Tabella 2 - Knowledge transfer – altri prodotti di valorizzazione applicativa
Descrizione
Contratti di ricerca attivi nell’anno
di cui nuovi
Brevetti depositati in Italia o all’estero
Certificati di taratura
Rapporti di prova
Altri certificati e rapporti
CMC pubblicate sul KCDB del BIPM
Confronti chiave e internazionali
Manufatti, progetti e modelli sw
Procedure di taratura
Procedure di prova
2010
12
6
2
296
65
13
83
6
25
52
6
Tabella 3 - Knowledge transfer - formazione
Descrizione
Dottorati (triennali) attivati nell’anno
Tesi concluse nell’anno (dottorato)
Tesi concluse nell’anno (II livello)
Tesi concluse nell’anno (I livello)
Ricercatori stranieri presso INRIM (mesi-persona)
Ricercatori INRIM all’estero (mesi-persona)
Seminari INRIM di esperti interni
2010
2
2
4
1
8
6
2
93/175
Obiettivi generali del triennio
La divisione è impegnata nel miglioramento e nello sviluppo dei campioni delle unità di misura con l’obiettivo
di ampliare gli intervalli e ridurre le incertezze delle realizzazioni seguendo le raccomandazioni dei comitati
consultivi del CIPM. Vi è un forte impegno per la definizione e la realizzazione del kelvin sulla base di
costanti fondamentali della fisica e la mise en pratique dell’unità. La realizzazione di nuovi campioni, di
strumentazione e metodi di misura di precisione in campo acustico e termico sono obiettivi prioritari per la
divisione. Le attività collegate alla quantità di sostanza e le competenze in campo sensoristico consentiranno
di avere un forte impatto nei campi della metrologia per le bio scienze e l’ambiente.
I programmi di attività si articolano in progetti come indicato nello schema seguente:
PROGRAMMA
N.
Progetto
T1 - Temperatura e umidità:
campioni e nuovi sviluppi
(M. Battuello)
1
2
3
4
5
Campioni di temperatura
Campioni per l’igrometria
Effetti della composizione isotopica dei gas in criogenia
Studio di punti fissi eutettici ad alta temperatura
Metodologie termiche per la misura della costante di Boltzmann
T2 – Tecniche di misura in
termometria e igrometria
(A. Merlone)
1
2
3
4
Tecniche ottiche per la termometria
Sviluppo di tubi termoconvettori
Misure termiche per applicazioni ambientali e energetiche
Misura di proprietà termodinamiche dell’acqua
1
3
Applicazioni di risonatori acustici ed elettromagnetici per la
metrologia dei gas
Tecniche acustiche per la misura di proprietà termofisiche di
fluidi e materiali solidi
Applicazioni della cavitazione acustica
1
2
3
4
Campioni di pressione sonora e di potenza ultrasonora
Caratterizzazione dei campi ultrasonori e dei loro effetti
Caratterizzazione acustica di materiali e componenti
Studio dei sistemi e dei materiali in acustica
1
Sviluppo di campioni, di materiali e metodi di riferimento nelle
bioscienze
Sviluppo di nuove metodologie fisiche di indagine biologica
Ricerca metrologica applicata allo studio dei fenomeni
caratteristici in medicina rigenerativa e ripartiva
T3 - Acustica fisica
(R. Gavioso)
T4 - Acustica in aria e ultrasuoni
(C. Guglielmone)
2
T5 - Metrologia delle bioscienze e
delle sostanze in traccia (M.
Sassi)
2
3
T6 - Metrologia in chimica e
biotecnologie (M. Sega)
1
2
3
Sensori chimici e biosensori
Metodi di analisi chimica
Campioni e materiali di riferimento per la chimica e la biologia
Il programma T1 si pone obiettivi di Termometria primaria e di Igrometria coerenti con gli obiettivi dell’ EMRP
Outline 2008, delle roadmaps EURAMET e a quanto definito in ambito CIPM/CCT per: la futura definizione
del kelvin; la ricerca su nuovi punti fissi (convenzionali e ad alta temperatura); lo sviluppo di scale di
temperatura, in particolare ad alta temperatura; lo sviluppo di nuovi campioni con un campo più esteso per
l’igrometria.
T2 ha subito una sostanziale revisione nel 2010, indirizzandosi maggiormente ai temi definiti in sede
coordinamento europeo. Obiettivi di rilievo riguardano i temi della riferibilità di parametri ambientali
energetici, in accordo con la recente CCT Recommendation T3 (2010), lo sviluppo di metodi per
certificazione energetica, le applicazioni industriali della termometria per contatto e a radiazione, gli studi
calorimetria e delle proprietà termodinamiche di liquidi e solidi.
di
e
la
di
T3 prevede l’utilizzo di tecniche acustiche, termodinamiche ed elettromagnetiche per lo sviluppo di metodi di
misura, campioni e applicazioni di tipo innovativo nel campo della metrologia dei fluidi, comprendendo la
determinazione della costante di Boltzmann kB. Lo studio teorico e sperimentale di fenomeni di interesse in
acustica fisica: cavitazione, sonoluminescenza, sonochimica.
94/175
T4 oltre al mantenimento e miglioramento dei campioni di pressione sonora, potenza sonora e ultrasonora,
prevede di svolgere ricerche per l’estensione della misura della potenza ultrasonora e della pressione dei
campi ultrasonori ai valori dei trasduttori per HITU (High Intensity Therapeutic Ultrasound); lo sviluppo delle
applicazioni ultrasonore in campo medico-diagnostico; la caratterizzazione dei materiali e sistemi acustici
con metodi di misura normalizzati e innovativi basati sulla misura di caratteristiche fisiche e di vibrazioni.
T5 si pone l’obiettivo di sviluppare ricerca, metodi di misura e campioni di riferimento nella metrologia delle
bioscienze (scienze biologiche e biomediche, biofisica, biochimica e bioingegneria) e delle sostanze in
traccia, secondo le raccomandazioni del CIPM/CCQM e le linee definite dall’ EMRP nelle aree della salute,
dell’ambiente e della chimica.
T6 si propone di operare come gruppo interdisciplinare capace di affrontare nuovi campi di ricerca
emergenti. Parte delle attività è ben inserita nel quadro del CCQM, con partecipazione ai gruppi di lavoro di
analisi di gas, analisi organica, analisi delle superfici, analisi elettrochimica, analisi inorganica. L’attività
prevede lo sviluppo di: sensori chimici e biosensori; campioni e materiali di riferimento; metodi analitici;
analisi di superficie.
La divisione intende rafforzare le collaborazioni nazionali e internazionali e il trasferimento delle competenze
e tecnologie e mantenere ad un livello adeguato alle richieste del sistema produttivo l’attività di
disseminazione. Va, infine, notato che molte attività svolte nei programmi di ricerca hanno attinenza con le
tematiche trasversali. Esse, in genere, mostrano una buona capacità di autofinanziamento con fondi
provenienti dall’Unione Europea e dalla Regione Piemonte.
Ricerca e sviluppo
La divisione partecipa a quattro Joint Research Projects (JRP) nell'ambito del programma iMERA Plus (di cui
1 nell’area SI and Fundamental Constants e 3 nell’area Health) e a due JRP nell'ambito dell’EMRP 2009
Energy (Liquid Natural Gas; Biofuel, Energy Gases). Nel triennio sarà fortemente coinvolta nei bandi EMRP,
a partire da Industry 2010 (con 4 proposte approvate) ed Environment 2010 (con 3 proposte approvate). In
quest’ultimo bando la Divisione Termodinamica ha inoltre ottenuto il coordinamento di un progetto di rilievo
(JRP02e). Si prevede un’ampia partecipazione ed impegno nei futuri bandi 2011-13 a partire dai temi relativi
al Sistema SI, alla salute e alle nuove tecnologie.
La divisione partecipa a numerosi progetti pluriennali sostenuti dalla Regione Piemonte riguardanti: lo
sviluppo di sensori per le celle a combustibile ad idrogeno; l’avvio di un laboratorio per la certificazione
energetica; la realizzazione di un laboratorio di metrologia per la biomedicina riparativa e rigenerativa; l’avvio
di un centro di riferimento per gli ultrasuoni in medicina; la piattaforma innovativa nel settore delle
biotecnologie. E’ attivamente impegnata in altre iniziative regionali a supporto del tessuto industriale, con
progetti avviati nel 2010, nei Poli d’innovazione Biotecnologie e Biomedicale, Architettura sostenibile e
idrogeno, Agroalimentare.
Sul piano nazionale va segnalata la collaborazione con ISPRA e ISS per la riferibilità delle misure di
interesse ambientale e biomedico e la partecipazione a bandi PRIN e FIRB, in collaborazione con atenei.
Ruolo NMI
La divisione riproduce, mantiene e dissemina le unità di misura SI di temperatura ed umidità, i campioni e i
metodi primari acustici e di potenza ultrasonora ed assicura la riferibilità e la disseminazione di campioni in
chimica (O3, CO2, NOx). La realizzazione di nuovi campioni e lo sviluppo di tecniche di misura impegneranno
la divisione per lo sviluppo di: nuovi punti fissi eutettici metallo-carbonio; un generatore termodinamico di
umidità in tracce; un campione di potenza ultrasonora fino a 500 W; riferimenti primari per applicazioni
ambientali e le bioscienze (miscele gassose, materiali di riferimento, metodi analitici e spettroscopici).
La divisione partecipa a 15 Key Comparison e Supplementary Comparison a supporto dell’MRA e coordina
(o partecipa a) confronti pilota della CCQM e confronti chiave regionali EURAMET. Vi è un impegno per il
mantenimento e l’estensione delle capacità di misura riconosciute dal MRA; attualmente vi sono 83 CMC
pubblicate (50 per la termometria e igrometria; 25 per l’acustica e gli ultrasuoni; 8 per la quantità di
sostanza). Nel triennio si prevede di proporre nuove CMC, in particolare per la quantità di sostanza.
95/175
RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (K€)
2011
Descrizione
A 1 - Contratti e progetti di ricerca attivi
2 - Joint Research Project EMRP attivi
B
Prove e prestazioni
Totale
2012
2013
645
870
325
1840
355
653
315
1323
470
515
300
1285
122
0
110
475
70
498
C 1 - Proposte contratti di ricerca
2 - Proposte EMRP
SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (K€)
Descrizione
2011
2012
2013
Investimento
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
918
732
186
722
577
145
550
419
131
C - contratti proposti
Funzionamento
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
59
393
327
66
54.5
409
337
72
307
342
260
82
C - contratti proposti
Missioni
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
25
119
105
14
27
74
61
13
190
56
43
13
C - contratti proposti
Personale
A - contratti attivi
B - prove e prestazioni
6
465
429
36
5
335
295
40
32
400
360
40
23
1895
214
1540
215
1348
C - contratti proposti
Totale
RISORSE UMANE
Personale al 31/12/2010
Ricercatori e Tecnologi
TI
TD
18
4
TI
9
Ulteriori risorse umane
Associati
Assegnisti
5
10
Borsisti
2
Tecnici
TD
2
Dottorandi
6
Amministrativi
Totale personale
0
Collab. Prof.
1
33
Ric ospiti
2
Totale
26
96/175
Programmazione fabbisogno personale presunto nel triennio
Anno
Ricercatori
Tecnici
TI
TD
TI
TD
2011
1
4
2
2012
1
6
1
2013
6
1
Programmazione fabbisogno altro personale presunto nel triennio
Anno
Assegni
Borse
2011
13
5
2012
10
5
2013
9
5
Totale
7
8
7
Totale
18
15
14
RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE
Le risorse strumentali e le infrastrutture già a disposizione per la realizzazione del Piano triennale sono già
state definite nel precedente PT 2010-2012. In Appendice 2 sono riportati i principali laboratori a
disposizione per la realizzazione del Piano.
La Divisione prevede di spendere in investimenti 2011 la cifra totale di 918 K€.
INTERAZIONI CON LA RETE DI RICERCA
La Divisione partecipa ai lavori dei Comitati Consultivi CCAUV, CCT e CCQM e relativi gruppi di lavoro, ai
comitati tecnici dell’EURAMET (TC-AUV, TC-T, TC-MC). Partecipa ai lavori degli organismi normativi quali
ISO, IEC, CEN, CENELEC e ASTM. Sono attive collaborazioni con numerose università e istituti di ricerca
internazionali e con centri di ricerca pubblici e privati. La divisione partecipa complessivamente a 36 progetti
EURAMET nei settori della termometria, dell’acustica e della quantità di sostanza.
A livello nazionale, la divisione collabora con università e istituti di ricerca, svolge attività di supporto tecnicoscientifico alla PP.AA., realizza studi e collabora nel campo della conservazione dei beni culturali, partecipa
alle attività degli enti normatori UNI e CEI. Inoltre partecipa a progetti di ricerca regionali e nazionali ed è
impegnata in contratti industriali.
FORMAZIONE E ALTRE MODALITÀ DI TRASFERIMENTO DELLE CONOSCENZE
La divisione svolge una rilevante attività di taratura e prova in conto terzi rivolta ai laboratori industriali, ai
centri SIT e alle PMI con l’emissione di oltre 350 certificati ogni anno. L’attività di supporto all’accreditamento
riguarda oltre 60 laboratori accreditati.
La divisione ha una consolidata tradizione di sviluppo di apparecchiature e di costruzione strumentazione di
precisione sia per la realizzazione di esperimenti scientifici in collaborazione con l’università, sia per
committenti esterni nell’ambito di progetti di trasferimento tecnologico; è attiva in numerosi contratti industriali
che riguardano la consulenza progettuale e la realizzazione di sistemi di misura; collabora CEI e UNI per
quanto attiene l’attività di normazione nei settori di competenza; svolge una qualificata attività di docenza in
corsi universitari di I e II livello, di corsi di III livello di dottorato e di formazione per gli addetti dei laboratori
industriali.
97/175
VALUTAZIONE DELLE ATTIVITÀ DI RICERCA
Dal rapporto di valutazione delle attività svolte nel 2009 (predisposto dal Comitato di Valutazione il 1 ottobre
2010) sono stati estratti i dati riassunti nel seguito che mostrano l’evoluzione degli indicatori relativi alla
capacità scientifiche della divisione.
Indicatori
a1: Numerosità della produzione globale definita come il numero dei prodotti per FTE
a2 Numerosità della produzione scientifica definita come il numero delle pubblicazioni su
riviste, atti di conferenze o libri con o senza IF per FTE
B1 Qualità media della produzione scientifica definita come il valore medio degli IF
B2 Numerosità della produzione scientifica a livello internazionale definita come il
numero delle pubblicazioni su riviste internazionali con IF per FTE
Div T
3.5
INRIM
4,5
2.4
2,5
1,5
0,6
1,7
1,1
C Presenza a livello internazionale definita come il numero di articoli su Atti di Conferenza e
comunicazioni a conferenze internazionali, seminari e riunioni per FTE
1,3
1,2
Nella tabella seguente sono riportati i prodotti salienti (“highlights”) scelti dalla divisione e valutati per quanto
concerne la produttività scientifica in ambito internazionale.
Prodotti salienti
Numero
Numero/Progr.
Numero/Esperto
Media IF
Media CI
Div. T
1
0,25
0,037
1.88
0
INRIM
8
0,36
0,061
3,85
1
Infine nella tabella seguente sono riassunti le attività di ricerca salienti per quanto concerne i campioni di
misura e costanti fondamentali:
Program
Metrology
subfields
Highlights of research on measurement
standards and fundamental constants
CT, NCT,
HUM
CT, NCT,
HUM
Kelvin definition, Boltzmann constant; Co-C
eutectic for HT standard
KC EURAMET T.K6 results of the dew/frost
temperature scale from -50°C to +20°C
T3
ACOU.PH
Boltzmann constant
T4
ACOU.ENG
T5
GAS,
INORG,
ORG,
BIOAN
T1
T2
Other research highlights
Liquid phase sound velocity device
for thermodynamic properties
determination
Power measurement of High
Intensity Therapeutic Ultrasound up
to 500 W
Volatile Organic Compounds (VOC)
reference generator
L’attività della divisione nel ruolo di Istituto nazionale primario è ampiamente soddisfatta; essa è ben
introdotta a livello della Convention du Mètre della CIPM e della European regional metrology organisation
(EURAMET).
98/175
Programma T1 – Temperatura e umidità: campioni e nuovi sviluppi
Responsabile: Mauro Battuello
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
3,4
2,95
6,35
2012
TD
0,3
0,3
0,9
7,55
TI
3,4
2,95
6,35
2013
TD
0,3
0,3
0,9
7,55
TI
3,4
2,8
6,2
TD
0,3
0,3
0,8
7,3
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Il programma si pone obiettivi di Termometria primaria e di Igrometria coerenti con gli obiettivi dell’ EMRP
Outline 2007, delle Roadmaps EURAMET e a quanto definito in ambito CCT:
− futura definizione del kelvin attraverso la determinazione della costante di Boltzmann kB;
− ricerca su nuovi punti fissi (convenzionali e ad alta temperatura) e sviluppo di scale di temperatura;
− sviluppo di nuovi campioni con un campo più esteso per l’igrometria .
− ricerca incrementale sulla mise-en-pratique del kelvin in tutti i suoi campi e sui campioni per l’igrometria;
− disseminazione e trasferimento tecnologico finalizzati a favore del sistema produttivo nazionale;
− confronti internazionali dei Campioni Nazionali con quelli degli altri Paesi;
− partecipazione alle attività degli organismi metrologici (CCT, EURAMET, IMEKO) e normativi
internazionali (CEN, IEC) e nazionali.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Definire il kelvin in termini dell’unità SI dell’energia fissando il valore della costante di Boltzmann kB significa
migliorare la definizione dell’unità di misura della temperatura, legandola a fenomeni termodinamici e
rendendola indipendente da artefatti, realizzazioni materiali, tecniche impiegate per la realizzazione. Il
miglioramento dei campioni e la conseguente possibilità di assicurare una riferibilità di livello sempre più
elevato in campo termometrico e igrometrico risultano di fondamentale importanza per lo sviluppo di nuove e
più efficienti tecniche di produzione volte al risparmio energetico e per il controllo e monitoraggio dei
problemi ambientali e climatici.
Collegamento alla missione INRIM
Tutte le attività del programma sono direttamente riconducibili alle finalità dell’INRIM in quanto riguardanti i
campioni, dallo studio di nuovi campioni e nuovi metodi, al mantenimento, miglioramento e disseminazione
di quelli esistenti. Le attività vengono svolte nell’ambito di collaborazioni con il CCT e il TC-T EURAMET.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto T1.1 – Campioni di temperatura
1. Mantenimento, sviluppo e disseminazione dei campioni di temperatura
N
2. Costruzione nuove celle per punti fissi (xenon, acqua, rame e altri punti fissi metallici)
N
3. Partecipazione al confronto CCT-K3 e conclusione confronto EUROMET.T- K1.1
N
4. Avviamento di un servizio di taratura di sensori per contatto di temperatura superficiale
N
Progetto T1.2 – Campioni per l’igrometria
1. Revisione dei generatori campione di temperatura di rugiada/brina
N
2. Generatore termodinamico di umidità in tracce
N
3. Equivalenza del campione nazionale di umidità fino a 85 °C di temperatura di rugiada
N
Progetto T1.3 – Effetti della composizione isotopica dei gas in criogenia
1. Preparazione celle, di geometria diversa, con Neon-20 e Neon-22
N
2. Preparazione miscele di Ne+100ppm N2 o H2
N
3. Determinazione della dipendenza T di punto triplo del Neon dalla composizione isotopica
N
Progetto T1.4 – Studio di punti fissi eutettici per alta temperatura
1. Costruzione celle Co-C per HTFP Research del CCT-WG5
N
2. Costruzione ed indagini su celle per punti fissi eutettici metallo-carbonio
N
3. Realizzazione di scale ad alta temperatura e determinazione delle temperature di transizione con
tecniche di termometria a radiazione
N
Progetto T1.5 – Metodologie termiche per la misura della costante di Boltzmann
1. Nuova definizione del kelvin mediante misura della costante di Boltzmann
N
2. Riferibilità scala termodinamica
N
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
99/175
Programma T2 – Tecniche di misure in termometria e igrometria
Responsabile: Andrea Merlone
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
2,4
1,35
3,75
2012
TD
0,95
0,95
6,95
11,65
TI
2,7
1,55
4,25
2013
TD
1,3
1,3
5,1
10,65
TI
2,7
1,55
4,25
TD
2,3
2,3
3
9,55
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Obiettivi di rilievo riguardano lo sviluppo di metodi e tecniche di misura per assicurate la riferibilità delle
misure per contatto e radiative con particolare enfasi a: misure climatiche in accordo con la recente
raccomandazione CCT T3 (2010) e la firma MRA da parte del WMO; riferibilità di parametri ambientali e
energetici; coinvolgimento nel EMRP 2009 (Biofuels, Liquid Natural Gas), EMRP 2010 (coordinamento di
JRP02e, JRP07e) e EMRP 2011“SI-Broader scope” in preparazione; supporto alla legislazione nazionale su
certificazione energetica edifici; studio di proprietà termodinamiche dell’acqua.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Il mantenimento di elevate capacità di progettazione e realizzazione di strumenti per la metrologia termica e
di umidità costituisce il maggior impatto scientifico del programma. Le molteplici ricadute riguardano i settori
dell’ambiente e dell’energia e le misure per il monitoraggio climatico.
Collegamento alla missione INRIM
La missione INRIM riguarda sia lo studio di sensori e tecniche di misura sia la riferibilità delle misure allo
stato dell’arte. In questi obiettivi rientrano anche il miglioramento di campioni primari e secondari di taratura
e lo sviluppo di tubi termoconvettori.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto T2.1 - Tecniche ottiche per la termometria
1 - Sviluppo di un sistema multispettrale per alte temperature operante nel UV-Visibile
N
C
2 - Estensione delle applicazioni della termometria IR di precisione alle alte temperature
N
C
3 - Termometri a fibra ottica per applicazioni speciali
N
C
Progetto T2.2 - Sviluppo di tubi termoconvettori
1 - Costruzione tubi di calore per il miglioramento della realizzazione di punti fissi termometrici N
C
2 - Messa in funzione di linee basate su tubi di calore a controllo di pressione per tarature termometri e
termocoppie tra 250 °C e 950 °C per conto terzi INRiM e per contratti esterni
N
C
3 - Realizzazione di tubi di calore a controllo di pressione per misure termodinamiche per mise en pratique
del kelvin via Doppler Broadening Thermometry e per confronto con termometria a radiazione . N
C
Progetto T2.3 - Misure per applicazioni ambientali e energetiche
1 – Coordinamento EMRP 2010 JRP02e su riferibilità misure meteorologiche.
N
C
2 - Studio e test di procedure per riferibilità di misure di parametri ambientali in collaborazione con ARPA,
EVK2CNR e Società Meteorologica Italiana, anche mediante acquisizione utilizzo di stazione
meteorologica operante presso Area di Ricerca CNR e gestita da Univ. di Torino.
N
C
3 - Misura delle proprietà calorimetriche di sostanze solide e liquide.
N
C
Progetto T2.4 – Misura di proprietà termodinamiche dell'acqua
1 - Sviluppo apparato sperimentale e misure statiche della curva di sublimazione in funzione della
temperatura termodinamica
N
C
2 - Sviluppo di un metodo dinamico di misura della pressione di vapore a saturazione dell’acqua fino a 95 °C
N
C
100/175
Programma T3 – Acustica Fisica
Responsabile: Roberto Gavioso
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
3
3
2,15
6,8
2012
TD
1,65
TI
3
1,65
3
2,45
7,1
2013
TD
1,65
TI
3
1,65
3
TD
1,65
1,65
2,45
7,1
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Utilizzo di tecniche acustiche, termodinamiche ed elettromagnetiche per lo sviluppo di metodi di misura,
campioni e applicazioni di tipo innovativo nel campo della metrologia dei fluidi. Studio teorico e sperimentale
di fenomeni di interesse in acustica fisica: cavitazione, sonoluminescenza, sonochimica.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Lo svolgimento dell'insieme delle attività scientifiche contenute nel programma, per merito del loro carattere
fortemente innovativo, favorisce l'incremento, la diffusione e il trasferimento di conoscenze nei settori e
campi di appartenenza. Le medesime attività rendono possibile la realizzazione, attraverso la partecipazione
a contratti di ricerca nazionali o europei e la creazione di sinergie con partner industriali, di applicazioni
pratiche nei campi della fisica medica ed ambientale con particolare riferimento all'utilizzo di fonti
energetiche alternative e rinnovabili.
Collegamento alla missione INRIM
Le attività di ricerca includono il miglioramento dell’accuratezza di campioni metrologici primari e secondari e
la determinazione di una costante fisica fondamentale. Lo studio di fenomeni e metodi di misura in diversi
campi della termodinamica e dell'acustica fisica favorisce lo sviluppo dell'offerta di consulenze e la
partecipazione a consorzi di ricerca a livello nazionale ed internazionale.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto T3.1 – Applicazione risonatori acustici ed elettromagnetici metrologia gas
1 - Determinazione costante Boltzmann da velocità suono/velocità luce in gas monoatomici
N
C
2 - Sviluppo campioni di umidità con risonatori a microonde e applicazioni
N
C
3 - Studio della propagazione acustica in miscele binarie
N
C
Progetto T3.2 – Tecniche acustiche per misura di proprietà termofisiche di sostanze liquide e solide
1 - Sviluppo di metodi numerici per calcolo di equazioni di stato di fluidi.
N
C
2 - Misura delle proprietà elastiche di materiali solidi, semi-solidi e organici.
N
C
3 - Caratterizzazione termodinamica di biodiesel, idrocarburi e standard seawater.
N
C
Progetto T3.3 – Applicazioni della cavitazione acustica
1 -Sviluppo industriale di prototipo a cavitazione idrodinamica per degradazione inquinanti
N
C
2 - Preparazione di nanobolle di ossigeno mediante ultrasuoni e studio dei fenomeni di sonoforesi e
sonoporazione
N
C
3 - Caratterizzazione della luminescenza da cavitazione prodotta da onde di shock nei liquidi e della
sonoluminescenza transiente indotta da radiazione ionizzante.
N
C
101/175
Programma T4 - Metrologia dell’acustica in aria e degli ultrasuoni
Responsabile: Claudio Guglielmone
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. Strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
3,2
3,4
6,6
2012
TD
1
1
1,3
8,9
TI
3,2
3,4
6,6
2013
TD
1
1
0,8
8,4
TI
3,2
3,4
6,6
TD
1
1
0,8
8,4
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Mantenimento e miglioramento dei campioni di pressione sonora, potenza sonora e ultrasonora.
Estensione della misura della potenza ultrasonora e della pressione dei campi ultrasonori ai valori dei
trasduttori HITU.
Caratterizzazione dei materiali e sistemi acustici con metodi di misura normalizzati e innovativi basati sulla
misura di caratteristiche fisiche e di vibrazioni.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
Il Centro di Riferimento per gli Ultrasuoni in Medicina (CRUM) prevede di fornire supporto per la verifica della
sicurezza degli strumenti diagnostici e terapeutici basati sull’utilizzo di ultrasuoni, e di formare personale
tecnico per questo scopo.
Capacità di misura della potenza ultrasonora portata ai livelli necessari per verificare la sicurezza degli HITU.
Semplificazione delle misure dei materiali per uso edile. Modelli per la previsione delle caratteristiche
acustiche degli edifici.
Collegamento alla missione INRIM
Sviluppo di campioni di pressione sonora, potenza sonora e ultrasonora. Partecipazione EURAMET TC AUV
(pilota di un progetto), normativa UNI, CEI, IEC (TC 29 e TC 87) e CCAUV. Partecipazione a Key comparison
CCAUV.U-K3 sulla misura della potenza ultrasonora. Disseminazione a 16 laboratori SIT.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto T4.1 - Campioni di pressione sonora e di potenza ultrasonora
1 – Conclusione del contratto iMERA JRP 7 (TP Health), analisi del confonto di misura di potenze di HITU
N
C
2 – Partecipazione al confronto CCAUV.A.K5 (campioni di pressione sonora)
N
C
3 – Estensione della CMC sulla misura della potenza ultrasonora
N
C
Progetto T4.2 - Caratterizzazione dei campi ultrasonori e dei loro effetti
1 - Creazione di procedure di misura e inizializzazione di servizi di verifica di apparati elettromedicali
nell’ambito del Centro di Riferimento per gli Ultrasuoni in Medicina (CRUM)
N
C
2 - Misura delle pressioni di trasduttori HITU con idrofono a fibra ottica
N
C
3 – Studio degli effetti termici di HITU con termometria all’infrarosso (conclusione JRP7)
N
C
Progetto T4.3 – Caratterizzazione acustica di materiali e componenti
1 - Valutazione del potere fonoisolante in funzione del tempo di essiccamento del divisorio (in presenza di
latero-cemento o intonaci)
N
C
2 - Caratterizzazione del secondo laboratorio di prova del livello di pressione sonora di calpestio N
C
Progetto T4.4 – Studio dei sistemi e dei materiali in acustica
1 - Determinazione della resistività al flusso d’aria (metodo alternato) e della permeabilità al flusso su
materiali a bassa porosità/elevata resistività.
N
C
2 - Realizzazione di un Reception Plate per la determinazione della potenza sonora trasmessa per via
strutturale.
N
C
3 - Determinazione di grandezze acustiche con tecniche accelerometriche e studio delle relazioni tra
C
grandezze acustiche e grandezze vibrazionali.
N
102/175
Programma T5 – Metrologia delle bioscienze e delle sostanze in traccia
Responsabile: Mariapaola Sassi
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
2,2
0,7
2,9
2012
TD
1,2
2
3,2
6,1
12,2
TI
2,35
0,7
3,05
2013
TD
1
2
3
6,9
12,95
TI
2,85
0,7
3,55
TD
1
2
3
7,1
13,65
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Sviluppare ricerca, metodi di misura e campioni di riferimento nella metrologia delle bioscienze (scienze
biologiche e biomediche, biofisica, biochimica e bioingegneria) e delle sostanze in traccia, secondo le
raccomandazioni del CCQM e le linee definite dall’ EMRP nelle aree della salute, dell’ambiente e della
chimica.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
La forte interdisciplinarietà del gruppo consente di sviluppare i campioni e i metodi che si rendono necessari
per la metrologia biomedica e delle sostanze in traccia. Inoltre la capacità di attrarre finanziamenti esterni e
l’interazione con gruppi di ricerca universitari, di altri NMI e con gli stakeholders del settore (industria biotech,
aziende ospedaliere, ISS, ISPRA, ARPA) consentono di progettare e di mettere in atto progetti mirati di ricerca
metrologica applicata nei settori della biologia, biofisica e bioingegneria cellulare applicata alla medicina
rigenerativa; della medicina, tossicologia, scienze ambientali e di conservazione del patrimonio culturale.
