Laboratori di ricerca

Il laboratorio di Analisi Termiche è dedicato allo studio delle trasformazioni chimico-fisiche di campioni in polvere, mineralogici, inorganici di sintesi ed organici (edilizi, ceramici, compositi etc.), sottoposti a cicli termici controllati. Permette di determinare variazione di massa (wt% o in mg), temperature caratteristiche di trasformazione, cinetiche e meccanismi di reazione, effetti eso-endotermici, transizioni vetrose, cristallinità. Dotato di sistemi portacampione intercambiabili (TG, TG-DSC, TG-DTA, ecc.), consente di eseguire curve termogravimetriche (TG), termogravimetriche differenziali (DTG), analisi termiche differenziali (DTA) e curve di calorimetria differenziale a scansione (DSC) in simultanea (Bilancia STA/TG-DSC, STA409PC NETZSCH). Le analisi possono essere condotte da temperatura ambiente fino a 1500° C, in atmosfera di aria o di azoto. Allo strumento è accoppiato un Micro-Gas-Cromatografico (GC-MS), per rilevare i gas evoluti e quindi identificare le singole componenti, correlandole precisamente, sulla scala del tempo, a ciascun segnale della curva termoanalitica. Il laboratorio dispone anche di una camera controllata ad atmosfera anaerobica (glove box), per applicazioni che richiedono uno spazio confinato e/o protezione dell’ambiente o del prodotto.  Può essere usata anche in atmosfera di gas inerte per proteggere il materiale oggetto di studio. In dettaglio, il Laboratorio dispone della seguente strumentazione:

• Bilancia per Termogravimetria – Calorimetria Differenziale a Scansione in Simultanea (STA/TG-DSC), STA409PC Luxx, NETZSCH. Intervallo di temperatura: RT-1.650°C. Risoluzione TG: 2 µg; Risoluzione DSC < 1 µW ; Atmosfera: inerte, ossidante, riducente, statica, dinamica
• Micro GC Agilent 490, con configurazione a quattro canali, per analizzare gas permanenti, paraffine/olefine, diossido di carbonio e solfuro di idrogeno, etc..
• Cappa Glove Box,Plas-Labs, Inc. TM Guanti ambidestri in Hypalon bianchi per una resistenza superiore agli agenti chimici e ai raggi UV. Camera di trasferimento trasparente lunga 12" e diametro 11" (lD). Parte superiore in acrilico otticamente trasparente. Vuotometro regolabile sulla camera di trasferimento. Quattro rubinetti con chiavetta di terra per lo spurgo.

Blocco B, Stanza: PT

Referenti: Prof. Giuseppe Cruciani - Prof.ssa Annalisa Martucci

Questo laboratorio è dedicato alla cartografia geologica, alla consultazione e alla preparazione di carte geologiche alle diverse scale e, in particolare, alla realizzazione e informatizzazione di fogli geologici alla scala 1:50.000 relativi al progetto CARG (CARtografia Geologica) in cui il gruppo di ricerca da anni è coinvolto. Nello specifico, il laboratorio è dotato di workstation per la cartografia digitale in ambiente GIS e di una ricca collezione di carte topografiche, geologiche e geotematiche.

Blocco B - Terzo Piano

Referenti: Prof. Piero Gianolla - Prof. Michele Morsilli - Prof. Gianluca Frija

La diffrazione dei raggi X si realizza quando onde elettromagnetiche con lunghezze d’onda dell’ordine di angstrom (0.1 nm) vengono diffuse con interferenze costruttive da un materiale cristallino in quanto definito da un reticolo di traslazione periodico. Dal pattern di diffrazione che si registra è possibile ricavare informazioni sia sulla cella elementare (traslazioni fondamentali) che definisce il reticolo cristallino, sia sul contenuto (natura e posizione degli atomi) della cella. La tecnica permette quindi di caratterizzare un solido cristallino a scala atomica. Se applicata a campioni policristallini, come nel caso specifico, fornisce in modo molto versatile le seguenti determinazioni:

1. identificazione delle fasi cristalline (“analisi qualitativa”) presenti in un campione polifasico anche in proporzioni minime (> 0.3-1 %) e con dimensioni dei cristalliti ben al di sotto del m;
2. determinazione accurata delle percentuali in peso delle fasi cristalline e della fase amorfa contenute in una miscela polifasica (Quantitative Phase Analysis, QPA)
3. raffinamento dei parametri cristallografici per la descrizione di strutture cristalline
4. determinazione di parametri microstrutturali (dimensioni dei cristalliti e deformazione reticolare)
5. identificazione accurata dei minerali argillosi su film isorientati.

Per le analisi b), c) e d) le misure sono tipicamente combinate con l’elaborazione del profilo di diffrazione tramite metodo Rietveld. Il metodo consiste nella simulazione del profilo misurato tramite un profilo calcolato sulla base di parametri strumentali, strutturali e microstrutturali ottimizzati attraverso minimi quadrati.
Alcune tematiche di applicazione: Rimozione di inquinanti emergenti mediante minerali e loro analoghi di sintesi; Caratterizzazione di materiali gemmologici; Progettazione di materiali leganti e riciclo di rifiuto da demolizione; Ottimizzazione energetica di pigmenti ceramici per decorazione digitale; Relazione proprietà-struttura in catalisi sostenibile; Studi di stratigrafia ed indicazioni paleoclimatiche da minerali argillosi; Determinazione di minerali espandibili in ambito geotecnico; Connotazione territoriale in viticoltura attraverso i minerali argillosi; Applicazioni in archeometria (provenienza, datazione indiretta, prodotti di alterazione); Determinazione di particolati nocivi sui luoghi di lavoro; Quantificazione di componente amorfa in ceramici compositi (ad es. vetroceramici)

Il Laboratorio Diffrattometria dei Raggi X associa la seguente strumentazione:

• Diffrattometro “per polveri” Bruker D8 Advance Da Vinci dotato di rivelatore lineare LynxEye-XT, che permette di eliminare totalmente la radiazione Kβ. Sono applicabili le seguenti componenti: i) portacampione singolo per misure anche in trasmissione; ii) campionatore automatico da 9 posizioni; iii) spinner per capillare abbinabile a camera riscaldante fino a 900°C; iv) fenditure divergenti automatiche o specchio focalizzante per misure in incidenza radente; v) collimatore con ø 1mm per misure puntuali (T07);
• Diffrattometro “per polveri” Bruker D8 Advance dotato di rivelatore puntuale SOL-X, con risoluzione in energia ottimale per eliminare radiazione Kβ e da fluorescenza. Applicabili: i) campionatore a 9 posizioni; ii) camera per misure in umidità controllata (T07);
• Mini-mulino a palle e mulino McCrone per riduzione granulometrica controllata delle polveri;
• Sistema di filtrazione Millipore per preparazione campioni di frazione argillosa fine sotto forma di film con isorientazione dei cristalliti (T09).

Blocco B, Stanza T07 - T08 - T09 - T18

Referenti: Prof. Giuseppe Cruciani - Prof.ssa Annalisa Martucci

Il laboratorio di fisica atomica è un laboratorio scientifico di circa 30 m² dedicato allo studio dei fenomeni fisici riguardanti il campo della fisica atomica. In particolare esso è dotato di strumentazione ottica e da vuoto che permette di svolgere esperimenti con trappole magneto-ottiche su gas e indagare le transizioni atomiche fondamentali di atomi quali gli alcalini a temperature molto basse. Il laboratorio è equipaggiato con banchi ottici di grandi dimensioni sui quali sono installati laser e ottiche di fascio, e con strumentazione di controllo e gestione quali analizzatori di spettro e lock-in amplifiers. Nel laboratorio vengono svolte misure preparatorie ad esperimenti su fasci atomici instabili di Francio.

Blocco C, Stanza C219

Referente: Prof. Luca Tomassetti

Le attività di didattica e ricerca del gruppo di Fisica Medica, riguardanti le applicazioni in radiologia diagnostica, medicina nucleare e biofisica della circolazione sanguigna, si avvalgono di vari laboratori specializzati all’interno del Dipartimento.
Parte delle attività sperimentali e didattiche con sorgenti radiogene avviene anche presso l'infrastruttura LARIX.

