piano triennale 2013-2015
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piano triennale 2013-2015
Attuazione del PIANO TRIENNALE 2013-2015 Giugno 2013 1/62 2/62 INDICE Premessa...................................................................................................................................................... 5 DIREZIONE SCIENTIFICA ........................................................................................................................... 6 Divisione Elettromagnetismo ..................................................................................................................... 7 Divisione Meccanica ................................................................................................................................. 23 Divisione Ottica ......................................................................................................................................... 37 Divisione Termodinamica ......................................................................................................................... 48 Allegato 1: Laboratori principali .................................................................................................................. 62 3/62 4/62 Premessa Questo documento riporta lo schema attuativo del Piano Triennale 2013-2015, approvato dal CdA in data 26 ottobre 2012, per quanto attiene alla Direzione Scientifica e alle Divisioni dell’INRIM. Relativamente alle risorse umane, sono riportate le esigenze delle Divisioni relative a borse di addestramento alla ricerca, assegni di ricerca e alle posizioni di personale a tempo determinato e indeterminato. Le prime tre voci non gravano sui fondi ordinari di finanziamento da parte del Ministero ma sull’autofinanziamento dell’ente, mentre l’ultima voce, indicativa delle necessità delle Divisioni, è comunque soggetta al quadro normativo di riferimento. Relativamente alle richieste finanziarie indicate dalle Divisioni, l’apparente disallineamento tra queste ultime e il Bilancio di Previsione 2013 è dovuto agli introiti previsti nell’arco dell’intero anno 2013, in attesa di consolidamento. 5/62 DIREZIONE SCIENTIFICA Direzione Scientifica Coordinatore: Aldo Godone Personale impegnato Risorse umane 2013 TI Organico totale in servizio 2014 TD TI 4 2015 TD TI 4 TD 4 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, e di coordinamento scientifico. Con riferimento al Bilancio di Previsione 2013, nella tabella sotto riportata sono indicate le assegnazioni alle Divisioni. Successive integrazioni seguiranno a bilancio consolidato, secondo le richieste prospettate dalle Divisioni come indicato nei paragrafi a seguire. Div/ cap 59 60 61 17 18. 1 E 300 285 400 250 115 M 250 70 40 130 35 O 400 30 750 130 335 T 250 200 110 100 Off 10 - - 10 Direzione Scientifica 290 315 - BILANCIO DI PREVISIONE 2013 1500 900 1300 18. 2 19 22 23 24 42 43 Trasferim. Borse e assegni Funzionamento Convegni Pubbl. non invent. Stampa e rilegatura Prestaz.ioni Istituzionali Investimento Collaborat. esterni Prima assegnazione 2013 45 Missioni 9.1 9.2 9.3 80 10 35 120 10 30 10 15 25 60 70 10 30 - - 230 55 70 150 150 200 20 30 1000 250 25 40 140 850 600 350 150 150 200 20 30 1000 250 25 85 260 6/62 Divisione Elettromagnetismo L’attività scientifica 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. L’attività della divisione Elettromagnetismo si svolge nei seguenti 4 programmi: E1: E2 : E3: E4: Metrologia elettromagnetica Nanotecnologie e Dispositivi quantistici Ingegneria Elettromagnetica Magnetismo e proprietà elettromagnetiche dei materiali (resp. L. Callegaro) (resp. L. Boarino) (resp. G. Crotti) (resp. M. Pasquale) che mirano a raggiungere i seguenti obiettivi strategici: Excellent science: developing basic scientific metrology Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Implementing the SI Tensioni AC basate su sintesi da schiere di giunzioni Josephson Ponti digitali per la derivazione del Farad da EHQ Nuova realizzazione della scala per piccole correnti estendendo il metodo sulla carica di un condensatore Sistema per la calibrazione di trasduttori in corrente continua nel range 10-600A, piloti di confronto EURAMET EM S35 Quantum metrology Schiere di giunzioni SNS and SNIS per riferire in modo quantistico forme d’onda Campione quantistico di corrente: SET verticali con tecnica FIB e dispositivi per Phase Slip Dispositivi in grafene su larga area per EHQ Physics, mathematics, modelling, and ICT suitable to underpin metrology Determinazione analitica delle soglie di instabilità di onde di spin in nano dispositivi magnetici Studio e simulazione numerica di effetti termici, dinamiche di magnetizzazione e fenomeni di spintransfer Meeting the societal challenges in Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Energy Riferibilità di sistemi, metodi e algoritmi per la misura e il controllo di smart grids con sorgenti rinnovabili di energia Preparazione, caratterizzazione and studio di nuovi materiali funzionali e magnetici per il progetto di dispositivi elettromeccanici con efficienza energetica Environment Misura della conducibilità elettrolitica del bioetanolo per stimarne la qualità Metrologia della salinità degli oceani Health Analisi della esposizione umana a campi EM in ambito biomedicale Preparazione e caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche funzionali per applicazioni biomedicali e studio del legame di affinità con il recettore per complessi-bersaglio ad alta specificità 7/62 Industrial leadership: addressing the innovation gap Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Traceability & dissemination of SI units Messa in opera di un comparatore criogenico di corrente per la riferibilità al EHQ Estensione del riferimento di capacità alle frequenze di 10 MHz con miglioramento della affidabilità Sviluppo di un nuovo and campione di trasferimento riferibile di potenza in alta frequenza fino a 220 GHz Sviluppo e riferibilità di misure magnetiche di nano strutture per rivelazione Estensione del campione di conducibilità elettrolitica a valori molto alti e molto bassi Industry-driven projects Metodi di calibrazione efficiente di sensori di potenza industriali fino a 110 GHz Nuovi materiali nanostrutturati con funzionalità aggiunte per trasporto di carica e spin e manipolazione di dinamiche di magnetizzazione: semiconduttori magnetici diluiti, grafene, polimeri conduttivi, schiere di nanofili and nanodots Key & enabling technologies Tecnologie per dispositive e materiali nanostrutturati: nanogiunzioni, rivelatori a nanobolometro, selfassembly sotto i 50 nm Generazione, rivelazione e simulazione micromagnetica di effetti termoelettrici e correnti di spin (effetti Seebeck e spin-Seebeck) Service to industry and society Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Attività di taratura e prova Certificazione di prove e tarature Attività per sistema di qualità (audit interni, procedure di misura, mantenimento di CMC) Servizio di audit per l’ente italiano di accreditamento (ACCREDIA) Trasferimento tecnologico Consulenza e formazione scientifica e tecnica sulle misure 8/62 Gli obbiettivi strategici e i risultati principali sono perseguiti nell’ambito dei nove progetti PE1-9. Progetto Obbiettivo PE1: Implementation of the 1) Sviluppo di un generatore Josephson di tensioni arbitrarie (EMRP 2012 "QInternational System of wave", MIUR Premiale P4, PRIN 2009) in cryocooler units (SI) 2) Messa in opera di una nuova scala di resistenza in regime continuo basata su comparatore di correnti criogenico Coordinatore: L. Callegaro 3) Facility di taratura per DC current transducers (DCCT) per forti correnti; INRIM pilota del confronto EURAMET.EM-S35 4) Estensione della scala di piccole correnti a 1 nA (MIUR Premiale P4) Referenti principali: 5) Estensione dei campioni di tensione e corrente in regime alternato verso la V. Basso. P.P. Capra, radiofrequenza F. Durbiano 6) Realizzazione del farad "quantistico" con ponti digitalmente assistiti (EMRP 2012 "AimQuTE" e MIUR Premiale P4) 7) Estensione della scala di piccole capacità in radiofrequenza (100 MHz) con il metodo S-matrix (collaborazione METAS) 8) Riferibilità delle misure di rumore elettrico alle frequenze acustiche 9) Estensione del campione di conducibilità elettrolitica a valori estremi di conducibilità (acqua ultrapura e acqua di mare: EMRP 2010 "Ocean") 10) Partecipazione a confronto EURAMET sulla densità di flusso magnetico (magnetometria NMR) 1) Sviluppo di array sia SNS che SNIS per il trasferimento di forme d’onda PE2: Quantum metrology perfettamente quantizzate in misure pratiche di tensioni con Coordinatori: E. Monticone, campionamento, anche sviluppando sistemi operanti in cryocooler A. Sosso (Progetto EMRP2012 QWave) 2) Realizzazione di giunzioni per elettronica singolare tramite FIB: contribuendo al progetto MICROPHOTON EMRP 2012, questa ricerca sarà diretta alla standardizzazione della misura criogenica di sistemi quantistici governati dalle leggi dell’elettronica singolare 3) Realizzazione e caratterizzazione di giunzioni mesoscopiche per un campione di corrente per la chiusura del triangolo metrologico (progetto premiale P4 wp 1 e 4) e per rivelatori SQUID 4) Implementazione di nanofili di Ti per meandri e resistori in grado di verificare il quantum phase slip 5) Realizzazione di nanoSQUID con superconduttori a bassa e alta Tc per misure di piccoli segnali (Progetto MetNEMS EMRP 2011) PE3 Smart Energy networks Il Progetto si propone di fornire il quadro metrologico di riferimento per le misure di energia, di potenza in regime non sinusoidale e della qualità della potenza Coordinatori: G. Crotti, (PQ). I risultati che si intendono conseguire nel triennio sono: U. Pogliano 1) La costruzione della riferibilità per le misure di potenza elettrica, di energia e di qualità della potenza in condizioni non sinusoidali e lo sviluppo di sistemi di taratura per trasduttori e sistemi con uscita analogica e digitale 2) Lo sviluppo di algoritmi per: a) l’accurata determinazione di componenti armoniche in forme d’onda distorte; b) la valutazione dei parametri che caratterizzano la PQ; c) la ricostruzione dei fasori 3) La realizzazione e sperimentazione di sistemi di misura riferibili di PQ basati su trasformatori non-convenzionali e la messa a punto di un banco per la verifica delle loro prestazioni metrologiche 4) La realizzazione di un sistema di riferimento per tarature in sito di sistemi di misura AC in alta tensione PE4 Sustainable electric L’obbiettivo del progetto è quello di migliorare la sostenibilità nella produzione e power nell’utilizzo dell’energia elettrica puntando in particolare al miglioramento del Coordinatore: M. Zucca rendimento energetico dei dispositivi. I principali risultati attesi nel prossimo triennio, sono i seguenti: 1) Determinazione dei parametri di influenza dell’efficienza di microgeneratori magnetostrittivi 2) Comportamento fisico di materiali magnetocalorici: a base LaFeSi, a base Fe2P e a base Mn 3) Preparazione e caratterizzazione di materiali a base Mn senza terre rare 4) Misure di anisotropia magnetica e dei cicli di isteresi nei magneti 9/62 permanenti in funzione della temperatura con metodo PFM Perdite di lamierini sottili dello spessore di 20 micron, a base Fe-Co e FeSi, con analisi 1D/2D fino a 10 kHz 6) Caratterizzazione e studio dei modelli fisici della permeabilità magnetica e delle perdite fino alla frequenza di 1 GHz in leghe dolci 7) Sviluppo e validazione di un codice di calcolo per la determinazione delle perdite in dispositivi magnetici innovativi PE5: Electromagnetic fields, 1) Sviluppo di modelli e metodi di misura avanzati per la dosimetria EMC and human health elettromagnetica a) modelli numerici validati per la stima delle grandezze dosimetriche Coordinatore: O.Bottauscio indotte per effetto dell’esposizione a campi elettromagnetici b) valutazione dell’esposizione umana nella diagnostica MRI e alla radiazione elettromagnetica nel campo dei THz c) analisi degli effetti fisici conseguenti alle terapie di stimolazione elettromagnetica transcranica 2) Produzione e caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche funzionalizzate a) ruolo del rivestimento o della matrice sulle proprietà magnetiche di aggregati di nanoparticelle b) stabilità di soluzioni disperse di nanoparticelle e definizione del rivestimento ottimale per il miglioramento delle proprietà magnetiche in applicazioni di rilascio di farmaci e ipertermia c) impiego di tecniche di misura di conducibilità elettrolitica per la valutazione di fasi Fe2O3 e Fe3O4 e la stabilità di sospensioni in acqua con solventi polari 3) Modelli numerici per lo studio dei fenomeni di affinità fra superfici funzionalizzate e molecole obiettivo a) analisi dell’affinità recettore-ligando per diversi sistemi biomolecolari b) supporto alla progettazione di complessi probe-target ad elevata specificità 1) Trasferimento di strati di grafene da CVD su substrati isolanti: SiO2, PMMA, PE6: Nanotecnology BN Coordinatore: G. Amato 2) Strutturazione di semplici dispositivi in grafene 3) Misure di mobilità elettrica e lunghezza di coerenza di spin in grafene 4) Simulazione di dispositivi Hall in grafene 5) Campioni di Dilute Magnetic Semiconductors (DMS) nano strutturati (nanodots e nanowires di Ge:Mn) e nanofili di silicio 6) Dispositivi MOS a DMS per il controllo elettrico di magnetizzazione 7) Applicabilità delle nuove tecnologie nanolitografiche su larga area alla crescita e strutturazione di film con elevato ordine strutturale 1) Realizzazione e caratterizzazione sperimentale di strutture e nanostrutture PE7: Nanomagnetism magnetiche in forma di film sottili e multilayer sia metallici che ibridi es. array di dot/anti-dot per il magnetotrasporto e la generazione di spinwaves, strutture/array di asteroidi per studi di dinamica di vortici/anti-vortici, Coordinatori: G. Durin, nanostrip con magnetizzazione in piano e fuori dal piano P. Tiberto 2) Studio dell'interazione degli spin elettronici e dinamica di magnetizzazione per applicazioni alla magneto-elettronica (spintronica) come memorie, dispositivi logici e sensori 3) Controllo della magnetizzazione con correnti spin-polarizzate in nanostrutture magnetiche, considerando gli effetti termici spin-Seebeck ed spin-orbita (Rashba, spin Hall, etc.) 4) Sintesi e caratterizzazione di nano particolati ed inclusioni magnetiche per applicazioni varie (industriali, ICT, biologiche, mediche, archeologia, datazione ecc) 5) Sviluppo di modelli teorici e simulazioni di dinamica non-lineare con codici micromagnetici basati su calcolo parallelo PE8: RF -Microwaves and Nel progetto sono studiati campioni e sistemi di misura di potenza e parametri di THz gap scattering (S) in onda millimetrica e la spettrometria nel dominio del tempo al THz. Gli obbiettivi proposti ed i risultati attesi sono: Coordinatore: L. Brunetti 1) Sviluppo di campioni di potenza e parametri S e studio della loro riferibilità ed incertezza di misura 10/62 5) 2) Realizzazione di un Time-domain Spectrometer al THz e relativo studio dell’incertezza 3) Realizzazione di un micro calorimetro in guida d’onda millimetrica (110 GHz) 4) Studio di un comparatore quasi-ottico per definire un metodo alternativo al trasferimento del campione di potenza 5) Caratterizzazione dei materiali -permettività e permeabilità- RF e microonde PE9: Calibration and testing 1) Indagine a livello internazionale delle possibilità di sviluppo e qualificazione dell’attività di certificazione tecnica della Divisione investigando esigenze di Coordinatore: C. Cassiago riferibilità di Istituti metrologici Nazionali di paesi emergenti 2) Analisi dei servizi di taratura forniti dalla Divisione al fine di migliorarne Referenti principali: l’offerta, evitando la sovrapposizione con servizi forniti dai Laboratori F. Galliana, A. Sardi accreditati 3) Sviluppo delle capacità di prova al fine di coprire l’esigenza di laboratori di parte terza per la verifica di rispondenza alla normativa tecnica di apparecchiature elettriche ed elettroniche 4) Interfacciamento con Il Servizio tecnico per le attività rivolte ai laboratori di taratura (SAL) allo scopo di programmare e gestire al meglio le risorse della Divisione (es. confronti di misura interlaboratorio) e con il Sistema della Qualità INRIM, allo scopo di snellire le criticità dell’applicazione del medesimo nei laboratori della Divisione 5) Analisi del INRIM programma di certificazione per renderlo applicabile a tutte le realtà della Divisione e in armonia con i requisiti del Sistema della Qualità 6) Studio di fattibilità per il soddisfacimento dei requisiti per l’accreditamento come test provider (in accordo a ISO/IEC 17043) per confronti inter laboratorio nazionali e internazionali DESCRIZIONE DEI PROGETTI E PRINCIPALI RISULTATI ATTESI PE1 Miglioramento del sistema internazionale delle unità (SI) Il progetto si occupa della realizzazione e riproduzione delle unità elettriche e magnetiche del sistema internazionale SI, e della realizzazione delle scale multiple e sottomultiple delle unità stesse. L’attività prevista è la ricerca sui campioni, i sistemi e metodi di misura, nonché le tecniche di calibrazione per campioni materiali; inoltre si occupa dello sviluppo delle scale di riferibilità in modo da soddisfare le nuove richieste di riferibilità che scaturiscono da altri progetti dell’INRIM, dai centri di taratura, e dal mondo scientifico e industriale; infine vi è la partecipazione ai confronti metrologici internazionali CCEM, CCQM e EURAMET. Enfasi particolare è rivolta alla revisione prevista del SI, che definisce le unità di misura a partire dalle costanti fondamentali di natura, e chiede lo sviluppo di nuovi campioni basati su effetti quantistici. Principali attività previste per il periodo 2013-2015, con relativi finanziamenti e cooperazioni: 1) Sviluppo di un sintetizzatore di tensione basato su schiera di giunzioni Josephson come campione quantistico in AC. Progetto premiale MIUR P4, wp4, 2012 JRP “Q Wave” e PRIN 2009; 2) Implementazione di una nuova scala di riferibilità di resistenza, basata su un comparatore criogenico di corrente che migliori le CMC dell’INRIM e permetta lo studio di nuovi dispositive per QHR, compresi gli array; 3) Realizzazione di una facility per la calibrazione di trasduttori DC di corrente (DCCT) nel range 10600 A, dichiarazione di CMC sui rapport di alte correnti. INRIM pilota del confronto internazionale EURAMET EM-S35 “"High DC current ratio"; 4) Estensione delle scale di tensione e corrente in regime alternato verso la radiofrequenza (100 MHz); 5) Implementazione di ponti di impedenza assistiti digitalmente per la realizzazione del "quantum farad", ovvero unità e scala di capacità direttamente riferibile all'effetto Hall quantistico (Progetto Premiale MIUR WP4, e EMRP 2012 "Aim QuTE"); 6) Estensione della scala di capacità elettrica per frequenze sino a 100 MHz, nuova implementazione del metodo S-matrix con analizzatori di reti vettoriali, ed espressione dell'incertezza con il metodo GUM-tree (collaborazione con METAS, Svizzera); 7) Metodi di misura del rumore, riferibili alle unità SI, e con sensibilità sino al pV/sqrt(Hz) nella banda audio; 11/62 8) Estensione del campione di conducibilità elettrolitica verso conducibilità ultra-basse e molto elevate, e anche per materiali non in soluzione acquosa. Implementazione della produzione di materiali di riferimento certificati. EMPR 2009 "Biofuels" e EMRP 2010 "Ocean"; 9) Implementazione di un nuovo campione di induzione magnetica per bassi campi magnetici, basato sulla risonanza magnetica nucleare. PE2 Metrologia quantistica elettromagnetica Il progetto si occupa dello studio e realizzazione di dispositive e sistemi di misura basati sulla quantizzazione della carica, del quanto di flusso e del numero di fotoni, per la metrologia elettromagnetica e l’informazione quantistica. La riferibilità della metrologia elettrica DC ai campioni quantistici è saldamente stabilita, ma stanno sviluppandosi applicazioni nuove che richiedono specifici obbiettivi. Nel campo delle misure di tensione è richiesta una miglior precisione nella calibrazione di segnali variabili nel tempo a seguito delle accresciute prestazioni di dispositivi e strumentazione a semiconduttore. Questo è possibile tramite il campione Josephson in AC che è in grado di fornire sia una alta precisione che un basso rumore, permettendo la calibrazione di segnali dipendenti dal tempo con la stessa precisione oggi ottenibile in continua. Per aumentare il numero di potenziali utilizzatori di campioni quantistici, è necessario l’utilizzo di dispositivi in grado di funzionare in un ambiente senza liquidi criogenici, che vanno quindi realizzati e misurati. Un grande impatto sia dal punto di vista scientifico che della riferibilità delle grandezze elettriche è legato alla messa in opera di un campione quantistico di corrente evoluto. Verranno allo scopo studiati e sperimentati sia il SET ibrido con metallo e superconduttore che la proposta di Moji per il salto di fase quantistico, QPS, in nanofilo superconduttore di larghezza inferiore alla lunghezza di coerenza. Principali risultati attesi: Sviluppo di array sia SNS che SNIS per il trasferimento di forme d’onde perfettamente quantizzate in misure pratiche di tensioni con campionamento, utilizzando dispositivi operanti in cryocooler. Realizzazione di SET tramite FIB: contribuendo al progetto MICROPHOTON EMRP 2012, questa ricerca sarà diretta alla standardizzazione della misura criogenica di sistemi quantistici governati dalle leggi dell’elettronica singolare. La innovativa ricerca in campi quali la rivelazione di fotoni a microonda e la computazione quantistica richiede una sostanziale revisione delle tecniche di fabbricazione per la realizzazione di giunzioni mesoscopiche. Implementazione di nanofili di Ti per meandri e resistori in grado di verificare metrologicamente il QPS. (Dettagli su queste attività sono riportate nel progetto premiale P4, wp 1 e 4.) PE3 Reti di energia intelligenti Una rete europea di trasmissione e distribuzione dell’energia, sostenibile, efficiente e sicura, deve evolvere verso un sistema intelligente in grado di gestire e regolare il flusso bidirezionale di potenza generata e assorbita dai diversi nodi in presenza di generazione distribuita da fonti rinnovabili. Essa necessità quindi di continue informazioni e del controllo costante del suo stato. Questi aspetti rendono cruciale la misura e il monitoraggio della quantità e della qualità dell'energia, elementi il cui sviluppo costituisce una delle linee di attività identificate da Horizon 2020 per il raggiungimento dell'obiettivo di un'energia sicura, pulita ed efficiente. In questo contesto, il progetto mira a stabilire il quadro metrologico per le misure della potenza elettrica, in regime non sinusoidale e della qualità dell'energia, mediante il raggiungimento di tre obiettivi principali. 1) Riferibilità per le misure di potenza elettrica, di energia e di qualità della potenza in condizioni non sinusoidali. La riferibilità sarà sviluppata a partire dalle unità di tensione e la resistenza riprodotte dagli effetti Josephson e Hall quantistico. L’estensione dei campi di misura sarà ottenuta mediante divisori di tensione o con la trasformazione della corrente in una tensione adeguata per il campionamento, le tensioni così ottenute saranno quindi campionate e trattate dai sistemi di acquisizione. Tutte queste attività saranno svolte nell'ambito dei progetti PRIN e Progetto premiale P3. Principali risultati attesi: Riferibilità per segnali di tensione e di corrente non-sinusoidali. Estensione delle capacità di taratura. 2) Sistemi e strumenti per un’accurata riduzione delle grandezze di misura nelle reti di trasmissione e distribuzione. 12/62 La misura di energia e potenza nelle reti in media e alta tensione implica la riduzione dei livelli di tensione e corrente a valori compatibili con quelli degli strumenti di misura. In questo contesto verranno realizzati sistemi di riferimento per la taratura e la caratterizzazione di precisione dispositivi di misura basati su trasduttori elettronici di corrente e tensione di nuova generazione con basso livello di potenza in uscita. Nell’ambito del progetto premiale 2012, le capacità di taratura verranno estese a segnali di ampiezza e contenuto armonico pari a quelli che si riscontrano nelle reti di trasmissione e distribuzione, con particolare riferimento alle misure di interesse per la valutazione della qualità della potenza. Il problema dell’assicurazione della riferibilità delle misure effettuate con trasduttori elettronici di media e alta tensione con uscita digitale e dei concentratori di segnale associati verrà affrontato nell’ambito di una collaborazione con RSE S.p. A. Milano. Principali risultati attesi: Trasduttori di riferimento di nuova architettura per la riduzione dei livelli di tensione e corrente Sistemi di riferimento per la taratura di trasformatori di corrente e tensione non convenzionali con uscita analogica e digitale. 