Collegamento alla missione INRIM
Le attività del programma soddisfano le esigenze del nuovo settore della metrologia delle bioscienze (con lo
sviluppo di campioni, metodi e materiali di riferimento prevalentemente nell’ambito della biometrologia cellulare
e macromolecolare e dei tessuti) e della metrologia delle sostanze in traccia (con lo sviluppo e mantenimento.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto T5.1 – Sviluppo di campioni, di materiali e metodi di riferimento nelle bioscienze
N
1. Studi e confronti internazionali su bio-analisi cellulari e molecolari
N
2. Caratterizzazione di marcatori fluorescenti come materiali di riferimento per bioanalisi
N
3. Sviluppo di metodi e materiali di riferimento per la medicina rigenerativa (cellule e tessuti) N
4. Coordinamento del gruppo di lavoro BAWG/CCQM “Cells &Tissues”
N
5. Sviluppo di normativa nei comitati tecnici per i dispositivi medici di UNI, ASTM e ISO
N
Progetto T5.2 – Sviluppo di nuove metodologie fisiche di indagine biologica
1. Sviluppo di tecniche di microspettroscopia Raman coerente di tipo CARS
N
2. Sviluppo di metodologie AFM/ottiche specifiche per analisi biologiche
N
3. Sviluppo di “Hyperspectral Imaging” per imaging cellulare
N
4. Sviluppo di metodologie fisico-chimiche per caratterizzazione di marcatori fluorescenti
N
5. Sviluppo di sistemi per l’applicazione di ultrasuoni su cellule e materiali biologici
N
Progetto T5.3 – Ricerca metrologica appl. allo studio della medicina rigenerativa e riparativa
1. Sviluppo di metodi di riferimento di crescita e differenziazione di cellule staminali
N
2. Modellizzazione e sviluppo metodi di analisi “not labeled” di funzioni di cellule staminali
N
3. Modellizzazione e sviluppo di metodi fisico-chimici e caratterizzazione di scaffold
N
4. Indagine modellistico-sperimentale interazioni fisiche e biochimiche fra cellule e scaffold
N
5. Caratterizzazione dei comportamenti e delle funzioni di cellule staminali
N
Progetto T5.4 – Metrologia delle sostanze in traccia e appl. mediche, ambientali
1. Analisi elementale per lo studio di malattie degenerative
N
2. Analisi elementale dell’aria e di pigmenti per applicazioni indoor
N
3. Generazione dinamica di VOC in traccia e metodi di analisi: metrologia e applicazioni in ambito
ambientale e medicale
N
4. Campione di ozono in aria, metrologia e applicazioni
N
5. Metodi matematici per l’analisi di stabilità del misurando e del rischio chimico e biologico
N
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
103/175
Programma T6 – Metrologia in chimica e biotecnologie
Responsabile: Michela Sega
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
2012
TD
0,2
3,65
0,05
3,7
0,2
3,35
7,25
TI
4,2
0,05
4,25
2013
TD
0,2
0,2
TI
4,2
0,05
4,25
2,35
6,8
TD
0,2
0,2
1,2
5,65
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Il programma si propone di ottenere un gruppo di lavoro interdisciplinare capace di affrontare nuovi campi di
ricerca emergenti. Parte delle attività è ben inserita nel quadro del CCQM, con partecipazione ai gruppi di
lavoro di analisi di gas, analisi organica, analisi delle superfici, analisi elettrochimica, analisi inorganica e di
EURAMET con partecipazione a tutti i gruppi di lavoro. Sviluppo di sensori, campioni e materiali di riferimento
in ambito metrologico per la chimica e la biologia.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
- Lo sviluppo di dispositivi nel campo della sensoristica può avere notevole impatto sulle analisi e diagnosi in
campo biologico e chimico, con ricadute economiche.
- Disseminazione delle unità di misura in chimica per garantire l’uniformità e la confrontabilità dei risultati delle
misurazioni.
- Supporto alle attività di altri enti nazionali e all’accreditamento.
Collegamento alla missione INRIM
Dispositivi innovativi per l’ambiente, la salute e il settore agroalimentare.
Campioni e materiali di riferimento per la chimica; Disseminazione e supporto all’accreditamento.
Attività di formazione nella metrologia in chimica.
Articolazione del programma (N: nuovo; C: continua)
Progetto T6.1 – Sensori chimici e biosensori
1 - Produzione e funzionalizzazione di materiali nanostrutturati
2 - Realizzazione e studio di dispositivi a base di grafene per la sensoristica
3 - Sviluppo di biosensori nel settore agroalimentare e farmaceutico
Progetto T6.2 – Metodi di analisi chimica
1 - Sviluppo di metodi di estrazione e di analisi di microinquinanti organici
2 – Analisi di superficie
3 - Sviluppo di metodi di analisi elementare
Progetto T6.3 – Campioni e materiali di riferimento per la chimica e la biologia
1 - Miscele gassose primarie gravimetriche
2 - Sviluppo di materiali di riferimento per la biologia (standard Raman, standard fluorescenza)
3 - Caratterizzazione e certificazione di materiali di riferimento per la chimica
4 – Campioni di pH
N
N
N
C
C
C
N
N
N
C
C
C
N
N
N
N
C
C
C
C
104/175
SCHEDE DEI PROGETTI PREMIALI
105/175
106/175
Progetti premiali
Si presentano di seguito le schede dei Progetti Premiali per l’assegnazione della quota del 7% del Fondo
Ordinario, il cui elenco commentato è riportato nella parte I, punto 6.1g.
1) Progetto Nanotecnologie per la metrologia elettromagnetica
Divisione di riferimento: Elettromagnetismo
Personale impegnato (TPE) 13.5 persone equivalenti/anno
Riferimento al PNR
Azione 1. Sostenere la creatività e l’eccellenza in tutti i campi del sapere
Azione 3. Ricerca per lo sviluppo di settori industriali innovativi.
Azione 6. Sostegno alle piattaforme tecnologiche nazionali
La realizzazione di grandi Infrastrutture di Ricerca di eccellenza mondiale è uno dei cinque assi strategici per
la strutturazione e lo sviluppo dello Spazio Europeo della Ricerca.
La promozione della ricerca in ambito internazionale prevede il sostegno a programmi di ricerca in settori
scientifici e tecnologici innovativi e di frontiera.
Sommario
Scopo del presente progetto è il rafforzamento della ricerca verso i campioni quantistici delle unità
elettromagnetiche, per consentire l'implementazione del nuovo SI in Italia e la disseminazione degli stessi
all'industrìa e agli utilizzatori scientifici del sistema Paese. La realizzazione di questi campioni è
profondamente basata sull'impiego delle nanotecnologie, che permettono di ottenere dispositivi nei quali
singoli quanti (di carica o conduttanza elettrica, di flusso magnetico) vengono generati e controllati. Il progetto
possiede inoltre una impostazione aperta ad altri settori di interesse non strettamente metrologico, ma di
ampio contenuto applicativo.
Descrizione del progetto (cosa fa INRIM e collaboratori, ricerca di base, applicativa, tecnologica)
La possibilità di confinamento su scala nanometrica della materia ha dato origine ad una nuova frontiera di
studio e applicazioni. Nano-dispositivi quantistici basati sul trasporto di singola carica e su gas
monodimensionale di elettroni hanno un ruolo essenziale in ambito metrologico, nello sviluppo e
realizzazione di campioni quantistici delle unità elettromagnetiche. D’altra parte, è sempre più pressante un
crescente interesse tecnologico ed industriale allo sviluppo di nuove generazioni di nano-dispositivi (ad
esempio memorie per information storage, oscillatori magnetici controllati in corrente) basati sull’interazione
tra trasporto di carica e polarizzazione di spin elettronico in forme non osservabili su scala macroscopica
(magneto-elettronica). E’ questo dunque un ambito unitario di fenomeni ed effetti di crescente interesse
metrologico ed industriale, per lo sviluppo di nuove applicazioni e sensori, per una nuova definizione di
campioni per la metrologia elettromagnetica e in generale per le misure di precisione per l’industria e la
società.
In INRIM, istituto primario di metrologia, sono assai ricche le competenze nello studio della fisica dei materiali
per applicazioni elettromagnetiche. La possibilità di realizzare strutture nanoconfinate connessa alla recente
messa in opera di sistemi di nanofacility con focused ion e electron beam, nell’ambito di un laboratorio
integrato di microtecnologia di dispositivi per misure, è alla base di questa proposta che si propone di
contribuire alla conoscenza dei fenomeni fisici fondamentali consentendo un avanzamento significativo nel
campo della metrologia sia primaria che applicata.
Ricadute sul sistema nazionale della ricerca e sul mondo produttivo sono dimostrate dalla partecipazione dei
gruppi proponenti ai progetti europei e nazionali sia in metrologia che in fisica della materia.
Obiettivi e ricadute
Lo scopo principale del progetto è la comprensione e lo studio delle interazioni elettromagnetiche in materiali
con dimensioni nanometriche. Gli effetti dimensionali possono mettere in particolare evidenza la natura
quantistica delle interazioni elettromagnetiche e quindi la comparsa di effetti fisici nuovi rispetto a quelli
osservati in strutture macroscopiche. Tali strutture nanometriche possono essere utilizzate in un ampio
spettro di attività connesse alla caratterizzazione di effetti fisici, alla misura di precisione ed allo sviluppo di
campioni metrologici.
107/175
Il progetto si articola secondo i seguenti quattro workpackages:
• realizzazione e caratterizzazione di dispositivi quantistici per la metrologia elettromagnetica
In particolare sono da considerare strategici i dispositivi a singolo elettrone, i dispositivi basati su
quanto di flusso, e quelli realizzati su grafene epitassiale di larga area. In tal senso il progetto
prevede lo sviluppo di nuove tecnologie di deposizione epitassiale su substrati di 3” di diametro
• realizzazione e caratterizzazione di nano strutture per la magneto-elettronica
nano strutture magnetiche per effetti di trasporto di spin (spin Seebeck effect, inverse spin Hall
effect); multistrati di tipo spin valve per effetti di interazione tra corrente e magnetizzazione (magnetoresistenza gigante, switching ed oscillazioni magnetiche dovute a spin torque); film sottili e multistrati
per analisi di processi di magnetizzazione in assenza e presenza di correnti elettriche
• sviluppo di modelli analitici e numerici
metodi analitici per la descrizione della dinamica di magnetizzazione e del trasporto di carica in nano
strutture; sviluppo e validazione di codici di calcolo numerico per la descrizione della dinamica di
magnetizzazione in dispositivi complessi; interpretazione della dinamica delle pareti di dominio
magnetico in nano strutture. Il workpackage prevede anche lo sviluppo di metodi analitici e numerici
per la modellizzazione di dispositivi a Singolo Elettrone, e dei processi litografici necessari, oltre che
per la simulazione dei processi di crescita del grafene depositato su larga area.
• realizzazione di sistemi ed elettronica di misura
Realizzazione del campione di capacita’ a partire dall’effetto Hall quantistico, impiegando un
generatore di tensioni alternate basato su binary arrays Josephson per sintesi digitale diretta, "digital
quantum farad". Implementazione del nuovo campione nazionale di capacità in accordo con la
definizione del nuovo SI di unità di misura basato su costanti fondamentali. Disseminazione dei
campioni di impedenza con livelli di incertezza comparabili a quelli del NIST.
Come ricadute principali del progetto ci si attende un avanzamento della comprensione dei fenomeni
considerati ed una conseguente accresciuta capacità di sviluppo di dispositivi quantistici per la realizzazione
di campioni metrologici delle unità elettromagnetiche.
Contesto nazionale ed europeo
Lo studio di sistemi nanostrutturati rappresenta un ambito di largo interesse per applicazioni nell’information
and communication technology, soprattutto nel’ambito della elaborazione e della conservazione delle
informazioni.
In questo ambito sono già stati avviati numerosi progetti Europei e Nazionali con particolare riferimento alla
metrologia.
EURAMET TC-EM, SC-DC&QM and SC-LF subcommittees iMERA REUNIAM Project ongoing (INRIM now
not participating) iMERA JOSY Project ongoing (INRIM now participating) iMERA ULQHE Project ongoing
(INRIM now participating) EMRP 2011 SI Broader Scope PRT "Quantum digital farad", under preparation
(PTB INRIM MIKES LNE). With the approval of the project INRIM will be able to participate.
EMRP 2011 SI Broader Scope PRT REUNIAM follow-up. With the approval of the project
Progetto iMERA Plus: Nanomagnetism and Spintronics (NanoSpin)
Progetto EMRP 2010 - JRP IND 11: Metrology for Advanced Industrial Magnetics (MetMags) Industries
Ed inoltre:
Progetto regione Piemonte “Polimag” Assorbimento di energia elettromagnetica mediante materiali
nanocompositi a matrice polimerica per applicazioni di incollaggio innovativo e di schermatura da
interferenze elettromagnetiche
Proposta progetto EMRP New Technologies
Proposta progetto FIRB 2010: Hybrid magnetic nanostructures for field detection
Progetto iMERA Plus: Nanomagnetism and Spintronics (NanoSpin)
Proposta progetto FIRB 2010: Hybrid magnetic nanostructures for field detection
Proposta progetto EMRP 2011 SI Broader Scope PRT "Quantum digital farad", under preparation (PTB
INRIM MIKES LNE).
Arco temporale: Triennio 2011 – 2013
108/175
Costi previsti/k€
Progetto
Tipologia di spesa
/i
Investimento
WP1 Investimento (celle di Knudsen, componenti
da vuoto, caratterizzazione in-situ, gas injector)
WP2 Investimento (SQUID, microscopio MFM,
sputtering, SEM upgrade)
WP3 investimento
WP4 Investimento (current sources, MW source,
nanovoltmetry, phase-sensitive detectors)
Funzionamento
WP1 Funzionamento (manutenzione Nanofacility e
laboratorio QR)
WP2 Funzionamento (parti per magnetoottica e
microonde, consumo per film sottili)
WP4 Funzionamento (LHe, microwave parts)
Totale
2011
2012
2013
150 k€
50 k€
250 k€
400 k€
650 k€
100 k€
150 k€
150 k€
150 k€
100 k€
40 k€
40 k€
50 k€
1090 k€
890 k€
540 k€
40 k€
200 k€
Riferimenti
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4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
19)
20)
21)
M.W. Keller, J.M. Martinis, N.M. Zimmerman, and A.H. Steinbach, “Accuracy of electron counting using a 7junction electron pump,” Applied Physics Letters, vol. 69, 1996, p. 1804.
K.K. Likharev, “Correlated discrete transfer of single electrons in ultrasmall tunnel junctions,” IBM Journal of
Research and Development, 1988.
N.M. Zimmerman and M.W. Keller, “Electrical metrology with single electrons,” Measurement Science and
Technology, vol. 14, 2003, pp. 1237-1242.
J.P. Pekola, J.J. Vartiainen, M. Mottonen, O. Saira, M. Meschke, and D.V. Averin, “Hybrid single-electron
transistor as a source of quantized electric current,” Nat Phys, vol. 4, Feb. 2008, pp. 120-124.
B.L. Altshuler, P.A. Lee, and R.A. Webb, Mesoscopic phenomena in solids, North Holland, 1991.
D.V. Averin, A.N. Korotkov, and K.K. Likharev, “Theory of single-electron charging of quantum wells and dots,”
Physical Review B, vol. 44, 1991, p. 6199.
J. Flowers, “The Route to Atomic and Quantum Standards,” Science, vol. 306, Nov. 2004, pp. 1324-1330.
W. Liu, C. Chung, C. Miao, Y. Wang, B. Li, L. Ruan, K. Patel, Y. Park, J. Woo, and Y. Xie, “Chemical vapor
deposition of large area few layer graphene on Si catalyzed with nickel films,” Thin Solid Films, vol. 518, Jan.
2010, pp. S128-S132.
E. Moreau, S. Godey, F.J. Ferrer, D. Vignaud, X. Wallart, J. Avila, M.C. Asensio, F. Bournel, and J. Gallet,
“Graphene growth by molecular beam epitaxy on the carbon-face of SiC,” Applied Physics Letters, vol. 97,
2010, p. 241907.
Tzalenchuk, S. Lara-Avila, A. Kalaboukhov, S. Paolillo, M. Syväjärvi, R. Yakimova, O. Kazakova, T.J.B.M.
Janssen, V. Fal'ko, and S. Kubatkin, “Towards a quantum resistance standard based on epitaxial graphene,”
Nature Nanotechnology, vol. 5, Mar. 2010, pp. 186-189.
M. Gao, Y. Pan, C. Zhang, H. Hu, R. Yang, H. Lu, J. Cai, S. Du, F. Liu, and H. Gao, “Tunable interfacial
properties of epitaxial graphene on metal substrates,” Applied Physics Letters, vol. 96, 2010, p. 053109.
K. Fujioka, M. Hiruoka, K. Sato, N. Manabe, R. Miyasaka, S. Hanada, A. Hoshino, R.D. Tilley, Y. Manome, K.
Hirakuri, and K. Yamamoto, “Luminescent passive-oxidized silicon quantum dots as biological staining labels
and their cytotoxicity effects at high concentration,” Nanotechnology, vol. 19, 2008, p. 415102.
Fucikova, J. Valenta, I. Pelant, and V. Brezina, “Novel use of silicon nanocrystals and nanodiamonds in biology,”
Chemical Papers, vol. 63, 2009, pp. 704-708.
G. Amato, “Silica-Encapsulated Efficient and Stable Si Quantum Dots with High Biocompatibility,” Nanoscale
Research Letters, vol. 5, 2010, pp. 1156-1160.
Schurr J., Bürkel V., Kibble B.P., Realizing the farad from two ac quantum Hall resistances, Metrologia, 2009,46,
n°6, 619-628.
J. Lee, J. Schurr, J. Nissilä, L. Palafox, R. Behr, The Josephson two-terminal-pair impedance bridge Metrologia
2009, n. 47 p. 453.
L. Callegaro, V. D'Elia, B. Trinchera, Realization of the farad from the dc quantum Hall effect with digitally
assisted impedance bridges, Metrologia 2010, vol. 47.
[Adachi-2010] Hiroto Adachi, Ken-ichi Uchida, Eiji Saitoh, Jun-ichiro Ohe, Saburo Takahashi, and Sadamichi
Maekawa, Gigantic enhancement of spin Seebeck effect by phonon drag, Applied Physics Letters 97, 252506
(2010).
[Uchida -2008] K.Uchida, S. takahashi, K. Karii… Observation of the Spin Seebeck effect Nature Letters Vol 455
9 Ott 2008 p. 778-781.
[Felser-2007] C. Felser, B. Hillebrands. New materials with high spin polarization: half-metallic Heusler
compounds, J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007).
[Khitun 2005] Khitun Wang Nanoscale computational architectures with Spin wave bus Superlattices and
109/175
microstructures 38 2005 (184-200).
22) [Skomski-2003] R. Skomski, J. Phys.: Condens. Matter 15 (2003) R841-R896.
23) [Nanoelectr-2003] Nanoelectronics and information technology, Rainer Wased Ed., (2003) Wiley-VCH,
Weinheim.
24) [Coey-2002] J. M. D. Coey and M. Venkatesan, Half-metallic ferromagnetism: Example of CrO2, J. Appl. Phys.
91, 8345 (2002).
25) [Nalwa-2002] Magnetic Nanostructures, Edited by Hari Singh Nalwa, (2002) American Scientific Publishers.
26) N. G. Deshpande et al., "Tailoring of magnetic properties of patterned cobalt antidots by simple manipulation of
lattice symmetry," Appl. Phys. Lett., vol. 96, 122503, 2010.
27) C. C. Wang, A. O. Adeyeye, and N. Singh, "Magnetic antidot nanostructures: effect of lattice
geometry,"Nanotechnology, vol. 17, pp. 1629-1636, 2006.
28) V. V. Kruglyak, S. O. Demokritov, and D. Grundler, "Magnonics", J. Phys. D: Appl. Phys. 43, 264001 (2010).
29) S. Neusser and D. Grundler, “Magnonics: Spin Waves on the Nanoscale”, Adv. Mater. 21, 2927-2932 (2009).
30) G. Bertotti, I.D. Mayergoyz, and C. Serpico, “Nonlinear Magnetization Dynamics in Nanosystems”, Elsevier
(2009).
110/175
2) Progetto Campi elettromagnetici e salute umana: sviluppo di strumenti modellistico-sperimentali a
supporto delle applicazioni medicali e delle valutazioni dosimetriche
Divisione di riferimento: Elettromagnetismo
Personale impegnato (TPE): 4 persone equivalenti
Riferimento al PNR
Il Programma Nazionale della Ricerca 2010-2012 assegna un valore strategico allo sviluppo di prodotti e
processi necessari a mantenere e sviluppare la competitività del Paese e il livello delle esportazioni, nei
settori dell’energia, dell’ambiente e della salute. In particolare, i tavoli di lavoro costituiti su queste tematiche
hanno puntualizzato l'importanza della ricerca biomedica per il progresso scientifico e tecnologico del paese,
per la ricaduta diretta sulla salute dei cittadini e per lo sviluppo dell’industria farmaceutica e biomedicale. In
questo contesto sono state individuate alcune piattaforme prioritarie, tra cui l'imaging e le tecnologie
biomediche, incluse la robotica e le nanotecnologie. Nell'area Nanoscienze e nuovi materiali, riferimenti si
possono riscontrare tra le tematiche relative ai nanomateriali (nanocompositi per applicazioni diverse,
nanoparticelle con forma, dimensione e composizione controllata a nanoscala).
Sommario
Lo studio dell’interazione tra i campi elettromagnetici e l’uomo riveste un notevole interesse sia nell’ambito
delle applicazioni mediche innovative di tipo diagnostico e terapeutico, sia per quanto concerne le valutazioni
dosimetriche connesse con l'esposizione umana a campi elettromagnetici.
Il progetto si propone di approfondire i meccanismi di interazione a livello fisico tra campi elettromagnetici e
uomo, sviluppando strumenti di analisi modellistico-sperimentali avanzati, quale supporto ad applicazioni in
ambito medico e biotecnologico e a studi epidemiologici e di laboratorio atti ad approfondire eventuali effetti
sulla salute conseguenti all'esposizione ai campi elettromagnetici.
Descrizione del progetto (cosa fa INRIM e collaboratori, ricerca di base, applicativa, tecnologica)
Il progetto intende affrontare lo studio dei meccanismi di interazione a livello fisico tra campi elettromagnetici
e uomo, attraverso lo sviluppo di strumenti di analisi avanzati. In particolare, le attività che l'INRIM intende
svolgere sono rivolte allo sviluppo di modelli previsionali, alla definizione di strumenti e tecniche di misura
non convenzionali e allo studio e alla caratterizzazione delle proprietà fisiche di nanoparticelle magnetiche
per applicazioni biomedicali.
Il progetto si articolerà secondo le seguenti tematiche principali:
1) Metodi modellistico-sperimentali per la valutazione dell'esposizione umana su scala macroscopica:
a. Sviluppo di strumenti ottimizzati per le diverse tipologie d’esposizione (campi
elettromagnetici, campi elettrici e magnetici quasi-stazionari, campi magnetici stazionari)
concepiti per risultare sufficientemente versatili da essere utilizzati anche per la definizione
di procedure a livello normativo
b. Analisi di situazioni di esposizioni critiche (es. campi generati da sistemi per la diagnostica
tramite tomografia a risonanza magnetica - MRI, persone portatrici di dispositivi impiantati,
sistemi di sorveglianza, esposizione in ambiente industriale) e analisi di metodologie per la
riduzione dell'esposizione
c. Studio dei fenomeni di assorbimento della radiazione elettromagnetica da parte dei tessuti
2) Modelli di valutazione dell’interazione fisica a livello mesoscopico e microscopico per studi di
esposizione in-vitro:
a. Microdosimetria 3-D per lo studio di sistemi cellulari esposti a campi elettromagnetici
b. Studio delle interazioni elettriche a livello molecolare con particolare riferimento alla
regolazione della composizione ionica nell'ambiente intracellulare
3) Potenziamento di strumenti riferibili per la valutazione del rispetto di limiti normativi/legislativi:
a. Strumenti e metodi per la valutazione dei livelli di riferimento di campi elettromagnetici
pulsati, in presenza di onde distorte e associati a tecniche di modulazione numerica
b. Sviluppo di tecniche di misura non invasive per la determinazione del tasso d’assorbimento
specifico (SAR) e dell’incremento di temperatura
4) Impiego di nanoparticelle magnetiche per applicazioni terapeutiche e diagnostiche:
a. Produzione e caratterizzazione dimensionale/strutturale/magnetica/termica di nanoparticelle
magnetiche funzionalizzate
b. Studio teorico-sperimentale delle proprietà magnetiche e di magneto-trasporto di
nanoparticelle di ferro, grezze e funzionalizzate
c. Studio dell'interazione tra nanoparticelle e radiazione elettromagnetica in un ampio campo di
frequenze (da DC ad alcuni GHz). Analisi e modelli dei meccanismi di assorbimento
dell'energia.
111/175
Sui temi inerenti la proposta in oggetto, l'INRIM ha attive collaborazioni con università, enti di ricerca e
aziende, sia in Italia che all'estero, tra cui:
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Division of Medical Physics and Metrological Information
Technology, Berlino
National Physical Laboratory (NPL), Electromagnetics Division
Danish Fundamental Metrology (DANIAmet-DFM)
Politecnico di Torino (Dipartimenti: DELEN, DIE, DITAG, DIFIS,DISMIC)
Università di Torino
Istituto di Struttura della Materia del CNR (ISM CNR), Roma
Istituto di virologia vegetale (IVV-CNR), Torino
Cyanine Technologies
Arpa Piemonte, Ivrea
ASO “S. Croce e Carle” di Cuneo
Ha maturato competenze specifiche (si vedano ad esempio le pubblicazioni [9-28]) e partecipa/ha
partecipato ai seguenti progetti di ricerca:
iMERA-TP4-JRP07: Traceable measurement of field strength and SAR for the Physical Agents Directive
iMERA-TP2-JRP10: Traceable measurements for biospecies and ion activity in clinical chemistry
Progetto Regione Piemonte METREGEN: Metrology on a cellular and macromolecular scale for regenerative
medicine
Progetto Regione Piemonte TIPE: Transmission Infrastructure for Power Exchange
Progetto MIUR-PRIN 2007 (M3S3T): Mitigazione di campi magnetici prodotti da MRI: soluzioni schermanti
con elementi superconduttori e tradizionali
Progetto Regione Piemonte FLUOMAG: Sviluppo di un sistema innovativo per la diagnostica vegetale
basato sulla separazione mediante nanoparticelle magnetiche e rilevazione in fluorescenza
Progetto PRINTAG: Inkjet printing technologies for advanced electronic applications
Progetto MIUR-PRIN 2008: Produzione, stabilizzazione e trasporto di nano-particelle di ferro zero-valente
per bonifica di acquiferi contaminati
Obiettivi e ricadute
Lo scopo primario dell'attività proposta è la comprensione e quantificazione dei fenomeni di interazione
campi elettromagnetici - uomo, con particolare riferimento alle applicazioni in ambito medico e
biotecnologico e alle tematiche riguardanti l'esposizione umana.
Gli obiettivi specifici della ricerca possono essere così sintetizzati:
• Sviluppo di strumenti previsionali per la valutazione dosimetrica dell'esposizione umana a campi
elettromagnetici sia a livello macroscopico che microscopico
• Sviluppo di tecniche di misura per la valutazione dell'esposizione umana, anche come supporto alla
definizione di metodologie di analisi standardizzate
• Avanzamento delle conoscenze a supporto dell'impiego dell'interazione campi elettromagneticimateria per lo sviluppo di tecniche terapeutiche e diagnostiche
• Caratterizzazione avanzata delle proprietà fisiche di nanoparticelle magnetiche e definizione di
campioni di riferimento
Per quanto riguarda le applicazioni in ambito medico e biotecnologico, la ricerca in oggetto ha particolare
rilevanza ed impatto sociale in relazione alle tecniche di ipertermia indotta per il trattamento dei tumori, alle
metodologie terapeutiche per il rilascio mirato di farmaci, ed al miglioramento della risoluzione nelle
applicazioni di imaging/detection in tessuti biologici.
Sul tema esposizione umana ai campi elettromagnetici, la ricerca intende contribuire, attraverso lo sviluppo
di strumenti di indagine avanzati, all'approfondimento dei fenomeni di esposizione prolungata a "deboli"
campi elettromagnetici, allo studio dell'interazione con campi a frequenze intermedie e alle interazioni
campo-tessuti alle radiofrequenze e alle microonde. L'attività potrà inoltre fornire contributi allo sviluppo della
normativa tecnica e supporto alla Legislazione in materia.
In generale, nel vasto scenario relativo al tema campi elettromagnetici e salute umana, le attività svolte
all’interno di un istituto metrologico possono fornire un importante supporto alla quantificazione dei
meccanismi di interazione a livello fisico tra campi elettromagnetici e uomo e alla caratterizzazione e
previsione delle proprietà fisiche della materia.
Contesto nazionale ed europeo
Lo studio dell’interazione tra i campi elettromagnetici e l’uomo rappresenta una tematica di notevole
interesse sia nell’ambito delle applicazioni mediche innovative di tipo diagnostico o terapeutico, sia per
quanto concerne le valutazioni dosimetriche connesse con l'esposizione umana a campi elettromagnetici.
Per quanto riguarda le applicazioni in ambito medico e biotecnologico, di particolare rilevanza e di
112/175
evidente impatto sociale sono le tecniche per il trattamento dei tumori (ipertermia indotta), le metodologie per
il rilascio mirato di farmaci in ambito terapeutico, ed infine le applicazioni di imaging/detection in tessuti
biologici [1,2]. Queste metodologie, che hanno l'obiettivo di massimizzare l’efficacia dell’intervento e ridurre
eventuali effetti collaterali possono essere ottimizzate utilizzando nanoparticelle magnetiche disperse in
liquidi, capaci di svolgere funzioni mirate grazie alla funzionalizzazione superficiale ed all’interazione con un
campo magnetico esterno. La loro caratterizzazione dimensionale, strutturale e magnetica risulta essere
importante, a causa della variabilità dimensionale e della potenziale instabilità delle sospensioni
commerciali. Inoltre è essenziale comprendere i meccanismi di interazione e perdite delle nanoparticelle
rivestite ed immerse in un liquido con la radiazione elettromagnetica a diverse frequenze per poter calcolare
ed ottimizzare la risoluzione diagnostica e/o massimizzare il trasferimento di energia ai tessuti.
Nell'ambito del tema riguardante l'esposizione umana, lo sviluppo di applicazioni tecnologiche
avanzate ha incrementato la diffusione dei campi elettromagnetici nella vita di tutti i giorni, determinando una
crescente attenzione da parte della popolazione verso possibili effetti sulla salute, come testimoniato
dall'attenzione rivolta dall'Organizzazione Mondiale della Sanità [1] e dall’International Commission on NonIonizing Radiation Protection (ICNIRP) [3-6]. In ambito EU, sono state pubblicate una Raccomandazione per
l'esposizione della popolazione [7] e una Direttiva del Parlamento Europeo per l’esposizione dei lavoratori
[8]; l‘entrata in vigore di quest’ultima è al momento rimandata per evidenti difficoltà di applicazione in taluni
ambiti lavorativi (ad esempio la diagnostica tramite tomografia a risonanza magnetica - MRI).
Ricerche mirate a livello internazionale sono volte ad approfondire eventuali effetti di campi pulsati generati
dalle apparecchiature di sorveglianza (frequenze di funzionamento da alcune decine di hertz a diversi
gigahertz), l’analisi dell’interazione con i sistemi di telefonia mobile, gli studi connessi con le radio- e telecomunicazioni a modulazione numerica, le ricerche rivolte alle applicazioni mediche di campi
elettromagnetici alla frequenza dei terahertz.
Arco temporale: 3 anni
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento e missioni
Totale
2011
200
180
380
2012
180
150
330
2013
100
150
250
Riferimenti
[1] European Malignant Hyperthermia Group, http://www.emhg.org/
[2] Yang, L. et al Receptor-Targeted Nanoparticles for In vivo Imaging of Breast Cancer. Clin. Can. Res. 15, 47224732 (July 15, 2009)
[3] http://www.who.int/topics/electromagnetic_fields/en/
[4] “ICNIRP guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to
300 GHz),” 1998, ICNIRP Guidelines.
[5] “ICNIRP guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz to 100 kHz)”, 2010,
ICNIRP Guidelines.
[6] “ICNIRP guidelines on limits of exposure to static magnetic fields,” 2009, ICNIRP Guidelines.
[7] EC Council recommendation on limitation of exposure of the general public to electromagnetic fields (0 Hz - 300
GHz), 1999, EC Coun. Recom. 519.
[8] Directive 2004/40/EC of the EU Parliament and of the Council of 29 April 2004 on the minimum health and
safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents
(Electromagnetic Fields), 2004.
[9] O. Bretcanu, S. Spriano, E. Verné, M. Cöisson, P. Tiberto, P. Allia, “The influence of crystallised Fe3O4 on the
magnetic properties of coprecipitation-derived ferrimagnetic glass–ceramics”, Acta Biomaterialia, Volume 1, No.
4, 2005, Pages 421-429.
[10] O. Bretcanu, E. Verné, M. Cöisson, P. Tiberto, P. Allia, "Magnetic properties of the ferrimagnetic glass-ceramics
for hyperthermia”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 305, Issue 2, October 2006, Pages
529-533.
