Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Sezione di Firenze

Gruppo V - Ricerca Tecnologica

Coordinatore: Massimo Chiari
Edificio di Fisica Sperimentale
Stanza: 201 (I piano)
Telefono: 055 / 457 2273
Mail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

 

La ricerca tecnologica ed applicata è coordinata a livello italiano dalla Commissione Nazionale Scientifica 5. A Firenze sono attivi programmi di ricerca e sviluppo di rivelatori al silicio e al diamante, e attività legate alla preservazione dei beni culturali. 

È coordinato all'interno del gruppo quinto anche il Laboratorio di Tecniche Nucleari per i Beni Culturali LABEC che dispone di un acceleratore per misure non invasive di precisione come la datazione al carbonio per spettroscopia di massa.

 

 

CHNet_Lilliput

liliputCHNet_Liliput è un esperimento della durata di due anni volto ad ottimizzare la tecnica della Spettrometria di massa con acceleratore (AMS) per misurare la concentrazione di 14C in campioni con massa dell'ordine di pochi microgrammi.  

Gli obiettivi principali sono l'ottimizzazione della fase di preparazione dei campioni da inserire in sorgente, e l'ottimizzazione della misura stessa all'acceleratore.

Referente: Mariaelena.Fedi (at) fi infn it

 DESIGN

Innovative Drift Topologies in thick Silicon or GermaNium detectors for hard X- and gamma-ray spectroscopy

DESIGN è un esperimento nato nel 2017 e della durata di due anni con l'obiettivo di sviluppare nuovi rivelatori al Germanio o Silicio ad alto spessore basati sul principio della deriva per ottenere un salto di prestazione ed aprire ad un vasto campo di applicazione.

Sono parte del progetto anche lo sviluppo di un modulo di rivelazione prototipale e la sua caratterizzazione anche in termini di potenzialità per la spettroscopia di raggi X e gamma.

Referente: Massimo Chiari (at) fi.infn.it

l3ia

L3IA

L'obiettivo dell'esperimento L3IA è quello di realizzare un fascio di ioni leggeri per lo studio della fisica della materia, accelerati per mezzo di luce laser. 

LAPUTA 

L'esperimento Laputa ha lo scopo di provare i rivelatori per raggi cosmici a basse temperature (20-60 K) per integrarli in esperimenti che fanno uso di magneti superconduttori nello spazio.

La temperatura attualmente raggiunta è di 25 K che è sufficiente allo scopo e presto inizieranno i test sui rivelatori. 

Il programma sperimentale continuerà con la costruzione di più prototipi di rivelatore utilizzando vari tipi di cristalli (delle dimensioni di qualche centimetro), fotosensori e accoppiamenti ottici. Si useranno i materiali già utilizzati per il progetto CaloCube.

Per la misura della risposta del prototipo al segnale indotto da muoni cosmici, verrà realizzato un sistema di trigger con scintillatori e SiPM (all'esterno della camera).

Verrà inoltre studiata la possibilità di usare un LED, con connessioni in fibra ottica, in modo da caratterizzare la trasparenza del cristallo e la resa della catena di lettura per luce di diverse lunghezze d'onda. 

Saranno infine indagate, e se necessario ottimizzate, le perdite termiche verso l'ambiente esterno, legate alle linee di segnale ( collegamenti elettrici o guide di luce).

La caraterizzazione dei prototipi con il sistema di test realizzato, in particolare allo scopo di studiare la variazione in temperatura delle caratteristiche ottiche di ciascun componente della catena costituisce la fase conclusiva del progetto.

Referente: Paolo Papini (at) fi infn it

SiCILIA

SiCILIA

Silicon Carbide Detectors for Intense Luminosity Investigations and Applications

Il progetto SiCILIA si propone di sciluppare processi per la produzione di sistemi dirivelazione innovativi basati su SiC.