3) Sistemi, metodi e algoritmi per il monitoraggio, la diagnostica e il controllo di “Smart Grid” in presenza di fonti a energia rinnovabile. Nell’ambito del progetto EMRP ENGO4 verranno sviluppati sistemi per la caratterizzazione di misuratori di fase sincronizzati che includano algoritmi per: a) l’accurata determinazione di componenti armoniche in forme d’onda distorte; b) la valutazione dei parametri che caratterizzano la Qualità della Potenza (PQ); c) la ricostruzione dei fasori. Con riferimento alle misure in media tensione, verranno realizzati dei campioni secondari per tarature in sito e misure di PQ. Verranno inoltre messi a punto sistemi di generazione che consentano la riproduzione delle effettive condizioni di misura riscontrabili sulle reti in media tensione. Nell’ambito del progetto EMRP ENG04 verranno effettuate misure di PQ in siti caratterizzati dalla presenza di sorgenti di energia da fonti rinnovabili con il triplice scopo di ottimizzare le procedure di misure, identificare gli elementi critici e analizzare i livelli di incertezza ottenibili in campo. Principali risultati attesi: Sistemi di generazione e misura per tarature in-situ e misure di qualità della potenza. Banco di riferimento per la verifica delle prestazioni metrologiche di sistemi di misura di qualità della potenza. PE4 Nuovi materiali e tecnologie per l’efficienza e il risparmio energetico L’obiettivo del progetto è quello di migliorare la sostenibilità nella produzione e nell’utilizzo dell’energia elettrica puntando, in particolare, al miglioramento del rendimento energetico dei dispositivi. L’efficienza di molti dispositivi elettrici, in particolare dei generatori, dei motori, degli attuatori e dei sensori, può essere migliorata nella fase di progetto ricorrendo all’utilizzo di materiali per la conversione dell’energia con caratteristiche migliorate, ovvero pensando all’adozione di nuovi materiali e perseguendo il miglioramento della loro caratterizzazione. Ciò comporta lo studio di materiali magnetici dolci con elevata permeabilità e basse perdite di energia, di materiali magnetici duri per la realizzazione di magneti permanenti e di materiali funzionali che accoppiano la variazione di una particolare grandezza fisica al processo di magnetizzazione, quale ad esempio la temperatura (effetto magnetocalorico) o le dimensioni (effetto magnetostrittivo). In questo contesto il ruolo di un NMI è quello di essere soggetto attivo negli sviluppi della ricerca del settore, concentrando gli sforzi, come impone la sua missione, nella caratterizzazione dei materiali e nello sviluppo dei relativi modelli fisici. Nel contesto del programma “Horizon 2020”, si sottolinea che le parole chiave “Advanced materials”, sono evocate anche in riferimento ad una industria sostenibile, che assorba minore energia e riduca le emissioni di anidride carbonica. Vale la pena dire a questo proposito, che i materiali magnetocalorici dovrebbero fornire un miglioramento dell'efficienza nei sistemi di raffreddamento di circa il 20%. Alcuni risultati attesi, legati a progetti finanziati sono specificati nel seguito. Materiali funzionali 1) Analisi modellistica e sperimentale dei parametri di influenza dell’efficienza di micro generatori magnetostrittivi. (Progetto premiale, finanziato dal MIUR, WP1, e progetto EMRP ENG 02, 2013). 2) Studio del comportamento fisico di materiali magnetocalorici: a base LaFeSi, a base Fe2P e a base Mn (Progetto DRREAM FP7, 2014) e della relazione tra origine microscopica del magnetismo ed effetto magnetocalorico ottimale a temperatura ambiente (Progetto DRREAM citato). 3) Preparazione e caratterizzazione di magneti permanenti massivi a base Mn senza terre rare (collab. con SATIE-ENS, Cachan). 13/62 4) Studio dell’anisotropia magnetica e dei cicli di isteresi nei magneti permanenti in funzione della temperatura mediante il metodo PFM (Pulsed Field Magnetometry). (Progetto premiale P3,WP3, 2014). Materiali magnetici dolci 1) Modelli e misure 1D/2D, fino a 10 kHz, delle proprietà magnetiche e delle perdite di lamierini sottili dello spessore di 20 micron, a base Fe-Co e Fe-Si. Caratterizzazione e studio dei modelli fisici della permeabilità magnetica e delle perdite fino alla frequenza di 1 GHz in diverse leghe di materiali magnetici dolci. 2) Programmi di calcolo e attività sperimentale su dispositivi 3) Sviluppo di un codice di calcolo per la determinazione delle perdite in dispositivi magnetici innovativi. 4) (Progetto premiale P3, WP1, 2013). PE5 Elettromagnetismo per la salute umana Le attività di ricerca nel campo del bioelettromagnetismo hanno un ruolo importante su tematiche relative alla salute dell’uomo. In questo ambito, saranno perseguite due tematiche di ricerca riguardanti l’interazione fisica tra campi elettromagnetici e entità biologiche e le interazioni elettrostatiche a livello molecolare. Per quanto concerne il primo tema, si intende sviluppare strumenti avanzati per la dosimetria elettromagnetica da applicare alla valutazione dell’esposizione umana ai campi elettromagnetici presenti in ambiente MRI e alla radiazione nella regione del THz. Con riferimento al secondo tema, saranno approfonditi gli studi di affinità di legame tra superfici funzionalizzate (e.s. nanoparticelle) e specifiche molecole bersaglio. Saranno inoltre sviluppate tecniche di caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche per applicazioni diagnostiche e terapeutiche, quali biomolecular sensing, rilascio mirato di farmaci e ipertermia. In particolare, la ricerca si articolerà nei seguenti ambiti: Sviluppo di modelli e metodi di misura avanzati per la dosimetria elettromagnetica I principali risultati attesi sono: a) modelli numerici validati per la stima delle grandezze dosimetriche indotte per effetto dell’esposizione a campi elettromagnetici, b) valutazione dell’esposizione umana nella diagnostica MRI e alla radiazione elettromagnetica nel campo dei THz, c) analisi degli effetti fisici conseguenti alle terapie di stimolazione elettromagnetica transcranica. Produzione e caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche funzionalizzate I principali risultati attesi sono: a) ruolo del rivestimento o della matrice sulle proprietà magnetiche di aggregati di nanoparticelle, b) stabilità di soluzioni disperse di nanoparticelle e definizione del rivestimento ottimale per il miglioramento delle proprietà magnetiche in applicazioni di rilascio di farmaci e ipertermia, c) impiego di tecniche di misura di conducibilità elettrolitica per la valutazione di fasi Fe2O3 e Fe3O4 e la stabilità di sospensioni in acqua con solventi polari. Modelli numerici per lo studio dei fenomeni di affinità fra superfici funzionalizzate e molecule obiettivo I principali risultati attesi sono: a) analisi dell’affinità recettore-ligando per diversi sistemi biomolecolari, b) supporto alla progettazione di complessi probe-target ad elevata specificità. PE6 Nanotecnologie Una grande sfida in Nanotecnologie è lo sviluppo di nuovi materiali e dispositivi che consentono un preciso controllo di singoli quanti di carica e / o spin. Per raggiungere tale obiettivo, è richiesto di aggiungere funzionalità ai materiali nanostrutturati e / o il loro inserimento in un nanodispositivo. Si segnalano tre principali obbiettivi e risultati attesi. 1) Un obiettivo principale sarà una tecnologia affidabile per la deposizione di grafene su larga area, fondamentale per una varietà di applicazioni, come il QHE a temperatura ambiente, trasporto di spin, sensori magnetici (ad esempio il rilevamento di nanoparticelle magnetiche), sonde locali di campi elettrici o cariche con alta sensibilità, etc. Verrà utilizzato un nuovo approccio di post-trattamento per la riduzione degli strati di grafene depositati, e per il loro trasferimento su opportuni substrati o la realizzazione di grafene sospeso. 2) Un altro aspetto fondamentale è la deposizione controllata di schiere di nanostrutture di DMS (semiconduttori magnetici diluiti) da MBE. In questo caso, le proprietà di trasporto superiori dei semiconduttori sono abbinati con il magnetismo dovuto ad a impurezze di doping (principalmente Mn). Sono previsti dispositivi in cui la risposta magnetica può essere azionata per mezzo di campi elettrici e correnti. 3) Infine, il progetto tenderà a ridurre il limite per le tecniche litografiche avanzate, come EBL o FIB per realizzare o migliorare i dispositivi per la metrologia quantistica (SET, giunzioni Josephson submicrometriche), o ad accoppiarle con altri approcci (Self-Assembly litografia di nanosfere e 14/62 copolimeri a blocchi). Tali sforzi sono di grande importanza strategica per l'ulteriore riduzione dei dispositivi o la litografia 3D. PE7 Nanomagnetismo Il nanomagnetismo come branca delle nanoscienze è basata sui principi di organizzazione come il confinamento geometrico, la prossimità fisica e l'auto-organizzazione chimica. La motivazione risiede nella richiesta di magneti permanenti molto intensi, nei mezzi di registrazione ad altissima densità, nei sensori magnetici e nella strategie di sensori nano-biomagnetici. Il progetto affronta le sfide e i problemi scientifici che includono le strategie di fabbricazione e gli esperimenti che esplorano i nuovi effetti di spin, sia nei metalli che nei sistemi ibridi (semiconduttori magnetici diluiti, grafene, sistemi ferroelettrici), ed anche i modelli teorici che mirano a comprendere i fenomeni osservati. Scopo del progetto saranno lo studio delle proprietà elettromagnetiche e le loro applicazioni in una varietà di sistemi magnetici, dalle particelle isolate, ai nanodots, nanofili, film sottili e multilayers. Si prevedono i seguenti obbiettivi e risultati: 1) Realizzazione e caratterizzazione di nano-strutture magnetiche in film sottili magnetici e multilayer in sistemi metallici e ibridi, come array di anti-dot per il magnetotrasporto e la generazione di spinwaves, strutture/array di asteroidi per studi di dinamica di vortici/anti-vortici, nanostrip con magnetizzazione in piano e fuori dal piano. In questo contesto, saranno studiati il design di sensori a magnetoresistenza anisotropica e a spin-valve per applicazioni come sensori biomagnetici. 2) Studio dell'interazione degli spin elettronici con lo stato di magnetizzazione nelle nanostrutture, per applicazioni alla magneto-elettronica (spintronica) come memorie, dispositivi logici e sensori per comprendere i processi di inversione della magnetizzazione in mezzi strutturati policristallini per applicazioni nella sensoristica e nei dispositivi a memorie magnetiche. 3) Controllo totale dello stato di magnetizzazione mediante correnti polarizzate di spin in strutture nanomagnetiche. L'effetto spin-Seebeck ed altri nuovi effetti di spin-torque (spin-orbita, Rashba, spin Hall) saranno studiati in dettaglio. Verrà anche studiata la generazione e la propagazione di onde di spin per stabilire una connessione chiara tra la geometria e le proprietà di scattering delle onde per lo sviluppo di dispositivi magnonici, come filtri sintonizzabili. 4) Continuo sviluppo degli aspetti generali della dinamica di magnetizzazione attraverso modelli teorici e implementazione di strumenti micromagnetici basati su GPU ad alte prestazioni. Verrà studiata la dinamica di magnetizzazione non lineare di nanosistemi (singole particelle, nanodots) considerando le interazioni della magnetizzazione con il trasporto elettronico, il ruolo delle fluttuazioni termiche e l'instaurarsi di dinamiche caotiche. Simulazioni basate sul micromagnetismo considereranno processi di magnetotrasporto, dinamiche di magnetizzazione controllati da effetti di spin torque, e processi di pinning/depinning di pareti di dominio. 5) Studio di dispositivi elettromagnetici basati sulla manipolazione e controllo della carica e dello spin elettronico per applicazioni metrologiche e ITC. PE8 RF, microonde e TeraHertz gap Applicazioni scientifiche e militari, quali la ricerca sul clima, la rivelazione a distanza e la spettroscopia, anche per radar ad alta risoluzione, nonché un gran numero di applicazioni commerciali quali la comunicazione wireless short-range, il radar per auto motive, la strumentazione di sicurezza e la diagnostica medica, stanno valutando l’impiego di lunghezze d’onde più corte, a causa di precisi vantaggi quali maggiori velocità di trasferimento dei dati, miniaturizzazione e più elevata risoluzione spaziale, ma hanno bisogno di un adeguato supporto metrologico. La potenza ad alta frequenza (HF) è la più importante delle grandezze chiave in onda millimetrica che oggi possano essere misurate con confidenza oltre 100 GHz, a causa di una difficoltà di riferibilità al SI. Questa riferibilità richiede lo sviluppo di sensori e calorimetri di trasferimento riferibili sia per la guida d’onda che per la linea coassiale: quest’ultima può essere usata fino a 110 GHz, mentre sistemi in guida possono lavorare nel cosiddetto THz gap. Poiché un singolo laboratorio nazionale non può sviluppare e mantenere tutti i sistemi per la riferibilità in HF, si propone di lavorare in un consorzio europeo degli istituti metrologici in modo da avere come obbiettivo lo sviluppo di metodi e campioni di misura riferibili per la potenza HF tra 50 e 300 GHz, con l’intento di estenderli nel THz gap. In questo ambito il laboratorio INRIM intende svolgere due obiettivi: 1) Progetto e realizzazione di un nuovo micro calorimetro in guida d’onda per frequenze fino a 220 GHz basato su un termostato secco e carichi termici di tipo termoelettrico. 2) Studio e realizzazione di comparatori e riflettometri quasi-ottici per definire un metodo alternativo alla calibrazione di trasferimento di potenza basata su sistemi tradizionali a guida d’onda cava. 15/62 PE9 Calibrazioni e misure di prova Il progetto contribuisce sia all’attività di riferibilità che a quella vera e propria di misura e prova. L’obiettivo è il mantenimento delle capacità di misura e prova delle grandezze elettromagnetiche, così da fornire un supporto ai laboratori e alle organizzazioni e industrie di misura e di prova. L’attività continuativa prevede: 1) Il mantenimento dei riferimenti e delle capacità di misura (CMC) nel campo delle grandezze elettriche (campioni, strumentazione e materiali); 2) Il supporto al sistema di qualità INRIM, il mantenimento e sviluppo di procedure di calibrazione e prova, l’implementazione degli audit interni e la taratura dei campioni interni alle divisioni dell’INRIM; 3) La collaborazione al sistema Italiano di accreditamento (ACCREDIA) attraverso il servizio tecnico per i laboratori di calibrazione (SAL). L’attività di sviluppo è rivolta a: 1) analisi dei sevizi di calibrazione e prova forniti per migliorare e espandere l’offerta, dando priorità ai livelli qualitativi più alti; 2) investigazione a livello internazionale sulla possibilità di sviluppo e qualificazione della certificazione tecnica con la finalità di attivare un servizio anche per laboratori non italiani; 3) studio di fattibilità per ottenere l’accreditamento come test provider qualificato (in accordo con la ISO/IEC 17043) sia per i confronti nazionali che inter-laboratorio. 