[11] O. Bottauscio, P.P. Capra, F. Durbiano, A. Manzin, D. Serazio, "An electrode-matrix cell for electrolytic
conductivity measurements", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurements, Vol. 56, No. 2, 2007,
pp. 321-325.
[12] D. Alberto; L. Busso; G. Crotti; M. Gandini; R. Garfagnini; P. Giudici ; I. Gnesi ; F. Manta ; G. Piragino:”
Effects of Static and Low-Frequency Alternating Magnetic Fields on the Ionic Electrolytic Currents of Glutamic
Acid Aqueous Solutions”, Electromagnetic Biology and Medicine, Volume 272, Issue 1 March 2008 , pp. 25 –
39.
[13] M. Coïsson, F. Celegato, E. dalla Vecchia, R. Sethi, P. Tiberto, F. Vinai, Temperature dependence of magnetic
properties in Fe/Fe-O nanoparticles dispersed in water, J. Magn. Magn. Mat. 321 (2009), 2276-2278
[14] E. dalla Vecchia, M. Coïsson, C. Appino, F. Vinai, R. Sethi, Magnetic characterization and interaction modeling
of zerovalent iron nanoparticles for the remediation of contaminated aquifers, J. Nanoscience and
Nanotechnology 9 (2009), 3210-3218.
[15] D. Alberto, L. Busso, R. Garfagnini, P. Giudici, I. Gnesi, F. Manta, G. Piragino, L. Callegaro, G. Crotti: "Effects
113/175
of Extremely Low-Frequency Magnetic Fields on L-glutamic Acid Aqueous Solutions at 20, 40, and 60 µT Static
Magnetic Fields". Electromagnetic Biology and Medicine, Vol. 27, no. 3, pp. 241–253, 2008
[16] M. Pasquale, E.S Olivetti, M. Coïsson, P. Rizzi, G. Bertotti, "Ferromagnetic resonance and superparamagnetic
behavior of iron oxide nanoparticles injected in porous anodic alumina", J. Appl. Phys., 103: 07D527, 2008.
[17] O. Bottauscio, M. Chiampi, L. Zilberti, "A Boundary Element approach for low frequency SAR computation in
homogeneous objects", Proc. 20th Int. Zurich Symposium on EMC, Topical Forum, Zurich 2009, pp. 211-213.
[18] O. Bottauscio, M. Chiampi, L. Zilberti, "Boundary Element Approaches for the Evaluation of Human Exposure to
Low Frequency Electromagnetic Fields", IEEE Trans. Mag., Vol. 45, No. 3, 2009, pp. 1674-1677.
[19] A. Manzin, C. Boveri, P.P. Capra, F. Durbiano, O. Bottauscio, "Experimental and numerical characterization of
an electrode-matrix cell for electrochemical measurements, Sensors and Actuators B, Vol. 138, 2009, pp. 326–
335.
[20] D. Trinchero, L. Anglesio, A. Benedetto, M. Borsero, G. D’Amore, B. Fiorelli, R. Stefanelli, S. Trinchero, G.
Vizio: “Experimental setup for the characterization of field probes performance in presence of digitally
modulated radio signals”. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol.8, pp. 224-227, 2009.
[21] G. Crotti, D. Giordano: “Analysis of critical situations in the evaluation of human exposure to magnetic fields with
complex waveforms”, Radiation, Protection Dosimetry, Vol. 137, no. 3-4, pp. 227-230, 2009.
[22] M. Sangermano, L. Vescovo, N. Peppino, , P. Allia, P. Tiberto, M. Coisson, L. Suber, G. Marchegiani,
“Photoinitiator-Free UV Cured Acrylic coatings containing magnetite nanoparticles”, Macromol. Chem Phys.,
Volume 211, 2010, pages 2530-2535
[23] S. Seitz, A. Manzin, H.D. Jensen, P.T. Jakobsen, P. Spitzer: "Review article - Traceability of electrolytic
−1
conductivity measurements to the International System of Units in the sub mS m region and review of models
of electrolytic conductivity cells". Electrochimica Acta, Vol. 55, pp. 6323-6331, 2010.
[24] D. Giordano, M. Borsero, G. Crotti, M. Zucca, "Analysis of magnetic and electromagnetic field emissions
produced by a MRI device", IMEKO symposium TC-4, TC-19 & IWADC Instrumentation for the ICT era,Kosice
(Slovakia),Sept. 8-10, 2010, pagine 1-5, ISBN:978-80-553-042-3
[25] O. Bottauscio, M. Chiampi, and L. Zilberti, "A Boundary Element Approach to relate surface fields with the
Specific Absorption Rate (SAR) induced in 3-D human phantoms", Engineering Analysis with Boundary
Elements, Vol. 35, pp. 657–666, 2011
[26] A. Manzin, D.P. Ansalone, O. Bottauscio, "Numerical modeling of biomolecular electrostatic properties by the
Element-Free Galerkin Method", to appear on IEEE Trans. Magn.
[27] J. Amici, M. Sangermano, E. Celasco, P. Allia, P. Tiberto, “Polyethylene Glycol-Coated Magnetite
Nanoparticles: Preparation and Characterization”, Macromol. Chem Phys., in press, 2011
[28] P. Allia, P. Tiberto, M. Coisson, A. Chiolerio, F. Celegato, F. Vinai, M. Sangermano, L. Suber, G. Marchegiani,
“Evidence for magnetic interactions among magnetic nanoparticles dispersed in photoreticulated PEGDA-600
matrix”, J. Nanopart. Res. 2011 in press
114/175
3) Progetto Misure e modelli per una gestione efficiente e sostenibile dell’energia elettrica
Divisione di riferimento: Elettromagnetismo
Personale impegnato (TPE): 5 persone equivalenti/anno Riferimento al PNR
Le tecnologie per l‘energia sono identificate nell’ambito del PNR [1] come una delle sei aeree tecnologiche
strategiche per lo sviluppo competitivo del sistema industriale. In tale contesto, l’attenzione è posta
sull’efficienza, sulla sostenibilità, sul risparmio energetico e sull’utilizzo di energie rinnovabili. La diffusione di
queste ultime è strettamente correlata alla trasformazione della rete di distribuzione in un sistema a elevata
affidabilità, in grado di gestire automaticamente gli interventi e i flussi energetici all’interno di una
generazione distribuita sul territorio (Smart Grids), di controllare la gestione di sistemi di accumulo e di
migliorare l’efficienza globale della rete stessa. Il PNR sottolinea inoltre che la riduzione dei consumi
energetici può essere conseguita mediante una diffusione capillare delle tecnologie innovative.
Sommario
Una fornitura sicura, sostenibile e di elevata qualità è attualmente una necessità fondamentale sia per gli
operatori che agiscono sul mercato, sia per gli utilizzatori. L’efficienza e l’uso ottimale dell’energia nella
produzione, trasmissione e nell’utilizzo finale consentono significativi risparmi con il conseguente
contenimento delle emissioni di CO2. Il contributo proposto dall’INRIM nell’ambito del presente progetto è
finalizzato alla messa a punto di strumenti e tecniche di misura che consentano la valutazione e il
miglioramento, dal punto di vista dell’efficienza e dell’efficacia, delle tecnologie di produzione e utilizzo
dell’energia in sistemi di piccola e grande potenza, quali generatori e motori elettrici, nuove generazioni di
attuatori magnetici, micro-generatori. Nel contempo si intende sviluppare il quadro metrologico atto a fornire i
dati di misura riferibili e affidabili necessari per un sistema elettrico caratterizzato, nei suoi diversi stadi, da
una gestione delle risorse energetiche a elevata efficienza.
Descrizione del progetto
La strada del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni di CO2 necessita di molteplici strategie.
Un sistema energetico sostenibile e con ridotto impatto ambientale implica lo sviluppo e la diffusione di fonti
di energia rinnovabili, integrate in reti di trasmissione in regime continuo e alternato e in reti di distribuzione
flessibili e affidabili. Tutto ciò deve accompagnarsi a un aumento dell’efficienza e della qualità del sistema
energetico nel suo complesso e a una significativa riduzione delle perdite a ogni stadio di trasformazione e
utilizzo dell’energia [2]. Dal punto di vista dei sistemi utilizzatori è centrale l’incremento di efficienza dei
piccoli carichi domestici e industriali. Tale obiettivo, perseguibile anche tramite lo sviluppo di tecniche di
energy harvesting e scavenging, determina altresì un risparmio di spese di gestione e manutenzione e la
riduzione dell’impatto legato alla costruzione e allo smaltimento degli accumulatori. Dal punto di vista delle
reti di trasmissione e distribuzione il problema della misura della qualità della potenza e della stabilità del
sistema nel suo insieme ha assunto un ruolo sempre più centrale, poiché, con il diffondersi della
generazione distribuita, le convenzionali reti centralizzate passive dovranno integrarsi e interfacciarsi con reti
complesse, di scala ridotta, “attive” e “intelligenti” (Smart grids), idonee a gestire e regolare i flussi elettrici
prodotti e assorbiti da più nodi che operano in maniera discontinua e bidirezionale.
La partecipazione a programmi di ricerca europei, in collegamento con altri laboratori metrologici nazionali, e
la collaborazione con partner industriali e accademici, anche in ambito nazionale, ha rappresentato per
l’INRIM l’occasione per sviluppare le competenze di base per operare nell’ambito di questo tema [3÷24].
Il progetto di ricerca proposto è focalizzato su temi di ricerca applicata con una forte ricaduta in ambito
tecnologico. Esso si propone di approfondire gli aspetti comuni dei diversi problemi evidenziati e di
impiegare le specifiche competenze nell’ ambito metrologico e in quello relativo allo studio dei materiali e
dispositivi, con l’obiettivo di sviluppare metodologie di analisi, sistemi e metodi di misura riferibili e metodi di
caratterizzazione dei materiali e dei dispositivi funzionali alla realizzazione di un sistema energetico
sostenibile.
Workpackages
Le tematiche che si affronteranno nell’ambito del progetto e le azioni che si intendono perseguire sono
sintetizzate nei seguenti punti:
1. Definizione di metodi e tecniche di misura per la valutazione di efficienza e di efficacia delle tecnologie di
produzione e utilizzo dell’energia in diverse applicazioni.
1.1
Definizione di efficienza energetica di micro generatori. In un contesto tecnologico in continua
evoluzione, la stessa definizione di efficienza energetica basata sulla misura di rendimento
non è più facilmente applicabile alle nuove tecnologie. Basti pensare ai sistemi di energy
harvesting, dove le comuni prove convenzionali (vuoto e carico) non sono più sufficienti a
definire l’efficienza di un sistema e non è neppure semplice definire la stessa energia
115/175
d’ingresso.
Sviluppo di specifiche tecniche di campionamento e misura. Con riferimento alle tecnologie
sopra citate, oltre alla definizione di nuove prove convenzionali occorre sviluppare specifiche
tecniche di misura relative a piccoli segnali (mW o W) fortemente distorti.
2. Sviluppo del quadro metrologico atto a fornire i dati di misura essenziali, riferibili e affidabili necessari per
la realizzazione di nuovi prodotti ad alta efficienza energetica orientato a:
2.1
Riferibilità per le misure di potenza ed energia in regime non sinusoidale.
2.2
Tecniche di misura in continua ed alternata e per segnali variabili nel tempo.
2.3
Metrologia delle piccole e delle piccolissime potenze.
3. Caratterizzazione dei materiali e sviluppo e validazione dei modelli di perdita dei materiali magnetici nei
dispositivi elettrici.
3.1
Sviluppo di tecniche di misura specifiche per la caratterizzazione dei nuovi materiali
magnetici utilizzati nei piccoli generatori e utilizzatori.
3.2
Modelli di riferimento dei materiali magnetici nei dispositivi utilizzatori. Caratterizzazione
dei materiali di interesse e delle loro caratteristiche di perdita.
3.3
Modelli di riferimento dei materiali nei dispositivi per la micro generazione.
Caratterizzazione dei materiali di interesse e delle loro caratteristiche di perdita
3.4
Sviluppo della refrigerazione magnetica a temperatura ambiente. Caratterizzazione
delle proprietà magneto-caloriche dei materiali e sviluppo di modelli micromagnetici e
fenomenologici.
4. Studio e sperimentazione di metodologie per il monitoraggio della rete e per la misura riferibile
dell’energia e della qualità della potenza.
4.1
Sviluppo di tecniche di acquisizione e di elaborazione dei segnali elettrici per la
determinazione della potenza elettrica e delle grandezze correlate.
4.2
Messa a punto e sperimentazione di sistemi di misura non convenzionali della potenza
elettrica e dell’energia scambiata per taratura e misura in laboratorio e in situ nelle reti di bassa e
media tensione.
4.3
Sperimentazione di metodologie per il rilevo dei parametri elettrici che caratterizzano la
qualità della potenza in reti complesse al fine di giungere ad una loro normalizzazione.
1.2
Obiettivi e ricadute
Il progetto di ricerca proposto si propone l’obiettivo generale di realizzare e sperimentare strumenti e
metodologie che consentano la quantificazione ed il miglioramento della qualità e dell’efficienza della
fornitura dell’energia elettrica. Obiettivi specifici che si intende conseguire sono:
1) Realizzazione di sistemi e metodi per la misura riferibile della potenza ed energia in regime non
sinusoidale.
2) Metodologie e sistemi non convenzionali per la misura dell’energia e della qualità della potenza in
reti complesse.
3) Realizzazione di trasduttori e sistemi per la costruzione della riferibilità nella misura di piccoli segnali
caratteristici della microgenerazione.
4) Software che implementa i modelli dei materiali nei dispositivi per la previsione e il progetto di
dispositivi ad alta efficienza energetica.
5) Database dei parametri di perdita dei principali materiali magnetici recentemente introdotti nei
dispositivi di generazione e utilizzo dell’energia.
6) Realizzazione di dispositivi per la micro generazione e la refrigerazione di nuova concezione.
7) Nuovi protocolli e tecniche per prove non convenzionali ai fini della misura dell’efficienza energetica
di dispositivi innovativi di micro generazione, anche per il confronto tra prodotti commerciali.
Ulteriori ricadute e trasferimento tecnologico
Prodotti scientifici (pubblicazioni, guide, procedure), trasferimento tecnologico alle aziende partner anche già
coinvolte in precedenti progetti di ricerca, disseminazione e taratura, partecipazione organismi normativi e
congressi scientifici.
Contesto nazionale ed europeo
Sia in ambito nazionale, sia a livello comunitario il tema dell’efficienza e del risparmio energico, con
riferimento anche allo studio dei materiali e dispositivi, è indicato come una tra le grandi sfide da fronteggiare
in relazione non solo alla necessità di uno sviluppo sostenibile, ma anche alle forti implicazioni economiche.
La soluzione dei problemi che si pongono necessita di un approccio multidisciplinare che coinvolge diversi
campi di ricerca e vede coinvolti soggetti che operano in ambito accademico e industriale. A livello
comunitario, lo European Metrology Research Project (EMRP), vede la partecipazione degli Istituti
metrologici nazionali, con il supporto di stake-holders industriali.
Con riferimento ai temi dell’Energia, si segnalano i progetti attualmente in corso nei quali l’INRIM opera:
116/175
1. EMRP 2009, Joint Research Project, ENG-02, “Metrology for Energy Harvesting”, partecipanti: NPL,
PTB, INRIM, LNE, MIKES, CMI, SIQ, inzio 1°sett. 2010, durata tre anni.
2. Magnetostrictively actuated platform for milling-induced vibration damping, Progetto Finanziato dalla
regione Piemonte per 1.33 M€, partecipanti: Fidia S.p.A, INRIM, Politecnico di Torino, Sequoia IT, inizio
aprile 2009, durata 3 anni
3. FP7-NMP-SMALL – SSEEC Solid state energy efficient cooling, Partecipanti: Camfridge ltd,
Vacuumschmelze, Leibniz-institut, Clivet SpA, INRIM, CNRS The chancellor, University of Cambridge,
inizio 1 ottobre 2008, durata 3 anni
4. iMera-Plus – JRP T4.J01 Next Generation of Power and Energy Measuring techniques, partecipanti: NPL,
BEV, CEM, CMI, Trescal, INRIM, BRML, LNE, EJPD, MIKES, SIQ, VSL, PTB, SMU, SP, inzio 1°aprile
2008, durata tre anni,
5. EMRP 2009 /Energy – ENG04 Metrology for Smart Electrical Grids, partecipanti: VSL, CEM, CMI, INM,
INRIM, LCOE, LNE, METAS, MIKES, PTB, SIQ, SMD, SMU, SP, Trescal, UME, inzio 1°sett. 2010,
durata tre anni.
6. EMRP 2009 Energy - ENG07 Metrology for High Voltage Direct Current (HVDC) partecipanti: SP, INRIM,
MIKES, NPL, PTB, UME, Trench, TUBS, inzio 1°sett. 2010, durata tre anni.
Arco temporale: 36 mesi
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
Totale
2011
300
60
360
2012
200
40
240
2013
100
30
130
Riferimenti
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Piano Nazionale della Ricerca 2010-2012. http://www.euramet.org
European Metrology Research Project (EMRP Outline 2008). http://www.euramet.org
POGLIANO U., TRINCHERA B, BOSCO G.C, SERAZIO D (2010). Dual transformer for power measurement in
the audio frequency band. In: Digest CPEM 2010. Daejeon, South Korea, 13-18 June 2010, p. 237-238,
accepted for publication in IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT.
LAPUH R, CLARKSON P, POGLIANO U., WRIGHT P.S, HÄLLSTRÖM J (2010). Comparison of Asynchronous
Sampling Correction Algorithms for Power Quality Measurements Under Realistic Conditions. In: Digest of
CPEM 2010. Daejeon, South Korea, 13-18 June 2010, p. 227-228, accepted for publication in IEEE
TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT.
BOSCO G.C, GARCOCZ M, LIND K, POGLIANO U., RIETVELD G, TARASSO V, VOLJC, B, ZACHOVALOVÁ
V.N (2010). Phase Comparison of High Current Shunts up to 100 KHz. In: Digest of CPEM 2010. Daejeon, Sud
Corea, 13-18 June 2010, p. 229-230, accepted for publication on
. IEEE TRANSACTIONS ON
INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT.
POGLIANO U. (2009). Traceability of electrical quantities obtained by sampling,. Measurement, vol. 42;
p. 1439-1442, ISSN: 0263-2241.
POGLIANO U., G. C. BOSCO, D. SERAZIO (2009). Coaxial Shunts as AC–DC Transfer Standards of Current.
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, vol. 58; p. 872-877, ISSN: 00189456.
POGLIANO U., TRICHERA B, FRANCONE F (2009). Reconfigurable Unit for Precise RMS Measurements.
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, vol. 58; p. 827-831, ISSN: 00189456.
POGLIANO U., BOSCO G.C, LANZILLOTTI M (2008). Methods for precision measurement of ac voltages in
the millivolt ranges. MEASUREMENT, vol. 41; p. 205-210, ISSN: 0263-2241.
CHIAMPI M., CROTTI G., MORANDO A: Evaluation of Flexible Rogowski Coil Performances in Power
Frequency Applications, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, , DOI:
10.1109/TIM.2010.2060223.
GIORDANO D., BANU N., BARBISIO E., BOTTAUSCIO O., CHIAMPI M., CROTTI G., Ferroresonance
Analysis in LCR Circuits Including Rapidly Solidified Alloy Cores, IEEE Trans. MAG., vol. 45, no. 9, pp. 32433250, September 2009.
CHIAMPI M., CROTTI. G., HU Y., SARDI A., Development and Application of a Programmable Partial
Discharge Calibrator, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, Vol. 58, no. 4, pp. 768-774, 2009.
CROTTI G., SARDI A. et al.., Set Up and Characterisation of Reference Measuring Systems for On-Site Live
Verification of HV Instrument transformers, in “Transverse Disciplines in Metrology”, French College of
Metrology, Wiley-ISTE, 2009.
CROTTI G., GIORDANO D., SARDI A., Design of a RC medium voltage divider for on-site calibration, Proc. of
the 16th Int. Symposium on High Voltage Engineering, ISH2009, pp. 210-214, Cape Town (South Africa),
August 2009.
MAZZA P., KULJACA N., CROTTI G., SARDI A., DE DONÀ G., BRANDM U., ANDERSSONS On-site live
verification of HV instrument transformer accuracy. 2006 CIGRE’ Session, Paris (France), August 2006.
ZUCCA M., P.E. ROCCATO, O. BOTTAUSCIO, AND C. BEATRICE (2010). Analysis of losses in a
117/175
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
magnetostrictive device under dynamic supply conditions. IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 46; p.
183-186, ISSN: 0018-9464, doi: 10.1109/TMAG.2009.2032932.
O. BOTTAUSCIO, P. E. ROCCATO, ZUCCA M. (2010). Modeling the Dynamic Behavior of Magnetostrictive
Actuators. IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 46; p. 3022-3028, ISSN: 0018-9464, doi:
10.1109/TMAG.2010.2042152.
F.A. RAFFA, P.E. ROCCATO, ZUCCA M. (2010). Realization of a new experimental setup for magnetostrictive
actuators. MECCANICA, vol. Online; p. 1-9, ISSN: 0025-6455, doi: 10.1007/s11012-010-9356-2.
P.E. ROCCATO, ZUCCA M., O. BOTTAUSCIO (2010). Static and dynamic magneto-mechanical
characterization of magnetostrictive materials. In: 55TH ANNUAL CONFERENCE ON MAGNETISM AND
MAGNETIC MATERIALS - Abstracts. Atlanta (USA), 14-18 Nov 2010, MELVILLE, NY: AIP, vol. CD-ROM, p.
522, ISBN/ISSN: ISSN 1087-3848.
O. BOTTAUSCIO, P.E. ROCCATO, ZUCCA M. (2010). Modeling magnetostrictive material for high speed
tracking. In: 55TH ANNUAL CONFERENCE ON MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS - Abstracts.
Atlanta (USA), 14-18 Nov 2010, MELVILLE, NY: AIP, vol. CD-ROM, p. 142, ISBN/ISSN: ISSN 1087-3848.
O. BOTTAUSCIO, P.E. ROCCATO, ZUCCA M. (2009). Modeling the dynamic behavior of magnetostrictive
actuators. In: Proc. of the 17th Conf. on the Computation of Electromagnetic Fields. Florianopolis, 22-26
November 2009, FLORIANOPOLIS, vol. cd volume, p. 891-892.
F. FIORILLO, “Measurements of magnetic materials,” Metrologia, vol 47 (2010), pp. S114-S142.
V. BASSO, C.P. SASSO, M. KUEPFERLING: “A Peltier cells differential calorimeter with kinetic correction for
the measurement of cp(H; T) and Ds(H; T) of magneto-caloric materials.”, Review of Scientific Instruments, Vol.
81, art. 113904, 2010.
F. FIORILLO , C. BEATRICE, “Energy losses in soft magnets from DC to radiofrequencies: theory and
experiment”, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, vol 24 (2010), pp. 559-566.
118/175
4) Progetto Oltre i limiti classici di misura utilizzando le proprietà della luce quantistica
Divisione di riferimento: Ottica
Personale impegnato (TPE): 5
Riferimento al PNR: Il progetto concerne la parola chiave “quantum information e pochi fotoni” del PNR.
Sommario
Scopo del presente progetto è l’utilizzo delle correlazioni spaziali della luce, ed in particolare della luce
quantistica, per conseguire risultati innovativi che permettano di superare i limiti tradizionali nel campo della
misura e dell’imaging.
Descrizione del progetto (cosa fa INRIM e collaboratori, ricerca di base, applicativa, tecnologica)
Nel presente progetto ci si propone di realizzare, in laboratori appositamente attrezzati, ricerche avanzate
nel campo dell’applicazione dell’ottica quantistica alla misura ed all’imaging di precisione.Tale realizzazione
permetterà, da un lato, di mantenere la situazione di eccellenza internazionale raggiunta dal gruppo (vedi
paragrafo referenze) e dall’altro di procedere ad approfondire tali studi sia in vista del raggiungimento di
applicazioni tecnologico/commerciali di tali protocolli, sia dello sviluppo di ulteriori tecniche innovative. In
particolare, ci si occuperà dello studio e delle applicazioni delle correlazioni spaziali sia della luce termica sia
dei twin beams indirizzandosi al superamento dei limiti classici della misura (misure sotto il limite shot noise,
metodi interferometrici innovativi) e dell’imaging (estrazione di un immagine da un fondo preponderante,
ricostruzione dell’informazione spaziale di un’immagine deteriorata).
Obiettivi e ricadute
I principali obiettivi saranno:
- miglioramento, fino ad un livello utilizzabile per applicazioni pratiche, dell'apparato sperimentale per il sub
shot noise quantum imaging. In particolare verrà allestito un nuovo set-up con un livello ridotto di luce di
background e una maggiore efficienza quantica totale.
- lo stesso set-up verrà poi riutilizzato, nella seconda parte del progetto, per la realizzazione del protocollo
della quantum illumination a variabili continue, recentemente sviluppato a livello teorico [Tan08]: un oggetto
debolmente riflettente (assorbente) viene rivelato, tramite correlazioni di twin beams, in un
bagno di rumore termico con livello di rumore tale che risulti impossibile determinarne la presenza con luce
classica.
- Realizzazione di un set-up per studiare nuove tecniche di ghost-imaging (GI). In particolare considereremo
ghost imaging sia teorico che sperimentale basato su misure di varianza, che presentano vantaggi rispetto
allo schema tradizionale basato su misure di g2.
Verrà allestito un secondo set-up sperimentale per
analizzare le correlazioni spaziali nella luce termica.
-Come seconda applicazione di tale set-up (luce termica) realizzeremo schemi interferometrici indirizzati allo
studio delle proprietà di correlazione generate dal passaggio di stati gaussiani (e non-gaussiani in una
seconda fase) attraverso sistemi di beam splitter (“quantum illusionist”, “classical Swapping”).
In generale è nostra intenzione spingere i livelli di tali protocolli (in particolare del SSNQI e del GI) sino a
raggiungere una situazione di possibile interesse commerciale.
Va inoltre notato come il disporre di laboratori di alto livello in questo settore non solo consentirà di
raggiungere gli obiettivi indicati, ma, trattandosi di un settore di ricerca ancora largamente inesplorato,
permetterà di possedere gli strumenti necessari a studiare e realizzare protocolli innovativi aprendo
opportunità di misura al momento non ancora concepibili.
Contesto nazionale ed europeo
Le correlazioni ottiche spaziali, sia classiche sia quantistiche, rappresentano una risorsa fondamentale per lo
sviluppo di tecnologie emergenti, quali il calcolo e la comunicazione quantistiche, il quantum imaging
[Lug05], la super-risoluzione [Bot00,Gio09], ecc., che potrebbero portare all'apertura di nuovi orizzonti nel
campo della metrologia, del posizionamento e dell'imaging. L’importanza di tali nuove tecnologie ha tra l’altro
motivato l’assegnazione di una parola chiave specifica nel Piano Nazionale della Ricerca (“quantum
information e pochi fotoni”).
In particolare ci si attente che le proprietà quantistiche della luce permettano di superare i limiti classici di
misura, quali il ridurre il rumore al di sotto del limite classico (“shot noise”) [Bra08] o realizzare protocolli
d’imaging innovativi [Mey08,Tan08].
Un primo esempio è rappresentato dal ghost imaging (GI). In questa tecnica, un fascio di luce attraversa (o
è riflesso) da un oggetto di cui si vuole ottenere l'immagine. Tuttavia, il fascio che attraversa l'oggetto viene
indirizzato ad un detector che non fornisce alcuna informazione sulla risoluzione spaziale ("bucket detector").
119/175
L'immagine dell'oggetto viene ricostruita sfruttando le correlazioni tra il bucket detector ed un rivelatore con
risoluzione spaziale su cui viene inviato un secondo fascio il cui rumore spaziale è correlato a quello del
primo. Tale protocollo può trovare ad esempio applicazione pratica nel caso in cui l’informazione spaziale
dell’immagine sia deteriorata/persa nell’attraversare un mezzo diffusivo (nebbia, etc.) [Mey08].
Un secondo esempio è fornito dall’uso delle correlazioni quantistiche dei twin beams [Bri09,Bri10] per
realizzare l'immagine di un oggetto debolmente assorbente superando il limite minimo classico di livello di
rumore (shot noise). Uno schema che può trovare applicazione allorquando si debba fare l’imaging di oggetti
debolmente assorbenti fotosensibili (ad esempio campioni biologici, film sottili,…).
[Bot00] A. Boto et al, Phys. Rev. Lett. vol. 85, 2733 (2000).
[Bra08] E. Brambilla et al., Phys. Rev. A vol. 77, 053807 (2008).
[Gio09] V. Giovannetti et al., Phys. Rev. A vol. 79, 013827 (2009).
[Lug05] L. A. Lugiato et al., J. Opt. B vol. 4, S176 (2002).
[Mey08] R. Meyers et al., PRA 77 (2008) 041801.
[Tan08] S. Tan et al., Phys. Rev. Lett. vol. 101, 253601 (2008).
Arco temporale: 3 anni
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
Totale
2011
700
200
900
2012
600
200
800
2013
600
200
800
Riferimenti
In passato il gruppo di Ottica quantistica dell’INRIM ha acquisito una notevole esperienza nella generazione,
caratterizzazione ed utilizzo di stati entangled di fotoni e, in generale, nello studio della correlazione di fasci
ottici [Gen], ponendosi in un ruolo leader a livello mondiale. Tali risultati garantiscono la possibilità di
realizzare gli obiettivi proposti nel presente progetto.
In particolare recentemente il gruppo ha utilizzato le correlazioni nelle fluttuazioni delle intensità (speckles)
per la realizzazione di protocolli di imaging quantistico innovativi. Come primo esempio, il nostro gruppo ha
recentemente realizzato dei protocolli GI [Bri10-2], sia con luce termica sia con “twin beams” prodotti tramite
fluorescenza parametrica, volti a migliorare il rapporto segnale rumore di tale tecnica.
Un altro esempio di utilizzo delle correlazioni ottiche spaziali è la prima realizzazione, effettuata nei nostri
laboratori [Bri09,Bri10], del sub shot noise quantum imaging.
In generale, ulteriori ricerche sono poi state condotte dal nostro gruppo sulla generazione, caratterizzazione
ed utilizzo di stati ottici entangled (in variabili spaziali e non).
Tali ricerche sono state svolte in collaborazione sia con enti accademici (UniTo, Prof.Predazzi, UniMi,
Prof.Paris,
UniCo,
Prof.Lugiato,
PoliTo,
Prof.Rasetti,
Univ.Mosca,
Prof.Kulik,Max
PlancK
Inst.,Prof.Chekhova) che industriali (Ribes Ricerche,Selex Finmeccanica, Thales-Alenia Space),
collaborazioni che costituiranno anche un fondamentale elemento per lo sviluppo del presente progetto.
[Gen] M. Genovese, Physics Reports 413/6 (2005) 319;Yu.I.Bogdanov, G.Brida, M. Genovese,
A.P.Shurupov, E.V.Moreva, S.P.Kulik , Phys. Rev. Lett. 105, 010404 (2010); G. Brida, I. Degiovanni, A.
Florio, M. Genovese, P. Giorda, A. Meda,M. Paris, Alex Shurupov, Phys. Rev. Lett 104, 100501 (2010);
M.V.Chekhova, G.Kh.Kitaeva, O.A.Shumilkina, G.Brida, I.P.Degiovanni, M.Genovese, A.Meda,
Phys.Rev.Lett. 103, 193602 (2009); G. Brida, M. Chekhova, M. Genovese, M.Gramegna, L. Krivitsky.
Phys.Rev. Lett. 96 (06) 143601; G. Zambra, A. Andreoni, M. Bondani, M.Gramegna, G. Brida, M.Genovese,
A. Rossi e M.G.A. Paris; Phys. Rev. Lett. 95,063602 (2005);
[Bri09] G. Brida et al., Phys. Rev. Lett. vol. 102, 213602 (2009).
[Bri10] G. Brida et al., Nature Photonics vol. 4, 227 (2010).