Il Carburo di Silicio unisce le eccellenti caratteristiche dei rivelatori al Silicio (quali risoluzione, efficienza, linearità e compattezza) ad una maggiore resistenza al danno da radiazione, ad una minore sensibilità alle variazioni di temperatura e all'insensibilità alla luce nel visibile. Queste caratteristiche li rendono d'interesse per esperimenti con fasci ad elevata intensità.

Referente: Giuseppe Poggi (at) fi infn it

 

 

TRACCIATRACCIA

Il gruppo INFN che lavora al progetto TRACCIA si è affermato come riferimento mondiale per le analisi composizionali ad alta risoluzione temporale (~1 ora) che, specie in aree antropizzate, consentono d distinguere processi variabili nel tempo che sfuggono agli approcci tradizionali e/o riferiti alle norme per il controllo della qualità dell'aria (che prescrivono analisi su base giornaliera).

Per consolidare la leadership INFN nel settore si intende progettare e costruire un nuovo dispositivo che abbia prestazioni nettamente migliori in termini di affidabilità e qualità del materiale depositato con l'obiettivo di aumentare di un ordine di grandezza la sensibilità, ampliando nel frattempo lo spettro degli elementi rilevabili e riducendo ulteriormente i tempi di misura.

Referente: Franco Lucarelli (at) fi infn it

PamelaSiStripEuroGammaS

European Collaboration for a Gamma-Beam System to the ELI-NP Project

ELI-NP, in costruzione in Romania, è il pilastro del progetto europeo ELI dedicato alla ricerca e alle applicazioni in fisica e astrofisica nucleare.

La Collaborazione EuroGmmaS si occupa della realizzazione del Gamma Beam System, cioè della più avanzata sorgente di fasci gamma a livello mondiale per intensità e brillantezza.

La sezione di Firenze è impegnata nella realizzazione dei sistemi di monitoraggio del fascio.

Compton Spectrometer (CSPEC) è uno spettrometro di massa che sfrutta lo scattering Compton per misurare lo spettro energetico

Gamma Calorimeter (GCAL) è un calorimetro di germanio ultrapuro utilizzato per misurare l'inensità del fascio.

Referente: Michele Veltri (at) fi infn it

 

muravesMURAVES e MIMA

Radiografia Muonica del Vesuvio

L'espermento MURAVES si propone di sviluppare un rivelatore ed una tecnica d'indagine d'interesse geologico, basata sulla misura dei muoni cosmici che attraversano il rilievo del Vesuvio.

Recentemente, si sono aperte attività legate all'ambito archeologico perché la tecnica permetterebbe di investigare, senza scavi, la presenza di insediamenti in aree fluviali poi sommersi ed oggi sotterrati.

Referente: Lorenzo Bonechi (at) fi infn it
Presentazione delle attività: [pdf]

 

CHNet

Cultural Heritage Network

chnet

La Collaborazione CHNet è nata nel 2012 con l'idea di coordinare le attività legate alla conservazione dei Beni Culturali all'interno dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che vede come struttura di riferimento il LABEC a Firenze.

Gli obiettivi della rete CHNet sono

  • Interoperabilità di strumentazione e personale − definire le linee guida per lo sviluppo di strumnetazione di rete, e condividere le competenze dei ricercatori all'interno della rete
  • Partecipazione congiunta ai bandi − rafforzare la proposta dei progetti di ricerca e delle iniziative sia locali che nazionali.
  • Interazione con gli altri attori del panorama italiano Intraprendere collaborazioni che riguardino lo studio e la diagnostica dei beni culturale in particolare nell'ambito del nodo italiano dell'infrastruttura europea E-RHIS, entrata nella sua fase preparatoria nel 2016, a cui l'Istituto parecipa attraverso CHNet.
  • Diffusione e valorizzazione dei risultati − Diffusione e divlugazione anche attraverso i nuovi media: web, social networks, piattaforme digitali, ...
  • Internazionalizzazione − creare una struttura che possa integrarsi naturalmente in un'eventuale infrastruttura globale per la tutela del patrimonio dell'umanità.