16/62 RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (k€) ** Descrizione 2013 Contratti con piano spesa approvato 490.5 Progetti premiali 1060 Tarature e prove 2014 2015 1607.5 1503.5 1607.5 1503.5 770 Tot 2320.5 contratti di ricerca senza piano spesa approvato 340 Tot 2660.5 (**) Qui, come in seguito, per gli anni 2014 e 2015 non sono conteggiati introiti da possibili progetti premiali. SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (k€) Descrizione 2013 Investimento 1420 Funzionamento 650.3 Missioni 137.6 Personale 402.8 Totale 2610.7 2014 2015 1702 1586 RISORSE UMANE Personale al 31/12/2012 Ricercatori TI 28 Tecnologi TD 3 TI 8 Totale Tecnici TD TI 21 TD 60 Ulteriori risorse umane Assegnisti Borsisti Dottorandi 2 4 10 Totale Associati e incarichi 20 36 Programmazione fabbisogno personale nel triennio (TD non ricadono sul FOE) Anno 2013 2014 2015 Ricercatori TD 2 2 2 TI* 1 1 1 Tecnologi TI* Totale Tecnici TD TI* 1 1 1 1 TD 3 5 5 (*) Richieste soggette al quadro normativo di riferimento. Programmazione fabbisogno altro personale nel triennio (non ricadono sul FOE) Anno 2013 2014 2015 Assegnisti 5 Borsisti 4 Dottorandi 5 Totale 14 17/62 RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE Programma E4 (fondi progetto premiale P4) E3 E2 Spesa prevista (k€) Strumentazione richiesta Sistema magnetometro 330 Sistema per generazione azioni di torsione controllate Mask aligner e pattern generator 150 150 Programma Intervento strutturale richiesto E1 E2 E3 Centrale termica edificio C Ristrutturazione seconda parte QR Laboratorio alte tensioni E1 E1 Pompe lab. criomagnetico Allestimento laboratorio THz Metrology Anno 2013-2015 2013-2014 2013-2014 2013 2013 Spesa prevista (k€) 50+250+250 150 50 20 10 Con riferimento alle cifre complessive assegnate alla divisione Elettromagnetismo sulla base del Bilancio di Previsione 2013, viene fatta la seguente assegnazione ai programmi (cifre in k€): Prima assegnazione 2013 Investimento Funzionamento Div/ cap 59 60 61 17 18.1 18.2 E0 100 123 340 110 55 - E1 43 50 15 25 15 26 E2 62 - 15 62,5 15 - E3 46 82 15 18 15 37 E4 Totale 49 30 15 34,5 15 17 300 285 400 250 115 80 18/62 Programma E1- Metrologia Elettromagnetica Responsabile: Luca Callegaro Personale impegnato (TPE) Personale 2013 Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot. Ulteriori risorse umane Totale TI 9,7 7,8 17,5 2014 TD 0,7 0 0,7 1,2 associati 19,4 + associati TI 9,7 7,8 17,5 2015 TD 2 1 3 3,2 associati 23,7 + associati TI 9,7 8,8 18,5 TD 1 0 1 3,2 associati 22,7 + associati Articolazione del programma Progetto E1 - Miglioramento del sistema internazionale delle unità (SI) Sviluppo di un generatore Josephson di tensioni arbitrarie (EMRP 2012 "Q-wave", MIUR Premiale P4, PRIN 2009) in cryocooler Messa in opera di una nuova scala di resistenza in regime continuo basata su comparatore di correnti criogenico Facility di taratura per DC current transducers (DCCT) per forti correnti; INRIM pilota del confronto EURAMET.EM-S35 Estensione della scala di piccole correnti a 1 nA (MIUR Premiale P4) Estensione dei campioni di tensione e corrente in regime alternato verso la radiofrequenza Realizzazione del farad "quantistico" con ponti digitalmente assistiti (EMRP 2012 "AimQuTE" e MIUR Premiale P4) Estensione della scala di piccole capacità in radiofrequenza (100 MHz) con il metodo S-matrix (collaborazione METAS) Estensione del campione di conducibilità elettrolitica a valori estremi di conducibilità (acqua ultrapura e acqua di mare: EMRP 2010 "Ocean") Progetto E2 - Metrologia quantistica elettromagnetica Trasferimento di forme d’onda perfettamente quantizzate in misure pratiche di tensioni con campionamento, anche sviluppando sistemi operanti in cryocooler (Progetto EMRP2012 QWave) Campione di corrente per la chiusura del triangolo metrologico (progetto premiale P4 wp 1 e 4) Progetto E3 Reti di energia intelligenti Costruzione della riferibilità per le misure di potenza elettrica, di energia e di qualità della potenza in condizioni non sinusoidali e lo sviluppo di sistemi di taratura per trasduttori e sistemi con uscita analogica e digitale Lo sviluppo di algoritmi per: a) l’accurata determinazione di componenti armoniche in forme d’onda distorte; b) la valutazione dei parametri che caratterizzano la PQ; c) la ricostruzione dei fasori Progetto E8 - RF, microonde e TeraHertz gap Sviluppo di campioni di potenza e parametri S e studio della loro riferibilità ed incertezza di misura al THz Realizzazione di un Time-domain Spectrometer al THz e relativo studio dell’incertezza Realizzazione di un micro calorimetro in guida d’onda millimetrica (110 GHz) Progetto E9 - Calibrazioni e misure di prova (Le attività del progetto sono comuni ai programmi E1, E3, E4) 19/62 Programma E2 - Nanotecnologie e Dispositivi quantistici Responsabile: Luca Boarino Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot. Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 5,1 1,85 6,95 5 2014 TD 11,95 TI 5,1 1,85 6,95 5 2015 TD 1 1 2 13,95 TI 6,1 0,85 6,95 5 TD 1 1 2 13,95 Articolazione del programma Attività E2.1 Metrologia quantistica Attività E2.1.1 Giunzioni Josephson per la metrologia e le misure 1 - Realizzazione e caratterizzazione di giunzioni SNIS submicrometriche e a struttura verticale mediante lavorazione FIB 2 – Giunzioni SIS, SNS e SNIS per misure e elettronica superconduttiva (Progetto PE2) 3 – Proprietà di trasporto di dispositivi Josephson Attività E2.1.2 Quantum Hall devices (including graphene) 1 – Nuovi metodi di strutturazione di strati di grafene e realizzazione di dispositivi (Progetto PE6) Attività E2.1.3 Single Electron and Quantum Phase Slip devices 1 - Confronto tra SET ottenuti con diverse tecniche di realizzazione (Progetto PE2) 2 - Messa in opera di una catena di misura di correnti singolari in SET (Progetto PE2) 3 - Studio di fattibilità di strutture SET in parallelo 4 - Realizzazione nanowire di Ti per QPS (Progetto PE2) 5 – Studio di resistori per QPS Attività E2.1.4 Rivelatori superconduttivi 1 - TES con aree sub-micrometriche per visibile e IR (progetto con divisione Ottica) 2 - Studio e fabbricazione di Nano-SQUID con diversi approcci di realizzazione (Progetto PE2). 3 - Nanowire per SSPD Attività E2.2 Progetto Nanotechnology Attività E2.2.1 Sviluppo di nuovi metodi di nanolitografia e nanofabbricazione 1 – Studio e ottimizzazione delle tecniche di nanolitografia per self-assembly mediante nanosfere e copolimeri a blocchi (Progetti PE6 e PE7) Attività E2.2.2 Studio e sintesi di nuovi materiali per la nano fabbricazione 1 – micro e nano lavorazione del Diamante 2 – utilizzo e messa a punto di processi di directed self-assembly con copolimeri a blocchi (Progetto Nanotechnology PE6) 3 - Fabbricazione di nanostrutture e dispositivi per la fotonica, per la quantum computation, per la biosensoristica. 4 - Studio dei processi di metal assisted etching per la realizzazione di nanostrutture su larga area Attività E2.2.3 Studio di sistemi a bassa dimensionalità 1 - Realizzazione di dispositivi basati su singoli nanofili di silicio (Progetti PE6 e PE7) 2 - Realizzazione di array di nanodots magnetici (Progetti PE6 e PE7) 3 - Realizzazione di dispositivi in grafene (Progetto PE6) 4 - Realizzazione di nanowire di MgB2 per NEMS 20/62 Programma E3 – Ingegneria Elettromagnetica Responsabile: Gabriella Crotti Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot. Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 5+1,8 7 13,8 1,8 2014 TD 2 2 17,6 TI 5+2 7 14 1,8 TD 2 2 17,8 2015 TI TD 4,9+1,9 2 7 13,8 2 1,8 17,6 Articolazione del programma Progetto E3 – Smart Energy networks PE3.E3.1 –Sviluppo di sistemi di taratura per trasduttori e sistemi con uscita analogica e digitale PE3.E3.2 - Realizzazione e sperimentazione di sistemi di misura riferibili di PQ basati su trasformatori nonconvenzionali PE3.E3.3 - Messa a punto di un banco per la verifica delle prestazioni metrologiche di sistemi di misura di PQ in bassa e media tensione PE3.E3.4 – Sviluppo di un sistema di riferimento per tarature in sito di sistemi di misura AC in alta tensione Progetto E4 – Sustainable electric power PE4.E3.1 – Determinazione dei parametri di influenza dell’efficienza di microgeneratori magnetostrittivi PE4.E3.2 – Perdite di lamierini sottili dello spessore di 20 micron, a base Fe-Co e Fe-Si, con analisi 1D/2D fino a 10 kHz PE4.E3.3 - Sviluppo e validazione di un codice di calcolo per la determinazione delle perdite in dispositivi magnetici innovativi Progetto E5 – Electromagnetic fields and human health PE5.E3.1 – Sviluppo di modelli e metodi di misura avanzati per la dosimetria elettromagnetica in ambiente MRI e nella regione del terahertz: a) modelli numerici validati per la stima delle grandezze dosimetriche indotte per effetto dell’esposizione a campi elettromagnetici, b) valutazione dell’esposizione umana nella diagnostica MRI e alla radiazione elettromagnetica nel campo dei terahertz, c) analisi degli effetti fisici conseguenti alle terapie di stimolazione elettromagnetica transcranica. PE5.E3.2 – Analisi modellistica dei meccanismi di interazione biomolecolare (valutazione dell’affinità di legame tra superfici funzionalizzate e biomolecole target) PE5.E3.3 – Studio modellistico di sensori ad effetto Hall finalizzati alla rilevazione di nanoparticelle magnetiche per applicazioni in ambito biomedico PE5.E3.4 – Studio di metodi di taratura per generatori di fenomeni impulsivi utilizzati nelle misure EMC Progetto E7 – Nanomagnetics PE7.E3.1 – Implementazione di un codice di calcolo micromagnetico su hardware ibrido CPU-GPU PE7.E3.2 – Estensione del codice di calcolo micromagnetico alla trattazione di effetti termici e di mezzi nanostrutturati policristallini PE7.E3.3 – Studio delle proprietà di magnetotrasporto di materiali magnetici nanostrutturati per applicazioni in sensori di campo magnetico Progetto E9: Calibration and testing PE9.E3.1 – Sviluppo e mantenimento delle capacità di taratura e di misura di campi elettromagnetici in bassa ed alta frequenza PE9.E3.2 – Messa a punto di sistemi automatici per la taratura di strumentazione e di apparecchiature nel campo della compatibilità elettromagnetica. PE9.E3.3 – Sviluppo e mantenimento delle capacità di taratura di trasduttori e sistemi di misura per alte tensioni e forti correnti PE9.E3.4 – Realizzazione di sistemi di misura per alte tensioni e forti correnti per utilizzo nell’ambito delle prove su apparecchiature elettriche in bassa, media e alta tensione PE9.E3.5 – Potenziamento delle capacità di prova su apparecchiature elettriche con l’obiettivo di fornire una verifica di “full compliance” alla normativa per apparecchiature di bassa tensione 21/62 Programma E4 – Magnetismo e proprietà elettromagnetiche dei materiali Responsabile: Massimo Pasquale Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e tecnologi Tecnici (CT, OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI TD 13 4 17 8 (3 dott+3 ass+2 osp) 25 2014 TI TD 13 4 17 8 (2 dott+4 ass+ 2 osp) 25 2015 TI TD 13 4 17 8 (2 dott+4 ass+ 2 osp) 25 Articolazione del programma Progetto E1-Implementation of the International System of Units (SI) PE1-10 Mantenimento dei riferimenti e delle capacità di misura (CMC) nel campo del magnetismo e dei materiali magnetici. Sviluppo della misura magnetica e della riferibilità in nano strutture per sensoristica (Progetto EMRP-METMAGS). Misure rivolte all’industria ed ai centri di ricerca associati Progetto E4-Sustainable electric power PE4-2 Avanzamento nelle tecniche sperimentali magneto-calorimetriche. Teoria delle celle termoelettriche in regime dinamico e modellizzazione dei flussi di calore per il caso DSC (calorimetria differenziale). Estensione dei calorimetri Peltier alle basse temperature e progettazione di un sistema per la caratterizzazione magnetotermo-elettrica. Prosecuzione delle attività di sviluppo della refrigerazione magnetica a temperatura ambiente e caratterizzazione dei materiali in relazione all’effetto magnetocalorico. Entropia magnetica e transizioni di fase magneto-strutturali su leghe innovative Misure dirette ed indirette di effetti termoelettrici (effetto Seebeck e Spin Seebeck) in materiali e devices PE4-3,4 Produzione e caratterizzazione di magneti permanenti anche senza Terre Rare (base Mn) PE4-5,6 Caratterizzazione ed analisi comprensiva di magnetizzazione e perdite di energia da DC alle microonde in materiali magnetici dolci (amorfi, ferriti ecc) Progetto E5- Electromagnetic fields, EMC and human health PE5.2- Sintesi, funzionalizzazione e caratterizzazione per applicazioni di nanoparticelle magnetiche in campo biologico Sintesi, caratterizzazione ed applicazioni di nanoparticelle magnetiche per assorbimento energia (ipertermia, incollaggio ecc) Progetto E6- Nanotechnology Sviluppo di circuiti per la caratterizzazione elettromagnetica di