[Bri10-2] G.Brida et al., arXiv:1009.2417
120/175
5) Progetto Link ottico nazionale per la metrologia ultra accurata di tempo e frequenza
Divisione di riferimento: Ottica
Personale impegnato (TPE): 3
Riferimento al PNR:
Secondo la nostra valutazione la diffusione di segnali ultra-stabili ed accurati di tempo e frequenza,
corrisponde ad una tecnologia abilitante nell'ambito delle tecnologie dell'informazione. (par 3.3 pg 17 PNR).
Pertanto il progetto trova riscontri positivi nel PNR nelle azioni 1 e 2. (cap 4.1). Inoltre corrisponde all'Azione
6, in quanto propone lo sviluppo di una nuova piattaforma tecnologica nazionale, capace di mettere in rete e
incrementare le potenzialità di centri di eccellenza R&S.
Prevedendo un collaborazione con il CNR-INOA di Napoli il progetto si armonizza anche con quanto
specificato al par. 4.6 del PNR.
Sommario
Il progetto si propone di realizzare una rete italiana in fibra ottica per la disseminazione di segnali campione
di frequenza di elevatissima stabilità riferiti ai campioni primari nazionali e costantemente confrontati con
campioni primari di frequenza di altri istituti metrologici nel mondo.
L'architettura del sistema si basa sulla generazione di portanti ottiche ultra-stabili riferite al campioni primari
di frequenza, trasmesse in fibre ottiche commerciali stabilizzate in modo elettronico al fine compensarne le
variazioni di fase indotte da vibrazioni e variazioni termiche che comprometterebbero le prestazioni finali del
sistema in termini di stabilità ed accuratezza del segnale trasmesso.
Il progetto prevede la trasmissione di due tipologie di segnale, uno puramente ottico, dalle caratteristiche
superiori, ma che richiede una costo operativo maggiore, ed uno in modulazione di fase, che al contrario è
assai più economico per l'utente, ma che offre una risoluzione circa dieci volte minore.
Attualmente le più spinte possibilità di sincronizzazione di orologi remoti si ottengono attraverso segnali
GPS-Carrier Phase e confronti satellitari a due vie. Entrambi questi metodi offrono una risoluzione di 10-9 a 1
s. Questa capacità di misura è molti ordini di grandezza inferiore alle realizzazioni dei campioni di frequenza
oggigiorno realizzati. Per confrontare campioni di frequenza remoti, sono quindi necessari tempi di misura
superiori al mese, laddove in presenza di migliori sistemi di confronto si potrebbe ottenere la medesima
risoluzione in poche ore.
Questi confronti sono necessari sia per la generazione della scala di tempo internazionale, sia per le attuali
necessità di alcuni esperimenti di fisica fondamentale, sia per la sincronizzazione assoluta dei riferimenti di
frequenza utilizzati in radioastronomia.
La tecnica qui proposta permette di migliorare di svariati ordini di grandezza la capacità di sincronizzazione
remota, raggiungendo una risoluzione tra 10-14 (100-300 km) e 10-13 (500-1000 km) a 1s, attraverso l'utilizzo
della portante ottica.
Descrizione del progetto (cosa fa INRIM e collaboratori, ricerca di base, applicativa, tecnologica)
INRIM si occuperà della realizzazione delle seguenti strutture.
• Laser (1542 nm) in fibra agganciato a una cavità ultrastabile (F>100.000), stabilità relativa di
frequenza <10-14 a 1 s;
• Sistema di misura per confrontare portanti ottiche con incertezza di frequenza relativa <10-15 basato
su un pettine ottico di frequenza generato da un laser impulsato a femtosecondo (optical frequency
comb) stabilizzato su un riferimento primario (INRIM: fontana atomica di Cesio)
• Infrastruttura in fibra ottica, con cammini dedicati a due vie tra laboratori remoti e servocontrollo optoeletronico per la correzione al rumore di fase introdotto dalla fibra stessa (rumore ambientale,
sismico e termico).
Il CNR-INOA di Firenze (presso il Lens), dovrà installare la struttura di rigenerazione di frequenza, per
preservare la coerenza ottica su lunga distanza. Questa struttura consiste in un laser ultra-stabile agganciato
in fase sul segnale proveniente da Torino.
Presso Milano e Bologna, dovranno essere installati i sistemi di ricezione di frequenza di primo e secondo
livello. Presso questi laboratori saranno implementai i sistemi elettronici di stabilizzazione delle tratte in fibra
di pertinenza.
Presso Napoli (che costituisce il terminale più remoto) dovranno essere verificati i limiti delle prestazioni del
sistema.
I quattro laboratori partner del progetto utilizzeranno il link per motivi differenti. Bologna Firenze e Napoli,
svolgono attualmente attività a vocazione metrologica che trarranno benefici dall'accresciuta capacità di
misura. Presso l'osservatorio di Medicina, la distribuzione di una segnale campione verrà utilizzato in un
primo tempo negli esperimenti VLBI. Questo segnale infatti permetterà di sostituire misure di
sincronizzazione relativa con una misure assoluta, permettendo di evidenziare eventuali errori sistematici tra
osservatori remoti.
121/175
Obiettivi e ricadute
Confrontare standard di frequenza remoti senza che il metodo di confronto possa limitarne le
potenzialità in termini di accuratezza e stabilità.
Estendere ad altri istituti capacità metrologiche superiori, tipiche di NMI;
Garantire un riferimento di frequenza con accuratezza/stabilità allo stato dell'arte, senza degradazione
per disseminazione (come accade oggi) per esperimenti di Spettroscopia di alta risoluzione, Misura di
Costanti Fondamentali e loro Stabilità, Test di Relatività Generale, Esperimenti di Radioastronomia.
Creare le basi per la diffusione a livello industriale di potenzialità metrologiche di misura superiori, per
le industrie High-Tech nei settori aerospazio e ICT.
Inserire l'INRIM nella nascente rete in fibra tra gli NMI europei.
Contesto nazionale ed europeo
In ambito europeo sono stati realizzati due link indipendenti, uno in Germania tra il PTB e MP (900 km), ed
uno in Francia nella regione parigina (150 km). E' attualmente allo studio la realizzazione di una rete
continentale che possa collegare i principali centri di ricerca ed NMI. In Francia 12 grandi laboratori di
ricerca hanno proposto la realizzazione di una rete nazionale di sincronizzazione in fibra.
In Italia presso l'INRIM si è dimostrata la capacità tecnologica di realizzare questa tecnica utilizzando bobine
di fibra in laboratorio (100 km). Diversi istituti di ricerca attualmente sono fortemente interessati allo sviluppo
di questo sistema in quanto trarrebbero un enorme vantaggio nel superare i limiti dei loro campioni di
riferimento locali e di conseguenza acquisirebbero una molto maggiore capacità scientifica.
CNR-INOA nelle sedi di Firenze e Napoli, CNR Milano, INAF- Bologna hanno dichiarato il loro forte
interesse allo sviluppo di questa rete.
In ambito nazionale inoltra diverse realtà industriali hanno manifestato il loro interesse per questo sviluppo
tecnologico-scientifico, sia come utenti che come partner del progetto. Thales-Alenia, Galileo-Selex, Kaiser
Trade Italia. Il progetto ha riscosso l'interesse anche del consorzio GARR, che gestisce in Italia la rete in
fibra ottica per la ricerca scientifica
Arco temporale: 2 anni per la realizzazione delle strutture e la messa in funzione della rete. Si persegue la
stipula di un contratto decennale per il noleggio delle fibre
Costi previsti/k€
Progetto
Tipologia di spesa
/i
Investimento
Funzionamento
2011
2012
(*)
2013
(*)
250 + 100
150 + 70
100 + 250(*)
70 + 250(*)
250(*)
Totale
700
540
250
(*) in questo progetto una parte rilevante delle spese sono “comuni” tra i vari partecipanti al progetto, ed in
particolare sono le spese di noleggio delle tratte in fibra (250 k€/anno) ed il costo per l'acquisto e
l'installazione degli amplificatori bidirezionali 170 k€. Queste spese sono conteggiate su un percorso di circa
1200-1500 km.
Referenze
ƒ CNR-INOA, c/o LENS, Sesto Fiorentino, Dott. Paolo De Natale
ƒ Osservatorio Medicina INAF, Dott. Roberto Ambrosini
ƒ CNR- Milano, Dott. Gianluca Glazerano.
Il Dipartimento ICT del CNR ha manifestato interesse nello sviluppo di reti in fibra ottica per applicazioni
scientifiche. Le competenze che metterebbe a disposizione riguardano sorgenti laser, tecnologie delle
comunicazioni e dei controlli.
Sono inoltre interessati o hanno espresso interesse per lo sviluppo di questo progetto
ƒ Consorzio GARR.
ƒ SYRTE
ƒ PTB
ƒ BIPM
ƒ Galilo Selex
ƒ Kaiser Trade - Italia
Bibliografia
[1] F. Kéfélian, et al., High-resolution optical frequency dissemination on a telecommunications network with data traffic,
Optics Letters 34, 1573, 2009.
[2] U. Monaco, A. Pancaldi, M. Scarpa, Tecnologie ottiche in GARR-X Workshop Garr_08 Milano 1-4 Aprile 2008.
[3] F.-L. Hong, et al. Measuring the frequency of a Sr optical lattice clock using a 120 km coherent optical transferm,
Optics Letters 34, 692, 2009.
122/175
[4] I. Coddington, W.C. Swann, L. Lorini, J.C. Bergquist, Y. Le Coq, C.W. Oates, Q.Quraishi, K.S. Feder, J.W. Nicholson,
P.S. Westbrook, S.A. Diddams and N.R. Newbury, Coherent optical link over hundreds of metres and hundreds of
terahertz with subfemtosecond timing jitter Nature Photonics (2007).
[5] G. Grosche,et al. Optical frequency transfer via 146 km fiber link with 10−19 relative accuracy, Optics Letters 34,
2270, 2009.
[6] A. Mura, K. Bastida, C. Clivati, F. Levi, D. Calonico, L. Lorini, G. A.Costanzo, A. Godone, Low Noise Optical Link
Development at INRIM, Proceedings of 2010 EFTF.
123/175
6) Progetto Metrologia per le grandezze in fibra ottica
Divisione di riferimento: Ottica, Meccanica
Personale impegnato (TPE): 3
Riferimento al PNR
Il progetto trova riferimenti nel quadro del PNR nei settori “Information and Communication Technologies
(ICT)”, per quanto riguarda la tematica delle tecnologie innovative per le reti in fibra ottica, e “Aeronautica e
spazio”, per quello che invece riguarda le applicazioni della fotonica in ambiente aerospaziale per il
monitoraggio e controllo ambientale (remote sensing), le interconnessioni di bordo.
Sommario
Le fibre ottiche sono un campo in continua e rapida evoluzione e trovano impiego naturale nelle reti di
telecomunicazioni ad elevata velocità [6,7]. In modo parallelo si è sviluppata la tecnologia e l’utilizzazione di
fibre ottiche come sensori per diverse grandezze, nei più disparati sistemi di misura [5,8].
Nell’istituto sono attivi da anni, in modo indipendente, alcuni progetti di ricerca che riguardano le fibre ottiche.
Il progetto si propone la realizzazione di un laboratorio di riferimento per le misure di grandezze in fibra ottica
e, più in generale della fotonica nel vicino infrarosso, a servizio sia delle attività di ricerca di base, ad
esempio lo studio dell’evoluzione di stati quantistici nella propagazione in fibra ottica [1,2], piuttosto che la
ricerca applicata sui materiali, volta allo sviluppo di nuove fibre con materiali magnetostrittivi [3], sia
dell’attività di mantenimento e disseminazione metrologica delle grandezze in fibra ottica [4].
In particolare lo sviluppo tecnologico di reti di comunicazione in fibra ottica a banda larga, a velocità sempre
più elevate (fino ad 80 Gb/s), richiede particolare cura e supporto nelle capacità di misura sul campo della
lunghezza d’onda (la spaziatura fra i canali da 100 GHz verrà ridotta nel prossimo futuro a 25 GHz) e della
dispersione cromatica, un limite tecnologico fondamentale alla massima velocità di trasmissione.
La realizzazione di questo laboratorio sarebbe complementare e, a supporto, di due progetti EMRP,
recentemente approvati, JRP07i “New generation of frequency standards for industry” per lo sviluppo di
sorgenti a 1.55 μm usando come riferimento assorbitori molecolari in fibra cava e lo sviluppo di sistemi di
controllo digitali robusti, e JRP26i “MICQ - Metrology for Industrial Quantum Communication Technologies”
per lo studio e lo sviluppo di sistemi in fibra ottica per lo scambio di chiavi crittografiche quantistiche.
Per quanto riguarda JRP07i verrebbero allestiti sistemi di misura per il confronto di frequenza nella regione
del vicino infrararosso e la disseminazione dei riferimenti per la lunghezza d’onda per la taratura dei
misuratori utilizzati nei sistemi di telecomunicazione in fibra mentre, per quello che riguarda JRP26i – MIQC,
si intendono realizzare banchi di misura per l’attenuazione (fino a valori elevati di attenuazione, fino a 100–
120 dB) e per la dispersione cromatica.
Infine il laboratorio per la realizzazione pratica del metro intende fornirsi di un pettine di frequenza in fibra per
la misura di frequenza di sorgenti nell’infrarosso e per applicazioni interferometriche, anche tale strumento
troverebbe naturale collocazione tra le facilities disponibili in questo laboratorio.
Descrizione del progetto
Il progetto riguarda l’allestimento, in Istituto, di un nuovo laboratorio di misura per le grandezze in fibra ottica
a supporto sia dell’attività di ricerca sia a quella di disseminazione.
L’attività è svolta in cooperazione fra la Div. Ottica e la Div. Meccanica in sinergia con i progetti Europei in
corso, in collaborazione con i principali istituti metrologici europei (NPL, PTB, METAS) e internazionali
(KRISS) e nel contesto delle attività supportate dal gruppo di discussione sulle fibre ottiche “CCPR-DG Fiber
Optics”.
Il principale investimento riguarderà l’acquisto di strumentazione dedicata alle fibre ottiche (riflettometro,
analizzatore di spettro ottico, sorgenti laser e rivelatori, wavelength-meter) sia attrezzatura da laboratorio più
generica (fibre ottiche, power splitter WDM, commutatori ottici, alimentatori, contatore, oscilloscopio,
multimetro) e all’allestimento del laboratorio (banchi ottici).
Le “facilities” di misura allestite e validate saranno indirizzate inizialmente verso la caratterizzazione di
sistemi di trasmissione in fibra ottica; le competenze acquisite in questo campo troveranno normale
applicazione nella caratterizzazione di nuova sensoristica in fibra ottica come nel monitoraggio di parametri
ambientali (es. spettroscopia infrarossa di inquinanti).
Obiettivi e ricadute
Gli obiettivi di questa attività riguardano l’allestimento di banchi di misura dedicati alle misure di potenza,
attenuazione, lunghezza d’onda, dispersione cromatica e riflettometria in fibra ottica e l’estensione delle
capacità di misura nell’ambito delle fibre ottiche (CMC).
124/175
In sintesi i principali obiettivi sono:
1. Realizzazione sorgente portatile a 1.55 μm (riferimento di lunghezza d’onda) con controllore digitale;
2. Banco di misura per le misure di lunghezza d’onda nel vicino infrarosso e confronto con pettine di
frequenza in fibra ottica;
3. Banco di misura per l’attenuazione in fibra ottica SM (1310 e 1550 nm), fino a 100 dB e oltre;
4. Banco di misura per la dispersione cromatica in fibra ottica SM (1310 e 1550 nm);
5. Banco di misura per la riflettometria in fibra ottica (1550 nm)
Contesto nazionale ed europeo
La richiesta di infrastrutture di comunicazione integrate, ubique e sempre disponibili richiede lo sviluppo di
canali di comunicazione che superino gli attuali limiti di prestazioni; la fibra ottica è in grado di offrire canali di
comunicazione a larghissima banda,e andrà a sostituire molti dei sistemi di comunicazione tradizionali in
cavo coassiale oppure a microonde. L’utilizzazione delle fibre ottiche nell’ambito dei sensori consente la
realizzazione di sensori remoti, immuni dai disturbi elettromagnetici ed in generale economici.
Lo sviluppo tecnologico di questo settore richiede di pari passo la realizzazione di sistemi di misura dedicati.
L’Istituto partecipa a progetti di ricerca in cui la fibra ottica svolge un ruolo centrale (JRP07i, JRP26i,
Manunet, …), ha contatti con centri di ricerca (PoliTo) e industrie che si occupano di fibre ottiche e supporta
i laboratori di misura accreditati in questo campo.
Arco temporale: 3 anni
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
Totale
2011
400
100
500
2012
70
30
100
2013
50
50
100
Bibliografia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
G. Brida, M.V. Chekhova, I.P. Degiovanni, M. Genovese, G.Kh. Kitaeva, A. Meda, and O.A. Shumilkina,
Chirped Biphotons and their Compression in Optical Fibers, Phys.Rev. Lett. 103, 193602 (2009)
G. Brida, M. V. Chekhova, M. Genovese, M. Gramegna, and L. A. Krivitsky, Dispersion Spreading of Biphotons
in Optical Fibers and Two-Photon Interference, Phys. Rev. Lett. 96, 143601 (2006)
Progetto Europeo Manunet, M. Pasquale;
Long-Sheng Ma, Zhiyi Bi, Albrecht Bartels, Lennart Robertsson, Massimo Zucco, Robert S. Windeler, Guido
Wilpers, Chris Oates, Leo Hollberg, and Scott A. Diddams, Optical Frequency Synthesis and Comparison with
Uncertainty at the 10-19 Level, Science 19 March 2004: 1843-1845
B. Culshaw, Fiber optics in sensing and measurement, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum
Electronics, Issue Date: Nov/Dec 2000 Vol. 6, page(s) 1014 - 1021
Fiber Optic, Test and Measurement, D. Derickson, Prentice (1998)
Fundamentals of Photonics, B.E.A. Saleh, M.C. Teich, 2nd Ed. Wiley (2007)
nd
Fiber Optic Sensors, Shizhuo Yin, Paul B. Ruffin, Francis T.S. Yu, 2 Ed. CRC (2008)
125/175
7) Progetto Banco di prova a dimensioni reali per Metrologia edile
Divisione di riferimento: Meccanica
Personale impegnato in 3 anni: 30 (TPE)
Riferimento al PNR
Il progetto qui descritto ha numerosi punti di contatto con le priorità evidenziate nel PNR 2010-2012:
Il PNR assegna un valore strategico alla collaborazione pubblico-privata per lo sviluppo di prodotti e processi
[omissis…], nei settori dell’energia, dell’ambiente e della salute pag. 16.
Efficienza energetica. Riguarda [omissis…] le costruzioni; l’illuminazione; il raffreddamento/ riscaldamento
dell’acqua per uso domestico; gli usi elettrici e termici nello stesso settore; il termico in industria e agricoltura.
L’insieme degli interventi permetterebbe risparmi in energia elettrica compresi tra 1,5 e 4 TWh nel periodo
2016-2020. Fonti Rinnovabili. Riguardano la fonte idrica (82%), eolica (9%), geotermica (3,3%), rifiuti (2,5%),
biomasse (1,9%), biogas (1,5%) e solare fotovoltaica (0,2%). pag 39
Il progetto risponderebbe alla necessità nazionale di progetti di grande visibilità, volume, interesse,
sostenibilità ambientale ed economico-sociale.
Sommario
La necessità di ristrutturare uno degli edifici in utilizzo a INRIM (volume circa 4500 m3, superficie calpestabile
circa 1350 m2, circa 40 locali disposti su tre piani di cui uno interrato), che si trova in condizioni piuttosto
precarie, potrebbe essere trasformata in opportunità effettuando una riqualificazione secondo criteri di
edilizia avanzata. Infatti, molte tecnologie edili di avanguardia richiedono di essere supportate da un
adeguato sistema di misura, in molti casi ancora da definire o, ove esistente, suscettibile di notevoli sviluppi.
Nell’edificio ristrutturato verranno installati laboratori ed uffici.
Descrizione del progetto
Questo progetto ha un carattere orientato principalmente alla ricerca applicativa e tecnologica.
Sarà molto utile organizzare una collaborazione con EPR la cui missione sia specificatamente orientata alla
progettazione; infatti, detti Enti potranno utilizzare l’occasione per sviluppare e testare tecnologie costruttive
e/o concetti innovativi di ristrutturazione, nonché metodologie di realizzazione dei progetti. Il ruolo di INRIM
nel progetto resta tuttavia cruciale, in quanto l’obiettivo sarà quello di fornire supporto misuristico in tutte le
fasi. Nell’ottica di realizzare un prototipo di struttura ad alta efficienza energetica, ciò consentirà di valutare il
rapporto costi benefici e definire protocolli applicabili alle strutture progettate in periodi in cui l’efficienza
energetica era trascurata. In particolare, nelle varie fasi si potranno sviluppare i seguenti compiti (tasks):
1) fase preliminare: sviluppo e messa a punto di tecniche di rilevazione per dati necessari alla
progettazione. Esempi: monitoraggio di parametri fisici/atmosferici per la messa a punto di strategie
decisionali relative all’impiego di energie alternative: analisi delle tipologie di dispersione termica
nell’ottica dello sviluppo di campioni applicabili a questi ambiti dell’architettura sostenibile. Lo
sviluppo di metodologie, effettuate in parte con tecniche standard e in parte con tecniche innovative,
potrà portare a definire protocolli specifici di misure preliminari per costruzione/ristrutturazione.
2) Fase lavori: questa fase offrirà l’occasione per lo sviluppo di tecnologie volte a migliorare l’efficienza
delle varie fasi di ristrutturazione; ad esempio con lo sviluppo di nuovi metodi di misura per la ricerca
di perdite nelle tubazioni di distribuzione del gas metano e acqua mediante tecniche non distruttive.
3) Fase utilizzo: una volta completata la ristrutturazione dell’edificio, i locali verranno adibiti a laboratori
ed uffici; in questa fase, la strumentazione messa a punto potrà essere utilizzata per lo sviluppo di
un data base completo, con dati accurati e riferibili, che consentirà di valutare le caratteristiche
dell’edificio prima e dopo i lavori per poter valutare i vantaggi effettivamente ottenuti. Opportune
tecniche di misura potranno essere applicate al controllo attivo dei sistemi di riscaldamento e
raffreddamento. Si potranno così individuare i criteri necessari alla trasformazione di edifici esistenti
in edifici a bassa spesa energetica (in particolare per riscaldamento e condizionamento). Un’altra
applicazione di grande interesse e con ricadute a breve termine è relativa al controllo ed alla
contabilizzazione del calore fornito ai singoli utenti. Sono in corso di sviluppo tecnologie volte ad
affrontare il problema della contabilizzazione/controllo del livello di confort delle varie unità abitative;
tali tecnologie potranno essere testate e qualificate all’interno di questo progetto. Un ulteriore campo
di interesse tecnologico ed applicativo è il campo dell’auto generazione di energia. Questa analisi
potrà essere sviluppata in sinergia con altri progetti proposti; ad esempio il monitoraggio del vento
consentirà di definire le specifiche per micro-generatori eolici destinati a zone che, rispetto alla
tecnologia attualmente disponibile, sono considerate poco favorevoli. La presenza di un edificio
strumentato e sotto controllo fornirà poi un’eccellente opportunità per perseguire gli scopi di
definizione, messa a punto e verifica di procedure e protocolli di misura e valutazione per vari
obiettivi. Ad esempio, sarà immediatamente integrabile il Progetto ENERGY C-BOX, già proposto da
INRIM nel campo dell’analisi delle prestazioni energetiche ed ambientali degli edifici. Viste le finalità
di tale progetto, il poter disporre di un edificio su cui testare le procedure e la strumentazione
126/175
sviluppate permetterà di sviluppare gli obiettivi in maniera efficace.
Questa proposta presenterebbe, tra gli altri, i seguenti punti di forza:
1) Il progetto è relativo ad un campo di forte impatto economico e sociale;
2) La proposta è relativa a temi molto attuali nel campo;
3) Il progetto è facilmente scalabile verso l’alto, per cui se i risultati iniziali dovessero essere
incoraggianti si potrebbe facilmente passare a progetti di più ampio respiro.
4) La proposta si presta con grande facilità alla collaborazione tra le Divisioni, in quanto i tipi di
misurazioni richiesti possono facilmente essere ampliati ad interessare molte grandezze;
5) Questo progetto permetterebbe di caratterizzare INRIM nel campo della metrologia per “built
environment”.
Obiettivi e ricadute
Obiettivo generale del progetto:
Riqualificazione di un edificio INRIM strumentandolo opportunamente e trasformandolo in banco di prova a
scala reale per lo studio di tecnologie innovative e di metodi di misurazione per l’edilizia.
L’utilizzo di un edificio INRIM permetterà un monitoraggio costante e riferibile delle misure, offendo quindi
l’opportunità per uno studio rigoroso sulle differenze di comportamento degli strumenti in laboratorio e sul
campo. Infatti, l’edificio strumentato risulterà comunque essere a tutti gli effetti una struttura edilizia
autonoma e regolarmente utilizzata nella quale verranno ospitati nuovi laboratori di eccellenza INRIM.
Obiettivi specifici:
1) Misurazioni necessarie per sviluppo di tecnologie per edifici energeticamente autonomi;
2) Misure di dispersione di calore, di isolamento acustico, di irraggiamento solare, illuminazione, misure
per una gestione efficiente e sostenibile dell’energia elettrica.
3) Misure di portate di fluidi e calorimetria
4) Correlazione tra misure di laboratorio e misure sul campoRicadute ed impatto:
Avanzamento e diffusione delle conoscenze scientifiche e ricadute tecnologiche nel settore edile.
La realizzazione delle unità di misura garantirà riferibilità e accuratezza per la tutela dei consumatori: l’analisi
dei dati sperimentali e la valutazione dell’incertezza permettono infatti di fornire stime più accurate e credibili.
La competenza metrologica dell’INRIM permetterà di consolidare e sviluppare tecniche di misura applicate al
settore edile, studiando possibili applicazioni metrologiche alla ricerca scientifica e tecnologica in tale campo.
Infine, si potrà di approfondire, attraverso un controllo continuo e costante della strumentazione, il problema,
particolarmente sentito in ambito metrologico, della correlazione tra misure in laboratorio e sul campo.
Contesto nazionale ed europeo
A livello nazionale, il progetto si inquadra, come descritto più sopra, nelle sezioni orientate alla tecnologia del
PNR; esso affronta problemi di strettissima attualità quali l’impiego diffuso ed efficiente di sorgenti di energia
rinnovabile o la contabilizzazione individualizzata del calore, per fare soltanto due esempi tra i molti possibili.
Gli Istituti di Ricerca, tanto Universitari che indipendenti, che si occupano di sviluppo di strutture abitative
sono numerosi e di buon livello, fornendo quindi una buona platea di potenziali partners. Tuttavia, appare
necessario un miglioramento delle tecniche e tecnologie di misura applicate nelle varie fasi della
progettazione e realizzazione di strutture edili, tanto ex novo che nel caso di ristrutturazioni. Evidentemente
in questo campo INRIM, vista la sua mission e la preparazione specifica del personale, può giocare un ruolo
importante, specie se in sinergia con gli enti suddetti.
A livello internazionale, molti Paesi dispongono di Istituti specializzati nello sviluppo del cosiddetto “built
environment”; inoltre alcuni Istituti Metrologici hanno già iniziato lo sviluppo di tecniche specifiche per
l’edilizia (es. FORCE DK). Appare quindi possibile, una volta avviato il progetto e sviluppata una competenza
specifica, instaurare proficui rapporti di cooperazione anche con questi Enti internazionali.
Inoltre, varie parti del progetto potrebbero essere sviluppate in sinergia con Progetti in ambito EMRP, ad
esempio relativi alle Calls “Energy”, “Environment” ed “Industry”.
Arco temporale
3 anni (per questa fase). A seconda dei risultati, sarà possibile prolungare.
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
Totale
2011
300
300
600
2012
700
150
850
2013
200
150
350
Bibliografia
1)
2)
3)
“Net zero electric building is model for federal facilities”, FEDERAL TIMES, August 4, 2008, p.10.
“Back to the Grid”, ASHRAE High Performing Buildings, Spring 2008.
“Zero Energy Design” website, http://www.zeroenergydesign.com
127/175
Enti potenzialmente interessati
1) ITC – CNR (San Giuliano Milanese, MI)
2) ENEA – ISTEC (Faenza, RA)
3) CERTIMAC (Faenza, Ra)
128/175
8) Progetto Verifica sperimentale dell’equivalenza massa-energia-frequenza
Divisione di riferimento: Meccanica
Personale impegnato: 1.75 persone equivalenti/anno
Riferimento al PNR
Sviluppo di nuove conoscenze
Significato, dimensioni e rilevanza internazionali
Realizzazione di una infrastruttura europea (scienze fisiche e ingegneria)
Nuovo progetto a elevato contenuto tecnologico e la partecipazione di centri di ricerca europei
Sommario
La verifica sperimentale dell’equivalenza massa-energia-frequenza – una conseguenza della relatività e
della meccanica quantistica – è essenziale a consolidare le basi della ridefinizione (programmata per il 2015)
del kilogrammo sulla base del valore della costante di Planck. Questo esperimento consente inoltre la
verifica incrociata delle reazioni che legano la massa, la frequenza e la quantità di sostanza. A questo fine si
propone di realizzare lo spettrometro a due cristalli capace di effettuare misurazioni assolute della lunghezza
d’onda di raggi gamma con un’incertezza relativa di 5×108. Questo strumento permetterebbe di verificare
detta equivalenza con un sensibilità dieci volte superiore a quanto fatto finora. Inoltre esso permetterebbe la
misurazione della costante di Planck a scale di energia mai investigate a questi livelli di accuratezza;
pertanto esso consentirebbe di effettuare verifiche stringenti di teorie fisiche fondamentali. Lo strumento
costituirebbe una infrastruttura metrologica europea per la spettroscopia nucleare – potenzialmente, la
prossima frontiera delle misurazioni di precisione e la metrologia. Esso sarebbe realizzato in collaborazione
con l’Institut Laue-Langevin (ILL, Grenoble- France), che lo ospiterebbe presso il suo reattore nucleare e ne
assicurerebbe il funzionamento e la disponibilità agli utenti.
Descrizione del progetto
La proposta intende realizzare un diffrattometro per raggi gamma a due cristalli (GAMS6) capace di una
accuratezza relativa pari a 5×108. Questo strumento intende estendere le capacità di misura assoluta di
lunghezza alla regione gamma dello spettro elettromagnetico e permette di misurare in modo assoluto
frequenze di transizione nucleari per le quali la differenza di massa del nucleo nello stato eccitato e
fondamentale è sufficientemente grande da poter essere osservata sperimentalmente e misurata
accuratamente. In questo modo è possibile verificare se l’energia di un fotone gamma emesso in una
transizione nucleare è compatibile con il corrispondente difetto di massa del nucleo.
Il diffrattometro GAMS6 consiste in un importate ammodernamento del diffrattometro GAMS41 – uno
strumento realizzato congiuntamente dal National Institute of Standards and Technologies (NIST – USA) e
ILL dieci anni fa e capace di una accuratezza relativa di 5×10-7 – del quale sarà il successore con prestazioni
dieci volte migliori. Rispetto a GAMS4, il nuovo diffrattometro opererà in vuoto è utilizzerà cristalli, goniometri
e interferometri angolari specificamente riprogettati e realizzati. Lo scorso anno ILL ha smontato lo
spettrometro GAMS4 e ricostruito la camera sperimentale (camera termica, piattaforma antivibrante, camera
a vuoto, infrastrutture di misura e controllo). Il passo dei cristalli di silicio del diffrattometro deve essere
misurato per confronto con una realizzazione primaria del metro (accuratezza relativa di almeno 5×10-8).
Questa misurazione è stata eseguita dall’INRIM nel quadro di un progetto di ricerca (NAh) finanziato dalla
Commissione Europea attraverso il programma FP7 ERA-NET Plus (iniziativa iMERA-Plus).