Eco-Fluidodinamica

Il Laboratorio di Eco-Fluidodinamica è fondamentale per le attività di ricerca del gruppo di Fisica Medica nell’ambito della biofisica della circolazione sanguigna. Questo laboratorio è equipaggiato con strumentazioni per la valutazione dei flussi sanguigni, quali un’apparecchiatura portatile per ultrasuoni utile a svolgere esami ecografici, diversi sistemi di pompaggio per circuiti fluidodinamici che riproducono il sistema circolatorio, e manichini, sia commerciali che sviluppati ad-hoc, per simulare la zona anatomica d’interesse. Tale strumentazione viene utilizzata per indagare principalmente il fenomeno del ritorno venoso cerebrale, ovvero studiare i meccanismi che assicurano il rientro del sangue dal cervello al cuore, come nel caso dell’esperimento Drain Brain 2.0 finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), che sarà realizzato sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Presso questo laboratorio è inoltre disponibile il dispositivo sviluppato con il progetto WISE, un sistema elettronico senza fili capace di rilevare in maniera sincronizzata l’attività elettrica del cuore e le deformazioni sulla cute dovute alla pulsazione sanguigna. Nel laboratorio di Eco-Fluidodinamica si sviluppano anche dispositivi indossabili per monitorare la riabilitazione di soggetti cardiopatici, grazie ad un progetto di ricerca finanziato da INFN (EPISE) condotto in collaborazione con il Centro Studi Biomedici applicati allo Sport di UNIFE. 

Blocco C, Stanza C312

Referenti: Prof. Angelo Taibi - Dr. Antonino Proto

Rivelatori per Fisica medica

Il laboratorio è equipaggiato con la strumentazione necessaria allo sviluppo e caratterizzazione di rivelatori innovativi per radiazione ionizzante, in particolare nell'ambito di misure di radioattività e dei rivelatori per immagini in medicina nucleare e radiologia. Nel laboratorio è stato realizzato un contatore di radiazione beta che impiega la tecnica TDCR per la misura assoluta di radioattività in soluzioni liquide. Il suo impiego è nella quantificazione dell’attività di radiofarmaci prodotti da acceleratori per l’impiego in medicina nucleare. Sono inoltre presenti prototipi di sistemi di rivelazione per la SPECT e per la PET da utilizzare per lo studio delle prestazioni in termini di qualità dell’immagine di rivelatori innovativi nella ricerca preclinica, oltre a varie workstation di ultima generazione per fornire le risorse di calcolo necessarie a ricostruzioni immagini tomografiche e applicazioni di intelligenza artificiale.

Blocco C, Stanza C313

Referenti: Prof. Giovanni Di Domenico

Calcolo per la Fisica Medica

Il laboratorio è utilizzato per svolgere le attività che riguardano l’applicazione dei metodi computazionali in fisica medica, come lo sviluppo e utilizzo di codici Monte Carlo di particle tracking (sia su CPU che GPU), lo sviluppo di algoritmi di intelligenza artificiale e l’elaborazione di grandi dataset di immagini. Il laboratorio è dotato di 2 workstation multiprocessore dotate di schede grafiche di ultima generazione, ottimizzate per l’intelligenza artificiale. Sono inoltre disponibili postazioni di lavoro per il collegamento remoto a due server di calcolo dedicati con 32 e 96 cores, rispettivamente.

Blocco C, Stanza C314

Referenti: Prof. Angelo Taibi - Dott. Gianfranco Paternò

Didattica dei rivelatori in Fisica Medica

Presso il laboratorio di didattica dei rivelatori in Fisica Medica si svolgono le attività di spettroscopia di sorgenti di radiazioni X e gamma, oltre a misure per la caratterizzazione di rivelatori per la diagnostica tramite immagini. Molte delle attività sono svolte a scopo didattico o nell’ambito di iniziative di orientamento e disseminazione indirizzate agli studenti delle scuole superiori di secondo grado. Il laboratorio è attrezzato con una catena spettroscopica completa basata su rivelatori a scintillazione di cristalli di ioduro di sodio (NaI) accoppiati a fotomoltiplicatore, elettronica di lettura e digitalizzazione del segnale. E’ presente inoltre una camera a tenuta di luce dotata di movimentatori servocontrollati utilizzata per misure di caratterizzazione e test di rivelatori per immagini (camere CCD, rivelatori photon-counting) e un banco con stativo per acquisizioni ottiche a ingrandimento variabile.

Blocco C, Stanza C316

Referenti: Prof. Giovanni Di Domenico - Dott. Paolo Cardarelli

Taglio-macinazione

L’attività principale, che si svolge in due ambienti separati, è l’ottenimento di varie tipologie di prodotti finali (granulati, polveri, concentrati di specifici minerali, ecc.) normalmente attraverso un processo di riduzione del campione, tramite taglio, frantumazione e macinazione. le attività comunemente svolte sono:

• riduzione a granulometria grossolana/fine (5mm – 100micron) tramite frantoi e mortai, per effettuare eventuali setacciature mediante vibrovagli e/o separazione di minerali (Frantz, hand-picking, tavolino inclinato, ecc.).
• riduzione a polvere (50-5micron) tramite mulini per analisi di roccia totale (XRF, XRD, ICP-MS, ecc.)

La strumentazione presente è:

• Frantoio a ganasce in acciaio rinforzato: è idoneo alla frantumazione rapida di materiali di durezza variabile fra media ed estrema, nonché friabili e di tipo plastico-duro. Alcuni esempi: rocce di varia natura (graniti, basalti, calcari, ecc.), calcestruzzo, clinker cementizio, ghiaia, scorie, minerali metallici, vetro, ecc.. La finezza conseguibile in uscita è, normalmente, <5 mm. L’apertura massima di carico è di 90 mm.
• Mulino a dischi (Retsch RS100): consente la macinazione finissima (<10 micron) di materiali di media durezza o duri di tipo fragile, allo stato secco o umido. Le polveri così ottenute sono utilizzabili per analisi chimiche e/o mineralogiche (XRD).La macinazione del materiale precedentemente frantumato avviene in un apparato di macinazione interamente in agata formato da una giara e diversi anelli, allo scopo di garantire un inquinamento del campione trascurabile ai fini delle successive analisi chimiche. La capacità volumetrica di 100ml permette di ottenere in un solo passaggio quantità di materiale sufficiente le analisi successive, nonché un’ottima omogeneizzazione del campione.
• Mulino a pestello Larmann: consente la macinazione a vari gradi di finezza (50-2 micron) di qualsiasi tipo di materiale (sia fragile che plastico) di natura minerale od organica. La macinazione può essere fatta sia allo stato secco che umido. Le polveri ottenute sono utilizzabili per analisi chimiche e/o mineralogiche (XRD).La macinazione del materiale precedentemente frantumato avviene in un apparato di macinazione interamente in agata. L’apparato è costituito da una giara e un pestello mossi da motore elettrico. Al contrario di altri apparati, questo strumento consente la macinazione di quantità molto piccole di materiale e, pertanto, trova il suo impiego ideale in casi in cui si disponga solo di quantità molto piccole di campione.

Blocco B, Stanza PT

Referente: Prof. Emilio Saccani
Responsabile Tecnico: Renzo Tassinari

Separazione minerali

Questo laboratorio permette di eseguire la separazione mineralogica di preparati di roccia, utili a successive analisi di tipo cristallochimico, geochimico o petrologico. Minerali di granulometria inferiore ai 200 μm ed aventi suscettività magnetica differente possono essere separati mediante l’utilizzo del separatore magnetico Frantz (S.G. Frantz Co. L-1). E' un dispositivo elettromagnetico che consente la separazione delle diverse fasi mineralogiche in funzione della loro suscettività magnetica e della loro densità. Per il funzionamento ottimale, il materiale introdotto nel dispositivo deve avere una granulometria ben definita, ottenibile mediante setacciatura. Lo strumento, mediante regolazione continua di diversi parametri (granulometria, inclinazioni longitudinale e laterale della slitta, forza magnetica), e diversi passaggi a diverse condizioni, può essere utilizzato per ottenere diversi gradi di separazione dei minerali. Dalla semplice separazione minerali magnetici / non magnetici, alla separazione di gruppi di minerali, fino a quella di singole fasi minerali.