materiali da corrente continua alle microonde Produzione, caratterizzazione di nanosfere autoassemblate. Analisi morfologica e strutturale di nano oggetti Progetto E7- Nanomagnetismo E7.1 Preparazione di materiali magnetici cristallini,amorfi e nano-micro-strutturati con tecniche convenzionali Preparazione di nano e micro sistemi con tecniche avanzate (es. film multistrati, sistemi di nano particelle,schiere di nanofili, micro e nano litografia, interfacciamento con misure elettromagnetiche) E7.2 Analisi magneto-ottica della dinamica di magnetizzazione e propagazione di onde di spin, in collegamento con caratterizzazione a microonde/spintronica (tecniche stroboscopiche, time resolved); Misura sperimentale delle caratteristiche di magnetizzazione e della dinamica indotte da correnti elettriche in nanodispositivi a “spin transfer” (es. vortici); Studio della dinamica di magnetizzazione in strutture continue a film sottile ed in nanofili singoli (con magnetizzazione in piano e perpendicolare) in presenza di disordine strutturale e/o indotto da trattamenti ad hoc per applicazioni in spintronica come memorie o come oscillatori 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 e nanostrutture (nanoparticolati, matrici di dots, antidots, fili ecc.) E7.3 Misure dirette ed indirette di effetti di correnti di spin (Spin pumping, Spin Hall) e termoelettrici (effetto Seebeck e Spin Seebeck) in materiali e devices E7.4 Produzione di nano particolati magnetici, funzionalizzazione superficiale per usi chimici, biologici, biomedicali Analisi della granulometria magnetica in campioni geologici e archeologici per studi di provenienza e/o caratterizzazione tecnologica E7.5 Determinazione analitica delle soglie di instabilità dovute ad onde di spin in nano-dispositivi magnetici soggetti ed effetti di “spin-transfer” e relativo confronto con simulazioni numeriche della dinamica di magnetizzazione Progetto E8- RF -Microwaves and THz gap (8.4) Caratterizzazione dei materiali -permettività e permeabilità- RF e microonde 22/62 Divisione Meccanica L’attività della divisione è finalizzata 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. L’attività della divisione Meccanica si svolge nei seguenti 6 programmi: M1 Misure di massa (resp. W. Bich) M2 Dinamometria (resp. A. Germak) M3 Meccanica dei fluidi (resp. P. Spazzini) M4 Mise en pratique del metro e tecnologie per lo spazio (resp. M. Zucco) M5 Ingegneria di Precisione (resp. A. Balsamo) M6 Sistema Internazionale e Costanti Fondamentali (resp. E. Massa) che mirano a raggiungere i seguenti obiettivi strategici: Excellent science: developing basic scientific metrology Obiettivi Strategici Implementazione del sistema SI Costanti fondamentali Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia Principali Risultati Attesi M6 Realizzazione del kilogrammo mediante atomo del 28Si M1 Sviluppo di un mezzo pratico per disseminare il nuovo kilogrammo M4 Misure assolute di frequenza mediante pettine ottico a femtosecondi M6 Determinazione di h e NA con incertezza inferiore a 2 x 10-8 M6 Analisi dei dati e stima degli errori sistematici nella misura delle constanti di Avogadro e Planck M3 Valutazione dell’incertezza in problemi inversi e di regressione M1 Modelli matematici e statistici per misure dinamiche Meeting the societal challenges Obiettivi Strategici Energia Ambiente Salute Principali Risultati Attesi M3 Metodologie innovative per il monitoraggio energetico dell’ambiente costruito M4 Dispositivi per la mappatura iperspettrale UV del cielo M2 Nuovo gravimetro trasportabile per misure assolute M4 Nuovi dispositivi per microscopia a fluorescenza labelfree 23/62 Industrial leadership: addressing the innovation gap Obiettivi Strategici / Strategic objectives Principali Risultati Attesi / Major expected results M3 Campione nazionale di Energia Termica M5 Nuovi dispositivi per la metrologia dimensionale M2 Estensione della scala di forza verso l’alto (decine di meganewton) e il basso (millinewton) M2 Riferibilità delle misure nella riabilitazione medica e sportiva M4 Nuovi standards di lunghezza d’onda in fibra ottica M3 Misure di vuoto e portate di gas in ambiente produttivo Disseminazione delle unità SI Ricerca per l’industria M3 Banco di prova per la misura del flusso di energia per lo sviluppo di termo-regolatori intelligenti Tecnologie abilitanti M2 Misura viscoelastici Ricerca pre-normativa M1 Circolazione del primo committee draft della revisione della GUM M5 Indagine sull’incertezza di misura del risultato di una prova di verifica a conformità di uno strumento indicatore delle proprietà meccaniche di materiali Service to industry and society Obiettivi Strategici Attività di taratura e prova Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura Principali Risultati Attesi Partecipazione a confronti chiave internazionali Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova Attività di mantenimento del Sistema Qualità (audit interni, sviluppo di procedure di taratura e prova, mantenimento delle CMCs) Supporto tecnico (ACCREDIA) all’Ente Italiano di Accreditamento Trasferimento tecnologico Istituzione di un gruppo di supporto per il Trasferimento tecnologico Organizzazione di seminari tematici (attraverso il CMM Club Italia) Normazione tecnica Normativa per misure dimensionali PRINCIPALI RISULTATI ATTESI Excellent science: developing basic scientific metrology: Attuazione del SI Realizzazione del kilogrammo basata sulla massa dell’atomo 28Si (EMRP SIB03) L’INRIM coordina un progetto di ricerca europeo finalizzato a realizzare la definizione del kilogrammo sulla base di un valore convenzionale della costante di Planck, attraverso un cristallo di 28Si. Verrà avviato un esperimento a lungo termine per monitorare la stabilità del prototipo internazionale del kilogrammo PtIr. Sviluppo di un mezzo pratico per la disseminazione del nuovo kilogrammo (EMRP SIB05) L'obiettivo del progetto di ricerca è lo sviluppo di campioni e protocolli che consentiranno di stabilire la riferibilità dell’attuale scala di massa alla nuova definizione del kilogrammo (realizzazione in vuoto) . 24/62 Sarà necessario valutare i parametri che intervengono nel modello che descrive la variazione di massa del campione nel passaggio tra il vuoto e la pressione atmosferica; infine verranno valutati i parametri che intervengono nel modello che descrive le variazioni di massa dovute alla pulizia, alla conservazione e al trasporto. Misure assolute di frequenza mediante pettine ottico a femtosecondi Misurazione della frequenza assoluta della transizione dell'orologio ottico. Misura della frequenza assoluta di un laser agganciato alle transizioni dell'acetilene in cella o in fibra cava operante nella banda telecom agganciato con servocontrollo digitale (EMRP IND14). Misura della frequenza assoluta della portante del link ottico (Prin). Costanti fondamentali -8 Determinazione di h e NA con un'incertezza inferiore a 2 x 10 (EMRP SIB03) Al fine di rendere possibile la definizione del chilogrammo tramite il valore costante di Planck, l’INRIM coordina un progetto europeo di ricerca per misurare le costanti di Planck e Avogadro con incertezze relative -8 -8 minori di 5 x 10 e 2 x 10 . Le attività del progetto comprendono il miglioramento dell’interferometro a raggi x (nuovo interferometro laser @ 523 nm integrato e operativo con accuratezza del picometro); misurazione 28 -9 del parametro reticolare di un cristallo Si con incertezza di misura relativa entro 1.5 x 10 , e delle costanti -8 -8 di Planck e di Avogadro entro con incertezza di misura relativa 5 x 10 e 1.5 x 10 . Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia Analisi dei dati e stima degli errori sistematici nella misura delle costanti di Avogadro e Planck (EMRP SIB03) L’INRIM partecipa a due progetti di ricerca europei volti a indagare la discrepanza tra i valori della costante 28 di Planck ottenuta tramite la bilancia del watt e gli esperimenti Si. Le attività dell’INRIM includono: l'applicazione di metodi Bayesiani per comprimere dati incoerenti, lo studio degli effetti di superficie nella misura del parametro reticolare di cristalli di silicio, lo studio magneto-idrodinamico della forza di Lorentz e delle forze elettromotrici che agiscono sugli elettroni liberi di un conduttore in un campo magnetico, l'applicazione della teoria della diffrazione per indagare gli errori di interferometri laser di alta precisione, lo studio dell’influenza delle imperfezioni geometriche del cristallo nella misurazione del parametro reticolare Si con interferometria a raggi-x. Valutazione dell'incertezza in problemi inversi e di regressione (EMRP NEW04) Il progetto europeo ha lo scopo di sviluppare nuovi metodi per la valutazione dell’incertezza da utilizzare per problemi di regressione, problemi in cui le grandezze d’interesse siano espresse in maniera indiretta e applicazioni metrologiche con modelli particolarmente complessi dal punto di vista computazionale; ha anche lo scopo di sviluppare metodi per processi decisionali e di valutazione della conformità in presenza di incertezza di misura. L’attività dell’INRIM consisterà nello sviluppare e testare un software per problemi di taratura, basato su procedure Bayesiane, con particolare applicazione a misuratori di portata, e contribuire allo sviluppo di metodi per la valutazione di conformità basati sulla scelta di opportune funzioni costo. Modelli matematici e statistici per misure dinamiche (EMRP IND09) Il progetto europeo ha lo scopo di sviluppare e validare campioni e metodi primari di riferimento per misure dinamiche di forza, torsione e pressione. L’INRIM sarà coinvolto nella modelizzazione di sistemi di taratura e sensori in regime dinamico e nello sviluppo delle procedure statistiche necessarie alla valutazione della relativa incertezza di misura, con particolare riferimento all’area delle misure di pressione e allo sviluppo dei sistemi di drop-weight come riferimenti primari. Meeting the grand challenges: Energia Metodologie innovative per il monitoraggio energetico dell’ambiente costruito (7 ° PQ Ecothermo) / Realizzazione di un banco di prova per la validazione di tecnologie per il monitoraggio dei consumi energetici. Progettazione e costruzione del banco di prova, prove preliminari, misurazioni su un insieme di configurazioni appositamente progettate per validare le tecnologie studiate. 25/62 Ambiente Dispositivi per la mappatura iperspettrale UV del cielo (EMRP ENV03) Con lo scopo di tarature i sensori UV di irraggiamento solare, una fotocamera iperspettrale basata su una tecnologia sviluppata in INRIM (in attesa di brevetto) verrà ottimizzata per la regione UV e sarà utilizzata in combinazione con un obiettivo catadiottrico avente campo di vista >160 ° per la mappatura del cielo nella regione spettrale di 280-400 nm. Nuovo gravimetro trasportabile per misure assolute L'attività si colloca nel progetto "USV (Unmanned Surface Vehicle) per la Blue Water-SWAD" e sarà svolto in collaborazione con l'INGV e altri. Il progetto è coordinato dal Distretto ligure delle tecnologie marine di La Spezia. Il progetto è finanziato dai fondi europei e della Regione Liguria. Gli obiettivi iniziali sono lo studio dei problemi relativi alla misurazione dell'accelerazione di gravità in campo. Nel corso dei due anni di durata del progetto saranno applicate, passo dopo passo, le nuove tecnologie sviluppate per il gravimetro assoluto da laboratorio dell’INRIM per la loro convalida. Alla fine del progetto sarà disponibile un nuovo prototipo di gravimetro assoluto adatto per misure in campo. Salute Nuovi dispositivi per microscopia a fluorescenza "label-free" (Regione Piemonte) Verrà realizzata e integrata in un microscopio a fluorescenza una fotocamera iperspettrale basata su una nuova tecnologia sviluppata all’INRIM (in attesa di brevetto). Il dispositivo permetterà l'osservazione simultanea di diversi marcatori ("label-free") usati nella microscopia a fluorescenza, mentre le tecniche attuali sono lente e non permettono la misura simultanea dei diversi marcatori. Industrial leadership: addressing the innovation gap: Disseminazione delle unità SI Campione nazionale di energia termica (Regione Piemonte- progetto H2Q) Sviluppo di un campione di energia termica tramite modifiche al Campione Nazionale di portata d’acqua e aggiunta di un nuovo modulo supplementare. Ciò permetterà la misura simultanea di due temperature diverse del fluido e della portata. Nuovi dispositivi per la metrologia dimensionale Realizzazione di un interferometro a lunghezza d'onda sintetica assoluta con frequenza di 40 GHz e portante a 1,5 μm. L'indice di rifrazione dell'aria lungo il percorso del raggio laser sarà calcolato misurando la temperatura con un metodo basato sulla misura della velocità del suono. Sarà realizzato un nuovo comparatore angolare utilizzando il principio di un encoder rotante. L'incertezza dello strumento consentirà al campione INRIM di allinearsi con i migliori campioni angolari operativi nel mondo (PTB, NMIJ, NIST) e sarà realizzato con investimenti molto più bassi. Estensione della scala di forza verso l'alto (decine di meganewtons) e verso il basso (millinewton) L'estensione della scala di forza verso alti valori (con misurazioni multicomponente) è parte del JRP finanziato alla chiamata EMRP 2012. Un nuovo sistema build-up da 5 MN è in fase di costruzione allo scopo di assicurare la riferibilità a livello nazionale (ora la riferibilità è al PTB) e un nuovo campione a pesi diretti da 100 kN è stato studiato e progettato. L'estensione della scala di forza verso il basso (millinewton) sarà studiata sperimentando nuove tecnologie, al fine di valutare la fattibilità della realizzazione di nuovi campioni. Riferibilità delle misure nella riabilitazione medica e sportiva (Regione Piemonte) Il progetto è finanziato dal MIUR per lo sviluppo delle TIC in Piemonte e dovrebbe iniziare a fine 2012 e avrà durata di due anni. Il contributo INRIM riguarda la caratterizzazione metrologica delle apparecchiature e sensori comunemente usati nella riabilitazione sportiva (forza, accelerazione, inclinazione, ecc.) per garantire una corretta interpretazione delle misure. E 'inoltre prevista un’attività di formazione metrologia per gli utenti esperti di apparecchiature. Gli obiettivi sono: lo studio dei problemi di misurazione, lo sviluppo di procedure di taratura, l'esecuzione delle tarature e caratterizzazione metrologica delle apparecchiature. Durante il secondo anno è prevista l'attività di formazione. Misure di vuoto e portate di gas in ambiente produttivo (EMRP IND12) Il progetto mira a soddisfare le necessità industriali legate alla metrologia del vuoto in termini di misura di pressioni totali, parziali e fughe di gas. INRIM è leader di un work package dedicato alla realizzazione di fughe con geometria nota e misura di piccole portate di gas e partecipa a tutti i work packages riguardanti le pressioni dinamiche e le misure di pressioni parziali e outgassing. 