Con la prossima conclusione del progetto NAh, e la conseguente disponibilità di risorse umane, proponiamo
un significativo incremento del coinvolgimento dell’INRIM nella realizzazione del diffrattometro GAMS6, nella
spettroscopia nucleare e nell’ottica per raggi gammaPoiché, per la realizzazione dei cristalli del
diffrattometro, il germanio è un materiale migliore del silicio – per la sua maggiore riflettività – l’interferometro
X/ottico dell’INRIM – progettato per misurare il passo di soli cristalli di silicio – deve essere riprogettato e
adattato al fine di rendere possibile la calibrazione di cristalli di germanio con la stessa accuratezza relativa
(10-8) dimostrata per i cristalli di silicio. Inoltre devono essere attivate collaborazioni con il Leibniz-Institut für
Kristallzüchtung (per la crescita di cristalli di germanio privy di dislocazioni) e il Physikalisch-Technische
Bundesanstalt (per la lavorazione meccanica e la fabbricazione di interferometri X in germanio).
Centrale alla realizzazione del diffrattometro GAMS6 è la realizzazione di un interferometro laser angolare
capace di sensibilità e accuratezza alla scala di 0.1 nrad – che corrisponde a 30 pm su di una distanza di 30
cm – fino a rotazioni pari a 12°. Per la realizzazione di questo interferometro l’INRIM realizzerà un
laboratorio per l’interferometria picometrica – basata sull’eterodina ottica – con l’obiettivo di sviluppare le
competenze necessarie e tecnologie ottiche ed elettro-ottiche a bassissimo rumore, di identificare i punti
deboli e i limiti dell’interferometro e di effettuare passo-passo attraverso prototipi i miglioramenti necessari.
129/175
1 – The GAMS4 Flat Crystal Facility, E.G. Kessler, M.S. Dewey, R.D. Deslattes, A. Henins, H.G. Börner, M.
Jentschel and H. Lehmann, Nucl. Instr. Meth. A457 (2001) 187.
Obiettivi e ricadute
Sviluppi teorici e tecnologici della fisica e della tecnologia hanno trasformato la nostra vision della Metrologia
fondamentale. L’obittivo di questo progetto è rafforzare le basi del sistema internazionale delle unità (SI)
contribuendo sia alla definizione delle unità di misura in termini di costanti fondamentali immutabili della
fisica che alla loro realizzazione pratica attraverso fenomeni quanto-meccanici, atomici e nucleari. Esso si
incammina lungo la strada di energie crescenti dei fenomeni fondamentali impiegati per la realizzazione
delle unità: dall’eccitazione di fononi nei solidi (oscillatori di quarzo), alla micro-onde (orologi atomici), alle
spettroscopia ottica (laser). La prossima frontiera è la spettroscopia gamma e la fisica nucleare.
La realizzazione di questo progetto richiede la soluzione di molti problemi tecnici irrisolti e lo sviluppo di
tecnologie oggi non disponibili, ad esempio, la crescita di grandi cristalli di germanio privi di dislocazioni, la
fabbricazione di elementi ottici per raggi X e gammain germanio, la misurazione e il controllo di rotazioni con
risoluzione e linearità migliori di 1 nrad, l’integrazione di sistemi meccanici, ottici ed elettronici molto
sofisticati in un singolo dispositivo, il funzionamento di uno strumento molto sensibile in un ambiente
estremamente disturbato quale un reattore nucleare. Pertanto il progetto promuove innovazione. Infine,
l’apparto sperimentale realizzato sarà una infrastruttura permanente per la spettroscopia nucleare assoluta
presso il reattore nucleare dell’ILL, con tempo macchina assegnato attraverso selezione competitiva di
proposte di ricerca.
Nel prossimo futuro saranno disponibili sorgenti gammaestremamente intense (http://www.extreme-lightinfrastructure.eu/index.php - nuclear physics facility). Queste infrastrutture produrranno fasci di raggi gamma
intensi e monocromatici e permetteranno di sviluppare la spettroscopia gamma la metrologia relativa verso
accuratezze ancora migliori. Il presente progetto intende sviluppare sin d’ora le competenze e le conosce
necessarie ad approfittare di queste opportunità.
Contesto nazionale ed europeo
L’ European Metrology Research Programme (EMRP) è un programma di ricerca e sviluppo europeo
finalizzato allo sviluppo della scienza delle misure. Esso è finanziato congiunta,mente dalla Commissione
Europea e dai membri dell’European Association of National Metrology Institutes (EURAMET). Questo
progetto è propedeutico alla presentazione di una proposta nel quadro del bando EMRP “excellence”, in
programma per il 2012.
Arco temporale: tre anni 2011 – 2013
Costi previsti / k€
Investimento
Missioni e funzionamento
total
2011
150
150
300
2012
150
150
300
2013
50
150
200
Referenze
Questa proposta è stata concordata con il Dr M Jentschel, Institut Laue-langevin (France), responsabile
della spettroscopia gamma presso ILL. Possibili referenti/revisori della proposta sono:
• Dr M S Dewey
National Institute of Standards and Technology (USA)
• Dr P Becker
Physikalisch Technische Bundesanstalt (Germany)
• Prof E O Goebel
President
Physikalisch Technische Bundesanstalt (Germany)
• Dr M Tanaka
Deputy Director General – Metrology and Measurement Sciences
Advanced Industrial Science and Technology (Japan)
• Mr A Picard
Director of Mass Department
Bureau International des Poids et Mesures
130/175
9) Progetto Facility di Microscopie avanzate per la metrologia delle bioscienze
Divisione di riferimento: Termodinamica, Meccanica, Elettromagnetismo
Personale impegnato (TPE): 5 persone l’anno per tre anni
Riferimento al PNR
6.2. BISOGNI NAZIONALI IN R&S DI RILEVANZA STRATEGICA: SALUTE E SCIENZE DELLA VITA.
Le patologie legate allo stile di vita e il progressivo invecchiamento della popolazione sostengono l’aumento
della spesa sanitaria pubblica. E’ quindi evidente che il miglioramento della qualità della salute pubblica
passa attraverso gli investimenti nella ricerca biomedica. La conoscenza scientifica, infatti, promuove lo
sviluppo di tecnologie innovative che si riversano nella pratica clinica. (pag. 41)
Particolare peso è riconosciuto all’atto della selezione alle proposte di ricerca coerenti con l’indirizzo del
PNR; condotte con tecnologie chiave abilitanti in settore di interesse strategico per il Paese; che impegnino il
maggior numero di giovani ricercatori; che siano sviluppate in prosecuzione di altre ricerche già finanziate a
livello internazionale e/o nazionale, terminate con successo e rendicontate (pag.47).
Sommario
Questo progetto si propone di sviluppare e realizzare una facility di microscopie avanzate in grado di
misurare in modo confrontabile e riproducibile alcune proprietà fondamentali in biologia cellulare utilizzando
congiuntamente interazioni di diverso tipo. Si basa sui risultati ottenuti nel progetto ERANET ReGenMed con
la Realizzazione di un microscopio multifotoni che impiega le nuove tecniche di Coherent Antistokes Raman
Scattering e Two photon Excitation, combinate tra loro per studiare in modo specifico le proprietà chimiche e
morfologiche di cellule cresciute su bio-supporti in 3D. I risultati permetteranno di dare risposte a necessità
metrologiche della biologia cellulare in ambito medico e farmacologico minimizzando i tempi ed i costi per lo
sviluppo di nuove molecole attive e lo studio tossicologico dei potenziali farmaci da introdurre sul mercato.
Ciò avrà ricadute positive sulla salute della popolazione (migliore diagnosi e trattamento) e sui costi della
sanità che gravano sulla spesa pubblica.
Questo progetto si propone di sviluppare e realizzare una facility di microscopie avanzate in grado di
misurare in modo confrontabile e riproducibile (e riferibile a campioni SI) alcune proprietà fondamentali in
biologia cellulare utilizzando congiuntamente interazioni di diverso tipo. Le peculiarità di ciascuna tecnica
consentiranno di indagare in modo specifico le proprietà dei campioni biologici, misurandone di volta in volta
la risposta a sollecitazioni di tipo elettromagnetico, acustico, di forza atomica su diverse scale dimensionali.
Tale facility sarebbe unica in Italia e, per alcuni aspetti, in Europa.
Il progetto pone le sue basi sui risultati ottenuti nel progetto iMERA ERANET ReGenMed, in cui per lo studio
di proprietà chimiche e morfologiche di cellule cresciute su bio-supporti in 3D, è stato realizzato un
microscopio multifotoni CARS/2PE che impiega le nuove tecniche di Coherent Antistokes Raman Scattering
e Two photon Excitation. Lo strumento permette di misutrare contemporaneamente la risposta
spettroscopica del supporto e la fluorescenza delle cellule. L’intera ricerca è stata condotta interamente nei
laboratori di spettroscopia ottica molecolare dell’INRIM. La facility CARS fa parte del “Centro Europeo di
Eccellenza di Metrologia in Medicina Rigenerativa”, risultato finale del progetto. E’ inoltre già presente e
utilizzato un microscopio commerciale a forza atomica combinato con un microscopio ottico.
Il presente progetto intende estendere le capacità di questa facility sfruttando le competenze presenti in
INRIM nei settori della spettroscopia ottica molecolare, dell’interferometria ottica, dell’acustica e della
metrologia delle radiofrequenze. Verranno realizzati e/o metrologicamente riferiti sistemi basati su tecniche
differenti in grado di misurare in modo complementare le caratteristiche di uno stesso campione biologico,
fornendo imaging spettrale non distruttivo di cellule vive e tessuti allo stato nascente per lo studio di
interazioni cellula/matrice extracellulare in 2D e 3D.
Microscopie “not labeled”:
- microscopio combinato basato su tecniche di spettroscopia con ottica non-lineare: l’attuale microscopio
multifotoni CARS / 2PE verrà implementato con l’impiego di tecniche di eterodina ottica e di lock-in detection
che permetteranno di migliorare la risoluzione e la sensibilità dello strumento (anno 1). Verranno
implementate tecniche di Second e Third Harmonic Generation per lo studio di diverse bande spettrali.(anno
2) Verrà implementato un sistema CARS a larga banda mediante l’uso di laser ad impulsi brevissimi.(anno
3). Lo sviluppo dell’intero sistema si basa su competenze presenti in INRIM e su strumentazione già
parzialmente esistente. Viene richiesto il finanziamento di strumentazione elettro-ottica dedicata.
- microscopio SNOM/THz: verrà realizzato un microscopio per spettroscopia nella regione spettrale deiTHz,
con risoluzione di 100 nm, basato sulla generazione e rivelazione di backscattering di radiazione THz. Il
sistema utilizza il cantilever di un microscopio a forza atomica come antenna per la radiazione THz
consentendo una focalizzazione 1000 volte al di sotto del limite di diffrazione. La rivelazione utilizzerà diodi a
tecnologia SIS e MIM tecnologie in cui l’INRIM è leader. Si prevede di garantire al microscopio riferibilità in
lunghezza d’onda e in potenza. L’attività verrà svolta congiuntamente alla ditta APE Research di Trieste,
131/175
leader nello sviluppo di microscopi a forza atomica e SNOM. Lo sviluppo dell’intero sistema si basa su
competenze presenti in INRIM e APE e su strumentazione già parzialmente esistente. Il finanziamento
richiede l’acquisto di un microscopio SNOM prodotto da APE e di strumentazione elettro-ottica dedicata.
- microscopio acustico riferito in potenza: verrà acquistato un microscopio acustico a frequenze fino a 1 GHz
prodotto dal Fraunhofer Institute e verranno studiati ed implementati i metodi di riferibilità in potenza. Il
microscopio consentirà di studiare le proprietà termo-meccaniche dei campioni biologici in condizioni locali e
non distruttive.
- microscopio AFM/ottico: verranno implementate le potenzialità dell’attuale microscopio AFM/ottico con
l’acquisto di modulo per lo studio di cellule vive in adesione e un modulo di microscopia in fluorescenza con
lampada led per lo studio morfologico e di force-spectroscopy di cellule vive.
Microscopie in fluorescenza:
microscopio iperspettrale di nuova concezione: si sfrutterà il brevetto INRIM (WO2007/072428A2) che
concerne l’invenzione di una nuova tecnica di imaging, per la realizzazione di un microscopio iperspettrale
che permetterà l’analisi spettrofotometrica su larga banda dei campioni biologici in osservazione.
Obiettivi e ricadute
L’INRiM è impegnato da alcuni anni nello sviluppo della metrologia nel campo delle scienze della vita, in
particolare nello sviluppo di metodologie di riferimento in biologia cellulare con applicazioni in ambito medico
e farmacologico (http://biopharminternational.findpharma.com/biopharm/Final+Word/Industry-Input-Neededon-Bioassay-Standards/ArticleStandard/Article/detail/677312;
http://www.pharmacopeia.cn/v29240/usp29nf24s0_c111_viewall.html). La farmacologia, la medicina e la
diagnostica, richiedono la misura accurata di attività cellulari quali vitalità, proliferazione e differenziazione; lo
studio di queste si avvale prevalentemente di tecniche di indagine basate sulla microscopia. Nonostante il
consolidato utilizzo e lo sviluppo continuo di nuovi metodi di microscopia, gli strumenti non sono studiati per
garantire agli esperimenti risultati confrontabili e riproducibili. La mancanza di “riferibilità metrologica” fa sì
che le analisi condotte siano di tipo descrittivo qualitativo e non quantitativo, ponendo un limite intrinseco alla
capacità di produrre risultati scientifici nello studio dei processi della biologia di base. L’impiego combinato di
tecniche sperimentali all’avanguardia per osservare oggetti di tipo biologico mediante interazioni di tipo
differente e su scale differenti è oggi uno dei campi di ricerca di maggiore interesse nella biofisica. La
possibilità di misurare le proprietà di questi oggetti studiandone la risposta ai campi (elettromagnetico,
acustico, di forza atomica) che generano l’immagine è una sfida in cui la metrologia gioca un ruolo
importante e a cui alcuni Istituti Metrologici, tra i quali l’INRIM, intendono dare risposte. La ricaduta per
l’industria bio-medica sarà duplice: permetterà di migliorare, armonizzare e standardizzare le metodologie
diagnostiche e di ridurre la variabilità sperimentale dei test in vitro, minimizzando i tempi ed i costi per lo
sviluppo di nuove molecole attive e lo studio tossicologico dei potenziali farmaci da introdurre sul mercato.
Ciò avrà ricadute positive sulla salute della popolazione (migliore diagnosi e trattamento) e sui costi della
sanità che gravano sulla spesa pubblica.
Contesto nazionale ed europeo
La partecipazione a progetti di ricerca Europei (ERANET) e a progetti FESR (Piattaforma Tecnologica e Poli
di Innovazione Tecnologica) ha permesso di lavorare a stretto contatto con realtà industriali ed accademiche
di primo piano. Questo progetto si propone come continuazione ed integrazione dei seguenti progetti:
- iMERA ERANET Plus: T2.JO4 RegenMed Project
- FONDO EUROPEO DI SVILUPPO REGIONALE (P.O.R. 2007 – 2013)
Arco temporale: Triennale 2011-2013
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Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
Totale
2011
600
150
750
2012
600
50
650
2013
600
50
650
Bibliografia
Matrix Elasticity Direct Stem Cell Lineage Specification. AJ. Engler et al. Cell, 126, 677-689, 2006.
Cooperativity in Adhesion Cluster Formation during Initial Cell Adhesion. C Selhuber-Unkel et al Biophysical Journal,
95,5424-5431, 2008.
Terahertz Near-Field Nanoscopy of Mobile Carriers in Single Semiconductor Nanodevices. A.J. Huber, et al. Nano Lett.,
8 (11), pp 3766–3770, 2008http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl802086x - afn2
Mammalian stem cells reprogramming in response to terahertz radiation Bock J et al. PLoS One. 2010 Dec
31;5(12):e15806.
Terahertz imaging applied to cancer diagnosis Brun MA et al. Phys Med Biol. 2010 Aug 21;55(16):4615-23.
High Frequency Ultrasound Tissue Characterization and Acoustic Microscopy of Intracellular Changes S. Brand et al.
Ultrasound in Med. & Biol., Vol. 34, No. 9, pp. 1396–1407, 2008
Mechanical properties of single cells by high-frequency time-resolved acoustic microscopy, E.C. Weiss, et al IEEE
Transactions on Ultrasonic Ferroelectrics and Frequency Control 54 (2007) 2257–2271.
Pliss A, Kuzmin AN, Kachynski AV, Prasad PN “Nonlinear optical imaging and raman microspectrometry of the cell
nucleus throughout the cell cycle” Biophys J. 2010 Nov 17;99(10):3483-91.
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10) Progetto Metrologia Alimentare: tracciabilità e sicurezza
Divisione di riferimento: Termodinamica (con Elettromagnetismo)
Personale impegnato (TPE): 10
Riferimento al PNR
Par. 6.2 Bisogni nazionali in R&S di rilevanza strategica
Pag. 39: Agroalimentare e rapporto dieta-salute
Il Paese deve rivedere o introdurre nuove linee di ricerca con l’obiettivo di […] sviluppare produzioni che si
rivolgono alle note interazioni che intercorrono tra dieta e salute.
Pag. 40: Homeland security
Esiste una fondamentale esigenza riconosciuta anche a livello europeo, di contrasto di possibili emergenze
riguardanti il cittadino e le infrastrutture di interesse vitale per il Paese […] provocate da interventi ostili.
[…] richiede la ricerca e lo sviluppo dei sensori più idonei per livello di prestazione ed efficacia, economici, in
grado di rilevare e trasmettere in tempo utile e con sicurezza i dati sensibili.
Sommario
La ricerca nel campo della sicurezza alimentare è un interesse crescente all’interno della Comunità Europea.
Le malattie animali trasmissibili all’uomo, la presenza di contaminanti chimici al di sopra dei limiti di legge
all’interno dei mangimi e degli alimenti, la contaminazione di cibi e bevande accidentale o deliberata, sono
tra i fattori che compromettono sia la qualità sia la sicurezza dei prodotti alimentari. Inoltre, c’è una richiesta
crescente di nuovi metodi di preparazione dei cibi che abbiano un impatto migliore sulla qualità dei nutrienti
e del cibo in generale.
L’abbattimento delle frontiere doganali richiede un controllo della provenienza di cibi, mangimi e materie
prime sia per tutelare la salute dei cittadini, sia per garantire la denominazione di origine e provenienza,
aspetto fondamentale per la tutela dell’economia e del made in Italy.
In questo contesto, la riferibilità metrologica dei risultati delle misurazioni è importante sia per la valutazione
del contenuto dei nutrienti nei cibi e negli integratori alimentari, sia per garantire il rispetto dei limiti di legge
come richiesto dalla Direttiva Europea 96/23/EC sul monitoraggio di sostanze e residui in animali e prodotti
di origine animale. Il Regolamento Europeo n. 178/2002 fornisce le basi per assicurare l’alto livello di
protezione della salute umana e l’interesse dei consumatori in relazione all’alimentazione, dando particolare
risalto alla diversità nelle forniture alimentari includendo i prodotti tradizionali.
Descrizione del progetto
L’INRIM si pone l’obiettivo di fornire supporto metrologico sia agli istituti deputati alla sorveglianza sanitaria,
quali l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Piemonte, Liguria e Valle d’Aosta, sia ad altri enti e laboratori
che eseguono misure sugli alimenti, quali il Dipartimento di Valorizzazione Agricole e Forestali dell’Università
di Torino e l’Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari del CNR.
In questo contesto, l’INRIM vuole creare un laboratorio dedicato alla metrologia alimentare che si occupi in
particolare dei seguenti aspetti:
i) determinazione di contaminanti e residui, tramite:
- tecniche di spettroscopia ottica non invasiva, quali FTIR, Raman, NIR;
- GC-MS ad alta risoluzione per la determinazione di composti aromatici, alcuni naturalmente presenti
nelle materie prime (aromi naturali) e altri che si formano durante la produzione; rilevazione e misura
di contaminanti organici (residui di pesticidi, PCB, diossine,…), anche derivanti da adulterazione;
- analisi per attivazione neutronica (INAA) per la determinazione di elementi tossici presenti a livello di
tracce e ultratracce
- misure di conducibilità elettrolitica per la determinazione del contenuto ionico per verificare la
contaminazione del cibo e delle bevande e la pulizia dei contenitori per la conservazione
ii) tracciabilità
- determinazione simultanea della concentrazione di elementi in tracce per ottenere “l’impronta
digitale” degli alimenti e studi affidabili di provenienza
- correlazione tra alimenti e mangimi
iii) contenuto di nutrienti nei cibi
- determinazione di elementi maggioritari e presenti in tracce, alcuni dei quali sono essenziali ma
diventano tossici a concentrazioni troppo elevate
- utilizzo di nanoparticelle per migliorare la sensibilità delle tecniche analitiche strumentali per la
determinazione di composti introdotti in maniera fraudolenta nei cibi per alterarne le proprietà
nutritive (es. melammina nel latte)
iv) sviluppo di tecniche per la misurazione di contaminanti introdotti, deliberatamente e non, nelle acque sia
destinate al consumo umano sia all’irrigazione per tutelare la salute dei cittadini.
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Obiettivi e ricadute
Risultati metrologicamente riferibili delle misurazioni, oltre ad essere necessari per la corretta gestione del
libero scambio delle merci entro l’Unione Europea, possono facilitare il ritiro dal mercato di cibi
potenzialmente contaminati e permettere ai consumatori di ottenere informazioni accurate sui nutrienti
presenti negli alimenti.Tra gli obiettivi:
i) lo sviluppo di metodi analitici precisi ed accurati per determinare:
- la contaminazione di cibi e bevande – accidentale o deliberata
- pesticidi, funghi, batteri, e loro metabolici presenti nelle bucce dei cibi e negli strati esterni dei
prodotti alimentari
- elementi essenziali e tossici presenti nei cibi
- provenienza e tracciabilità dell’origine degli alimenti
- correlazione tra il suolo e i prodotti alimentari per l’indicazione della provenienza geografica.
ii) essere di supporto agli organismi di controllo sanitario nazionale
iii) essere di supporto alle industrie alimentari sia riguardo alla valutazione delle materie prime importate in
azienda sia nelle fasi del processo produttivo
Contesto nazionale ed europeo
L’attività proposta di metrologia alimentare si inquadra in quella che è la missione di un istituto metrologico
primario di essere al vertice della piramide metrologica a livello nazionale mediante collaborazioni con:
- rete degli isituti zooprofilattici (http://www.izsto.it/)
- Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari del CNR (http://www.ispa.cnr.it/)
- Dipartimento Valorizzazione Agricole e Forestali dell’Università di Torino (http://www.unito.it/)
e di essere di supporto agli organismi europei, quali:
-DG Health and Consumer della CE (http://ec.europa.eu/food/index_en.htm)
- European Food Safety Authority (http://www.efsa.europa.eu/)
Arco temporale: 3 anni
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
Totale
2011
130
15
145
2012
710
30
740
2013
150
40
190
Riferimenti
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
WHITE PAPER ON FOOD SAFETY, Brussels, 12 January 2000, COM (1999) 719 final
REGULATION (EC) No 178/2002 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 28 January2002,
laying down the general principles and requirements of food law, establishing the European Food Safety Authority
and laying down procedures in matters of food safety
GUIDANCE ON THE IMPLEMENTATION OF ARTICLES 11, 12, 14, 17, 18, 19 AND 20 OF REGULATION (EC) N°
178/2002 ON GENERAL FOODLAW
Directive 2002/99/EC laying down the animal health rules governing the production, processing, distribution and
introduction of products of animal origin for human consumption, 16 December 2002
REGULATION (EC) No 1829/2003 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 22 September
2003 on genetically modified food and feed
Regulation (EC) No 882/2004 on official controls performed to ensure the verification of compliance with feed and
food law, animal health and animal welfare rules
Regulation (EC) 852/2004 on the hygiene of foodstuffs, 29 April 2004
Regulation (EC) 853/2004 laying down specific hygiene rules for food of animal origin, 29 April 2004
Regulation (EC) 854/2004 laying down specific rules for the organisation of official controls on products of animal
origin intended for human consumption, 29 April 2004
Regulation (EC) No 1331/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 establishing a
common authorisation procedure for food additives, food enzymes and food flavourings
Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on food
additives
Regulation (EC) No 1334/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on flavourings
and certain food ingredients with flavouring properties for use in and on foods
Commission Directive 2008/100/EC of 28 October 2008 amending Council Directive 90/496/EEC on nutrition
labelling for foodstuffs as regards recommended daily allowances, energy conversion factors and definitions
REGULATION (EC) No 767/2009 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 13 July 2009 on
the placing on the market and use of feed
Standard test method for electrical conductivity and resistivity of a flowing high purity water sample, ASTMInternational, D 5391-99, 1999.
T.S. Light, S. Licht, A.C. Bevilacqua, and K.R. Morash, "The Fundamental Conductivity and Resistivity of Water",
Electrochemical and Sold-State Letters, 8 (1) 2005.
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11) Progetto Tecnologie ultrasoniche innovative applicate alla bio-medicina
Divisione di riferimento: Termodinamica
Personale impegnato (TPE): 2 TPE per 3 anni
Riferimenti al Programma Nazionale della Ricerca (PNR).
riferimento generale: nella bozza PNR maggio 2010 - Capitolo 6 - Interventi R&S prioritari - punto 6.2 (p. 38);
riferimenti specifici: nel documento denominato Sommario Tavoli Tecnici abbinato a PNR – descrizione
Settore Salute: importanza della ricerca in biomedicina e obiettivo progresso dell’industria farmaceutica (p.
4); aree strategiche: oncologia (p. 5); patologie immunitarie e infettive (p. 6): produzione e delivery di farmaci
e vaccini, terapie geniche; settori high-tech più promettenti: nano-biotech, farmaceutica, drug design (p. 6);
Metodi: sperimentazione clinica di nuovi farmaci, e nuove tecnologie per diagnostica, chirurgia e
riabilitazione; Piattaforme: biotecnologie, medicina rigenerativa, tecnologia biomedica incluse le
nanotecnologie
Settore Nanoscienze e Nuovi Materiali (p. 12); Tematica Nanomedicina (p.13) rilascio di medicinali
controllato in situ, processi rigenerativi: cellule staminali, scaffold technologies. (p. 13)
Sommario
• Caratterizzazione metrologica delle proprietà e degli effetti fisici e biologici di trasduttori HIFU (High
Intensity Focused Ultrasound) utilizzati per applicazioni chirurgiche e in campo oncologico;
• Drug delivery e ossigenazione dei tessuti biologici mediante attivazione ultrasonica di nanobolle; studio
dell’interazione a livello tissutale e cellulare di campi di ultrasuoni ad alta intensità: sonoforesi,
sonoporazione e microiniezione;
• Dosimetria a ultrasuoni e metodi acustici per la verifica dell’integrità di tessuti simulati e di bio-impianti.
Descrizione del progetto
Lo studio di applicazioni basate sull’utilizzo degli ultrasuoni in medicina e in biologia con finalità terapeutiche
è in fase di forte sviluppo a livello internazionale e si affianca a quello notoriamente ben consolidato e diffuso
delle applicazioni diagnostiche. In questo contesto si collocano alcune attività di ricerca condotte presso
l'INRIM quali: la realizzazione di campioni e di metodi di misura della potenza e della pressione ultrasonora;
lo studio dei fenomeni di cavitazione; la misura dell’impedenza acustica di tessuti biologici; lo sviluppo di
tecniche per l’ossigenazione dei tessuti per mezzo di nanobolle attivate mediante ultrasuoni.
Sulla base di queste esperienze, si propone un progetto di ricerca dedicato all'approfondimento ed
all'estensione delle conoscenze su aspetti cardine delle moderne tecnologie ad ultrasuoni, con un immediato
impatto applicativo: l'interazione dei campi ultrasonici generati da apparati HIFU con i fenomeni di
cavitazione, il miglioramento dei metodi di drug delivery e gene delivery attivati da ultrasuoni, la
sperimentazione dei metodi acustici per l'analisi di complessi cellule-scaffold e di bio-impianti.
La tecnologia HIFU è già da alcuni anni impiegata come vero e proprio strumento chirurgico a bassa
invasività in alcuni trattamenti oncologici. L'ulteriore diffusione e la maggiore efficacia di tali trattamenti
richiede tuttavia l'approfondimento e la soluzione di problemi legati alla descrizione quantitativa del campo
acustico generato dai trasduttori, al contributo e al controllo della cavitazione, alla misura della potenza
acustica associata a campi di elevata intensità e fortemente focalizzati, alla necessità di migliorare la
comprensione dell’interazione con i tessuti biologici (distinguendo gli effetti termici da quelli meccanici) e ai
meccanismi di formazione della lesione ad essi associata.
Inoltre, una migliore definizione metrologica della "dose ultrasonica" permetterebbe di aumentare la
sicurezza e la qualità dei trattamenti e di estendere l'applicabilità di tecnologie terapeutiche fortemente
innovative, in particolare basate sul drug delivery (trasporto e rilascio di farmaci) indotto mediante ultrasuoni,
che consente la somministrazione locale di farmaci o altre molecole (anche geni) per via transdermica
(sonoforesi) o direttamente a livello cellulare (sonoporazione e microiniezione). Tali processi si basano
sull’impiego di nanobolle (cavità gassose confinate da un rivestimento opportunamente funzionalizzato) in
interazione con opportuni fasci di ultrasuoni. Poiché i farmaci o le sequenze geniche associate alle
nanobolle diventano attive solo in presenza di campi ultrasonici opportunamente condizionati, in linea di
principio si possono ottenere trattamenti altamente specifici e localizzati, con il vantaggio intrinseco degli
ultrasuoni di poter raggiungere regioni profonde inaccessibili a tecniche alternative. Il passaggio alla fase
applicativa necessita tuttavia l'acquisizione di conoscenze per ora alquanto frammentarie sui fenomeni fisici
direttamente coinvolti (cavitazione, streaming acustico, propagazione non-lineare dei segnali ad alta
intensità in mezzi complessi) e sulle proprietà meccaniche e termiche dei tessuti biologici viventi. In questo
contesto, la possibilità di sperimentazione su tessuti artificiali (scaffolding) e su bio-impianti accuratamente
caratterizzati dal punto di vista metrologico rappresenterebbe un contributo assolutamente di avanguardia,
potendosi direttamente applicare, anche in modo complementare, alla nascente tecnologia della valutazione
diagnostica, per via ultrasonica – quindi non invasiva, dell'integrità dei tessuti cartilaginei rigenerati e del
ripristino funzionale di tessuti danneggiati.
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Obiettivi e ricadute
Il progetto si propone il raggiungimento dei seguenti obiettivi:
• messa a punto di un apparato sperimentale per lo studio dell'interazione tra ultrasuoni generati
da HIFU, processi di cavitazione e tessuti biologici artificiali strumentati, caratterizzabili
metrologicamente;
•
utilizzo dell'apparato sperimentale per lo studio dei processi di Drug Delivery e Gene Delivery
indotti da trattamenti ultrasonici di tipo innovativo (sonoporazione indotta da cavitazione,
nanobolle, microiniezione del farmaco, controllo temporale del ciclo di somministrazione);
•
sperimentazione delle tecniche di sonoforesi e sonoporazione su impianti complessi di cellulescaffold e su bio-impianti.
I risultati dell'attività sperimentale sarebbero di grande interesse e porterebbero a significativi avanzamenti:
- nel campo dei trattamenti oncologici e chirurgici mediati da HIFU, con un miglioramento sostanziale
della non-invasività, della rapidità e dell'efficacia dei trattamenti, dell'estensione della casistica dei tumori
e dei pazienti trattabili;
- nell'ambito della definizione di nuove procedure di somministrazione del farmaco, con un aumento
della specificità e localizzazione dei trattamenti (caratteristica essenziale nel caso di terapie geniche) e
con l'apertura di nuovi ambiti applicativi (utilizzo della microiniezione mediata da cavitazione nel
trattamento di tessuti ossei e di osteoblasti);
Inoltre, le nuove conoscenze acquisite dai complessi cellule-scaffold e dai bio-impianti sarebbero essenziali
per valutare l'effetto dell'aggregazione e strutturazione cellulare nei tessuti viventi quando si tenti di trasporre
tecniche di trattamento ultrasonico positivamente sperimentate su sospensioni cellulari in vitro ad
applicazioni cliniche in vivo, dove la definizione di protocolli diagnostici, dosimetrici e di valutazione costobeneficio sono essenziali per la sicurezza del paziente.