Blocco B, Stanza PT

Referente: Prof. Emilio Saccani - Prof.ssa Costanza Bonadiman
Responsabile Tecnico: Renzo Tassinari

Preparazione Geochimiche

Il laboratorio è dedicato alla preparazione dei campioni di rocce, suoli, acque e sedimenti per analisi geochimiche, nonché alla determinazione quantitativa di alcuni elementi (es, elementi volatili, CO₂, sostanza organica). Le attività svolte sono: attacco acido di polveri di materiali litoidi, determinazione della perdita al fuoco a 1000°C, determinazione del contenuto in CO₂ in rocce (calcimetria), determinazione della sostanza organica per calcinazione a 500°C, produzione di “perle” di vetro di campioni litoidi per analisi XRF, rimozione di sostanza organica e Sali solubili da campioni di sedimenti mediante lavaggio con acqua ossigenata a 130 vol. Determinazione della perdita al fuoco (calcinazione). I campioni sono sottoposti a calcinazione per determinarne la perdita al fuoco (L.O.I., Loss On Ignition) ponendoli in un forno a 105 °C per circa 4 ore, e successivamente in un forno a muffola a1050°C per circa 5 ore.La procedura serve per determinare il contenuto di elementi volatili nei minerali. Determinazione della quantità di sostanza organica in suoli e sedimenti. I campioni sono sottoposti a calcinazione a 500°C in forno a muffola per circa 5 ore in quanto, a quella temperatura, la sostanza organica viene volatilizzata. Determinazione del contenuto in CO2 (calcimetria) in materiali vari mediante calcimetro volumetrico semplice. I campioni sono sottoposti a reazione con HCl dalla quale si sviluppa CO2. Preparazione di dischi di vetro (“perle”) per l’analisi degli elementi maggiori in XRF. L’attività consiste nella fusione di polvere di campione utilizzando come fondente il tetraborato di litio (Li2B4O7) con diluizione 1:10. La fusione viene effettuata utilizzando una perlatrice a induzione Equilab FX1 (temperatura massima raggiunta di circa 1000°C).

Il laboratorio ha la seguente strumentazione:

• Forno con temperatura variabile da 50°C a 350°C (verificare), programmabile tempi d lavoro e gradiente di salita della temperatura.
• Forno a muffola per alte temperature (350°C-1050°C) programmabile per temperatura massima, tempi di lavoro e gradiente di salita della temperatura.
• Perlatrice Equilab FX1 corredata di equipaggi di fusione (crogioli + piattini) sia in platino che zircone. Lo strumento può fondere le polveri di roccia a temperature fino a 1000°C tramite forno a induzione. Tutte le fasi della procedura (riscaldamento, agitazione del fuso, colata e raffreddamento) sono automatiche, programmabili e gestite da computer dedicato. Lo strumento è anche in grado di operare fusioni alcaline per analisi in ICP-MS.
• Calcimetro volumetrico semplice costituito da ampolla di reazione campione-acido, tubo graduato per la misura del volume di CO2 prodotto dalla reazione, vaso di espansione.
• 2 piastre riscaldanti con diversi accessori porta campioni utilizzate per gli attacchi acidi.
• Purificatore di acqua che produce acqua a 18 MΩ per analisi geochimiche Cappe aspiranti di cui una predisposta per utilizzo di acido fluoridrico.
• Armadi speciali per lo stoccaggio di acidi e materiali infiammabili.
• Banconi attrezzati per laboratiorio chimico

Blocco B, Stanza PT

Referente: Prof. Emilio Saccani - Prof.ssa Costanza Bonadiman
Responsabile Tecnico: Renzo Tassinari - Massimo Verde

Spettrometria di Plasma-Massa (ICP-MS) e Ionocromatrografia

La spettrometria di massa al plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-MS) è riconosciuta come tecnica chiave per l'analisi multielemento a livelli di concentrazione di ultra tracce in un'ampia varietà di ambiti applicativi. Ciò è dovuto alla sua elevata velocità, sensibilità analitica di misura e capacità di raggiungere limiti di rilevabilità generalmente minori di ng/L per la maggior parte degli elementi della tavola periodica. Con la tecnologia a triplo quadrupolo, come il modello ICP-MS iCAPTQ, in uso presso questo laboratorio si ottimizza la riduzione costante delle specie interferenti indipendentemente dalla matrice del campione, permettendo così di ampliare le tipologie di indagine. La riduzione delle interferenze spettroscopiche avviene grazie all'utilizzo di una cella di collisione/reazione (CRC) a base multipolare e di un'ampia varietà di gas. L’attività del laboratorio consiste nella determinazione di elementi in tracce in tracce e ultra-tracce in vari tipi di campioni opportunamente preparati in soluzioni provenienti da un attacco acido.Tecniche utilizzate:

• Analisi quantitativa su soluzioni mediante curva di calibrazione esterna
• Analisi quantitativa su soluzioni mediante curva di calibrazione interna mediante metodo delle aggiunte standard
• Utilizzo di standard interno per compensare la variabilità durante la misura e variazioni nella matrice del campione

Lo strumento in uso è spettrometro ICP-MS-QQQ Modello iCAP-TQ  equipaggiato  con: chiller, pompa, autocampionatore, software, PC, monitor e stampante.

La Spettrofotometria Cromatografia Ionica si basa sulla separazione cromatografica dei cationi ed anioni mediante colonne a scambio cationico o anionico. I singoli analiti vengono eluiti in tempi successivi e determinati da un rivelatore conduttometrico previa soppressione chimica o elettrochimica delle conducibilità elettrica dell'eluente. Dall'integrazione delle aree dei singoli picchi cromatografici si ricavano le concentrazioni mediante confronto con curve di calibrazione ottenute iniettando, soluzioni a concentrazioni note comprese nel campo di indagine analitica. Analisi geochimiche qualitative e quantitative di campioni geologici (rocce, minerali ed acque naturali).

Lo strumento in uso è Cromatografo ionico ICS-1000 DIONEX-THERMO SCIENTIFIC munito di autocampionatore AS40.

Blocco B, Stanza PT

Referente: Prof. Emilio Saccani - Prof.ssa Costanza Bonadiman
Responsabile Tecnico: Renzo Tassinari

Spettrometria Isotopi Stabili

La spettrometria di massa per il rapporto isotopico (IRMS) è una tecnica avanzata e specializzata della spettrometria di massa, progettata per misurare con precisione le abbondanze relative di isotopi stabili di vari elementi come carbonio (C), idrogeno (H), azoto (N), ossigeno (O) e zolfo (S). Questo metodo permette di ottenere una comprensione dettagliata e approfondita di vari processi e fenomeni naturali e antropici, trovando applicazione in molteplici campi di ricerca e industria. Grazie alla sua capacità di fornire informazioni dettagliate e precise sulle abbondanze isotopiche, essa permette di risolvere questioni complesse in ambito ambientale, paleoambientale,  agricolo, forense, archeologico e molto altro, contribuendo significativamente alla nostra comprensione del mondo naturale e la sua evoluzione nel tempo, e alle attività umane.

La strumentazione presente è:

• Analizzatore elementare CN, EA (Elementar) Spettrometro di massa IRMS (Isoprime 100)
• Analizzatore elementare CNSHO, EA PYRO-Elementar e spettrometro di massa IRMS precisION-Elementar
• Spettrometro di massa IRMS accoppiato a periferica specifica isoflow per analisi isotopica dei carbonati
• Spettrofotometro laser di analisi isotopiche ossigeno e idrogeno
• Los Gatos Research (LGS) LWIA 24 utilizzato è basato sulla tecnica CRDS (Cavity Ring Down Spectroscopy), tecnica di spettroscopia laser, basata sulla legge di Lambert-Beer, che relaziona il tempo di estinzione di un fascio laser alla concentrazione delle specie isotopiche in un campione d’acqua vaporizzato. Si tratta fondamentalmente di spettroscopia ad assorbimento, in cui una sorgente emette una radiazione (IR, UV-visibile), e un analita (atomo o molecola) assorbe ad una particolare frequenza determinata dalla sua configurazione energetica (atomo) o dal tipo di legami/masse presenti (molecola). È possibile ottenere quindi degli spettri di assorbimento per avere una descrizione qualitativa del campione e dall’intensità dell’assorbimento risalire alla concentrazione dell’analita attraverso la legge di Beer. Lo sviluppo più recente, la cavity ring down spectroscopy, è stato possibile ottenere una precisione tale da permetterne l’uso per le analisi della composizione isotopica (18O/16O, 2H/1H) dell’acqua.