Referente: Lisa Castelli (at) fi infn it
Maggiori informazioni: [pdf]

 

 

FLAGS

Fiber Links for Atomic Gravity Sensors 

I gravimetri atomici sono basati sull'interferenza atomica e si ottengono con la combinazione di raffreddamento laser (laser cooling) e con la manipolazione dei pacchetti d'onda atomici. Sono i migliori gravitometri assoluti, per i quali sono state dimostrate sensibilità dell'ordine di 10 μgal/&sqrt;Hz. Il rumore sismico è uno dei principali limiti della sensibilità.  

I gradiometri gravitazionali, d'altra parte, sono costituiti da campioni atomici separati verticalmente interrogati dallo stesso campo laser per la manipolazione del pacchetto d'onda atomico. La distanza tra i campioni permette di ridurre il contributo del rumore sismico, migliorando la sensibilità in modo signifcativo.

L'obiettivo di FLAGS è dimostrare la possibilità di misurare il gradiente gravitazionale con due sensori compatti e distanti utilizzando lo stesso campo laser per interrogare i due gravimetri, mediante un link coerente in fibra ottica.

Referente: Nicola Poli (at) fi infn it
Presentazione delle attività: [pdf]

ticCaloCube e TIC

Tracker-In-Calorimeter: Tracciamento di fotoni gamma con un calorimetro segmentato

I futuri esperimenti di raggi cosmici avranno requisiti simili a quelli attualmente presenti per la fisica delle alte energie, quali grande accettanza e alta risoluzione energetica, ma al contempo dovranno essere molto contenuti per quanto riguarda il peso e i consumi (e possibilmente anche i costi).

Il progetto CaloCube è un calorimetro omogeneo ed isotropo costituito da elementi scintillanti cubici, mentre la proposta TIC consiste nell'equipaggiare CaloCube con piani di silicio a monostrisce paralleli, che limitino la perdita in termini di risoluzione energetica e di accettanza.

Referente: Nicola Mori (at) fi infn it
Presentazione del progetto: [pdf]

TimeSpot

Sensori 3D al silicio e diamante per tracciamento ad alta risoluzione spaziale e temporale

Il tracciatori 3D si basano su un principio analogo ai riveltori al semiconduttore tradizionale: le particelle cariche che attraversano possono, in determinate condizioni, rilasciare energia facendo saltare alcuni elettroni in banda di condizione e producendo così un segnale elettrico misurabile, seppure molto piccolo. L'entità del segnale dipende dal numero di elettroni che viene interessato dal processo e quindi dallo spessore del rivelatore effettivamente attraversato dalle particelle

 

. Aumentare tale spessore ha però l'effetto indesiderato di peggiorare la risoluzione temporale, perché il tempo impiegato dagli elettroni a raggiungere gli elettrodi dipende ad esempio dall'angolo d'ingresso della particella incidente. Inoltre, le particelle ionizzanti che attraversano il rivelatore possono rilasciare energia anche per interazioni con i nuclei atomici, oltre che con gli elettroni, provocando danni al materiale: maggiore lo spessore, più velocemente il rivelatore invecchia mentre è esposto alle radiazioni.

La soluzione innovativa che si sta esplorando è la costruzione di rivelatori con geometria tridimensionale che presentino gli elettrodi "immersi" nel semiconduttore e riducendo così l'incertezza sulla misura temporale dovuta al tempo di raccolta degli elettroni. 

La geometria tridimensionale, tuttavia, non è più resistente alle radiazioni dei rivelatori tradizionali. Per ovviare al problema, i ricercatori fiorentini di TIMESPOT stanno studiando rivelatori tridimensionali al diamante: un materiale intrinsecamente molto più resistente alle radiazioni rispetto al silicio, usato nei rivelatori tradizionali, utilizzando una tecnica di manipolazione del diamante basata su grafitizzazione con luce LASER ideata a Firenze.

Referente: Silvio Sciortino (at) fi infn it
Presentazione del progetto: [pdf]

timespot

 

 

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