Contesto nazionale ed europeo
Il progetto si avvale di collaborazioni con Enti nazionali ed Istituti Metrologici Nazionali europei impegnati su
ricerche attinenti e complementari:
•
CNR (IDASC: Istituto di Acustica e Sensoristica O. Corbino – Roma)
•
ISS: Istituto Superiore di Sanità;
•
Dipartimento di Neuroscienze – Facoltà di Medicina Università di Torino;
•
Dip. Fisica Univ. di Roma (La Sapienza);
•
Dip. Medicina sperimentale Univ. di Roma (La Sapienza);
• National Physical Laboratory (NPL), Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Arco temporale: il progetto si articola sul triennio 2011-2013
Costi previsti/k€
Progetto/
Tipologia di spesa
i
Investimento
Funzionamento
2011
Totale
180
70
250
2012
180
70
250
2013
180
70
250
Bibliografia
1)
V.S. Dogra et al. “High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Therapy Applications”, Ultrasound Clinics 4 307321 (2009)
2) W. G. Pittet al. “Ultrasonic Drug Delivery – A General Review”, Expert Opin. Drug. Deliv. 1, 37-56 (2004)
3) C.H. Farny et al. “Temporal and Spatial Detection of HIFU-Induced Inertial and Hot-Vapor Cavitation with a
Diagnostic Ultrasound System”, Ultrasound Med. Biol. 35 603-615 (2009);
4) D. Vancraeynest et al. “Myocardial injury induced by ultrasound-targeted microbubble destruction: evidence
for the contribution of myocardial ischemia”, Ultrasound Med. Biol. 36 158-165 (2010);
5) K. Mori et al. “Measurement of the mechanical properties of regenerated articular cartilage with an ultrasonic
probe” Clin. Biomech. 18 553-557 (2003).
6) C. Guiot, R. Spagnolo “Ultrasuoni in medicina. Principi fisici e applicazioni”, UTET, Torino, 2010.
137/175
12) Progetto Metrologia dei parametri ambientali
Divisione di riferimento: Termodinamica (e Meccanica)
Personale impegnato (TPE) 15
Riferimento al PNR
“….La particolare conformazione, la collocazione geografica e le variazioni climatiche in atto rendono il
Paese particolarmente esposto a rischi naturali di diverse categorie. È prioritario investire sia in attività di
ricerca per migliorare la conoscenza del territorio, …, sia in … sviluppo di tecnologie ausiliarie.”
“…il PNR assegna preferenze ad iniziative presentate in forma singola o come aggregato di progetti
coordinati, di grande visibilità ed interesse economico-sociale, ...”
bozza Maggio 2012): generale: Capitolo 6 - Interventi R&S prioritari - punto 6.2; specifico: Sommario Tavoli
Tecnici abbinato a PNR 2010-2012: Tecnologie Ambientali: su tecniche di utilizzo e gestione delle risorse
idriche, [...] incluso il trattamento dei reflui e rifiuti [...].
Sommario
L’INRIM è impegnato in diversi progetti di ricerca legati alle tematiche ambientali, principalmente cofinanziati
dalla Comunità europea (programma EMRP). Le attività spaziano tra i due principali aspetti tradizionali della
metrologia: riferibilità di misure e robustezza dei dati da un lato, innovazione tecnico-scientifica dall’altro.
Riferibilità di misure in campo ambientale, quali le misure di parametri meteorologici o la concentrazione di
inquinanti in aria o nei fluidi, sono richieste, tra gli altri, da organismi internazionali, centri ricerca, servizi
meteo per generare serie di dati confrontabili al fine di una migliore comprensione dei cambiamenti climatici
e per valutazioni di impatto sulla salute. Ad esse si affiancano la realizzazione di strumentazione innovativa
e la definizione di metodologie di misura e procedure di taratura per centraline meteorologiche, generazione
di miscele di VOC e particolato in aria, trattamenti ultrasonici per la degradazione di reflui industriali,
determinazione delle proprietà termofisiche dell’acqua di mare.
Lo scopo finale è migliorare l’affidabilità delle misure in campo ambientale rilevanti per lo studio dei
cambiamenti climatici e di potenziale impatto sulla salute dell’uomo.
Descrizione del progetto
All’INRIM la ricerca su tematiche ambientali si articola in diversi ambiti che coinvolgono tecniche di misura in
chimica, acustica, metrologia termica e termodinamica; attività distinte ma accomunate dall’obiettivo di
generare dati riferibili. La sinergia interna tra i diversi gruppi coinvolti e l’ingente numero di collaborazioni
esterne identifica questo progetto quale corpo unico multidisciplinare, a interessare sia il miglioramento della
riferibilità dei dati per studi sui mutamenti del clima, sia la protezione da agenti inquinanti.
La generazione di dati per una accurata comprensione del mutamento del clima e per le osservazioni
meteorologiche si indirizza alla riferibilità delle misure ground based di temperatura, pressione, umidità e
irraggiamento solare. Il progetto risponde alla necessità di definire: nuovi standard di misura stabili e
comparabili, protocolli, procedure di taratura dei sensori e metodi di valutazione delle incertezze, con
l’obiettivo di migliorare la qualità dei dati e ridurre l’incertezza nei modelli. Il primo passo per ottenere dati
robusti per la valutazione dei mutamenti del clima consisterà nel realizzare standard dedicati per la taratura
(sia in laboratorio che in situ) delle stazioni meteorologiche. Le nuove camere climatiche primarie che si
realizzeranno dovranno rispondere alle necessità di riferibilità espresse dai climatologi e tenere in conto le
condizioni ambientali nelle quali le misure si realizzeranno quando è richiesta una taratura in situ. Verranno
proposte agli Enti normativi internazionali raccomandazioni per l’emissione di procedure di misura.
Nello stesso contesto sarà incluso il miglioramento delle misure delle proprietà termodinamiche dei mari che
risultino accurate, tracciabili, aggiornate, e adatte anch’esse ad assicurare l’affidabilità dei modelli predittivi.
Un’estensiva caratterizzazione metrologica dei mari risulta essenziale per: simulare al meglio le proprietà nei
sistemi climatici; svilupparne equazioni di stato (EoS); trarre indicazioni delle anomalie termodinamiche;
migliorare la conoscenza dei processi di evaporazione; sviluppare nuovi sensori on-line, per la dinamica
delle acque marine.
L'INRIM è inoltre impegnato nello sviluppo di applicazioni per la sostenibilità ambientale delle attività
produttive e la riduzione dei consumi, con particolare attenzione alle misure a livello dei ppb di VOC e al
trattamento dei reflui industriali in fase liquida. Ha ottenuto la titolarità di un brevetto europeo
(PCT/IT2010/000003) per l'applicazione del fenomeno della cavitazione idrodinamica, con l'obiettivo di
abbattere i valori di COD e BOD senza l'impiego di sostanze chimiche costose o potenzialmente dannose
per l'ambiente. L’INRiM si concentrerà quindi sullo sviluppo dei campioni per Acetone e Acetonitrile, che
costituiscono uno dei principali componenti coinvolti nella chimica atmosferica come precursori della
formazione di ozono, contribuendo anche al carico di particolato di materia organica con conseguenze al
bilancio globale di energia. Si estenderà infine il sistema di trattamento dei reflui fino alla completa
mineralizzazione delle molecole organiche e dei solventi, con costi sostenibili e maggiore efficienza .
138/175
Collaborano con l’INRiM a vario titolo su obiettivi comuni e in progetti in essere o in divenire:
Istituti di metrologia: CEM, CETIAT, CMI, CNAM, DTI, GUM, INTA, INTiBS , JV, MIKES, MIRS/ULFE/LMK, NPL, PTB, SMD, SMU, SP, TUBITAK UME, NIM (Cina), NMIJ
Atenei: Aarhus Unicersity, Chalmers Univ, Univ. Wroklaw, Univ. Torino (Dip. Fisica), Univ. Cassino (Dip. di
Meccanica, Strutture, Ambiente e Territorio), Centre for Climate Change (University Rovira i Virgili)
University of Reading (Dep. of Meteorology), Princeton University, Politecnico di Torino (Dip. Di Scienza dei
Materiali e Ingegneria Chimica)
Servizi e società meteorologiche:The Royal Meteorological Institute of Belgium, Czech
Hydrometeorological Institute, Danish Meteorological Institute, Finnish Meteorological Institute, Vaisala,
Meteo France – Direction des Systèmes d’Observation, Research Center Jülich, Agenzia Regionale per la
Protezione Ambientale (Piemonte), Laboratorio de Calibracion de Sensores Meteorologicos, Swedish
Meteorological and Hydrological Institute, MetOffice Field Site, Osservatorio Meteorologico di Milano Duomo,
Società Meteorologica Italiana, Japan Meteorological Agency, Environmental Agency of The Republic of
Slovenia, Agencia Estatal de Meteorologia
Privati e produttori di strumentazione: CAE S.p.A., Climate Consulting s.r.l., INDESIT
Istituti di ricerca: Comitato EV-K2-CNR, Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (ISAC-CNR),
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
Obiettivi e ricadute
L’obiettivo principale di questo progetto è migliorare la comprensione dei fenomeni climatici mediante la
realizzazione di misure dei parametri ambientali accurate e riferibili. Vantaggi primo tra tutti sarà la possibilità
di formulare modelli accurati in grado di ridurre l’attuale incertezza sulla valutazione dei mutamenti climatici.
Ulteriore obiettivo è la disseminazione dei campioni per il monitoraggio della qualità dell’aria e dei reflui.
Ricadute in ambito ambientale: Una corretta valutazione dei rischi collegati con i mutamenti climatici riduce
l’impatto di catastrofi quali: alluvioni, siccità, perdita della biodiversità etc.. Il miglioramento delle catene di
riferibilità metrologica aumenta la affidabilità e robustezza dei dati delle stazioni di monitoraggio ambientale
contribuendo alla realizzazione di modelli più accurati per la descrizione delle dinamiche ambientali.
Ricadute in ambito sociale: I cambiamenti climatici costituiscono una minaccia significativa per la salute
pubblica: la protezione è una necessità sociale da attuarsi mediante piani di azione. L'efficacia di queste
azioni può essere migliorata mediante disponibilità di dati affidabili. Previsioni più accurate a corto e medio
termine migliorano inoltre socialmente possibilità di scelta e decisione.
Ricadute finanziarie: Settori dell'economia, quali l'energia, l’estrazione, la silvicoltura, l’agricoltura, i trasporti
e il turismo sono esposti ai cambiamenti climatici. Misurazioni accurate e riferibili qui proposte risultano
essenziali, per ridurne la vulnerabilità, esplorare l'intera gamma di possibilità per mitigare gli effetti dei
cambiamenti climatici.
Il trasporto di energia e la distribuzione di gas per riscaldamento, richiedono previsioni accurate delle
variazioni di temperatura, al fine di economizzare le risorse attraverso distribuzione e approvvigionamento
coerente su larga scala. La corretta valutazione e del rischio sanitario collegato alla qualità dell’aria
contribuisce alla riduzione del rischio stesso e delle spese del servizio sanitario nazionale.
Contesto nazionale ed europeo
Oggi le maggiori sfide nello studio del clima sono di tipo misuristico. Il progetto PESETA (Projection of
Economic impacts of climate change in Sectors of the European Union based on bottom-up Analysis), stima
il danno imputabile al cambiamento climatico per l'economia dell'UE (PIL) compreso tra 20 e 65 miliardi di
euro (in uno scenario di aumento della temperatura tra 2,5 °C e 5,4 °C e alto del livello del mare nel 2080).
Quanto prima l'azione, maggiore è la possibilità che alcuni di questi costi possano essere evitati. Ciò richiede
indiscutibili prove scientifiche e valutazioni robuste sul cambiamento climatico. Negli ultimi anni in Italia e in
Europa la disponibilità di dati climatici, sia misurati che proiettati, è notevolmente migliorata, sebbene non vi
siano programmi di monitoraggio validati per molti degli indicatori climatici. L’INRiM ha avviato da qualche
anno progetti finalizzati alla riferibilità di misure ambientali. Gli argomenti proposti porteranno al
raggiungimento di un primo accordo a livello europeo sugli indicatori climatici validati, su una varietà di scale
geografiche e temporali, anche attraverso il progetto europeo EMRP. Nel Global Atmospheric Watch (GAW)
Program il WMO ha identificato una lista di composti organici volatili critici per i quali occorre migliorare la
catena di riferibilità. La realizzazione di generatori trasportabili stabili e accurati proposta dall’INRiM costituirà
un riferimento per i laboratori della rete GAW e della rete nazionale di monitoraggio della qualità dell’aria.
Arco temporale: 3 anni, 2011 – 2013
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
2011
Totale
290
45
335
2012
320
45
365
2013
250
45
295
139/175
Bibliografia
[1] EEA Report 4/2008 Impacts of Europe’s changing climate Report (2008)
[2] http://www.gmes.info
[3] WMO-BIPM workshop on: “Measurements Challenges for Global Observation Systems for Climate Change
Monitoring” 30 Mar. 2010 Geneva, Switzerland
[4] CCT Recommendation to CIPM T3 (2010)
[5] Folland et al., Observed climate variation and change. Climate Change: The IPCC Scientific Assesment, Houghton,
Jenkins, Ephraums Eds. Cambridge University Press. 199-235 (1990)
[6] M. Brunetti et al., Int. J. Clim. 6, 345–381 (2006)
[7] E. Aguilar et al. WCDMP-No. 53 (2003), WMO-TD No. 1186. WMO: Geneva
[8] http://www.homogenisation.org/
[9] Guide to meteorological instruments and methods of observation (WMO-No.8) (2008)
[10] GCOS Reference Upper-Air Network (GRUAN): Justification, requirements, siting and instrumentation options,
GCOS – 112 (WMO/TD No. 1379)
[11] D. J. Seidel, Bulletin of the American Meteorological Society 90, 3 (2009) pp. 361–369.
[12] Bell S. et al, “A Roadmap for Humidity and Moisture Measurement”, International Journal of Thermophysics, 29,
pp1537–1543 (2008)
[13] Lovell-Smith J., “Uncertainty Analysis for Humidity Generators”, Industrial Research Ltd Report 988, (2007)
[14] WCRP: “SPARC Assessment of Upper Tropospheric and Stratospheric Water Vapor”. WCRP-113, WMO Tech. Doc.
1043, SPARC Rep. 2, 324 pp. (2000)
[15] Scherer M. et al,: “Trends and variability of midlatitude stratospheric water vapour deduced from the re-evaluated
Boulder balloon series and HALOE”. Atmos. Chem. Phys., 8, 1391–1402 (2008)
[16] Randel W. J. et al: Decreases in stratospheric water vapour after 2001: Links to changes in the tropical tropopause
and the Brewer-Dobson circulation. J. Geophys. Res., 111, (2006)
[17] American Meteorological Society, “Reference upper air observations for climate”, pp 361-369, march 2009
[18] K.E. Trenberth et al., Bulletin of the American Meteorological Society 83, 1593-1602 (2002)
[19] A. Merlone et al., Measurement 42, 10 (2009) 1482-6
[20] Ebert, V., Teichert, H., Giesemann, C., Saathoff, H., Schurath, U.; Fiber-coupled In situ-Laser Absorption
Spectrometer for the selective Detection of Water Vapor Traces down to the ppb-Level; VDI Berichte 1863, pp. 197-208
(2004);
[21] Zöger, M., et al., Fast in situ stratospheric hygrometers: A new family of balloonborne and airborne Lyman-α
photofragment fluorescence hygrometers, J. Geophys. Res., 104, 1807-1816 (1999).
[22] Fahey, D. W., Gao, R. S., Möhler, O. (Referees); Summary of the AquaVIT Water Vapour Intercomparison: Static
Experiments (2009)
https://aquavit.icg.kfa-juelich.de/WhitePaper/AquaVITWhitePaper_Final_23Oct2009_6MB.pdf
[23] N. Nicholls, Climatic Change, 31, 231-245, (1995)
[24] T.R. Karl, Climatic Change, 42, 309-325 (1999)
[25] Brunetti et al., Theor. Appl. Climatol. 66, 49-60 (2000)
[26] F. Desiato, International journal of climatology 28, 6,733-745 (2008)
[27] http://www.wmo.ch/pages/prog/www/index_en.html
[28] Report of the GRUAN Implementation Meeting, GCOS-121 (WMO/TD No. 1435), WMO 2008
[29] H. Turtiainen et al., Upper atmosphere humidity measurements with the APS sensor - 1st progress report on the
Vaisala reference radiosonde program, Proc. AMS2010
[30] Feistel, R., 2003: A new extended Gibbs thermodynamic potential of seawater. Prog. in Oceanogr., 58, 43-114.
[31] Millero, F.J, 2000: Effect of changes in the composition of seawater on the density-salinity relationship, Deep-Sea
Res. I, 47, 1583-1590.
[32] S. Pilli et al., Ultrasonic pretreatment of sludge: A review, Ultrason. Sonochem. 18, 1-18 (2011);
[33] WMO- BIPM workshop on Measurement Challenges for Global Observation Systems for Climate Change
Monitoring: Traceability, Stability and Uncertainty, IOM-Report No. 105, Rapport BIPM -2010/08,
WMO/TD-No.1557, World Meteorological Organization, 2010
[34] S. Penkett. GAW Report No.171: A WMO/GAW Expert Workshop on Global Long-Term Measurements of Volatile
Organic Compounds (VOCs). WMO TD No. 1373, 2007, (Geneva: WMO)
140/175
13) Progetto Rivelatori per Discriminare il Numero di Fotoni: uno strumento fondamentale per la metrologia
dell'informazione quantistica (RiDiNFo)
Divisione di riferimento: Ottica
Personale impegnato (TPE) 3
Riferimento al PNR
Il progetto trova la sua naturale posizione nel Piano Nazionale della Ricerca 2010-2012 sotto le parole
chiave “quantum information e sistemi a pochi fotoni”, come è evidente già dal titolo.
Sommario
Il progetto di ricerca ha come obiettivo la realizzazione e caratterizzazione di due diversi tipi di rivelatori
capaci di risolvere il numero di fotoni incidenti contenuti in un impulso di luce, e la loro successiva
applicazione alla diagnostica di sorgenti a (quasi-) singolo fotone sviluppate, principalmente, per le
tecnologie della comunicazione quantistica.
Descrizione del progetto (cosa fa INRIM e collaboratori, ricerca di base, applicativa, tecnologica.)
Il presente progetto di ricerca ha come obiettivo la realizzazione e caratterizzazione di due diversi tipi di
rivelatori PNR, e la loro successiva applicazione alla diagnostica di sorgenti a (quasi-) singolo fotone. Questo
permetterà di confrontare e validare i risultati ottenuti con tecniche più usuali per l’ottica quantistica, quali la
misura della funzione di correlazione del secondo ordine [Bri08] o la ricostruzione della probabilità del
numero di fotoni con rivelatori operanti in Geiger mode [Zam06], sfruttando i risultati ottenuti da rivelatori
PNR propriamente caratterizzati.
Il primo tipo di rivelatore PNR considerato è il transition edge sensor (TES). I TES sono dispositivi
superconduttivi che operano a temperature criogeniche (circa 100 mK), ma sono al momento gli unici a
possedere intrinsecamente una capacità PNR, oltre ad offrire altissima efficienza di rivelazione di singoli
fotoni, e un livello di conteggi di buio in pratica nullo. L'assorbimento di un fotone incidente causa un
segnale che può essere letto usando un amplificatore SQUID. Lavorando con una sorgente di lunghezza
d'onda nota, il segnale prodotto è proporzionale al numero di fotoni assorbiti.
Rivelatori di questo tipo sono stati realizzati all’INRIM per le lunghezze d’onda nella banda visibile [Raj09]. In
questo progetto si intende estendere il funzionamento di questi rivelatori alle lunghezze d’onda telecom
(ovvero per fotoni meno “energetici”). Per questo motivo saranno utilizzati degli amplificatori SQUID a basso
rumore sviluppati in collaborazione con il PTB (D). Si intende inoltre ottimizzare l’accoppiamento della luce
dalla fibra ottica al sensore superconduttivo, a questo scopo si sfrutterà la grande esperienza in questo
campo del NMIJ-AIST (Giappone) nell’ambito della collaborazione Joint Projects for the exchange of
researchers within the Executive Programme Italy-Japan del ministero degli esteri.
Una volta realizzato il rivelatore si intende caratterizzarlo sia mediante la misura dell’efficienza quantica, sia
studiando la risposta del rivelatore quando sollecitato da più di un fotone (che si presume essere binomiale).
A questo scopo si intendono seguire diversi approcci tra loro complementari che vanno da test di massima
verosimiglianza alla tomografia quantistica del processo di rivelazione.
Il secondo tipo di rivelatore PNR considerato si basa sull'utilizzo di una configurazione ad albero con 2 o 4
rilevatori a singolo fotone per lunghezze d’onda telecom commerciali (operanti in Geiger mode, per cui non
intrinsecamente PNR), controllati da un'elettronica dedicata (FPGA). Il principale vantaggio di questo
rivelatore PNR consiste nel fatto che è formato da parti commerciali che operano a temperatura ambiente,
garantendone una discreta portabilità. Il principale svantaggio consiste nel fatto che non è un rivelatore
lineare. Il rivelatore PNR sarà assemblato dopo aver sviluppato il software di controllo dell’FPGA. Una volta
effettuata la caratterizzazione dei singoli componenti commerciali che sono parte del rivelatore PNR
(rivelatori, fibre e beam-splitter utilizzati dalla struttura ad albero) si svilupperà un modello statistico della
rivelazione PNR, che sarà testato, anche in questo caso, sfruttando analisi di massima verosimiglianza e
tomografia quantistica.
Una volta caratterizzati compiutamente, i due rivelatori PNR saranno utilizzati per misurare e quindi
ricostruire la statistica dei fotoni emessi dalle sorgenti a (quasi-) singolo fotone. In particolare si sfrutterà in
laboratorio il migliore tra i due rivelatori sviluppati, mentre, a causa della complessità sperimentale delle
misure a 100 mK, solo il rivelatore PNR basato sulla struttura ad albero sembra essere utilizzabile per
misurare “in-line” (sui canali quantistici “reali”) le sorgenti a singolo fotone utilizzate nei link per la QKD.
Obiettivi e ricadute
1: Sviluppo di un rivelatore TES operante in banda telecom con ottimizzazione dell’accoppiamento della luce
dalla fibra ottica sull'elemento sensibile, e con amplificatore SQUID a basso rumore per il miglioramento
della risoluzione energetica.
2: Sviluppo di un rivelatore PNR con configurazione ad albero con 2 o 4 rilevatori a singolo fotone per
lunghezze d’onda telecom commerciali, controllati da un'elettronica dedicata (FPGA).
3: Caratterizzazione del sistema di rivelazione TES. In particolare la misura di efficienza quantica e test sulla
141/175
validità del modello di rivelazione (binomiale).
4: Caratterizzazione del sistema di rivelazione con configurazione ad albero. In particolare dopo la
caratterizzazione delle singole componenti sarà sviluppato e testato il modello statistico per la rivelazione.
Una volta effettuata la caratterizzazione dei due rivelatori PNR, essi diventeranno uno strumento affidabile
per ricostruire la statistica dei fotoni emessi dalle sorgenti a (quasi-) singolo fotone per l’informazione
quantistica.
Contesto nazionale ed europeo
Un rivelatore di singoli fotoni è un dispositivo estremamente sensibile in grado di registrare singoli quanti di
luce. I rivelatori di singoli fotoni più comuni sono sensori commerciali e si basano su fotomoltiplicatori e su
fotodiodi a valanga operanti in Geiger mode. Il principale stimolo per lo sviluppo di rivelatori a singolo fotone
deriva dal crescente interesse per l’informazione quantistica (IQ) e le sue applicazioni. Queste applicazioni
sfruttano i singoli oggetti quantistici (come, ad esempio, i fotoni) per codificare e manipolare l’informazione.
Forse la più ambiziosa tra le applicazioni fotoniche dell’IQ è il “linear optical quantum computing” (LOQC), un
paradigma completamente innovativo per la computazione. Tra le difficoltà maggiori per la realizzazione
della LOQC vi è lo sviluppo di sorgenti e rivelatori a pochi fotoni di elevate prestazioni. Tra le caratteristiche
necessarie per la realizzazione di LOQC vi è la capacità da parte dei rivelatori di risolvere il numero di fotoni
incidenti contenuti in un impulso di luce. Tuttavia gli attuali rivelatori commerciali non possiedono questa
capacità. È quindi necessario sviluppare rivelatori che siano in grado di farlo, i cosiddetti rivelatori “photon
number resolving” (PNR).
Sicuramente, la più matura tra le applicazioni dell’IQ è la quantum key distribution (QKD), una tecnologia in
grado di distribuire tra due partner collegati da un canale quantistico chiavi crittografiche autenticamente
sicure perché veramente casuali. La QKD ha un grande potenziale per diventare la tecnologia chiave per
assicurare la riservatezza e la segretezza delle comunicazioni nella società dell'informazione futura, in
particolare per l’e-government, l'e-commerce e l'e-health. Inoltre, anche per la QKD, la disponibilità di
rivelatori PNR sarebbe di grande interesse.
L'industria connessa all’IQ è ora nella sua fase nascente. Un certo numero di grandi aziende nel settore ITC
ha gruppi di ricerca in IQ, e specificamente sulla QKD, e alcuni spin-off, nati da università in tutto il mondo,
commercializzano già oggi sistemi per la QKD sfruttando come canale quantistico le fibre ottiche. E’ noto
che la mancanza di validazione e standardizzazione resta un ostacolo per la commercializzazione di sistemi
per la QKD. Attualmente, l'unica iniziativa per la standardizzazione della QKD attiva al mondo la si deve
all’European Telecommunications Standards Institute (ETSI) nel contesto del progetto SECOQC del 6 °
Programma Quadro della Comunità europea. L’INRIM è un protagonista di questo processo di
standardizzazione sia all’interno dello specifico comitato istituito da ETSI, sia come leader del Progetto
Europeo MIQC in cui diversi istituti metrologici europei (NPL, PTB, MIKES, …) intendono sviluppare nuovi
standard e tecniche di misura specifiche per la riferibilità e la caratterizzazione dei componenti dei sistemi
QKD su fibra ottica (nello specifico, sorgenti, rivelatori e canali quantistici operanti alle lunghezze d’onda
telecom). La rilevanza e la necessità di MIQC sono dimostrate dal sostegno tangibile (espresso in termini di
lettere di interesse o di partecipazione a titolo gratuito) fornito da aziende europee e non con interessi nella
QKD (quali ad esempio Telefonica, Toshiba, IDQuantique, Nucrypt, …), e da enti metrologici e normativi
anche extra-europei (ETSI, MIMOS, KRISS, AIT, …).
Arco temporale: 2 anni
Costi previsti/k€
Progetto/i Tipologia di spesa
Investimento
Funzionamento
Totale
2011
300
200
500
2012
300
100
400
2013
Referenze
La divisione di Ottica dell’INRIM appare la più adeguata nel contesto italiano a realizzare gli obiettivi proposti
in questo progetto, anche per il suo ruolo di coordinatore del progetto MIQC. Infatti, rivelatori del tipo TES
sono già stati realizzati all’INRIM, unico istituto europeo ad aver sviluppato questa capacità, nel contesto del
Progetto Europeo Qu-candela: towards quantum-based photon standards, ERA-NET Plus (di cui è
coordinatore), nel contesto iMERA-Plus Project – Grant Agreement No. 217257 [QC], dove però il rivelatore
era pensato per le lunghezze d’onda nella banda visibile [Raj09]. Inoltre la divisione ottica ha una ben
consolidata esperienza nelle misure per la caratterizzazione di sistemi a pochi fotoni tipiche dell’ottica
quantistica, quali la misura della funzione di correlazione del secondo ordine [Bri08] o la ricostruzione della
probabilità del numero di fotoni con rivelatori operanti in Geiger mode [Zam06], piuttosto che della
radiometria quantistica come la misura assoluta di efficienza quantica mediante parametric down conversion
[Bri98, Bri00, Gha05, Bri10] e che ha ricevuto grande attenzione da numerosi istituti metrologici. Inoltre
142/175
nell’ambito della pluriennale e fruttuosa collaborazione con il gruppo di S. Polyakov e A. Migdall del NIST
(USA), si sono anche sviluppati diversi dispositivi basati su FPGA per l’informazione quantistica [Bri11,
Bri09].
Bibliografia
[Bri08] Brida G., et al., Opt. Express 16, 11750-11758 (2008)
[Zam06] Zambra G., et al., Paris; Phys. Rev. Lett. 95, 063602 (2005); Brida G., et al., Optics Lett. 31, 3508-3510 (2006)
[QC] http://www.quantumcandela.org/
[Raj09] Rajteri M., et al. Metrologia 46, S283-S287 (2009)
[Bri98] Brida G., et al., Metrologia 35, 247-250 (1998)
[Bri00] Brida G., et al., Metrologia 37 625-628 (2000)
[Gha05] Ghazi-Bellouati A. et al., Metrologia 42, 271-277, (2005)
[Bri10] Brida G., et al., Opt. Express 18, 20572-20584 (2010)
[Bri11] Brida G., et al., Opt. Express 19, 1484-1492 (2011)
[Bri09] Brida G., et al., J. Mod. Optics 56, 405–412 (2009).
143/175
144/175
2 - Servizio tecnico per le Attività rivolte ai Laboratori di taratura (SAL)
Responsabile: Rosalba Mugno
Stato di attuazione delle attività relative al 2010
Nel corso del 2010 il servizio ha completato la transizione delle attività dalla società Consortile COPA
all’ente unico di Accreditamento ACCREDIA. Da gennaio a giugno le attività del servizio hanno riguardato
esclusivamente pratiche di sorveglianza concludendo il 50% del previsto sull’arco dell’anno.
Nel Luglio, all’attivazione della convenzione tra ACCREDIA e INRiM, il Servizio è stato ristrutturato ed ha
ripreso l’attività completa riguardante tutte le pratiche di accreditamento.
Parallelamente alla Convenzione con ACCREDIA è stata siglata un’intesa, avente per oggetto la rinuncia da
parte di INRiM delle attività di valutazione dei laboratori di grandezze ionizzanti di competenza del INMRI
Essendo quattro (4) tali laboratori le pratiche a cui si è rinunciato sono approssimativamente di pari entità.
L’unico Laboratorio misto con INMRI resta in gestione al SAL.
Alla fine del 2010 il servizio ha concordato con ACCREDIA di ridefinire un tariffario completo e dettagliato
che consentirà una più chiara definizione delle attività che sarà in grado di affrontare nel successivo triennio
da emettersi nella primavera del 2011.
I risultati a fine 2010 sono rappresentati dai valori al 31/12/2010 degli indicatori di attività riportati nelle
tabelle successive. Tali indicatori saranno validati in sede di Relazione Consuntiva. La successiva Tab. 1
riporta i dettagli delle pratiche completate sotto la responsabilità di COPA fino al giugno e ACCREDIA dal
luglio.
Tabella 1 - Pratiche di accreditamento completate nell’anno 2010
Descrizione Pratiche
Laboratori gestiti
Nuovi accreditamenti
Estensioni
Rinnovi
Sorveglianze
Confronti interlaboratori
Documenti qualità riemessi
Linee guida tecniche
Nr
164
0
8
24
104
59
0
3
I 82 confronti interlaboratorio sono suddivisi come riportati nella successiva Tab. 2.
Tabella 2 - Dettaglio confronti interlaboratori eseguiti nell’anno 2010
Dettaglio Confronto
Lunghezza
Massa, Volume
Tempo, frequenza
Alta frequenza, fotometria
Misure elettriche
Nr
12
7
1
2
4
Dettaglio Confronto
Forza
Temperatura, umidità
Pressione, accelerazione
Acustica
Chimica
Nr
18
1
6
6
2
Obiettivi generali del triennio:
Il servizio procederà ad integrare il suo sistema di gestione in quello del Dipartimento tarature di ACCREDIA,
migrando tutte le registrazioni nel data-base unico dell’ente di accreditamento e centralizzando su di esso i
dati gestiti dal personale. L’Obiettivo in tal senso è abbandonare i sistemi di registrazione personalizzati dal
sistema informativo del SAL e migrare totalmente nel nuovo sistema informativo di ACCREDIA. In parallelo
sarà eseguito un trasloco fisico degli uffici presso un sito dell’INRiM in grado di ospitare personale ed archivi.