Blocco B, Stanza PT

Referenti: Prof. Gianluca Bianchini - Prof. Gianluca Frijia

Il Laboratorio di Geofisica Applicata è fornito di una serie di strumentazioni che si è recentemente rinnovata. Le attività del laboratorio sono indirizzate allo sviluppo di nuove soluzioni per la caratterizzazione e monitoraggio geofisico per contribuire attivamente nei diversi settori della ricerca di Geofisica Applicata:

UrbanGeophysics

Hydrogeophysics

ArchaeoGeophysics

AgroGeophysics.

Il Laboratorio è fornito della seguente strumentazione:

• Geoelettrica e Polarizzazione Indotta: Terrameter LT ABEM (48 elettrodi a 10 canali)
• Georadar: IDS 400Mhz, C-True (IDS) 2Ghz, GSSI UtilityScan® DF (300-800 MhZ) con GPS
• Geomagnetico: Overhauser GSM-19 della GEM System
• Sismica Passiva: HVSR con strumento Vibralog con sensore sismico 3D con frequenza 2hz
• Sismica Attiva: Sistema di acquisizione a 24 canali (MASW e Rifrazione)
• Ultrasuoni: Pundit 200 della Proceq
• Metodi elettrici attivi e passivi per acquisizioni su campioni
• Sistemi di acquisizione di segnali elettrici in continuo multicanale e generatori di corrente

Il laboratorio si avvale di una facility di ricerca del Dipartimento per eseguire esperimenti con modelli analoghi a dimensione quasi-reale. La facility è una vasca riempita si materiale geologico di 55 mc e con un sistema di permeametri per simulare la falda acquifera. Inoltre, attraverso una rete di collaborazione con enti di ricerca (CNR) e università nazionali ed internazionali, il laboratorio ha la possibilità di utilizzare altre facilities strumentali di tipo geofisico.

Blocco F, Stanza F007

Referente: Prof. Enzo Rizzo

Il Laboratorio è dotato dei principali strumenti per l’identificazione delle gemme, tra i quali stereomicroscopi, polariscopi e rifrattometri, fruibili per attività didattiche, di ricerca e per attività di divulgazione e terza missione. Il laboratorio dispone di una serie di strumentazioni funzionali alle ricerche: Stereo microscopi digitali a luce trasmessa e luce riflessa, Conoscopi, Rifrattometri, Polariscopi, Dicroscopi, Lampada UV, Liquidi di contatto, Bilancia idrostatica, Lampada a luce normalizzata, Masterstones in zirconia cubica, Tabelle di confronto dati gemmologici, Tabelle di confronto tagli principali, Tabelle di confronto inclusioni delle gemme principali.
In particolare, il laboratorio dispone anche della seguente strumentazione:

• Microscopio Zeiss: Corpo SteREO Discovery V12 con Zoom ottico motorizzato; Base inferiore per luce trasmessa LED (campo chiaro, obliqua, campo scuro); Illuminazione LED per luce riflessa con bracci a fibre regolabili; Obiettivo 1,25X (ingrandimenti compresi da 10X a 120X con oculari 10X) • Oculari PL 10x; Camera per microscopia a colori 8 mpx full HD 4K • Polarizzazione luce trasmessa e luce riflessa.
• Stereo Microscopio gemmologico digitale Motic, SMZ-143-N2TG con camera CCD. Luce incidente e luce trasmessa LED 3W intensità regolabile; ingrandimento zoom da 10x a 40x; Testa binoculare inclinata a 45°, girevole a 360° con regolazione diottrica.

Blocco B, Stanza PT

Referente: Prof.ssa Annalisa Martucci

Il Laboratorio del COstal Study Unit Ferrara (COSTUF) s’incentra principalmente sulla morfodinamica costiera, includendo diversi tipi di ambienti come spiagge urbanizzate e naturali, dune costiere, spiagge a granulometria mista e zone umide in ambienti deltizi. Le ricerche sono state spesso condotte nell'ambito di progetti FP7 e H2020 supportati dalla Comunità Europea. Il COSTUF ha collaborato anche con aziende private ed enti pubblici come ENI (la compagnia petrolifera italiana), Consorzio Venezia Nuova (delegato locale per il Magistrato Alle Acque di Venezia), Thetis S.p.A. (società di ingegneria ambientale con sede a Venezia), Regione Emilia-Romagna (autorità regionale con sede a Bologna, che si occupa della costa regionale dell'Emilia-Romagna), Regione Marche (autorità regionale con sede ad Ancona, che si occupa della costa regionale delle Marche), etc. Il gruppo COSTUF ha spesso attratto nel ruolo di visiting scientists ricercatori dagli Stati Uniti, Australia e vari stati Europei (Francia, Spagna). Il gruppo di ricerca mantiene una dotazione di strumentazione oceanografica in grado di raccogliere misure di parametri fisici in ambiente costiero e fluviale. Grazie al finanziamento ministeriale dei Dipartimenti di Eccellenza sono stati recentemente acquisiti un Laser Scanner Leica P30 ed un drone marino CK prodotto dalla Codevintec. Il laboratorio è fornito dei seguenti strumenti:

• Correntometro Elettromagnetico Valeport;
• Trasduttore di pressione DLN 70 ;
• Trimarano (Trimaran Ocean Science);
• RUNTI: Remote Unit for Nearshore Transport Investigation;
• Correntometro acustico RCM 9 Mk II (AANDERAA);
• Torbidimetro OBS-3°;
• ADCP - Acoustic Doppler Current Profiler RDI Teledyne;
• Ecoscandaglio Ohmex SonarMite;
• Ricevitori Trimble GPS-RTK (R6 e R8);
• Correntometro e ondametro (S4ADW InterOcean System);
• UAV - drone (quadricottero) DJI Phantom 3 Professional;
• Traccianti fluorescenti per sabbie;
• Traccianti radio RFID per ciottoli e ghiaie;
• Videocamere (video-monitoraggio);
• Drone Marino Codevintec CK-14;
• Laser scanner Leica P30;

 Blocco F, stanza F008

Referente: Prof.Paolo Ciavola

Il laboratorio di geotermia permette di svolgere attività di ricerca e sviluppo inerente al settore delle energie rinnovabili con particolare focus alla modalità di trasposto del calore nel sottosuolo (terreno e acquiferi) in diversi geomateriali e a variare le condizioni iniziali (es. grado di saturazione o presenza di falda in movimento) e di contorno (es. temperatura esterna).
Il laboratorio è costituito da diversi apparati sperimentali che permettono di misurare la conduttività termica dei terreni e l’accumulo di calore su a) campioni di materiali sciolti (lab-GRT), b) in situ all’interno di pozzi di diverse tipologie (field-GRT) e c) su rocce sia in campagna che in laboratorio (fast-GRT). Il laboratorio possiede inoltre l’attrezzatura per effettuare rilievi in continuo della temperatura mediante fibra ottica con misure ogni 2 m (Geothermal-Monitoring). Presso il laboratorio sono anche disponibili strumenti per la misurazione in pozzo della temperatura fino alla profondità di 200 m oltreché misuratore del livello di falda e sensore multi-parametrico (trasduttori di pressione, T, EC) per misure fino a 100 m. Infine, è anche possibile effettuare analisi termiche statiche e dinamiche di superfici mediante termocamera (ThermoCam-Monitoring).  