26/62 I risultati attesi nei prossimi due anni sono: la caratterizzazione sperimentale degli elementi di fuga realizzati, il miglioramento dei modelli teorici che descrivono il comportamento del flusso in uscita dagli elementi di fuga; lo sviluppo di un sistema per la misura di pressioni totali mediante tecniche di interferometria ottica Ricerca per l’industria Banco di prova per la misura del flusso di energia e supporto per lo sviluppo di termoregolatori intelligenti Supporto alle industrie nella creazione di una rete per le misure dell’energia termica e validazione delle attrezzature tradizionali e innovative per ottenere una valutazione più accurata delle misure reali di energia termica, ottimizzare il consumo energetico (riscaldamento/raffreddamento) per effettuare una precisa ripartizione dei costi tra i condomini. Tecnologie abilitanti Misura delle proprietà meccaniche di materiali viscoelastici (EMRP-IND05) Il progetto intende sviluppare nuovi modelli e sistemi di misura per valutare il comportamento viscoelastico dei materiali polimerici. L’industria necessita di nuovi metodi di misurazione ad alta risoluzione per definire le proprietà meccaniche e/o il monitoraggio del comportamento del materiale alle deformazione visco-elastiche. L’INRIM partecipa al progetto, in particolare per caratterizzare, mediante le tecniche stress-strain e a ultrasuoni, il comportamento dei materiali viscoelastici in funzione della temperatura e dell'umidità relativa, e quando sono a contatto con liquidi vari (acqua, olio, alcool, ). Sarà anche studiata la degradazione chimica di un materiale viscoelastico in funzione della tensione di trazione fino a rottura il comportamento a trazione in funzione della temperatura e umidità. Ricerca pre-normativa Circolazione del primo committe draft della revisione della GUM Questa bozza sarà la prima che sarà inviata alle organizzazioni appartenenti al Joint Committee for Guides in Metrology e agli istituti nazionali di metrologia, allo scopo di raccogliere suggerimenti e commenti da considerare nel successivo committee draft. La bozza sarà il punto d'arrivo di non poche bozze di lavoro intermedie. Indagine sull’incertezza di misura del risultato di una prova di verifica a conformità di uno strumento indicatore Quando la misurazione è effettuata per valutare le prestazioni di uno strumento di misura indicatore, ad esempio in fase di accettazione e riverifica, lo strumento in prova è il misurando, mentre la grandezza nota applicata è il riferimento. Questa inversione influenza la consueta prospettiva di valutazione dell'incertezza, e richiede in particolare un attento esame di quali contributi d’incertezza considerare. Una norma di chiarimento sarà di grande di aiuto concettuale e pratico. Service to industry and society Riferibilità e disseminazione delle unità SI 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, accelerazioni statiche e dinamiche, pressione, portate di gas, velocità dell’aria e non SI quali la durezza. Intensa è l’attività di mantenimento dei campioni nazionali che richiedono periodiche e impegnative verifiche per garantire i livelli di incertezza dichiarati. Taratura e prove L’obiettivo è il mantenimento delle capacità di misura e prova delle grandezze meccaniche, così da fornire un supporto ai laboratori di misura e alle industrie. L’attività prevede: 1) iI mantenimento dei riferimenti e delle capacità di misura (CMC) nel campo delle grandezze di competenza; 2) iI supporto al sistema di qualità INRIM, il mantenimento e lo sviluppo di procedure di taratura e prova, l’implementazione degli audit interni e la taratura dei campioni interni alle divisioni dell’INRIM; 3) la collaborazione al sistema Italiano di accreditamento (ACCREDIA) attraverso il servizio tecnico per i laboratori di taratura. La conoscenza e il trasferimento di tecnologie La divisione svolge attività di formazione attraverso corsi sia a livello universitario sia per laboratori di prova o di taratura. Ricercatori della divisione sono presenti, anche con ruoli di coordinamento, nel CCM, CCL, CCAUV, CCU e JCGM e nei relativi gruppi di lavoro, nei TC-M, TC-L, TC Flow e TC-AUV dell’EURAMET, 27/62 nei comitati tecnici dell’IMEKO, del CIRP e dell’ISO. Sono attive collaborazioni di ricerca con università e istituti di ricerca esteri. A livello nazionale proseguono le collaborazioni con università, istituti di ricerca, e con l’UNI per quanto riguarda l’attività di normazione. Inoltre la divisione dirige le attività dell’Associazione CMM Club Italia, finalizzate alla promozione in Italia della conoscenza della metrologia dimensionale. RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (k€) Descrizione 2013 2014 2015 EMRP attivi 373 449 370 Altri contratti 624 209 0 Prove e prestazioni 340 340 340 1337 998 710 Proposte contratti di ricerca 50 685 995 EMRP 2012 96 1683 1705 Totale Totale 1483 SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (k€) Descrizione 2013 2014 2015 Investimento 560 657 574 Funzionamento 613 668 801 72 79 84 Missioni Personale 238 279 246 Totale 1483 1683 1705 Amministrativi Totale personale RISORSE UMANE Personale al 31/12/2012 Ricercatori TI TD 21 4 1 Tecnici1 TI TD 22 0 Tecnologi TI TD 1 0 0 48 di cui 3 in Officina e 2 in “esonero dal servizio” Ulteriori risorse umane Associati e incarichi 6 Assegnisti Borsisti 4 3 Dottorandi Collab. Prof. 1 0 Totale Ric ospiti 0 14 Programmazione fabbisogno personale nel triennio (TD non ricadono sul FOE) Anno Ricercatori TI* TD Tecnologi TI* TD Totale Tecnici TI* TD 2 2013 2014 2 2015 2 (*) Richieste soggette al quadro normativo di riferimento. 2 2 2 Programmazione fabbisogno altro personale nel triennio (non ricadono sul FOE) Anno Assegnisti Borsisti Dottorandi Collab. Prof. Totale 2013 2014 2015 2 3 3 2 1 1 2 1 7 4 5 28/62 RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE Nel seguito sono riportate le risorse e le infrastrutture da acquistare. Programma M2 Programma M1 M2 M3.3 M4 M5-M4-M1 Spesa prevista (k€) 150 Strumentazione richiesta Continuazione realizzazione nuova macchina campione di forza 100 kN Intervento strutturale richiesto su fondi FOE Glove box Basamento per confronto gravimetri Scarico fumi pompe Collegamenti via fibra e cavo lab metro e tempo e frequenza Manutenzione e ammodernamento galleria Anno 2013 2013 2013 2013 2013 Spesa prevista (k€) 20 80 10 10 100 Con riferimento alle cifre complessive assegnate alla divisione Meccanica sulla base del Bilancio di Previsione 2013, viene fatta la seguente assegnazione ai programmi (cifre in k€): Prima assegnazione 2013 Investimento Div/ cap M0 M1 60 61 17 18.1 18.2 100,2 8,8 - 30,3 - 50,3 12,6 - 3,2 - 6,6 27,2 - - - 35,9 36,5 - 4,6 24,0 - 9,1 0,8 8,3 M2 Funzionamento 59 - M3.1 35,1 3,5 - M3.2 32,9 6,9 - 0,6 40 11,6 35 6,6 - 7,4 4,5 - 5,3 - M4 9,1 M5.1 19,9 10,4 - M5.2 - - - - - 4,5 - 8,8 - - 10 140 - 120 M5.3 13,7 M6 30,8 - - OFF 10 260 70 - Totale 40 35 I sottoprogrammi di M3 e di M5 sono riportati nelle schede relative a seguire. 29/62 Programma M1 – Misure di massa Responsabile: Walter Bich Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 2,4 1,5 3,9 2014 TD 0,2 4,1 TI 2,6 1,5 4,1 2015 TD 4,1 TI 2,6 1,5 4,1 TD 4,1 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI M1.1 – Sviluppo di un mezzo pratico per la disseminazione del nuovo kilogrammo (EMRP SIB05) 1 –.sviluppo di campioni e protocolli che consentiranno di stabilire la riferibilità dell’attuale scala di massa alla nuova definizione del kilogrammo (realizzazione in vuoto) 2 – valutazione dei parametri che intervengono nel modello che descrive la variazione di massa del campione nel passaggio tra il vuoto e la pressione atmosferica; 3 – valutazione dei parametri che intervengono nel modello che descrive le variazioni di massa dovute alla pulizia, alla conservazione e al trasporto. Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia M1.2 – Valutazione dell'incertezza in problemi inversi e di regressione (EMRP NEW04) 1 – Sviluppo e test di software per problemi di taratura, basato su procedure Bayesiane, con particolare applicazione a misuratori di portata. 2 – Sviluppo di metodi per processi decisionali e di valutazione della conformità. M1.3 Modelli matematici e statistici per misure dinamiche (EMRP IND09). 1 – Modelizzazione di sistemi drop-weight come riferimenti primari di pressione dinamica. 2 – Sviluppo di procedure statistiche per la valutazione dell’incertezza in modelli di misure dinamiche. M1.4 Classificazione e modellizzazione degli errori umani che contribuiscono all'incertezza nelle misure di chimica analitica Ricerca prenormativa Circolazione del primo committee draft della revisione della GUM Attività di taratura e prova - tarature masse, volumi di liquido, densità di liquidi e solidi - partecipazione a confronti chiave internazionali - attività di mantenimento del Sistema Qualità Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura - supporto a 21 Centri (massa) Trasferimento tecnologico - attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione 30/62 Programma M2 - Dinamometria Responsabile: Alessandro Germak Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 1 3 4 2014 TD 1 1 0,7 5,7 TI 1 3 4 2015 TD 0,3 0,3 4,3 TI 1 3 4 TD 4 Articolazione del programma Ambiente M2.1 –. Nuovo gravimetro trasportabile per misure assolute Disseminazione delle unità SI M2.2 – Estensione scala di forza verso l'alto e verso il basso 1 – sistema build-up da 5 MN 2 - campione a pesi diretti da 100 kN 3 – sistemi innovativi per la generazione di microforze M2.3 - Riferibilità delle misure nella riabilitazione medica e sportiva Tecnologie abilitanti M2.3 – Misura delle proprietà meccaniche di materiali viscoelastici (EMRP-IND05) 1 –caratterizzare, mediante le tecniche stress-strain e a ultrasuoni, il comportamento dei materiali viscoelastici in funzione della temperatura e dell'umidità relativa, e quando sono a contatto con liquidi vari (acqua, olio, alcool, ) 2 – studio della degradazione chimica di un materiale viscoelastico in funzione della tensione di trazione 3 - studiare il comportamento a trazione in funzione della temperatura e umidità Attività di taratura e prova: - tarature dinamometri, blocchetti durezza, accelerometri - partecipazione a confronti chiave internazionali - attività di mantenimento del Sistema Qualità Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura Centri accuditati 41 di cui 8 accelerazione, 12 durezza, 21 forza Trasferimento tecnologico - attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione 31/62 Programma M3 – Meccanica dei Fluidi Responsabile: Pier Giorgio Spazzini Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 5,3 4 9,3 2014 TD 0,9 0 0,9 0,9 11,1 TI 5,3 4 9,3 2015 TD 9,3 TI 5,3 4 9,3 TD 9,3 Articolazione del programma Energia 3.1 - Misura della densità del gas naturale liquefatto (EMRP LNG 04) 3.2 –. Metodologie innovative per il monitoraggio energetico dell’ambiente costruito (7 ° PQ Ecothermo) -Realizzazione di un banco di prova per la validazione di tecnologie per il monitoraggio dei consumi energetici Ambiente 3.3 Sviluppo di un impianto per la sperimentazione su centraline Meteo (EMRP ENV02 – coll T2) Disseminazione delle unità SI 3.4 Campione nazionale di energia termica (Regione Piemonte- progetto H2Q) – sviluppo campione di energia termica per la misura simultanea di due temperature diverse del fluido e della portata. 