Nel 2011 il servizio si organizzerà per mantenere ed incrementare il numero totale delle pratiche di
accreditamento. Il servizio inoltre metterà a disposizione di ACCREDIA i propri Ispettori anche per attività
145/175
legate ad altre attività non direttamente legate all’accreditamento di laboratori di taratura, quali ad esempio le
valutazioni degli enti notificati.
Particolare riguardo il servizio porrà per i confronti interlaboratorio, che nel corso del triennio dovranno
progressivamente aumentare per rispondere alle esigenze dell’ente unico. Ciò allo scopo di consentire il
consolidamento delle competenza in materia ed al tempo stesso la messa a punto di un sistema di gestione
che nel 2013 possa consentire l’accreditamento dell’INRiM come fornitore di confronti multilaterali di misura
per il settore taratura.
Nella primavera del 2013, allo scadere del primo triennio di applicazione della Convenzione con ACCREDIA,
saranno rielaborati i problemi emersi e sarà perfezionato un piano di miglioramento.
Nel corso del 2011 servizio imposterà un proprio programma di attività di supporto finalizzato a proporre già
all’inizio del 2012 le attività alle realtà industriali.
Collegamento alla Missione dell’INRiM
Il Regolamento di funzionamento ha definito l’accreditamento come lo scopo di una delle strutture INRIM.
Tale definizione si è adattata a quanto stabilito nei decreti di fondazione dell’Ente Unico di Accreditamento
trasformandola in attività di supporto all’attività di accreditamento.
RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI
Descrizione
Convenzione ACCREDIA-INRiM
Contratti derivanti da attività rivolte a realtà industriali
Totale
2011
2012
2013
650
750
50
800
100
650*
800
900
* Nella tabella 13 viene riportata una valutazione prudenziale in accordo al bilancio di previsione 2011.
SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DELL’ATTIVITÀ (K€)
Descrizione
Investimento
Funzionamento
Missioni
Personale(1)
Totale
2011
100
20
8,5
40
168,5
2012
100
20
8,5
40
168,5
2013
100
20
8,5
128,5
(1) Solo TD.
RISORSE UMANE
Personale al 31/12/2010
Ricercatori
TI
TD
Ulteriori risorse umane
Associati
Tecnologi
TI
Collab. Prof.
1
TD
1
Tecnici
TI
Ric ospiti
Amministrativi
TD
4
Totale
personale
TI
1
6
Totale
1
146/175
Programmazione fabbisogno personale presunto nel triennio
Anno
Ricercatori
Tecnologi
Tecnici
TI
TD
TI
TD
TI
2011
1
2012
1
2013
1
Totale
TD
1
1
2
2
1
I collaboratori e tecnici e i TD graveranno sui fondi derivanti dalla convenzione ACCREDIA-INRiM.
RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE
Investimenti 2011
Gli investimenti previsti sono destinati principalmente ai laboratori delle divisioni direttamente impegnati nelle
operazioni di accreditamento dei laboratori come da successiva tabella.
Destinazione
Descrizione dell’acquisto
SAL
Ottica
Elettromagnetismo
Meccanica
Termometria
Macchine d’ufficio
Campioni e strumenti destinati a confronti bi-multilaterali
Campioni e strumenti destinati a confronti bi-multilaterali
Campioni e strumenti destinati a confronti bi-multilaterali
Campioni e strumenti destinati a confronti bi-multilaterali
Spesa prevista
k€
20
10
20
30
20
Interventi infrastrutturali 2011
Nel 2011 inizieranno i lavori di adeguamento degli edifici INRiM destinati alla nuova sede del SAL per i quali
è prevista una spesa di 100 k€(1).
(1)
L’importo non è incluso nelle spese di investimento.
INTERAZIONI CON LA RETE DI RICERCA (Cooperazione internazionale e nazionale)
A livello nazionale, il personale del SAL collabora alle attività degli enti normatori UNI e CEI.
Personale impegnato (TPE)
Personale
Personale strutturato
Tecnologi (1)
Tecnici (CT)
Amministrativi
Tot
Risorse attinte dal Dipartimento(2)
Ulteriori risorse umane
Totale
2011
TI
1
3,75
1
5,75
2012
TD
1
1
TI
1
4,75
1
6,75
1
1
8,75
2013
TD
1
1
2
9,75
TI
1
5,75
1
7,75
TD
1
3
1
12,75
(1) Prevedendo il consolidamento autorizzato nel 2010 del Tecnologo TD.
(2) L’apporto del personale del Dipartimento utilizzato dal SAL, è ricavato proiettando i 212 gu consuntivati nel
2010 relativo ai trentasei (36) colleghi ispettori e sei (6) esperti tecnici
147/175
Dati dell’attività
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze.
L’INRIM in adeguamento al decreto ministeriale del 22-dicembre-2009 che designa ACCREDIA quale
ente unico di accreditamento, fornisce ad esso supporto tecnico per l’espletamento delle attività di
accreditamento dei laboratori di taratura da esso eseguita a mezzo del proprio “dipartimento taratura” in
ottemperanza alla convezione con l’INRiM siglata il 18-giugno-2010.
Nel triennio si completerà l’attività di riorganizzazione del servizio con l’obiettivo di rinegoziare e
migliorare l’attuale convenzione dopo il primo triennio di vita.
Nel triennio sarà implementato un sistema di gestione, che possa consentire al SAL di proporsi per
l‘accreditamento come fornitore accreditato di confronti i misura conforme alla normativa 17043:10.
Benefici e impatto attesi (a livello scientifico, economico e sociale)
L’accreditamento dei laboratori di taratura è uno degli scopi degli enti di accreditamento (Statuto di
European cooperation for Accreditation - EA e di International LAboratory Accreditation Cooperation –
ILAC). E’ quindi un’attività necessaria per il sistema italiano di garanzia della qualità, al fine di garantire
la libera circolazione dei certificati di taratura a livello europeo ed internazionale. Perché ciò sia
possibile e garantito, è necessario che la valutazione delle competenze tecniche sia eseguita da parte e
per mezzo di strutture dell’INRIM, nel rispetto del Decreto 22/12/2010 che ne attribuisce la
responsabilità della Valutazione ad ACCREDIA.
La convenzione con ACCREDIA salvaguarda, attraverso la valutazione della competenza tecnica
eseguita da personale INRiM, la riferibilità in Italia secondo la legge 273/1991. Il personale del servizio
valuta la conformità dei centri di Taratura alle caratteristiche loro attribuite dalla menzionata legge.
148/175
3 - Direzione generale
L’articolazione della struttura amministrativa e dei servizi generali dell’Ente si sviluppa in analogia al
precedente piano triennale 2010-2012, e ha il compito di assicurare il corretto svolgimento delle attività
istituzionali.
In particolare:
- fornisce supporto agli Organi di governo e a quelli di controllo;
- cura le funzioni di segreteria generale;
- provvede all’emissione dei contratti/convenzioni;
- cura la gestione finanziaria, patrimoniale e fiscale;
- redige il Bilancio;
- gestisce gli affari del personale e ne cura l’amministrazione;
- gestisce la comunicazione, le relazioni esterne e la biblioteca;
- assicura i servizi tecnici necessari al funzionamento degli impianti generali e alla manutenzione del
patrimonio edilizio;
- gestisce le infrastrutture di rete e i software per le forniture dei servizi informatici.
Pur nell’ambito dei vincoli derivanti dal vigente ordinamento della riduzione dei costi degli apparati
amministrativi, è doveroso segnalare che la struttura amministrativa ha avuto una riduzione di organico nel
corso dell’ultimo biennio con la conseguenza di un critico sottodimensionamento che richiede un intervento
di razionalizzazione a livello organizzativo che non esclude a priori, alla fine del triennio, la possibilità di
acquisizione di limitate risorse.
Sono inoltre previsti alcuni servizi per specifiche finalità che si configurano come strutture di scopo
finalizzate ad attività di carattere trasversale e non costituiscono incremento della struttura amministrativa in
quanto viene mantenuto costante il TPE nel triennio senza incremento rispetto a quello del 2010:
- Formazione, comunicazione e diffusione della cultura scientifica;
- Sistema di gestione per la qualità (SGQ);
- Attività per la Sicurezza sul Lavoro (SL).
Nel corso del 2011 sarà istituita una struttura di scopo avente la funzione della gestione dei contratti. Tale
esigenza dipende dall’elevata numerosità dei progetti di ricerca acquisiti in vari ambiti (UE, Regione,
Ministeri, ecc.) che necessitano di una specifica gestione e rendicontazione.
149/175
Unità organizzative
Descrizione
Ufficio di diretta
collaborazione del
Presidente e del
Direttore generale
Supporto alle attività della Presidenza, della Direzione generale e alle attività
necessarie per il funzionamento degli Organi di governo dell’Ente.
Segreteria e affari riservati della Presidenza e della Direzione generale. Relazioni
istituzionali con Ministeri, Enti territoriali e Avvocatura dello Stato. Relazioni
sindacali.
Supporto all’attività per il riordino dell’Istituto in applicazione del D.lgs n. 213 del
31/12/2009.
Supporto all’attività dell’Organismo Indipendente di Valutazione dell’INRIM che fa
capo all’organo di indirizzo politico-amministrativo (D.lgs n. 150/2009).
Predisposizione degli atti previsti dalla CIVIT all’interno della Struttura Tecnica
Permanente per la misurazione della performance.
Elaborazione e definizione di atti d’interesse generale per il funzionamento
dell’INRIM.
Attività negoziale (convenzioni di collaborazione scientifica con Università ed Enti
di ricerca, contratti di ricerca finalizzata e applicata, accordi con Enti accademici e
istituti d’istruzione per la formazione di dottorandi, laureandi e diplomandi).
Gestione amministrativa delle attività di: certificazione tecnica nonché delle
domande di deposito di brevetti Adempimenti amministrativi connessi con
l’attuazione degli adempimenti derivanti dal D.Lgs. n. 81/2008.
Gestione del sistema documentale integrato.
Predisposizione del bilancio di previsione, dei provvedimenti di variazione e del
conto consuntivo; predisposizione atti autorizzativi.
Gestione contabile per il supporto alla rendicontazione di contratti attivi.
Tenuta della contabilità generale riguardante l’attività commerciale dell’Istituto,
emissione di fatture per prestazioni a pagamento, accertamento delle entrate.
Acquisizione di preventivi di spesa, emissione di ordinazioni e di scritture private,
predisposizione di capitolati d’onere, tenuta del Repertorio dei contratti.
Espletamento di pratiche doganali per importazioni ed esportazioni.
Gestione della cassa interna e dei rapporti con l’ente cassiere.
Gestione e aggiornamento dell’inventario dei beni.
(UDC)
Segreteria generale
(SG)
Servizi patrimoniali e
contabili (SPC)
Affari del personale
(AP)
Stipendi (STIP)
Relazioni esterne e
Biblioteca (RB)
Gestione dei dati del personale:
- atti amministrativi necessari inerenti il personale, dipendente ed esterno;
- atti propri degli Organi di Governo dell’Ente in materia di personale in
attuazione della normativa vigente;
- gestione dei concorsi pubblici ed interni;
- predisposizione contratti di lavoro;
- collaborazioni per la stesura di Regolamenti e consulenze su materie
riguardanti il personale;
Rilevazione delle presenze e gestione buoni pasto. Gestione delle trasferte del
personale dipendente e titolare di contratti di altro genere.
Elaborazione mensile cedolini di personale dipendente, borse di addestramento,
co.co.co. e co.co.pro., assegni di ricerca, personale esterno (seminari, coll.
occasionali, ecc.), organi di governo e controllo dell’Ente.
Gestione trattamento principale e accessorio del personale.
Adempimenti Sostituto di Imposta: versamenti contributivi e fiscali e stesura delle
relative denunce, rilascio certificazioni fiscali.
Adempimenti derivanti dall’elaborazione dei modelli 730.
Predisposizione del conto annuale (preventivo e consuntivo) delle spese del
personale.
Calcolo e erogazione delle liquidazioni e riliquidazioni (TFR, TFS) al personale
dipendente cessato dal servizio.
Attività rivolta alla conservazione e alla diffusione del patrimonio culturale e
scientifico dell’INRIM, si articola secondo le seguenti linee:
Biblioteca, Archivio storico;
Pubblicazioni, diffusione della cultura scientifica;
Comunicazione e immagine, Ufficio Stampa, Museo;
Collaborazione all’organizzazione di congressi, conferenze e corsi
150/175
specialistici di formazione, relazioni con i mezzi di comunicazione, supporto
logistico e amministrativo ai ricercatori ospiti dell’Istituto.
Servizi
tecnologici (ST), comprendenti: progettazione e realizzazione di laboratori
Servizi generali tecnici
e
di
strutture
scientifiche e tecniche del Dipartimento;
(SGT)
Servizi manutentivi e logistici (SML), comprendenti:
- ufficio tecnico (progettazione e capitolati di lavori per la realizzazione di impianti
tecnologici e per le manutenzioni edili e impiantistiche);
- gestione e manutenzione di servizi generali (pulizie, vigilanza, aree verdi,
magazzino, centralino) e di impianti tecnologici
Sistemi informatici (SI) Gestione degli apparati e dei software dedicati alla fornitura dei servizi informatici.
Progettazione e realizzazione di sistemi a supporto delle attività scientifiche e
dell'Amministrazione.
Adeguamento infrastruttura di rete. Aggiornamento tecnologie e sistemi.
Ottimizzazione sistemi informativi e flussi informativi.
Attività di assistenza sistemistica, supporto informatico tramite help-desk.
151/175
3.1 U.O.: Ufficio di diretta collaborazione del Presidente e del Direttore generale (UDC)
Responsabile: Emanuela Del Ross
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
2
2012
TD
TI
2013
TD
TI
2
TD
2
Ruolo:
La struttura si configura quale unità di staff finalizzata al supporto e alla collaborazione nelle attività
istituzionali della Presidenza e della Direzione generale. Svolge altresì le attività necessarie per il regolare
funzionamento degli Organi di governo dell’Ente, degli Organi di controllo e di valutazione. Si prefigge di
attuare ed armonizzare le attività di carattere amministrativo con quelle relazionali, di controllo e di guida
tipiche degli Organi di governo.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
– attività di supporto agli Organi di governo e di controllo per il regolare svolgimento delle attività
istituzionali;
– riscontro a richieste provenienti dal Ministero vigilante, dagli altri Ministeri e dalla Corte dei Conti;
– attività di supporto per la stesura del nuovo statuto in conformità al D.lgs n. 213 del 31/12/2009;
– prosecuzione iter passaggio immobili dall’ex IMGC-CNR all’INRIM;
– attività di supporto all’Organismo Indipendente di Valutazione dell’INRIM (D.lgs n. 150/2009);
– adozione del “Sistema di valutazione per la misurazione della performance organizzativa e
individuale” all’interno della Struttura Tecnica Permanente dell’OIV.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
Supporto alle attività della Presidenza, della Direzione generale e alle attività necessarie per il
funzionamento degli Organi collegiali, degli organi di controllo e del Comitato di valutazione dell’attività di
ricerca con predisposizione della relativa documentazione (verbali, deliberazioni, estratti e decreti) e
trasmissione agli uffici interessati.
Segreteria e affari riservati della Presidenza e della Direzione generale.
Relazioni istituzionali con Ministeri, Enti territoriali e Avvocatura dello Stato.
Relazioni sindacali.
Supporto all’attività per il riordino dell’Istituto in applicazione del D.lgs n. 213 del 31/12/2009.
Supporto all’attività dell’Organismo Indipendente di Valutazione dell’INRIM in applicazione del D.lgs n.
150/2009:
-
predisposizione della documentazione prevista dalla CIVIT: “Piano di valutazione per la
misurazione della performance” e “Programma triennale per la trasparenza e l’integrità”.
Attuazione ed implementazione degli adempimenti.
-
Collaborazione all’interno della Struttura Tecnica Permanente per la misurazione della
performance.
152/175
3.2 U.O.: Segreteria generale (SG)
Responsabile: Paola Casale
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
4,90
TD
2012
TI
4,90
2013
TD
TI
TD
4,90
Ruolo:
− Elaborazione e definizione di atti d’interesse generale per il funzionamento dell’INRIM;
− Gestione amministrativa dell’attività negoziale:
• Predisposizione degli atti autorizzativi;
• gestione amministrativa delle attività di certificazione tecnica e delle domande di deposito di brevetti;
• adempimenti di cui al D.Lgs. n. 81/2008 e s.m.i.: contratti di consulenza e/o sorveglianza sanitaria;
attività di supporto al Responsabile del servizio prevenzione e protezione;
• sistema documentale integrato (protocollazione e gestione della corrispondenza in arrivo e in
partenza; tenuta dell’archivio ufficiale dell’Istituto);
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
- Predisposizione degli atti amministrativi finalizzati all’acquisizione e alla gestione dei progetti di
ricerca;
- Predisposizione degli atti amministrativi per le convenzioni con Università, la Regione Piemonte ed
enti vari per la collaborazione scientifica e per la formazione;
- Predisposizione degli atti amministrativi per la partecipazione ai Poli d’innovazione costituiti dalla
Regione Piemonte.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
Oltre alle attività specifiche del ruolo si svilupperanno le attività finalizzate ad una ottimale gestione degli
aspetti amministrativi connessi con l’attività contrattuale e di recepimento delle innovazioni derivanti dal
codice digitale della Pubblica Amministrazione.
153/175
3.3 U.O.: Servizi patrimoniali e contabili (SPC)
Responsabile: Daniela Zornio
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
2012
TD
10,45
TI
10,45
2013
TD
TI
TD
10,65
Dati
Ruolo
Adempimenti di legge correlati all’attività amministrativa-finanziaria: bilancio di previsione, provvedimenti di
variazione e conto consuntivo.
Adempimenti fiscali e doganali.
Attività contabile, di tesoreria e patrimoniale.
Predisposizione degli atti negoziali per lavori, servizi e forniture.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività
Si è assicurata la gestione contabile-patrimoniale dell’Istituto provvedendo alla predisposizione del Bilancio
di previsione, del Conto consuntivo e dei provvedimenti di variazione.
Contabilità dell’attività istituzionale e commerciale dell’Istituto.
Pratiche doganali per le attività con l’estero.
Predisposizione ed emissione di ordinativi di fornitura e di contratti per lavori e servizi. Tenuta del repertorio
dei contratti.
Gestione della cassa interna e rapporti con l’ente cassiere.
Inventario dei beni patrimoniali.
Obiettivi del triennio e connesse attività
Informatizzazione della procedura di acquisto.
Oltre allo svolgimento delle attività ordinarie tipiche del settore, in conformità al mutevole quadro legislativo
di contorno, si segnala:
− ottimizzazione dei sistemi informatici di supporto,
− sviluppo tematiche afferenti la gestione dei contratti pubblici.
154/175
3.4 U.O.: Settore Affari del Personale (AP)
Responsabile: Rosaria Margiotta
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
2
2012
TD
TI
2
2013
TD
TI
TD
2
Ruolo
Supporto alla gestione del processo di programmazione del fabbisogno triennale del personale e
adempimento delle conseguenti azioni per la gestione delle autorizzazioni a bandire e ad assumere.
Monitoraggio della normativa in materia del personale. Supporto alla gestione dell’eventuale contenzioso.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività
Attuazione degli adempimenti per le assunzioni autorizzate negli anni
predisposizione del piano del fabbisogno di personale 2010-2012.
precedenti e supporto alla
Obiettivi del triennio e connesse attività
Gestione degli atti conseguenti all’autorizzazione a bandire e ad assumere per gli anni di riferimento.
Adeguamento delle procedure interne relative al personale con riferimento al mutato quadro legislativo.
155/175
3.5 U.O.: Stipendi
Responsabile: Cristina Chiaberto
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
7,44
2012
TD
TI
2013
TD
7,64
TI
TD
7,64
Ruolo: Amministrazione del personale
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
Gli obiettivi propri del settore sono stati conseguiti in modo efficace e nel rispetto delle scadenze di legge;
le attività connesse si possono così riassumere:
rilevamento presenze, gestione buoni pasto, acquisizione certificati medici on line, gestione trasferte
personale dipendente e titolare di contratti diversi e monitoraggio della relativa spesa, elaborazione ed
erogazione stipendi e compensi a terzi; invio disposizioni di pagamento all’Istituto cassiere.
Applicazione regolamento “conto terzi” con cadenza quadrimestrale: conteggi per ripartizione dei compensi
spettanti al personale dipendente e predisposizione dei relativi decreti.
Adempimenti Sostituto d’Imposta, versamenti e rilascio certificazioni ad esso correlate (mod. CUD, 770,
DMA/INPDAP, UNIEMES/INPS). Elaborazione conguagli da mod. 730.
Gestione dei crediti accesi dai dipendenti c/o INPDAP e cessioni del quinto dello stipendio.
Calcolo ed erogazione indennità anzianità/TFR e predisposizione dei decreti, pratiche pensioni,
ricongiunzioni contributive, elaborazione tabelle costi del personale per progetti di ricerca.
Stesura conto annuale (preventivo e consuntivo) attraverso dal procedura SICO del MEF.
Monitoraggi Ministeriali.
Gestione dei rapporti con il CNR su problematiche inerenti il personale confluito nell’INRIM.
Supporto alla Dirigenza in materia di contrattazione integrativa
Proseguimento verifiche amministrative degli inquadramenti giuridici del personale e predisposizione dei
passaggi di fascia stipendiale per il personale Ricercatore/Tecnologo.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
Oltre allo svolgimento delle attività ordinarie tipiche del settore, in conformità al mutevole quadro legislativo
di contorno, si segnala:
− ottimizzazione dei sistemi informatici di supporto,
− sviluppo delle tematiche fiscali-previdenziali con attività di formazione.
156/175
3.6 U.O.: Relazioni esterne e Biblioteca (RB)
Responsabile: Elisabetta Melli
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
Organico totale in servizio
2011
2012
2013
TI
TD
TI
TD
TI
TD
3
1
2,75
1
2,75
1
Ruolo:
L’attività è rivolta alla conservazione e alla diffusione del patrimonio culturale e scientifico dell’INRIM e si
articola secondo le seguenti linee:
-
Biblioteca e Museo
- Relazioni esterne.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
Dal 22/3/2010 l’INRIM è iscritto nell’elenco degli Istituti di cui al D.M. 11/4/2008 e può stipulare convenzioni di
accoglienza con ricercatori di Paesi terzi dall’Unione Europea per ingresso e soggiorno per ricerca scientifica
La Biblioteca INRIM è stata accolta nel Coordinamento delle Biblioteche specialistiche del Piemonte
E’ stato introdotto un restyling del logo INRIM, utilizzato nelle attività di divulgazione
Realizzazione del pieghevole istituzionale in italiano e inglese
Realizzazione della pagina web “Rassegna Stampa” sul sito INRIM
Realizzazione servizi TG3 RAI Leonardo, La Stampa, Il Sole-24 Ore, 110 WEB Radio
Supporto all’organizzazione di:
38 conferenze distribuite su 3 cicli, 13 fra congressi, corsi e manifestazioni, 19 riunioni di lavoro, 8 soggiorni
per visiting scientist, 32 incontri di lavoro, 8 corsi di dottorato.
Gestione contabile e rendicontazione delle attività di divulgazione scientifica.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
- abbonamenti a circa 130 periodici; acquisto delle monografie; centro di documentazione scientifica;
- riferimento per i rapporti con gli interlocutori istituzionali e aziendali a livello nazionale ed internazionale
nelle materie di competenza;
- diffusione dei risultati raggiunti anche con riferimento agli obblighi derivanti da specifici contratti nazionali
ed internazionali.
- realizzazione della nuova immagine coordinata dell’INRIM;
- realizzazione di una presentazione multimediale dell’INRIM e della newsletter ipertestuale.
157/175
3.7 U.O.: Servizi generali tecnici (SGT)
Responsabile: Claudio Rolfo
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
8,4
2012
TD
TI
8,4
2013
TD
TI
TD
8,4
Ruolo:
Gestione e conduzione di servizi di interesse generale (riscaldamento, condizionamento, pulizia, vigilanza,
aree verdi, impianti elettrici, telefonici, anti-intrusione, anti-incendio, impianti di sollevamento,
apparecchiature e impianti pneumatici, smaltimento dei rifiuti speciali e pericolosi, sgombero neve, pulizia
strade interne) e predisposizione di capitolati e disciplinari tecnici, in collaborazione con l’U.O. Servizi
Patrimoniali e Contabili, per l’affidamento di lavori, servizi e forniture (Codice dei contratti pubblici).
Manutenzione ordinaria e straordinaria e adeguamento tecnico/normativo del patrimonio edilizio e degli
impianti tecnologici e speciali.
Allestimento di infrastrutture e impianti per nuovi laboratori.
Gestione del centralino telefonico, del magazzino generale e del servizio arrivi – spedizioni.
Rapporti con AEM, ENEL, SMAT, ARPA, ASL, UTIF, VVF, SISTRI, Comune di Torino, Regione Piemonte,
AVLP, Università di Torino, Politecnico, CNR, Agenzia del Territorio ed enti vari.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
Smaltimento amianto centrali Termica e di Condizionamento ex IMGC; allestimento laboratorio “Galleria
Fotometrica; allestimento laboratori progetto NanoFab “Q010”; allestimenti per visita delegati ONU di ICG
2010; adeguamento delle attuali funzionalità degli uffici di Direzione Dipartimento presso edificio “3” e degli
uffici primo piano edifici “E”; installazione nuovo gruppo elettrogeno per edifici ex-IMGC; nuovi impianti
antintrusione edifici “O” e “D”; allestimento sala riunioni edificio “7” e primo piano edificio “A”; censimento
patrimonio arboreo; predisposizione pratica ottenimento nulla osta per locali seminterrati sede di str. delle
Cacce 91; adozione del sistema informatizzato “MIG” per la gestione delle richieste di manutenzione;
aggiornamento delle planimetrie per piani di evacuazione sede di str. delle Cacce; rifacimento collettore di
distribuzione impianto termico edificio “O”; adeguamento impianto di regolazione temperature del laboratorio
Gas presso l’edificio “6”; sostituzione caldaia in centrale termica sede di str. delle Cacce 91; avvio del
restauro facciate cabina elettrica e centrale termica sede di c.so M. d’Azeglio 42; avvio del progetto di
rifacimento dell’impianto di condizionamento laboratori “Termometria” e camere schermate edificio “C”; avvio
pratiche per lavori di rifacimento copertura ex-Accademia; adesione alle procedure SISTRI per gestione
rifiuti; avvio del rifacimento laboratorio “Q08”.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
• Sede di c.so M. d’Azeglio: rifacimento coperture palazzina ex-Accademia ed edificio “E”, nuovo punto di
consegna energia elettrica e sostituzione cavo MT, rifacimento impianti elettrici comuni presso l’edificio
“P” e sostituzione impianto montacarichi, allestimento di laboratorio didattico presso l’edificio “E”,
razionalizzazione della distribuzione degli impianti termoidraulici nella palazzina “E”, messa in sicurezza
portoni edificio “E”, realizzazione delle compartimentazioni ai fini antincendio dell’edificio “P”, sostituzione
degli infissi esterni dell’edificio “P”, messa in sicurezza della copertura e dei cornicioni dell’edificio “P”;
• Sede di str. delle Cacce: lavori di adeguamento per ottenimento CPI presso edifici ex-IEN ed ex-IMGC,
proseguimento degli interventi di messa a norma degli impianti elettrici presso la sede di str. delle Cacce,
realizzazione di nuove insegne INRIM, aggiornamenti catastali edifici ex-IEN, lavori impiantistici ed edili
connessi al progetto “Galileo”; realizzazione scala di sicurezza edificio “A”, razionalizzazione distribuzione
impianti termoidraulici edificio “A”, razionalizzazione e ammodernamento della distribuzione degli impianti
termoidraulici dell’ex-IMGC, progettazione nuova centrale di CDZ camere schermate dell’edificio “C”, e
dell’edificio “2”, semplificazione rete di distribuzione 6 KV ex-IEN, impianto rilevazione incendi edificio “O”,
nuovi quadri elettrici e impianti di distribuzione edificio “QR”, separazione degli impianti elettrici ex-IMGC
dalla cabina elettrica del CNR attraverso la realizzazione di un nuovo punto di consegna, realizzazione di
quadri satellite per sistema di controllo PLC nelle principali cabine elettriche e centrali termotecniche,
allestimento di nuovi laboratori su richiesta delle divisioni (in particolare: laboratorio per la biomedicina e
l’ambiente, galleria catadiottri, laboratori edificio “QR”, sala Alte Tensioni), manutenzione patrimonio
arboreo.
158/175
3.8 U.O.: Sistemi informatici
Responsabile: Sandra Denasi
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
2011
TI
Organico totale in servizio
2,2
2012
TD
TI
2013
TD
2,2
TI
TD
2,2
Ruolo:
Il Settore fornisce i servizi di livello infrastrutturale per le reti dati. Installa e gestisce gli apparati e i software
dedicati alla realizzazione dei servizi informatici centrali. Garantisce l’aggiornamento delle tecnologie e dei
sistemi.
Progetta e realizza sistemi a supporto delle attività scientifiche e dell'Amministrazione.
Svolge attivita’ di assistenza sistemistica e supporto informatico al personale dell’Istituto.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
Predisposizione per la connessione alla rete GARR-X con installazione nuovi router di frontiera.
Inizio copertura wireless degli edifici.
Analisi software gestionali in uso e studio delle possibilita’ di comunicazione con sistemi di collaborazione e
gestione flussi documentali open-source progettati ad hoc, in particolare per la informatizzazione delle
procedure di richieste di acquisto e gestione contabilita’ delle Divisioni.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
Piano di sviluppo delle architetture, dei sistemi e delle reti: realizzazione nuovo centro-rete su fibre
monomodali.
Realizzazione e messa in produzione di nuovi sistemi per la informatizzazione di procedure amministrative e
ottimizzazione flussi informativi.
159/175
160/175
4 – Servizi trasversali per specifiche finalità
Al fine di ridurre gli apparati amministrativi, con la conseguente riduzione dei costi, si rappresentano delle
strutture di scopo per attività a carattere trasversale relative a:
-
Formazione, comunicazione e diffusione della cultura scientifica;
Sistema di gestione per la qualità (SGQ);
Attività per la Sicurezza sul Lavoro (SL);
Supporto all’attività di taratura, misura e prova (in stretto rapporto con le attività del SAL);
Servizio per la gestione contrattuale. Come già esposto precedentemente tale servizio sarà costituito
nell’anno 2011 senza incremento del TPE dell’Istituto. Viene illustrata la relativa scheda al fine di
evidenziarne gli obiettivi.
Come precedentemente esposto nel corso del 2011 si effettuerà una revisione di tali strutture al fine di una
loro razionalizzazione.
161/175
4.1 - Formazione, comunicazione e diffusione della cultura scientifica (FDC)
Responsabile: Marco Genovese
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
Organico totale in servizio
2011
TI
1,50
2012
TD
TI
1,50
2013
TD
TI
1,50
TD
Ruolo:
Il ruolo della FDC è strettamente collegato al terzo compito istituzionale INRIM: “valorizzare e diffondere le
conoscenze acquisite nella scienza delle misure e nella ricerca sui materiali per favorire lo sviluppo del
sistema Italia”. La formazione del personale è prerequisito per il pieno svolgimento degli altri compiti
istituzionali.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
Nel corso del 2010 FDC ha pienamente conseguito i risultati previsti nel piano d’attività, coordinando e
collaborando all'attivita' di divulgazione scientifica dell'Istituto: organizzando corsi, seminari divulgativi e
specialistici, partecipando ad iniziative con esposizione di materiale pubblicistico e strumentazione per
esperimenti, aderendo a progetti divulgativi su web, realizzando visite guidate ai laboratori INRIM all'interno
di numerose iniziative.