Blocco B e Blocco F

Referenti: Prof. Riccardo Caputo - Prof.ssa Dimitra Rapti

Il laboratorio di Interferometria consente misure morfologiche quantitative e non distruttive su una vasta gamma di campioni di diverse dimensioni, forme e livelli di rugosità. Sfruttando il fenomeno di interferenza della luce nello spettro visibile, viene ricostruito il profilo lungo l'asse di osservazione con risoluzione nanometrica. Queste mappe permettono di controllare errori di forma per lenti e specchi, definire la rugosità delle superfici e misurare gli spessori di film sottili trasparenti.
La strumentazione include due interferometri complementari: lo Zygo VeriFire HDX, con ampio campo visivo (⌀ 200 mm) per grandi superfici lucide, e lo Zygo NexView NX2, che raggiunge ingrandimenti fino a 100x e misura superfici non lucide. L'attività si concentra principalmente nella caratterizzazione della curvatura dei cristalli curvi, utilizzati come deflettori di fasci di particelle ad alta energia negli acceleratori, come l'LHC del CERN, sfruttando il fenomeno del channeling. Inoltre, la precisione del feedback ottenibile con tecniche interferometriche è stata sfruttata nell’assemblaggio di componenti, permettendo un controllo degli allineamenti tra elementi con una precisione superiore a 100 microradianti. 

Blocco G, Stanza G006

Referenti: Dott. Andrea Mazzolari - Dott. Marco Romagnoni

Didattica della fisica

Il laboratorio di Didattica della Fisica è un laboratorio dedicato all'insegnamento del metodo scientifico e del modo di approcciare i problemi sotto diversi punti di vista in modo da rendere criticamente pro attivi i futuri docenti nell'insegnamento della Fisica. Il laboratorio dispone di 3 postazioni autonome, ciascuna equipaggiabile con diversa strumentazione, sia nel formato di "kit didattici di misura", sia realizzata ad-hoc, che permette dapprima di realizzare e successivamente di sperimentare in modo autonomo e approfondito diversi principi fisici di meccanica, dinamica, fluidodinamica, termodinamica, ottica, magnetismo e fisica moderna in modo trasversale e interconnesso.
In questo laboratorio vengono svolte le lezioni sperimentali del corso "didattica della Fisica" ed inoltre vengono svolti dei corsi di formazione post-laurea dedicati al personale docente della scuola secondaria di primo e secondo grado.

Blocco C, Stanza C317

Referente: Prof. Giuseppe Ciullo

Elettronica generale e Sistemi di Misura

Il laboratorio di elettronica generale e sistemi di misura è un laboratorio didattico dedicato allo studio dell'elettronica generale analogica e digitale e dei sistemi di acquisizione e di misura. Il laboratorio dispone di 20 postazioni su banco da lavoro indipendenti, ciascuna caratterizzata da un kit di costruzione per circuiti elettronici con relativi componenti passivi e attivi, stazione di saldatura, oscilloscopio di misura e microcontrollori programmabili.
Il laboratorio permette di svolgere esperienze di elettronica generale a partire dalla realizzazione di semplici circuiti a elementi discreti su base millefori, fino alla progettazione e implementazione sistemi di acquisizione e misura più complessi basati su sensori e dispositivi standard e autocostruiti. Lo sviluppo dei sistemi di misura e acquisizione si basano principalmente sull’utilizzo di microcontrollori Arduino, ma sono previsti progetti anche per la realizzazione si sistemi onboard su smartphone.
Il laboratorio viene principalmente utilizzato per il corso di “Laboratorio di Elettronica" per gli studenti del secondo anno della Laurea in Fisica sia durante il semestre dedicato all'elettronica digitale e analogica, sia durante il semestre dedicato allo studio delle tecniche di controllo e programmazione di un microcontrollore e acquisizione di segnali.

Blocco F, primo piano

Referente: Dott. Mirco Andreotti

Fisica Moderna

Il laboratorio di Fisica Moderna è un laboratorio didattico dedicato allo studio dei fenomeni fisici scoperti a partire dal XX secolo che hanno segnato un notevole punto di rottura con lo schema concettuale classico precedente. Il laboratorio è dotato di diverse postazioni adattabili in cui è possibile svolgere numerose esperienze didattiche su tematiche di fisica atomica e fisica nucleare. Alcune delle principali esperienze che si possono compiere permettono di ripercorrere le scoperte fondamentali della fisica degli ultimi 100 anni quali: la legge di Stefan-Boltzmann per la misura della radiazione totale emessa da un corpo nero, la misura della velocità della luce con il metodo della supereterodina, l'esperimento di Franck-Hertz sulla quantizzazione, la misura dell'effetto fotoelettrico, l'esperienza di Millikan sulla carica dell'elettrone, misure di spettri atomici, misure sul comportamento dei raggi catodici, studio dell'effetto Hall, l'effetto Zeeman e misure di NMR e ESR, misure sui raggi X e legge di Moseley, l’effetto Compton, l'esperienza di Rutherford, misura di particelle e tracce nella camera a nebbia di Wilson, misure di radioattività. Il laboratorio viene principalmente utilizzato per il corso di "Laboratorio di Fisica Moderna" dedicato agli studenti della laurea triennale in Fisica.

Blocco C, Stanza C013

Referente: Prof. Giuseppe Ciullo

Interazioni Radiazione-Materia

Il laboratorio di didattica delle Interazioni tra Radiazione e Materia è un laboratorio dedicato alla realizzazione di esperimenti per la rivelazione di particelle elementari, in modo da far sperimentare i fenomeni che regolano le interazioni fondamentali tra radiazione e materia. Il laboratorio è dotato di 6 postazioni ciascuna equipaggiata con strumentazione tipica degli esperimenti di fisica nucleare e subnucleare quali scintillatori e tubi fotomoltiplicatori, discriminatori, formatori di segnale, moduli ADC e TDC, porte logiche e digitizer.
Ciascuna postazione permette a gruppi di 2-3 studenti di lavorare in modo autonomo su fenomeni che riguardano la fisica nucleare e subnucleare in particolare relativi all'interazione tra particelle e materia.
Nel laboratorio si svolge la parte sperimentale dei corsi "Laboratorio di Interazioni Radiazione Materia" per il corso di laurea in Fisica e "High Energy Physics Laboratory" dedicato agli studenti della Laurea Magistrale in Fisica. Vengono inoltre svolte delle dimostrazioni in occasione di eventi di divulgazione e public engagement.

Blocco G, Stanza C116

Referente: Prof. Roberto Calabrese

Meccanica e Dinamica

Il laboratorio di Meccanica e Dinamica è un laboratorio didattico organizzato in 20 postazioni su tavolo da lavoro indipendenti, ciascuna equipaggiata con strumentazione diversa che permette di svolgere sperimentazioni sui temi di meccanica e dinamica dei corpi. Nel laboratorio si possono svolgere esperienze con il pendolo semplice, il pendolo di Kater, il pendolo a torsione, molle e dinamometri, guide e traguardi per esperienze di caduta libera di corpi, piani inclinati, termometri, bagni termostatici e calorimetri e infine generatori di funzioni e oscilloscopi per misure di velocità di propagazione delle onde in aria. Il laboratorio permette la frequenza fino a 40 persone contemporaneamente che possono svolgere le esperienze singolarmente o in piccoli gruppi di 2/3 persone. Il laboratorio viene utilizzato principalmente per la parte sperimentale del corso "Laboratorio di Fisica con elementi di statistica ed informatica" dedicato agli studenti del primo anno della laurea triennale in Fisica.

Blocco F, Stanza F005

Referente: Prof.ssa Eleonora Luppi

Ottica
Il laboratorio di didattica dell'Ottica è un moderno laboratorio pensato per l'insegnamento delle principali leggi dell'ottica classica e quantistica. Il laboratorio è equipaggiato con 12 banchi ottici indipendenti, ciascuno dotato di un proprio laser a diodo, di un kit di supporti ottici, di specchi, di lenti, di polarizzatori e rivelatori di luce. Ciascuna postazione può essere utilizzata da un singolo o da gruppi di 2-3 studenti e permettere loro di sperimentare in modo autonomo numerosi fenomeni ottici tra cui le leggi della riflessione e della rifrazione, la legge delle lenti sottili, la diffrazione e l'interferenza della radiazione luminosa e i fenomeni di polarizzazione lineare e circolare. Nel laboratorio viene svolta la parte sperimentale del corso "Laboratorio di Ottica" del terzo anno del corso di laurea in Fisica e altre attività ed esperienze didattiche legate all'ottica.