3.5 Misure di vuoto e portate di gas in ambiente produttivo (EMRP IND12) -caratterizzazione sperimentale degli elementi di fuga realizzati, -miglioramento dei modelli teorici che descrivono il comportamento della portata di gas in uscita dagli elementi di fuga; -sviluppo di un sistema per la misura di pressioni totali mediante tecniche di interferometria ottica. 3.6 Misure di pressione in sistemi per macchine di collaudo trasduttori MEMS (MESAP) -studio delle caratteristiche metrologiche di sensori idonei per il controllo della macchina Ricerca per l’industria 3.7 Banco di prova per la misura del flusso di energia per lo sviluppo di termo-regolatori Attività di taratura e prova - tarature vacuometri, trasduttori di pressione e portata di gas - partecipazione a confronti chiave internazionali - CMCs per galleria del vento rinnovata e LDA - attività di mantenimento del Sistema Qualità Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura: - 25 Centri di cui 3 portata gas, 22 pressione Trasferimento tecnologico - attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione 32/62 Programma M4 – Mise en pratique del metro e tecnologie per lo spazio Responsabile: Massimo Zucco Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 2,7 2,7 5,4 2014 TD 2 7,4 TI 2,7 2,7 5,4 2015 TD 1,7 7,1 TI 2,7 1,5 4,2 TD 4,2 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI 4.1 – Misure assolute di frequenza mediante pettine ottico a femtosecondi - misurazione della frequenza assoluta della transizione dell’orologio ottico. - misura della frequenza assoluta di un laser agganciato alle transizioni dell’acetilene in cella o in fibra cava operante nella banda telecom agganciato con servocontrollo digitale (EMRP IND14). - misura della frequenza assoluta della portante del link ottico (Prin). Ambiente 4.2 Dispositivi per la mappatura iperspettrale UV del cielo (EMRP ENV03) - sviluppo di un sistema per la taratura di sensori UV di irraggiamento solare. Salute 4.3 Nuovi dispositivi per microscopia a fluorescenza “label-free” (Regione Piemonte) - realizzazione e integrazione in un microscopio a fluorescenza di una fotocamera iperspettrale basata su tecnologia sviluppata all’INRIM (in attesa di brevetto).; Disseminazione delle unità SI 4.4 Nuovi campioni di lunghezza d’onda in fibra ottica (EMRP IND14) - realizzazione di un servo controllo digitale per agganciare laser telecom a transizioni molecolari. - realizzazione di un sistema laser agganciato a transizioni di acetilene in celle o in fibra cava. - realizzazione di un set-up per misurare il contributo di incertezza nella misura di lunghe distanze dovuto alla turbolenza dell’aria. 4.5 Budget dell’incertezza di un spettrometro THz (EMRP-New07) - sviluppo di uno spettrometro a doppio canale - caratterizzazione del budget dell’incertezza per coefficiente di assorbimento e di rifrazione - misurazione di materiali di riferimento 4.6 Misura di lunghe distanze - realizzazione di un interferometro a onda sintetica di 40 GHz e portante a 1.5 m (ESA) - realizzazione di un banco di misura per la stima del contributo nell’incertezza della turbolenza dell’aria (EMRP s09) - realizzazione di un banco per la misura della temperatura dell’aria dalla velocità del suono Attività di taratura e prova -tarature sorgenti laser -realizzazione celle da usare come riferimento per spettroscopia e per sorgenti laser - partecipazione a confronti chiave internazionali - attività di mantenimento del Sistema Qualità Trasferimento tecnologico - attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione 33/62 Programma M5 – Ingegneria di Precisione Responsabile: Alessandro Balsamo Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 6,1 4 10,1 2014 TD 0,9 0,9 11 TI 6,1 4 10,1 2015 TD 1 11,1 TI 6,1 4 10,1 TD 10,1 Articolazione del programma Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia 5.1 Sviluppo di modelli matematici che considerano gli outliers Disseminazione delle unità SI 5.2 Nuovi dispositivi per la metrologia dimensionale - Prototipo di dispositivo per misurazioni a coordinate con il principio dei piani intersecanti (EMRP Large volume) - Caratterizzazione metrologica di un dispositivo a doppia tavola rotante (RotoTilt) - realizzazione di un nuovo comparatore angolare utilizzando il principio di un encoder rotante (EMRP Angle) - nanometrologia delle superfici: sviluppo di metodi a sonda e ottici per i campioni a tratti e le nanoparticelle Ricerca pre-normativa 5.3 Indagine sull’incertezza di misura del risultato di una prova di verifica a conformità di uno strumento indicatore Attività di taratura e prova - tarature lunghezza, angolo - partecipazione a confronti chiave internazionali - sviluppo di nuove CMC: filetti, calibri a passi (estensione del campo), distanziometri - attività di mantenimento del Sistema Qualità Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura: - Centri accreditati 45 di cui 43 lunghezza e 2 angolo Trasferimento tecnologico - istituzione di un gruppo di supporto per il Trasferimento tecnologico - organizzazione di seminari tematici (attraverso il CMM Club Italia) Normazione tecnica - norme per misure dimensionali 34/62 Programma M6 - Sistema Internazionale e Costanti Fondamentali Responsabile: Enrico Massa Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 3 2014 TD 3 TI 3 3 0,1 3,1 2015 TD TI 3 TD 3 3 3 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI M6.1 Realizzazione del kilogrammo mediante atomo del 28Si (EMRP SIB03) - Coordinamento del progetto di ricerca europeo - Realizzare la definizione del kilogrammo sulla base di un valore convenzionale della costante di Planck, attraverso un cristallo di 28Si. - Verrà avviato un esperimento a lungo termine per monitorare la stabilità del prototipo internazionale del kilogrammo PtIr. Costanti fondamentali -8 M6.2 Determinazione di h e NA con un'incertezza inferiore a 2 x 10 (EMRP SIB03) Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia M6.3 Analisi dati e stima degli errori sistematici nella misura delle costanti di Avogadro e Planck (EMRP SIB03) - Applicazione di metodi Bayesiani per comprimere dati incoerenti - Studio degli effetti di superficie nella misura del parametro reticolare di cristalli di silicio, - Studio magneto-idrodinamico della forza di Lorentz e delle forze elettromotrici che agiscono sugli elettroni liberi di un conduttore in un campo magnetico, - Applicazione della teoria della diffrazione per indagare gli errori di interferometri laser di alta precisione, - Studio dell’influenza delle imperfezioni geometriche del cristallo nella misurazione del parametro reticolare Si con interferometria a raggi-x. 35/62 Programma OFF – Officina Meccanica Responsabile: Vincenzo Fornero Personale impegnato (TPE) Personale 2013 TI Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2014 TD 3 3 TI TD 3 3 3 2015 TI TD 3 3 3 3 Articolazione del programma - realizzazione di sistemi e particolari meccanici - supporto nella progettazione - mantenimento del sistema sicurezza dell’officina 36/62 Divisione Ottica La divisione sviluppa competenze scientifiche, tecnologie, e capacità di misura, nell’ambito dei 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 della divisione Ottica si svolge nei seguenti 5 programmi O1: O2 : O3: O4: O5: Campioni di frequenza Algoritmi e scale di tempo Fotometria e Radiometria Ottica quantistica Mantenimento e disseminazione (resp. F. Levi) (resp. P. Tavella) (resp. G. Brida) (resp. M. Genovese) (resp. M.L. Rastello) che mirano a raggiungere i seguenti obiettivi strategici: Excellent science: developing basic scientific metrology Obiettivi Strategici Implementazione del sistema SI Metrologia quantistica Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia Principali Risultati Attesi O1 Campione primario di frequenza a fontana di cesio criogenica O1 Orologio campione all’Yb O2 Realizzazione scala di tempo UTC(IT) O3 Mise-en-pratique della candela mediante rilevatore predicibile O4 Rivelatori Nano-TES per il conteggio di fotoni O4 Sorgenti non classiche per misure sotto lo shot-noise O4 Interferometri quantistici ad elevate prestazioni Meeting the societal challenges Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Energia O3 Metodi di misura per sistemi di illuminazione a stato solido Ambiente O3 Sensoristica remota per monitoraggio climatico Salute O3 Rilevatori di radiazione solare UV Industrial leadership: addressing the innovation gap Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Disseminazione delle unità SI O1 Link ottico per la disseminazione del segnale di frequenza campione O2 Disseminazione segnale di tempo via NTP e via trasmissioni RAI Ricerca per l’industria O1 Orologio Rb in cella ad elevata stabilità O4 Strumenti per banchi di prova QKD Sistema di navigazione europeo O2 Orologi e scale di tempo per il sistema di navigazione Galileo validati mediante Galileo Time Validation Facility durante la prossima In Orbit Validation phase 37/62 Service to industry and society Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Attività di taratura e prova O5 Partecipazione a confronti chiave internazionali O5 Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova O5 Attività di mantenimento del Sistema Qualità (audit interni, sviluppo di procedure di taratura e prova, mantenimento delle CMCs) Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura O5 Supporto (ACCREDIA) Trasferimento tecnologico O5 Attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione Normazione tecnica O4 Normativa per comunicazioni quantistiche (ETSI) tecnico all’ l’Ente Italiano di Accreditamento PRINCIPALI RISULTATI ATTESI Excellent science: developing basic scientific metrology Implementazione del sistema SI Campione primario di frequenza a fontana di cesio criogenia: Per il nuovo campione primario italiano di frequenza, una fontana di cesio raffreddato alla temperatura dell’azoto liquido, si è conclusa la fase di montaggio e sono stati conclusi i controlli preliminari. E’ ora in fase di valutazione l’accuratezza del campione ed è in corso il confronto intercontinentale di frequenza con il campione primario del NIST. I primi dati per TAI saranno forniti al BIPM nei prossimi mesi. Il valore preliminare di accuratezza relativa sulla frequenza è è ≈ 3 x 10-16 (somma di contributi di incertezza di tipo A e di tipo B). Orologio ottico all’Itterbio E’ in fase di sviluppo un orologio ottico basato su una trappola di dipolo di atomi neutri di Itterbio. Poiché il primo dispositivo sperimentale utilizzato per osservare gli atomi freddi ha mostrato rilevanti limitazioni, è stato progettato un nuovo sistema ora in fase di realizzazione. Per il prossimo anno è attesa la piena operatività, al fine di osservare la transizione di orologio e di misurare la sua frequenza rispetto alla fontana di Cesio (Contratto SOCII). Realizzazione della scala di tempo UTC(IT) La generazione del campione italiano di tempo, UTC(IT), richiede miglioramenti in termini di affidabilità e robustezza per far fronte alle sempre più esigenti richieste dalla comunità metrologica di riferimento, e alle applicazioni ad alta tecnologia connesse al sistema europeo di navigazione. Mise-en-pratique della candela mediante rivelatori a efficienza quantica predicabile (EMRP SIB57) INRIM ha contribuito alla progettazione e realizzazione del prototipo di un rivelatore a efficienza quantica predicibile (PQED) nell’ambito del progetto + iMERA quCandela. Si intende progettare una nuova e migliorata versione del PQED da convalidare come campione primario. L’applicazione del PQED come campione di sensibilità luminosa sarà studiata per il suo forte impatto sulla catena di riferibilità in fotometria. Metrologia quantistica Rivelatori Nano-TES per il conteggio di fotoni (EMRP NEW08) I sensori TES sono rivelatori intrinsecamente in grado di risolvere il numero di fotoni. Sono in grado di distinguere i fotoni e la loro energia dal vicino infrarosso (NIR) alla gamma visibile. Riducendo l'area attiva di tale rivelatore da 10-10 m2 al di sotto di 10-12 m2, si può passare da TES convenzionali a nano-TES. Il vantaggio atteso è di migliorare il tempo di risposta del rivelatore, attualmente il fattore limitante di un TES convenzionale, e di ottenere un rivelatore adatto per l'integrazione in sistemi NEMS Sorgenti non classiche per misure sotto lo shot noise Sarà realizzata una sorgente basata sulla Parametric Down Conversion allo scopo di osservare oggetti microscopici al di sotto del limite dello shot noise (UE - Brisq) e di eseguire il rilevamento di un obiettivo in presenza di rumore preponderante (Fondazione San Paolo e Progetto premiale). INRIM realizzerà anche una sorgente ad alta intensità di luce squeezed mediante vapori di Cesio per applicazioni di quantum imaging (UE Brisq). 