In particolare, la Commissione:
ha coordinato il programma delle 10 conferenze divulgative nell'ambito del ciclo "Il Tempo della Scienza", e
20 conferenze (15 tenute da ricercatori stranieri) in ambito più specialistico;
ha partecipato (visite guidate ai laboratori INRIM): alla “Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica”
promossa dal MIUR; a “Gran Tour” ed a “Crescere in città”, organizzate dalla Città di Torino
ha aderito a Euroscience Open Forum 2010 (realizzazione di due tavole rotonde e di un evento satellite e
partecipazione alla sessione espositiva e alle visite ai laboratori) e alla V Notte dei Ricercatori
ha fornito attivita' di indirizzo alla biblioteca e al sito web INRIM;
ha realizzato il Rapporto Annuale di Attivita' 2009;
ha organizzato il corso d'inglese per i dipendenti (circa 40) e 4 corsi tecnici per formazione del personale;
ha collaborato alla diffusione dei tirocini di I e II livello disponibili in INRIM, nonche' dei corsi di III livello.
ha organizzato la tavola rotonda Formazione&Metrologia nell’ambito della Mostra/Convegno
“Affidabilità&Tecnologie” (14-15 aprile 2010)
Obiettivi del triennio e connesse attività:
- corsi di formazione, seguendo le procedure redatte con SGQ.
- supporto alla didattica universitaria: tirocini (l’INRIM proporrà agli uffici job&placement di Università e
Politecnico le proposte di tirocinio e di tesi di secondo livello), corsi III livello (dottorati), Master di III
livello (quali il “Master on Navigation and Related Applications”, in collaborazione con Politecnico di
Torino).
- coordinamento dei programmi di conferenze divulgative e specialistiche, con la partecipazione di
ricercatori italiani e stranieri
- iniziative di divulgazione scientifica
- realizzazione dell’Annual Report e promozione immagine INRIM.
- Supporto biblioteca e realizzazione sito INRIM
- indagini sugli indici bibliometrici utili alla valutazione dell’impatto delle pubblicazioni
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4.2 - Sistema di gestione per la qualità (SGQ)
Responsabile: Mauro Di Ciommo
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
Organico totale in servizio
2011
TI
2,0
2012
TD
TI
2,0
2013
TD
TI
1,8
TD
Ruolo:
Il Sistema di Gestione per la Qualità dell’INRIM (SGQ) è attuato a norma dell’art. 24 del regolamento di
organizzazione e funzionamento dell’Istituto; si applica alle strutture organizzative e alle attività specificate al
comma 2 dello stesso articolo e, in particolare, all’attività di mantenimento dei campioni nazionali delle unità
di misura SI, alle attività di taratura, misura, prova e certificazione tecnica e alle altre attività ad esse
collegate, incluse quelle gestionali e amministrative.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività:
•
Partecipazione dell’INRIM al Mutual Recognition Arrangement (CIPM-MRA), per il mutuo
riconoscimento dei campioni di misura e dei certificati di taratura e misura emessi dagli Istituti
Metrologici Nazionali;
•
Iscrizione dell’INRIM all’Albo dei laboratori pubblici e privati altamente qualificati del MIUR;
•
Riconoscimento di laboratori INRIM tra gli organismi notificati all’UE, nell’ambito della Direttiva
73/23/CEE - D.M. del 23 luglio 1979, da parte del MiSE;
•
Qualificazione di laboratori INRIM da parte del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, per
l’emissione di certificati di conformità riguardanti materiali per la sicurezza stradale (pellicole retroriflettenti, D.M. del 31 marzo 1995);
•
Qualificazione di laboratori INRIM nella rete di laboratori di prova che operano nei sistemi di
certificazione dell’Associazione per la Certificazione delle Apparecchiature Elettriche (ACAE membro
del LOVAG – Low Voltage Agreement Group, IMQ, Underwriters Laboratories Inc. – UL) conformi alla
norma internazionale ISO/IEC 17025.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
Consolidare i risultati conseguiti in campo internazionale e nazionale e fornire supporto per:
•
partecipare al Project no. 1123 “On site peer review” con l’istituto metrologico nazionale Spagnolo,
CEM – Centro Español de Metrologia, e Portoghese, IPQ – Instituto Português da Qualitade, e alle
attività proposte dal TC-Quality di EURAMET;
•
soddisfare le esigenze di sviluppo delle divisioni di Meccanica e di Termodinamica (lab. chimica) nei
settori dei produttori di materiali di riferimento conformi alla norma ISO 34 e correlate, stabilendo
anche una collaborazione con l’LNE Laboratoire national de métrologie et d'essais (France);
•
conseguire la qualifica di laboratorio notificato da parte del MiSE, ai sensi del D.M. 9-5-2003 n.156 in
attuazione della Direttiva 89/106/CEE, per le attività di prova sui prodotti da costruzione effettuate
dalle divisioni di Ottica (lab. fotometria) e di Acustica (lab. acustica);
•
migliorare le prestazioni pubbliche e l'autovalutazione organizzativa, in linea con la direttiva della
Presidenza Consiglio dei Ministri - Dipartimento della Funzione Pubblica 19 Dicembre 2006 - Una
pubblica amministrazione di qualità (GU n. 226 del 28-9-2007), operando nella struttura tecnica
permanente per la misurazione delle performance, che fa capo alla direzione generale, posta a
supporto dell’Organismo Indipendente di Valutazione dell’INRIM;
•
proseguire nel percorso di analisi, armonizzazione e progressiva integrazione dei sistemi di gestione
qualità e sicurezza, garantendo la continuità delle attività e la pratica della qualità nei laboratori;
•
l’attività di normazione degli enti internazionali e nazionali (che costituisce attività di trasferimento
tecnologico); le iniziative di formazione di personale tecnico altamente qualificato e per la diffusione
della cultura della qualità e della buona pratica di laboratorio.
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4.3 - Servizio Sicurezza sul Lavoro (SL)
Responsabile: Luca Boarino
NOTA: il Servizio Sicurezza sul Lavoro (SL) comprende il Servizio Prevenzione e Protezione (SPP), previsto
ai sensi e per gli effetti del "Testo unico in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro"
(decreto legislativo n. 81/2008 e successive modifiche integrative). Il SPP è costituito da un Responsabile
(RSPP) e da Addetti (ASPP) appositamente designati, informati, formati e addestrati come previsto dalle
norme vigenti nazionali ed europee.
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
Organico totale in servizio
2011
TI
1,5
2012
TI
1,5
2013
TI
1,5
Ruolo
Le funzioni del SPP sono esercitate secondo i precetti normativi contenuti nel decreto legislativo n. 81/2008
e successive modifiche e integrazioni.
La sorveglianza sanitaria e le analisi strumentali chimico-biologiche sono affidate a un Medico Competente
consulente.
La sorveglianza fisica della radioprotezione ai sensi e per gli effetti del decreto legislativo n. 230/1995 e
successive integrazioni e modifiche è affidata a un Esperto Qualificato esterno.
Principali risultati conseguiti nel 2010 e connesse attività
Adempimento degli obblighi sulla sicurezza e sull’igiene in ambiente di lavoro. Eliminazione o, quando ciò
non è stato tecnicamente possibile, riduzione al minimo del rischio in ogni attività e fase lavorativa presenti
all’INRIM. Sensibilizzazione di tutti i lavoratori per la individuazione dei pericoli e la conseguente valutazione
dei rischi. Elaborazione di strategie e di risposte corrette a fronte di possibili emergenze.
Miglioramento delle condizioni di sicurezza e d’igiene negli ambienti di lavoro, mediante l’adeguamento alle
prescrizioni normative delle strutture, delle attrezzature, dei laboratori, dei luoghi di lavoro e delle “procedure
di lavoro sicuro” nelle attività di ricerca e di servizio. Formazione e sensibilizzazione dei lavoratori sulle
problematiche attinenti alla prevenzione e alla protezione contro i possibili rischi nell’ambiente di lavoro.
Obiettivi del triennio e connesse attività
• Revisione e aggiornamento del documento di valutazione del rischio INRIM
• Individuazione e iniziative di informazione/formazione/addestramento dei Preposti
• Aggiornamento della valutazione del rischio da agenti chimici, anche per mezzo del database
“Inforisk” della Regione Piemonte
• Documenti di rischio incendio e piani antincendio per tutti gli edifici INRIM
• Revisione e aggiornamento delle Procedure di lavoro sicuro
• Adeguamento e completamento dei sistemi antincendio e della cartellonistica di sicurezza
• Completamento e revisione dei piani di emergenza ed evacuazione per ogni edificio (in particolare
per quanto riguarda gli edifici ex-IMGC e la sede di C.so Massimo d’Azeglio)
• Aggiornamento dei DUVRI per il personale delle ditte esterne che opera all’interno dell’Istituto
(vigilanza, pulizia, manutenzioni varie, collaborazione a prove-collaudi su apparecchiature e
materiali, ecc.)
• Aggiornamento delle esercitazioni di evacuazione d’emergenza
• Riunioni con personale, Preposti responsabili e Dirigenti, in particolare per la piena applicazione
delle disposizioni del D lgs n. 81/2008
• Installazione e utilizzo del nuovo sito web INRiM sulla sicurezza
• Nel triennio, il SPP – se opportunamente integrato e finanziato – curerà la documentazione prevista
nella Norma internazionale BS OHSAS 18001 ed. 2007 “Standard per la certificazione del Sistema
di Gestione della Sicurezza sul Lavoro (S.G.S.L.) attivato nelle Aziende”.
• Studio per l’adeguamento di impianti e strutture già previsti dal CNR per l’ex-IMGC con il progetto
elaborato a suo tempo.
164/175
4.4 - Supporto all’attività di taratura, misura e prova
Responsabile: Roberto Cerri
Personale impegnato (TPE)
Personale
Pers. Strutturato
2011
TI
1
Totale
Personale impegnato
Personale (TPE)
Pers. Strutturato
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2012
TD
TI
1
1
2011
TD
TI
0,1
0,90
1
2013
TD
TI
1
1
2012
TD
TI
1
2013
TD
TI
0,1
0,90
1
1
TD
0,1
0,90
1
1
1
Dati del programma
Obiettivo generale del triennio in relazione a motivazioni/esigenze
Gli obiettivi fissati per il servizio di supporto alle attività di taratura, misura e prova, da svolgere sotto diretto
coordinamento del Servizio di supporto ai laboratori, sono:
• Completamento della prima parte del SGTMP relativa alla gestione della strumentazione nei laboratori di
divisione;
• Collaborare con il Sistema di Gestione Qualità nella definizione delle procedure operative gestionali di
pertinenza;
• Supportare il Dipartimento nell’emissione di offerte non incluse nel repertorio.
Principali attività da svolgere nel 2011
In tale ambito le connesse attività sono:
• Prosecuzione della progettazione e sviluppo del sistema informatico di gestione dei processi delle attività
di taratura, misura e prova SGTMP;
• Definizione, pubblicazione e manutenzione del repertorio delle attività di servizio INRIM;
• Presentazione e aggiornamento sul sito web INRIM delle attività di servizio offerte.
Articolazione del programma
Progetto
1 - sistema informatico di gestione dei processi delle attività di taratura, misura e prova.
2 – mantenimento del repertorio delle attività di servizio INRIM.
3 - presentazione sul sito web INRIM delle attività di servizio offerte.
N
C
165/175
Dati di preconsuntivo 2010
Attività di taratura, misura e prova nel triennio 2008-2010
Descrizione
Div. Elettr.
Div. Meccan.
Div. Ottica
Div. Termod.
Tot. 2008
Div. Elettr.
Div. Meccan.
Div. Ottica
Div. Termod.
Tot. 2009
Div. Elettr.
Div. Meccan.
Div. Ottica
Div. Termod.
Tot. 2010
Certificati di
taratura
614
414
222
337
1.587
701
373
207
182
1.463
753
340
194
296
1.583
N. documenti emessi
Rapporti di prova
Altri certificati e
rapporti
22
62
2
23
30
10
106
15
160
110
16
45
1
14
18
1
79
4
114
64
12
48
0
15
22
8
65
13
99
84
Totale
698
439
262
458
1.857
762
388
226
265
1.641
813
355
224
374
1766
166/175
4.5 - Servizio per la gestione contrattuale (sarà implementata nel corso del 2011)
Responsabile:
Personale impegnato (TPE)
Risorse umane
Organico totale previsto
2011
2012
2013
TI
TD
TI
TD
TI
TD
1,75
1
1,75
1
1,75
1
Ruolo:
L’attività è relativa al coordinamento e alla gestione dei contratti attivi e dei connessi contratti passivi in
coerenza con i previsti contratti ed in accordo alle specifiche regole imposte dai bandi.
Obiettivi del triennio e connesse attività:
Consolidamento di una struttura dedicata e specializzata come:
- collegamento funzionale tra le strutture amministrative e i ricercatori che hanno il compito della gestione dei
contratti attivi;
- sviluppo e potenziamento dei sistemi informativi necessari;
- gestione delle eventuali associazioni temporanee di scopo obbligatorie dai bandi;
- interfaccia con i responsabili scientifici di contratto per le specifiche impostazioni di sistema;
- centro di informazione e documentazione interno.
167/175
168/175
Appendice 1: Struttura organizzativa dell’INRIM
Presidente: Elio Bava
Vicepresidente: Alberto Carpinteri
Consiglio di amministrazione:
Elio Bava, Alberto Carpinteri, Roberto Perissi, Daniela Primicerio, Gianfrancesco Romeo, Paolo Vigo
Consiglio scientifico:
Elio Bava,
Giorgio Bertotti,
Fedele Laitano,
Patrizia Tavella, Andrew Wallard
Maria Paola Sassi,
Orazio Svelto,
Andrea Taroni,
Collegio dei revisori dei conti:
Annamaria Pastore (presidente); Gaetano Tatò e Valentina Luciani (membri effettivi);
Vita Grazia Lentini, Roberta Peri e Mario Pavone (sostituti)
Magistrato della Corte dei Conti, delegato al controllo sulla gestione:
Carlo Mancinelli (sostituto)
Comitato di valutazione:
Kim Carneiro
(presidente),
Giuseppina Rinaudo
Enrico Canuto,
Marco Dell’Isola,
Alberto Dal Poz,
Settimio Mobilio,
Organismo Indipendente di Valutazione:
Paolo Pasquini
Struttura Tecnica Permanente: Emanuela Del Ross, Mauro Di Ciommo
Direzione generale Alberto Silvestri
Unità organizzative
Ufficio di diretta collaborazione del Presidente e del Direttore generale (Emanuela Del Ross)
Segreteria generale (Paola Casale)
Servizi patrimoniali e contabili (Daniela Zornio)
Affari del personale (Rosaria Margiotta)
Stipendi (Cristina Chiaberto)
Biblioteca, pubblicazioni e stampa (Elisabetta Melli)
Servizi generali tecnici (Claudio Rolfo)
Servizi trasversali
Servizio Sicurezza sul Lavoro (Luca Boarino)
Sistemi informatici (Sandra Denasi)
Formazione e diffusione della cultura scientifica (Marco Genovese)
Comitato d’indirizzo per la qualità:
Elio Bava, Alberto Silvestri, Aldo Godone, Rosalba Mugno, Mauro Di Ciommo
Sistema di gestione per la qualità: Mauro Di Ciommo
Dipartimento
Direzione scientifica: Aldo Godone
Divisioni
Elettromagnetismo (Vincenzo Lacquaniti)
Meccanica (Mercede Bergoglio)
Ottica (Maria Luisa Rastello)
Termodinamica (Vito Fernicola)
Consiglio di Dipartimento:
Responsabili di Divisione
Membri eletti (Alessandro Balsamo, Michele Borsero, Giancarlo Bosco, Carlo Marinari)
Servizio tecnico per le attività rivolte ai laboratori di taratura (Rosalba Mugno)
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Appendice 2: Laboratori principali
Divisione Elettromagnetismo
Laboratori schermati per la metrologia elettrica in bassa frequenza e per la taratura di campioni e strumenti.
Misure di potenza ed energia elettrica a frequenza industriale.
Taratura di strumenti programmabili.
Misure di conducibilità elettrolitica.
Camera schermata per la metrologia elettromagnetica in alta frequenza (10 MHz - 40 GHz).
Realizzazione e caratterizzazione di dispositivi superconduttori a film sottile.
Realizzazione di nano-dispositivi e caratterizzazione ottica ed elettrica di nanodispositivi e nanomateriali.
Analisi di materiali con diffrattometria a raggi X.
Sistemi di microscopia a doppio fascio elettronico e ionico e per la microanalisi (Nanofacility).
Preparazione di materiali magnetici per rapida solidificazione, di film sottili e di multistrati magnetici.
Caratterizzazione e studio delle proprietà fisiche di materiali magnetici dolci, duri, amorfi e nanostrutturati.
Laboratori e camere schermate per le misure magnetiche di alta sensibilità.
Laboratori per lo studio delle proprietà di trasporto in nastri e film sottili magnetici.
Camera anecoica e laboratori per la generazione di campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici di
riferimento da 10 Hz a 4 GHz.
Camera schermata per misure di compatibilità elettromagnetica.
Laboratori di sperimentazione, taratura, misura e prova per forti correnti e alte tensioni.
Studio e sperimentazione di schermature magnetiche fino a 100 kHz.
Studio e sperimentazione di sensori, trasduttori ed attuatori.
Divisione Meccanica
Laboratori per la stabilizzazione di laser e campioni ottici di frequenza.
Laboratori per la nanometrologia, per la metrologia dei campioni lineari corti e lunghi, dei campioni circolari e
della forma e per la metrologia a coordinate.
Laboratori per le misure di massa (in struttura completamente interrata), densità e viscosità.
Sistemi per le misure di portate di gas e di liquido.
Galleria del vento (dispositivo non proprietario, presso Politecnico di Torino).
Interferometria a raggi X e ottica.
Laboratori per i campioni primari di forza, durezza, pressione e misura di accelerazioni.
Laboratori di visione robotica e navigazione autonoma.
Divisione Ottica
Laboratori per i campioni di tempo e frequenza, tra i quali il campione primario di frequenza a fontana di Cs.
Camera schermata ad alta attenuazione per spettroscopia atomica e molecolare.
Laboratori per i campioni fotometrici e colorimetrici, tra i quali il campione primario di intensità luminosa.
Radiometria nell’ultravioletto.
Camera oscura con controllo climatico presso il laboratorio di goniofotometria.
Laboratori di radiometria criogenica fino a 40 mK.
Laboratorio mobile per la caratterizzazione d’impianti d'illuminazione.
Spettro-goniofotometria dei materiali.
Laboratori di radiometria e informazione quantistica.
Divisione Termodinamica
Laboratori per la misura della temperatura per contatto secondo ITS-90 (punti fissi tra 13,8 K e 1357,7 K).
Laboratorio per la misura della temperatura a radiazione secondo ITS-90 (da 505,078 K a 2500 K).
Laboratorio campioni di umidità tra -75 °C e 90 °C di punto di rugiada.
Laboratori per la misura di proprietà termofisiche di gas, liquidi e solidi.
Camere acustiche: riverberante, anecoica e semi-anecoica.
Camere accoppiate per la misura dell’isolamento acustico.
Laboratorio per la termometria acustica primaria.
Laboratorio per la misura della potenza ultrasonora.
Laboratorio di sonochimica e cavitazione.
Laboratorio taratura microfoni campione.
Laboratori per l’analisi dei gas e la preparazione di miscele gassose primarie
Laboratori di spettroscopia per: bioscienze, gas in traccia, analisi di superfici, nanomateriali
Laboratori di metrologia in biologia cellulare, biosensori e biometrologia.
Laboratori di Radiochimica presso il Dipartimento di Chimica Generale dell’Università di Pavia
Laboratori presso il LENA (Laboratorio di Energia Nucleare Applicata) presso l’Università di Pavia
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Appendice 3: Convenzioni con altri Istituti e Università
Contraenti
Oggetto della convenzione
Centro Nacional de Metrologia – El
Marques (Messico)
Associazione per la Certificazione delle
Apparecchiature Elettriche (ACAE) –
Bergamo
Collaborazione scientifica e
tecnologica in dinamometria
Collaborazione per l’esecuzione
di prove, da parte dell’INRIM, di
apparecchiature elettriche di
bassa tensione
Collaborazione scientifica,
tecnica e di formazione
Collaborazione nei campi della
ricerca scientifica e della
formazione
Collaborazione scientifica per
promuovere iniziative comuni e
rafforzare la struttura
metrologica per la salute
pubblica
Collaborazione di ricerca
scientifica e della formazione
Collaborazione di ricerca
scientifica e della formazione
Collaborazione scientifica e
della formazione nell’ambito
delle scoperte relative all'Uomo
del Similaun
Collaborazione scientifica per la
gestione del laboratorio di
compatibilità elettromagnetica
(LACE)
Collaborazione di ricerca
scientifica e della formazione
Collaborazione scientifica e
tecnica in metrologia
Comitato Elettrotecnico Italiano (CEI) Milano
Università degli Studi di Cassino
Istituto Superiore di Sanità (ISS) Roma
Politecnico di Torino
Istituto di Cristallografia del CNR (IC) di
Bari
Accademia Europea di Bolzano
(EURAC)
Politecnico di Torino, CCIAA di Torino,
Laboratorio Chimico della CCIAA di
Torino, COREP di Torino e Istituto
“Mario Boella” - Torino
Agenzia per la Protezione dell’Ambiente
e per i Servizi Tecnici (APAT) - Roma
Korea research institute of standards
and science of the republic of Korea
(KRISS)
Osservatorio Vesuviano - sezione di
Napoli dell’Istituto Nazionale di
Geofisica e Vulcanologia
Durata/
scadenza
5 anni dal 27/03/2007
5 anni dal 16/05/2007
5 anni dal 12/06/2007
5 anni dal 12/06/2007
5 anni dal 12/06/2007
5 anni dal 2/07/2007
5 anni dal 16/10/2007
5 anni dal 18/10/2007
5 anni dal 18/12/2007
5 anni dal 5/02/2008
5 anni dal 12/03/2008
Collaborazione scientifica e
tecnologica per l’osservazione
e lo studio del campo
gravimetrico
Collaborazione di ricerca
scientifica e della formazione
3 anni dal 27/03/2008
ENEA
Collaborazione nel campo della
metrologia
3 anni dal 30/09/2008
Regione Piemonte, CNR, INFN, ENEA
Potenziamento del sistema
della ricerca e dell'alta
formazione
Collaborazione tra le realtà
presenti sul territorio della
Circoscrizione 10 di Torino
Collaborazione scientifica nel
settore delle nanoscienze e
delle nanotecnologie
3 anni dal 10/10/2008
Centro Internazionale di Fisica Teorica
(CIFT) – Trieste
Circoscrizione 10 di Torino
Centro di Eccellenza per le Superfici e
Interfasi Nanostrutturate (NIS) - Torino
5 anni dal 17/09/2008
3 anni dal 23/10/2008
171/175
MIMOS BERHAD - Kuala Lumpur
(Malaysia)
United Kingdom Accreditation Service
(UKAS) - Feltham (Regno Unito)
EMIT Feltrinelli per l’incremento
dell’istruzione tecnica - Milano
National Institute of Metrology Thailand
(NIMT)
Regione Piemonte
Università degli Studi di Torino
Radiotelevisione Italiana S.p.A. (RAI)
Dipartimento di Genetica Biologia e
Biochimica dell'Università di Torino,
Dipartimento d’Informatica
dell'Università di Torino, Dipartimento di
Matematica dell'Università di Torino,
AOU San Giovanni Battista di Torino e
CSP - Innovazione nelle ICT di Torino
Dipartimento di Elettronica del
Politecnico di Torino, Dipartimento di
Neuroscienze dell'Università di Torino,
Dipartimento di Discipline
Ginecologiche e Ostetriche
dell'Università di Torino, Dipartimento di
Medicina Clinica e Sperimentale
dell’Università del Piemonte Orientale
“Amedeo Avogadro” di Novara
National Metrology Institute of South
Africa (NMISA) - Pretoria
Instituto Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial
(INMETRO) – Rio de Janeiro - (Brasile)
Cofrac - Parigi
Politecnico di Milano – Polo Regionale
di Como
ACCREDIA - Roma
Collaborazione scientifica per lo
sviluppo e la standardizzazione
delle tecnologie quantistiche
Regolamentazione dei servizi di
esperti tecnici o valutatori per
l’UKAS
Collaborazione per corsi di
formazione e di
specializzazione in metrologia
Collaborazione scientifica
nell’ambito della metrologia
5 anni dal 29/01/2009
Potenziamento e sostegno
all’innovazione dell’INRIM per
lo sviluppo della metrologia
fondamentale e per un centro di
riferimento per gli ultrasuoni in
medicina
Collaborazione scientifica e per
la formazione di laureandi e
dottorandi
Diffusione del servizio del
Segnale orario RAI Codificato
(SRC)
Collaborazione nell'ambito della
diffusione della società della
conoscenza attraverso
tecnologie, applicazioni e
modelli d'uso e organizzativi
relativi alla convergenza digitale
3 anni dal 27/05/2009
3 anni dal 2/04/2009
5 anni dal 17/04/2009
5 anni dall’8/07/2009
3 anni dal 1°/07/2009
Sino al 31/07/2012
Collaborazione sulle
applicazioni degli ultrasuoni
negli ambiti della diagnostica e
della terapia medica
5 anni dal 9/07/2009
Collaborazione scientifica
nell’ambito della metrologia
5 anni dal 2/12/2009
Cooperazione scientifica e
tecnologica
5 anni dal 16/02/2010
Regolamentazione della
prestazione del servizio di
valutatore per il Cofrac
Collaborazione e della
formazione sulla crescita e la
caratterizzazione di materiali
avanzati
Attività: di valutazione della
competenza dei laboratori di
taratura del Dipartimento di
Accredia, della costituzione del
Comitato corrispondente al
Dipartimento e delle procedure
per il rilascio degli
accreditamenti
dal 17/05/2010
5 anni dall’11/06/2010
3 anni dal 19/06/2010
172/175
Università degli Studi di Pavia
University of Craiova (Romania)
Ufficio Scolastico Regionale per il
Piemonte (USR) – Torino e
Associazione Italiana “Gruppo di Misure
Elettriche ed Elettroniche” (GMEE) Milano
Centro Nazionale della Ricerca
Scientifica (CNRS), Commissariato per
l’Energia Atomica e le Energie
Alternative (CEA) e Laboratoire
Souterrain de Modane (LSM)
PFRAME s.r.l. - Montecompatri (RM)
Dipartimento di Scienze Biomediche e
Oncologia Umana della Facoltà di
Medicina dell’Università degli Studi di
Torino
Collaborazione nel campo della
“Radiochimica e della
Spettroscopia applicate alla
metrologia scientifica e ai
materiali di riferimento”
Cooperazione nell’ambito della
metrologia e dei materiali del
patrimonio culturale
Formazione e pratica educativa
della metrologia
Cooperazione transfrontaliera
per la realizzazione del progetto
“Infrastruttura a Laser
Ultrastabile su Fibra Ottica per
misure di frequenza di alta
precisione (Link Ottico TorinoModane)”
Collaborazione per la
realizzazione di un laboratorio
mobile per la caratterizzazione
di impianti di illuminazione
stradale
Collaborazione sullo sviluppo di
nuovi sistemi e materiali per
applicazioni in scienze
biomediche, ortodonzia e
gnatologia
5 anni dal 15/07/2010
3 anni dal 17/09/2010
2 anni dal 28/10/2010
3 anni dal 23/12/2010
3 anni dal 26/01/2011
173/175
Appendice 4: Acronimi
ACAE
ACCREDIA
AIDI
APAT
ARPA
ASI
ASL
BIPM
CCAUV
CCEM
CCL
CCM
CCPR
CCRI
CCQM
CCT
CCTF
CdA
CEI
CEN
CENELEC
CGPM
CIE
CIGRE
CIPE
CIPM
CIRP
CMC
CMM
CNR
COPA
CRUM
CS
DFP
EA
EFTF
EMRP
ENEA
ENEA-INMRI
ERANET
ESA
EURAMET
EUROMET
FIRB
GMEE
GPS
HIFU
HITU
ICT
IEC
IEN
ILAC
IMEKO
iMERA
IMGC
INFN
Associazione per la Certificazione delle Apparecchiature Elettriche
Ente italiano di accreditamento
Associazione Italiana di Illuminazione
Agenzia per la Protezione dell’Ambiente e per i Servizi Tecnici (ora ISPRA)
Agenzia Regionale per la Prevenzione e l’Ambiente
Agenzia Spaziale Italiana
Azienda Sanitaria Locale
Bureau International des Poids et Mesures
Comité Consultatif de l'Acoustique, des Ultrasons et des Vibrations
Comité Consultatif pour l’Electricité et le Magnetisme
Comité Consultatif des Longueurs
Comité Consultatif pour la Masse et les grandeurs apparentées
Comité Consultatif de Photométrie et Radiométrie
Comité Consultatif pour les étalons de mesure des Rayonnements Ionisants
Comité Consultatif pour la Quantité de Matière – Métrologie en chimie
Comité Consultatif de Thermométrie
Comité Consultatif du Temps et des Fréquences
Consiglio di Amministrazione
Comitato Elettrotecnico Italiano
Comitato Europeo di Normazione
Comité Européen de Normalisation Electrotechnique
Conférence Générale des Poids et Mesures
Commission Internationale de l’Eclairage
Conférence Internationale des Grands Réseaux Electriques
Comitato Interministeriale per la Programmazione Economica
Comité International des Poids et Mesures
International Academy for Production Engineering
Calibration and Measurement Capabilities
Coordinate Measuring Machine
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Consorzio Pubblico per l’Accreditamento (Società consortile a responsabilità limitata – SCrl)
Centro di Riferimento di Ultrasuoni in Medicina
Consiglio Scientifico
Dipartimento della Funzione Pubblica
European co-operation for Accreditation
European Frequency and Time Forum
European Metrology Research Programme
Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente
Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti dell’ENEA
Reti della European Research Area
European Space Agency
European Association of National Metrology Institutes
European Collaboration in Measurement Standards
Fondo per gli Investimenti della Ricerca di Base
Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche – Associazione italiana
Global Positioning System
High Intensity Focused Ultrasound
High Intensity Therapy Ultrasound
Information and Communication Technology
International Electrotechnical Commission
Istituto Elettrotecnico Nazionale "Galileo Ferraris"
International Laboratory Accreditation Cooperation
International Measurement Confederation
implementing the Metrology European Research Area
Istituto di Metrologia "Gustavo Colonnetti" del CNR
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
174/175
IRMM
ISO
ISPRA
ISS
ITS-90
Institute for Reference Materials and Measurements (Geel, Belgio)
International Organization for Standardization
Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (già APAT)
Istituto Superiore di Sanità
International Temperature Scale 1990
ITU-R
JRP
KC
LOVAG
MEF
MESAP
MRA
MiSE
MIUR
NIST
NMI
PMI
PoliTo
PRIN
PNR
RSPP
SAL
SC
SGQ
SI
SIT
SPP
SSEEC
SOMMACT
TPE
UE
UNI
URSI
UTC
International Telecommunication Union – Radiocommunications
Joint research project
Key Comparison
Low Voltage Agreement Group
Ministero dell’Economia e delle Finanze
Meccatronica e sistemi avanzati di produzione
Mutual Recognition Arrangement
Ministero dello Sviluppo Economico
Ministero dell’Università e della Ricerca
National Institute of Standards and Technology, USA
National Metrology Institute
Piccola Media Impresa
Politecnico di Torino
Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale
Programma Nazionale della Ricerca
Responsabile Servizio Prevenzione e Protezione
Servizio tecnico per le Attività rivolto ai Laboratori di taratura
Supplementary Comparison
Sistema di Gestione per la Qualità
Système International d’Unités
Servizio di Taratura in Italia
Servizio prevenzione e protezione
Solid State Energy Efficient Cooling
Self Optimising Measuring Machine Tools
Tempo Pieno Equivalente
Unione Europea
Ente Nazionale Italiano di Unificazione / Ente Nazionale di Unificazione
International Union of Radio Science (Union Radio Scientifique Internationale)
Coordinated Universal Time
175/175