Blocco G, Stanza C113 e G114

Referente: Prof. Roberto Calabrese

In questo settore vengono studiate le proprietà magnetiche di sistemi nanostrutturati, in forma di film sottili (spessore ~ 10 nm), sia continui che organizzati in strutture periodiche, e nanoparticelle magnetiche (diametro ~ 10 nm). Le attività che si svolgono nel gruppo sono sia di tipo sperimentale che di tipo teorico. Dal punto di vista sperimentale, presso il Dipartimento è possibile preparare campioni contenenti le nanostrutture grazie all’impianto per la crescita di film sottili. Le analisi delle proprietà magnetiche dei campioni possono essere effettuate grazie ad un magnetometro MOKE e ad un magnetometro SQUID. È anche possibile studiare la morfologia e la configurazione magnetica dei campioni grazie alla microscopia a forza magnetica. Infine, mediante il calorimetro e termogravimetro a scansione si possono avere indicazioni sulla composizione e/o sulle caratteristiche strutturali dei materiali, ed osservare la presenza di transizioni di fase di tipo magnetico e non. Su questi sistemi si svolgono anche studi di tipo teorico volti ad analizzare la propagazione di onde di spin all’interno delle nanostrutture. Per tali studi si utilizzano simulazioni basate su metodi di tipo micromagnetico che sono svolte usando risorse di calcolo del gruppo, del Dipartimento (high performance computer COKA) e del CINECA (supercomputer Leonardo).

Blocco C, Stanze C004 - C014 -  C015 - C016 - C020

Referenti: Prof. Diego Bisero - Prof. Lucia Del Bianco - Prof. Loris Giovannini - Prof. Federico Montoncello - Prof. Federico Spizzo

In questo laboratorio vengono preparati i campioni rocciosi al fine di ottenere dei residui di lavaggio da cui i microfossili possano essere isolati ed identificati per le ricerche di micropaleontologia e paleoclimatologia. Le procedure prevedono la disgregazione dei campioni mediante vari tipi di agenti (es. H2O2, Neosteramina) ed il lavaggio in acqua corrente con setacci da 63 e 38 micron. Si ottengono così i residui di lavaggio in cui sono concentrati i microfosiili. I residui di lavaggio, una volta asciugati in stufa vengono inseriti negli appositi contenitori da cui possono essere posti su vaschette e identificati allo stereomicroscopio. I setacci vengono immersi in un bagno di blu di metilene per colorare eventuali microfossili intrappolati nelle maglie ed evitare contaminazioni. Il laboratorio è dotato di una stufa per l’asciugatura dei campioni e dei residui di lavaggio, di una bilancia, di una pressa per la frammentazione dei campioni rocciosi maggiormente litificati, di una vasca agli ultrasuoni per una ulteriore pulizia dei microfossili, di uno splitter per separare in parti uguali i residui e di aria compressa per la pulizia dei setacci. Il laboratorio è utilizzato da docenti, dottorandi, assegnisti (per ricerca), studenti (per tesi di laurea) e personale 150 ore.

Blocco B, Stanza: B308

Referente: Prof.ssa Valeria Luciani

Questo laboratorio è dedicato all’osservazione al microscopio, sia su materiale isolato che in sezione sottile. E’ utilizzato da docenti, dottorandi ed assegnisti per ricerca e da studenti per le analisi rivolte alla realizzazione di tesi di laurea triennale e magistrale. Nello specifico, il laboratorio è dotato di 5 stereomicroscopi per l’osservazione di esemplari isolati e di 4 microscopi a luce trasmessa a diversi ingrandimenti -fino a 1000X-  per l’osservazione di sezioni sottili.

Il primo gruppo comprende:

• Leica M 165 C. Questo strumento, il più performante in dotazione, è dotato di videocamera e consente alta risoluzione per foto in sezione sottile e materiale isolato.
• Olympus S2 60
• Zeiss STEMI 508 di cui uno con videocamera.
• Leica M80

Il secondo gruppo comprende:

• Leica DM 2700 P
• Zeiss a doppia visione 47 30 34-9902. Questo strumento permette a due operatori di confrontare direttamente quanto osservato.
• Zeiss 47 34-9902
• Olympus UTV1 INV. 000071B6

Inoltre il laboratorio è dotato di diverse cassettiere per lo stoccaggio dei campioni.

Blocco B, Stanza: B311

Referente: Prof.ssa Valeria Luciani

Il laboratorio di misure di birifrangenze si trova all’interno di una camera pulita classe ISO-4 di dimensioni 6.4 x 8.9 m² all’interno del Blocco G. Lo scopo è quello di misurarae l’ellitticità indotta da birifrangenze molto piccole sia in campioni trasparenti che in superfici riflettenti. La camera è mantenuta ad una temperatura di 23 ± 0.1^oC e umidità relativa controllata al 56%.
Un’area di 2.5 x 9.0 m² adiacente alla camera pulita ospita l’elettronica per fare funzionare il polarimetro ottico. Nella camera pulita un banco 4.8 x 1.5 x 0.5 m³ di granito è sostenuto da un sistema isolante con un controllo a 6 gradi di libertà. Le misure di ellitticità possono essere eseguite a due lunghezze d’onda: 1064 nm e 1550 nm. Inoltre, una struttura sostiene due magneti permanenti dipolari rotanti fino a ≈ 10 Hz ciascuno con campo B = 2.5 T e lunghezza 84 cm e disaccoppiati dal banco ottico. Il foro passante ha un diametro di 2 cm e permette alla luce di attraversare il campo magnetico. Se necessario tutta l’ottica può essere messa sotto vuoto fino ad una pressione residua di ≈ 10⁷ mbar oppure in ambiente di gas controllato. Il polarimetro è anche dotato di un interferometro Fabry-Perot per aumentare la sensibilità in certe condizioni di misura (ad es. effetti magneto-ottici nei gas). La strumentazione comprende anche 2 laser, amplificatori lock-in e analizzatori di spettro.

Blocco G, Stanza G015

Referente: Prof. Guido Zavattini

Studiamo l'evoluzione degli ecosistemi marini di piattaforme carbonatiche e miste silicoclastico-carbonatiche su ampie scale temporali (Mesozoico-Olocene) valutando dinamiche paleoecologiche e modelli paleobiogeografici.
Le interpretazioni paleoecologiche e paleoambientali, le dinamiche e strutture delle paleocomunità ad alghe calcaree e macroforaminiferi bentonici sono ottenute combinando rilevamento paleontologico, metodi analitici e analisi paleobiologiche (sistematica, morfologia, struttura ed architettura, tafonomia).
Le ricerche di laboratorio vengono effettuate mediante stereomicroscopia a luce incidente (Leica M50; ingrandimenti zoom 0.63x–4x) e trasmessa (Leitz Diaplan; ingrandimenti con obiettivi 2.5x–100x).

Blocco B, Stanza B206

Referente: Prof. Davide Bassi

Il laboratorio è attrezzato con strumentazioni all’avanguardia per la preparazione e caratterizzazione petrografica e geochimica di matrici carbonatiche.
Il laboratorio comprende:

• Spettrometro di massa IRMS PrecisION (Elementar) accoppiato a periferica specifica isoFLOW (Elementar) per analisi isotopica di O e C in matrici carbonatiche. Lo strumento può essere utilizzato ai fini della ricostruzione di processi ambientali, diagenetici e per studi stratigrafici con implicazioni, a titolo di esempio, nella ricostruzione di paleotemperature e correlazioni stratigrafiche di alta risoluzione.
• Catodoluminescenza modello CL MK 5: LA CL viene usata per studi di carattere diagenetico e petrografico. Si possono evidenziare attraverso il suo utilizzo zonazioni e altre microstrutture di singoli cristalli e rocce altrimenti non visibili e è utile per la caratterizzazione di materiali lapidei a scopi industriali e archeologici.
• Autocampionatore MicroMill ESI : Sistema computerizzato composto da microscopio associato ad un microtrapano per campionature di alta precisione in materiali solidi. Lo strumento può essere utilizzato per il prelievo di micro campioni in materiali lapidei (ad es. rocce, calcestruzzi, ceramici, ecc) da sottoporsi ad ulteriori analisi.
• Microbilancia di precisione modello WXTS3DU: Bilancia di precisione alla sesta cifra decimale per pesate di polveri destinate ad analisi geochimiche. La strumentazione viene utilizzata per la determinazione accurata del peso iniziale di un campione soggetto ad ulteriore analisi e della variazione dopo eventuale trattamento
• Spettrometro Gamma Ray Georadis GT-32: Strumentazione per misurazione del tasso della dose gamma naturale (Gy / h) e misurazioni spettrali con determinazione delle concentrazioni di K, U, Th (%, ppm,ppm) ai fini stratigrafici e ambientali.

Blocco B, Stanza PT

Referenti: Prof. Gianluca Frija - Prof. Michele Morsilli

Fotorivelatori criogenici

Il laboratorio di studio dei fotorivelatori criogenici è un'area sperimentale di circa 50 m² sito nel blocco G con la possibilità di movimentazione di carichi sospesi. Il laboratorio è dotato della strumentazione necessaria allo studio ed alla caratterizzazione di fotorivelatori a singolo fotone a diverse temperaure nell'intervallo tra quella ambiente e i -200°C. Esso è equipaggiato sia con un sistema automatizzato che permette lo studio di 120 sensori del tipo Silicon Photomultiplier (SiPM) in parallelo (denominato CACTUS), sia con banchi di test in cui è possibile misurare i parametri fondamentali di tali sensori in modo indipendente. La strumentazione presente, infatti, si compone di source-meter-units a basso rumore, digitizers, optical analyzers e ultra-fast pulsed laser che possono permettere la completa caratterizzazione di sensori SiPM. Il laboratorio ospita inoltre 2 camere oscure di grandi dimensioni (4 m³ e 2 m³ rispettivamente) che possono contenere strumentazione che deve essere mantenuta schermata dalla luce durante le misurazioni.

Blocco G, Stanza G013

Referente: Prof. Roberto Calabrese

DAQ rivelatori

Il Laboratorio DAQ è principalmente dedicato alla progettazione, realizzazione e collaudo di sistemi di controllo, misura e acquisizione dati per apparati sperimentali utilizzati nelle attività di ricerca e sviluppo per rivelatori di particelle. La dotazione strumentale del laboratorio basata su oscilloscopi, digitalizzatori CAEN e PICO, controllori standalone National Instruments, microcontrollori e single board computer come raspberry PI, insieme al servizio della linea di gas tecnici e linea acqua lo rendono un laboratorio multidisciplinare nel quale si possono sviluppare sistemi per applicazioni generali di fisica, ma anche di geologia, tecnologia dell’architettura, medicina. Qualche esempio dei sistemi che si sviluppano sono setup di collaudo per sistemi elettronici di misura, sistemi standalone per testbeam su rivelatori, sistemi di monitoraggio a lungo termine di parametri ambientali per applicazioni nel campo dell’architettura, sistemi di misura per applicazioni di geofisica, sistemi di misura a supporto di esperimenti di fisica delle alte energie come LHCb, DUNE, BESIII etc.
Il laboratorio DAQ dispone inoltre di una macchina laser cutter, una dotazione di kit di robotica/domotica didattici e una organizzazione degli spazi che lo rendono idoneo anche per attività didattiche rivolte a studenti universitari, scuole e formazione docenti della scuola.

Blocco C, Stanza C218

Referente: Dott. Mirco Andreotti

Sviluppo di rivelatori innovativi

Il laboratorio "Sviluppo di rivelatori innovativi" è un'area sita nel blocco C al terzo piano. Il laboratorio è dotato della strumentazione necessaria per la caratterizzazione e la messa in opera di rivelatori di diverso tipo. Ospita: linee di gas (e i relativi allarmi) connesse con le bombole al piano terra per i rivelatori a gas innovativi; una camera buia per la realizzazione di test per fotorivelatori per la fisica medica e la fisica delle alte energie. Dispone inoltre di barre scintillanti connesse a fototubi o a SiPM e elettroniche commerciali (NIM) per la realizzazione di logiche per il trigger, oltre che ad oscilloscopi, computer, power supply per l'alimentazione e il controllo dei sistemi.

Blocco C, Stanza C334

Referenti: Dott. Giuanluigi Cibinetto - Prof.ssa Isabella Garzia - Dott. Giulio Mezzadri

Costruzione di rivelatori ultraleggeri

Il laboratorio "Costruzione di detector ultraleggeri" è un'area sita nel blocco G, al piano terra, con la possibilità di movimentazione di carichi sospesi. Il laboratorio ospita tutta la strumentazione necessaria per la realizzazione delle strutture meccaniche per la realizzazione di detector a gas ultraleggeri. Inoltre, nel laboratorio sono presenti una linea di aria compressa, tavoli in granito e diverse pompe da vuoto per realizzazione di incollaggi di precisione.

Blocco G, Stanza G010

Referenti: Dott. Giuanluigi Cibinetto - Prof.ssa Isabella Garzia - Dott. Giulio Mezzadri

Test di fotorivelatori

Il laboratorio di test e sviluppo dei fotorivelatori è un'area sperimentale di circa 25 m² dedicata principalmente allo studio delle caratteristiche fondamentali dei fotorivelatori di ultima generazione. Il laboratorio è dotato di due postazioni scientifiche principali, ciascuna composta da un banco ottico stabilizzato, da una camera oscura di grandi dimensioni che può alloggiare diversa strumentazione, da un laser impulsato ultraveloce con uscita in fibra ottica e da diversa strumentazione di controllo e gestione per dispositivi di natura diversa. Il laboratorio ospita un monocromatore a reticolo con range di uscita compreso tra (300-1000) nm comandabile da remoto. Il laboratorio è equipaggiato con tende oscuranti ad alta efficienza e dispone inoltre di una linea di aria secca e di un chiller di raffreddamento su cui poter installare parti meccaniche da raffreddare fino a -10°. Il laboratorio è principalmente dedicato allo svolgimento dei test sulla qualità della risposta dei fotorivelatori innovativi per la fisica delle alte energie.

Blocco C, Stanza C215

Referenti: Prof. Massimiliano Fiorini

ASIC

Il laboratorio ASIC è un laboratorio sperimentale dedicato principalmente alla caratterizzazione ed allo studio di ASICs progettati e fabbricati ad hoc per applicazioni di fisica delle alte energie. In questo laboratorio è presente strumentazione tecnologica all'avanguardia che permette di svolgere i test di quality assurance di PCB e ASIC. Nel laboratorio sono presenti sei postazioni indipendenti equipaggiate con strumentazione antistatica (ESD), ciascuna attrezzata con apposita strumentazione di test come ad esempio source meter units, movimentatori pick&place per il microposizionamento di circuiti integrati, elettronica di controllo e gestione. In particolare, due postazioni sono equipaggiate con un sistema di test per chip i CLARO mentre altre due per i test sulle celle elementari che alloggiano l’elettronica ed i fotorivelatori del RICH detector dell'esperimento LHCb. Una postazione inoltre è dedicata alla caratterizzazione estesa delle proprietà dell’ASIC TIMEPIX4.

Blocco G, Stanza C110

Referenti: Prof. Massimiliano Fiorini

Il laboratorio sedimentologico del Dipartimento di Fisica e Scienze delle Terra – Università di Ferrara è attrezzato per eseguire analisi tessiturali e fisiche di geomateriali provenienti da diversi ambienti naturali o antropici, in ottemperanza alle più diffuse metodologie adottate in campo scientifico, ambientale ed ingegneristico.

Presso il laboratorio sono presenti, oltre ad una cospicua dotazione di vetreria e plastiche, le seguenti strumentazioni: bilance elettroniche tecniche e scientifiche, agitatori meccanici ed elettromagnetici, stufe a convezione naturale e ventilazione forzata, muffola, cappa chimica, armadio di sicurezza per materiali infiammabili, armadio di sicurezza per prodotti chimici (acidi/basi), monodistillatore automatico, frigorifero per la conservazione dei campioni, vibrosetacciatore Giuliani, vibrosetacciatore Endecotts, setacci serie ASTM per ghiaie e sabbie (maglie a luce netta compresa tra 16 mm e 0,063 mm), Bilancia di Sedimentazione Thalassia, calcimetro gas-volumetrico elettronico, Picnometro ad He Micromeritics Accupyc II 1340, batteria di separazione gravimetrica con utilizzo di liquidi a diversa densità, tasvole di Munsell per la determinazione cromatica.

Il Laboratorio è in grado di offrire trattamenti preliminari dei materiali in funzione della metodologia analitica adottata e di sviluppare procedure personalizzate in funzione delle esigenze del committente.

A completamento della dotazione strumentale il Laboratorio si è inoltre dotato di uno specifico software in grado di acquisire i dati direttamente dalla Bilancia di Sedimentazione e di trattare quelli provenienti dalle altre strumentazioni. Ciò consente di ricostruire l’intera distribuzione granulometrica di un campione misto evitando ogni errore derivante da un eventuale input manuale. Il software, sviluppato dal Dipartimento di Scienze della Terra – Università di Ferrara in collaborazione con ISMAR-CNR di Bologna, consente inoltre di ottenere i principali parametri tessiturali secondo le principali notazioni adottate in campo sedimentologico.

Blocco F

Referente: Umberto Tessari

Sensori

La fase finale di produzione dei sensori di gas a stato-solido viene realizzata attraverso il packaging dei substrati su opportuni supporti che abilitano la caratterizzazione dei dispositivi. Le attività svolte sono principalmente:
- Caratterizzazione delle proprietà di sensing dei film semiconduttori: studio delle caratteristiche elettriche e ottiche (UV-vis/NIR) dei film sensibili a base di materiali semiconduttori nanostrutturati prodotti nelle camere pulite, esplorando il loro comportamento in risposta a vari stimoli fisici e chimici in opportune camere test, in modalità foto- e termo-attivata. Studio dei meccanismi di sensing attraverso l’analisi delle reazioni al’interfaccia solido-gas per mezzo di spettroscopia operando DRIFT.
- Applicazione dei sensori di gas a stato-solido: i dispositivi sensibili interamente realizzati presso il DFST, vengono implementati in sistemi olfattivi opportunamente progettati per il monitoraggio di emissioni gassose in ambienti rilevanti sia indoor che outdoor: dal controllo degli inquinanti atmosferici a quello della qualità dell’aria in aule accademiche e in sistemi museali, dal management delle risorse idriche nell’agricoltura di precisione, alla diagnostica medica di patologie tumorali.

Blocco C, Stanza C129

Referenti: Prof. Vincenzo Guidi - Prof. Cesare Malagù - Dott.ssa Barbara Fabbri - Dott.ssa Giulia Zonta

Realizzazione di dispositivi fotovoltaici

Progettazione, test e sviluppo di dispositivi e sistemi fotovoltaici. Caratterizzazione e modellazione ottica e termica di prototipi, sia in ambiente controllato che in condizioni operative. Linea di prototipazione e assemblaggio di schede elettroniche con tecnologia a montaggio superficiale (SMD). 

Blocco C, Stanza C128 - C130 - C131

Referente: Prof. Donato Vincenzi

Cristalli

Il laboratorio di cristalli avviene la modellare wafer di semiconduttori in campioni cristallini per le varie applicazioni: channeling in acceleratori, dectector innovativi di neutrini e materia oscura e ottiche per sincrotroni e XFEL. Il laboratorio ha un macchina a controllo numerico per il taglio e incisione automatica di semiconduttori, vetro e ceramiche con precisione micrometrica e una stazione di lappatura e lucidatura. Inoltre, 2 stampanti 3d permettono la rapida realizzazione di oggettistica in ABS e PLA. 

Blocco C, Stanza C132

Referenti: Dott. Andrea Mazzolari - Dott. Marco Romagnoni

Il laboratorio Spinlab accoglie una serie di attività relative alla Fisica dello Spin dei costituenti fondamentali subnucleari. Include i seguenti apparati e tecnologie.

Tecnologia del vuoto: sistemi di pompaggio vario per le necessità del gruppo impegnato principalmente in attività di bersagli nucleari polarizzati, rivelatori e tracciatori di particelle con SiPM e radiazione Cherenkov; rivelatore di fughe a secco per He e H₂ sia nella configurazione delle camere da provare in svuotamento, che in riempimento (sniffer).

Sistema di iniezione di Portate calibrate. Grazie all’iniezione di portate calibrate con accuratezze non superiori all’uno per cento, il sistema permette di (1) misurare velocità di pompaggio per i gas di interesse nell’ambito dei bersagli nucleare polarizzati e non; (2) verificare le conduttanze delle celle di accumulazione, anche nel caso di Celle apribili, quali quelle utilizzate a HERMES (DESY-Hamburg), al COSY (JFZ di Jülich), fino a quelle di recente installate a monte di LHCb al CERN.

Fasci Atomici: il laboratorio è attrezzato con un Fascio atomico, ed ha ospitato un fascio atomico polarizzato, collaudato e adattato, ora in utilizzo presso PNPI a Gatchina (Russia). Si prevede di ospitare il bersaglio finora in uso al COSY, per adattarlo per il suo utilizzo a LHC nel progetto LHC-Spin.

Caratterizzazione di Celle di Accumulazione: il laboratorio è attrezzato con un camera da vuoto equipaggiata per la caratterizzazione meccanica, termica e di tenuta delle Celle di Accumulazione per bersagli nucleari polarizzati. Le celle progettate e realizzate a Ferrara per vari esperimenti sono state caratterizzate e collaudate su tale camera.

Diagnostica di Fasci Atomici: il sistema di diagnostica per fasci atomici permette di caratterizzare le sorgenti rispetto al grado di dissociazione e all’intensità.

Camera per caratterizzazioni di sensori e sistemi criogenici: il laboratorio ospita una camera a vuoto, con schermo termico all’interno in rame, e varie teste fredde. In tale camera è possibile: (1) verificare le performance di sistemi di raffreddamento criogenico a secco con teste fredde, (2) caratterizzare sensori di temperatura e calibrarli, (3) caratterizzare sensori Hall e calibrarli, (4) caratterizzare e collaudare sistemi di raffreddamento a contatto.

Referente: Prof. Giuseppe Ciullo 

Sistema di caratterizzazione di rivelatori e tracciatori per particelle: il sistema permette misure di radiazione Cherenkov e caratterizzazione e collaudi di sistemi di scintillazione per la rilevazione, o il tracciamento di particelle.

Trattamenti Termici di Rivelatori: il laboratorio ospita una serie di forni e muffole per il trattamento termico di rivelatori.

Referente: Dott. Marco Contalbrigo 

Blocco G, Stanza G012

Il Laboratorio di Tecnologie Nucleari Applicate all'Ambiente si caratterizza per l'utilizzo di tecnologie avanzate per la rilevazione della radioattività ambientale e applicate all'agricoltura di precisione. È dotato di detector a scintillazione e a semiconduttore per l'individuazione e la quantificazione di radionuclidi naturali e artificiali. Le misurazioni in situ vengono effettuate con spettrometri gamma CeBr₃ e NaI(Tl) che possono essere anche montati su droni e velivoli sperimentali come il RadGyro, un autogiro sviluppato per rilievi multiparametrici. Inoltre, possono essere integrati in sistemi portatili per la caratterizzazione di rifiuti medicali e materiali contaminati da radionuclidi artificiali o da Naturally-Occurring Radioactive Materials (NORM). Le misure in laboratorio sono effettuate con il sistema MCA_RAD, che impiega rivelatori High Purity Germanium (HPGe) coassiali schermati, consentendo acquisizioni spettrali ad alta risoluzione automatizzate su campioni solidi o liquidi.
Nel campo dell'agricoltura di precisione, il laboratorio utilizza fotocamere RGB ad alta risoluzione e multispettrali, per il monitoraggio  dei suoli e delle coperture vegetative. Le immagini raccolte forniscono dati dettagliati che, attraverso algoritmi sviluppati per analizzare la firma spettrale delle piante, permettono di riconoscerne lo stato di salute e le malattie, fornendo supporto decisionale per gli interventi agronomici. Il laboratorio è dotato anche di un cluster di calcolo per lo sviluppo di algoritmi di intelligenza artificiale per il potenziamento dell’analisi dati e di stampanti 3D che permettono la creazione di sistemi di rilevazione personalizzati, rispondendo alle esigenze specifiche dei progetti.

Blocco C, Stanza C012 e C001

Referente: Prof. Fabio Mantovani