38/62 Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia Interferometri quantistici a elevate prestazioni Interferometri di alta precisione ottenuta utilizzando luce non classica saranno applicati a test di fisica fondamentale. Specifici modelli matematici saranno elaborati per questo scopo. Questo risultato è un obiettivo di ricerca del progetto Fondazione San Paolo e Progetto premiale. Meeting the societal challenges Energia Metodi di misura per sistemi di illuminazione a stato solido (EMRP ENG05) L’illuminazione a stato solido utilizza diodi emettitori di luce (LED) per produrre luce, ed è fino a dieci volte più efficiente rispetto alle sorgenti tradizionali. La sua attuazione potrebbe ridurre significativamente la domanda di energia dell'Unione europea, in quanto l'illuminazione è responsabile del 20% dei consumi di energia elettrica. Il progetto sosterrà l'attuazione dell’illuminazione a stato solido in tutta Europa con la convalida di nuove linee guida e campioni di misura. Ambiente Sensoristica remota per monitoraggio climatico (EMRP ENV04) Le osservazioni globali dell'atmosfera terrestre, degli oceani e della superficie terrestre dallo spazio sono di vitale importanza per lo studio dei cambiamenti climatici e l'attuazione efficace delle misure di mitigazione da parte dei responsabili politici. Le misurazioni effettuate dallo spazio devono essere tracciabili e coerenti per permettere il confronto con i dati raccolti da altre fonti, ad esempio, da stazioni di monitoraggio sulla Terra, e formare un quadro completo. Questo progetto svilupperà nuovi standard e convaliderà i sensori utilizzati nei satelliti in modo che le misure dei parametri climatici possano essere realizzate nello spazio. Salute Rilevatori di radiazione solare UV (EMRP ENV03) La radiazione solare ultravioletta (UV) può produrre sostanze nell'atmosfera che possono indurre cambiamenti dell’ambiente. Pertanto le variazioni nella quantità di UV solare che raggiunge la superficie della terra potrebbe avere un effetto sul cambiamento climatico. Tuttavia, i metodi di misurazione attuali hanno incertezze di circa il 5% che sono troppo elevate per rilevare le variazioni e per modellare le tendenze future. Questo progetto mira a sviluppare nuovi metodi e strumenti per ridurre i livelli di incertezza al 2%. Industrial leadership: addressing the innovation gap Disseminazione delle unità SI Link ottico per la disseminazione del segnale di frequenza campione Il confronto di frequenza tramite collegamento in fibra ottica è la tecnica più promettente per confronti ad elevata accuratezza su scala continentale. Attualmente stiamo installando un collegamento tra INRIM e il LENS (UNIFI), a cui seguiranno POLIMI e INAF nei pressi di Bologna, dove si trova un osservatorio dotato di radiotelescopio. La disseminazione del riferimento di frequenza avverrà con una stabilità dell’ordine di 1 x 10-16 per tempi di misura di poche ore (PRIN 2009, EMRP SIB02, Contratto Premiale LIFT). Disseminazione del segnale di tempo via NTP e via trasmissioni RAI Il segnale di tempo UTC(IT) viene diffuso agli utenti nazionali con mezzi diversi. I più conosciuti e utilizzati sono il segnale codificato trasmesso dalla RAI, che può essere decodificato mediante appropriati orologi radiocontrollati, e il segnale trasmesso su Internet chiamato Network Time Protocol, NTP (contratto RAI). Ricerca per l’industria Orologio a cella di Rubidio ad elevata stabilità (EMRP IND55) A partire dal prototipo funzionante di un orologio a pompaggio ottico di una cella con vapori di rubidio sviluppato nell'ultimo anno per l'ESA, un ulteriore sviluppo è in fase di attuazione al fine di migliorare la 39/62 stabilità a breve termine al di sotto di 1 x 10-13 a 1s, e per controllare meglio la deriva di frequenza a lungo termine. Strumenti per banchi di prova QKD (EMRP IND06) La distribuzione di chiavi quantistiche (Quantum Key Distribution – QKD) è in grado di migliorare sensibilmente la sicurezza dei dati memorizzati, trasferiti e accessibili attraverso reti di computer. La caratteristica unica di QKD è che garantisce la non intercettazione della chiave crittografica. Estremamente efficace in teoria, non esiste un metodo accettato per dimostrare la robustezza delle sue implementazioni pratiche. L’obiettivo è di mettere a punto nuove tecniche di misura per convalidare l'utilizzo pratico di QKD. Sistema di navigazione europeo Orologi e scale di tempo per il sistema di navigazione Galileo validati mediante Galileo Time Validation Facility durante la prossima In Orbit Validation phase Da 15 anni INRIM è fortemente coinvolto nelle attività di sincronizzazione del sistema europeo di navigazione Galileo. Attualmente è stato sviluppata e installata la Time Validation Facility, con il duplice scopo di convalidare il comportamento di tutti gli orologi nello spazio e a terra e di controllare che il segnale di tempo Galileo sia nel dovuto accordo con la scala internazionale UTC (contratti ESA / THALES). Service to industry and society Attività di taratura e prova Essa ricomprende la partecipazione a confronti chiave internazionali, la ertificazione tecnica per le attività di taratura e prova e le attività di mantenimento del Sistema Qualità (audit interni, sviluppo di procedure di taratura e prova, mantenimento delle CMCs) Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura La Divisione offre supporto tecnico all’ l’Ente Italiano di Accreditamento (ACCREDIA) Trasferimento tecnologico La divisione svolge una significativa attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione Normazione tecnica Normativa per comunicazioni quantistiche (ETSI) INRIM partecipa al comitato ETSI dedicato a individuare le procedure di riferimento per la distribuzione di chiavi quantistiche. Questo risultato è collegato al progetto EMRP IND06. 40/62 RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (k€) Descrizione 2013 2014 2015 EMRP attivi 386 254 80 Altri contratti 3963 1957 1438 Prove e prestazioni (prin firenze) 155 105 105 EMRP 2012 416 428 303 Tot 4920 2744 1926 300 1200 1200 Tot 5220 3944 3126 Proposte contratti di ricerca SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (k€) Descrizione Investimento Funzionamento Missioni Personale 2013 3282 909 129 961 5281 Totale 2014 2045 696 126 1081 3948 2015 1670 632 121 1013 3436 RISORSE UMANE Personale al 31/12/2012 Ricercatori Tecnologi Tecnici TI TD TI TD TI TD 17 5 2 0 7 0 Amministrativi Totale 0 31 Ulteriori risorse umane Assoc. e incarichi 5 Assegnisti Borsisti 4 2 Dottorandi Collab. Prof. 5 Ric ospiti Totale 0 16 0 Programmazione fabbisogno personale nel triennio (TD non ricadono sul FOE) Anno Ricercatori Tecnologi Totale Tecnici TI* TD TI* TD TI* TD 2013 2014 2 1 4 6 1 1 1 1 1 2 11 9 2015 2+1(**) 5 1 1 9+1(**) (*) Richieste soggette al quadro normativo di riferimento. (**) Qualora non fosse possibile un TI nel 2015 allora i TI diventano 2. Programmazione fabbisogno altro personale nel triennio (non ricadono sul FOE) Anno 2013 2014 2015 Assegnisti 7 3 3 Borsisti 3 4 4 Dottorandi 2 3 3 Collab. Prof. Totale 12 10 10 41/62 RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE Programma O1 O1 O2 O3 O3 O4 O4 Programma O1 O1 O2 O3 O4 Spesa prevista (k€) 550 170 50 70 300 100 200 Strumentazione richiesta 2 pettini ottici in fibra Noleggio fibre link ottico (2013**) Clean up oscillator per realizzazione scala di tempo Supercontinuum laser Refrigeratore ADR (adiabatic demagnetization refrigerator) Laser Criostato Intervento strutturale richiesto Ampliamento laboratorio link ottico Ristrutturazione ufficio ex Marchisio Alimentazione ridondante lab radionavigazione Messa in sicurezza galleria fotometrica Adeguamento laboratorio AS per interferometria di precisione Anno Spesa prevista (k€) 35 2013 10 2013 12 2013 100 2013 100 2013 Con riferimento alle cifre complessive assegnate alla divisione Ottica sulla base del Bilancio di Previsione 2013, viene fatta la seguente assegnazione ai programmi (cifre in k€): Prima assegnazione 2013 Investimento Funzionamento Div/ cap 59 60 61 17 18.1 18.2 O1 44 0 380 1 220 0 O2 0 7 0 0 0 4 O3 70 4 0 8 0 0 O4 286 0 370 121 115 0 O5 0 19 0 0 0 6 400 30 750 130 335 10 Totale 42/62 Programma O1 – Campioni di frequenza Responsabile: Filippo Levi Personale impegnato (TPE) Personale 2013 Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale TI 4,3 2,0 6,3 2014 TD 0,7 0,7 TI 4,3 2,0 6,3 2015 TD 2,0 0,3 2,3 3,7 0,7 10,7 9,3 TI 4,1 TD 4,1 4,1 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI O1.1 – Campione primario di frequenza a fontana di cesio criogenico. 1 – Confronti estensivi tra IT Cs F2 e fontane NIST al fine di verificarne l’accuratezza. 2 – Misura assoluta dello shift dovuto alla radiazione da corpo nero 3 – Misure di taratura di TAI O1.2 – Orologio campione all’Yb 1 – Realizzazione della trappola di dipolo e sua caratterizzazione 2 – Osservazione riga di orologio a 578 nm Disseminazione delle unità SI O1.3 – Link ottico per la disseminazione del segnale di frequenza campione 1 – Implementazione del link ottico in fibra tra Torino e Firenze 2 – Sperimentazione per la disseminazione in fibra di segnali di tempo Ricerca per l’industria O1.4 – Orologio Rb in cella ad elevata stabilità 1. Miglioramento della stabilità a breve termine del POP 43/62 Programma O2: Algoritmi e Scale di tempo Responsabile: Patrizia Tavella Personale impegnato (TPE) Personale 2013 Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale TI 3,4 0,3 3,7 2014 TD TI 2,8 0,3 3,1 2015 TD TI 2,8 0,3 3,1 TD 1,7 1,2 0,2 5,4 4,3 3,3 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI O2.1 – Realizzazione scala di tempo UTC(IT) 1 - Sistema monitoraggio e segnalazione anomalie lab UTC(IT) e radionavigazione Sistema di navigazione europeo O2.2 – Orologi e scale di tempo per il sistema di navigazione Galileo 1 – Migliorare le prestazione della Time Validation Facilitv (TVF) (versione 2) 2 – Partecipare alla sperimentazione In Orbit Validation dell’ESA 3 – Sviluppare algoritmi di caratterizzazione orologi e monitoring scale di tempo in tempo quasi reale Disseminazione delle unità SI O2.3 – Disseminazione del segnale di tempo via NTP e via trasmissioni RAI 1 - Adeguamento infrastrutturale (terminare impianto elettrico e distribuzione segnali). 2 - Adeguamento funzionale (installare nuovo sistema automatico HW e SW per misura e gestione dati) 44/62 Programma O3 – Fotometria e Radiometria Responsabile: Giorgio Brida Personale impegnato (TPE) Personale 2013 Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot TI 4,8 1,9 6,7 Ulteriori risorse umane Totale 2014 TD 1,5 1,5 TI 4,9 1,9 6,8 2015 TD 1,5 1,5 TI 5,1 1,9 7 TD 1,5 1,5 3,9 2 1 12,1 10,3 9,5 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI O3.1 – Sistema Internazionale: riformulazione della Candela 1. Rivelatore con efficienza quantica “calcolabile” 2. Rivelatore con discriminazione del numero di fotoni Ambiente O3.2 – Sensoristica remota per monitoraggio clima 1. Radiometria per il remote sensing 2. Tecniche di imaging iperspettrale (visibile, NIR) Salute O3.3 – Rilevatori di radiazione solare UV 1. Riferimenti per la radiazione UV 2. Tecniche di imaging iperspettrale (UV) Energia O3.4 – Metodi di misura standardizzati per sistemi di illuminazione a stato solido 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 45/62 Programma O4 – Ottica quantistica Responsabile: Marco Genovese Personale impegnato (TPE) Personale 2013 Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale TI 4 0,5 4,5 2014 TD 3,9 3,9 TI 4 0,5 4,5 2015 TD 4,5 4,5 4 0,5 4,5 4,5 4,5 1,2 1,2 1,2 9,6 10,2 10,2 Articolazione del programma Metrologia quantistica O4.1 Sorgenti non classiche per misure sotto lo shot-noise 1 - Imaging quantistico (ghost imaging, quantum illumination) 2 - 4-wave mixing in vapore Cs (al fine di realizzare una sorgente di bifotoni a banda ultra-stretta) 3 - Sorgenti singolo fotone O4.2 Rivelatori Nano-TES per il conteggio di fotoni 1 - Caratterizzazione degli stati di Bell prodotti in PDC ed applicazioni 2 - Protocolli tomografici innovative Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia O4.3 Interferometri quantistici ad elevate prestazioni 1 - Studio di diverse misure di entanglement su stati PDC 2 - Appplicazioni della luce quantistica all'interferometria Ricerca per l’industria O4.4 Informazione quantistica 1 - Strumenti per banchi di prova QKD 2 - Schema di taratura rivelatori in regime analogico basato su correlazioni PDC e rivelatori multiplexed 3 - Standard per QKD, ETSI 46/62 Programma O5 – Mantenimento e disseminazione Responsabile: Maria Luisa Rastello Personale impegnato (TPE) Personale 2013 Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot. Ulteriori risorse umane Totale TI 2,5 2,8 5,3 2014 TD TI 1,4 2,8 4,2 2015 TD TI 1,4 2,8 4,2 TD 0,2 0,2 0,2 5,5 4,4 4,4 Articolazione del programma Attività di taratura e prova O5.1 - Partecipazione a confronti chiave internazionali O5.2 - Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova O5.3 - Attività di mantenimento del Sistema Qualità Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura O5.4 - Tempo e Frequenza O5.5 – Fotometria e Radiometria Trasferimento tecnologico O5.6 Attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione 47/62 Divisione Termodinamica L’attività della divisione è dedicata alla determinazione delle costanti fisiche, allo studio delle proprietà termodinamiche, acustiche e chimiche delle sostanze e dei materiali, ed alla ricerca metrologica nelle scienze biologiche, 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. L’attività della divisione Termodinamica si svolge nei seguenti 5 programmi: T1 T2 T3 T4 T5 Temperatura e umidità: campioni e nuovi sviluppi Misure termiche e applicazioni Acustica fisica Metrologia dell’acustica in aria e degli ultrasuoni Quantità di sostanza (resp. M. Battuello) (resp. A. Merlone) (resp. R. Gavioso) (resp. G. Durando) (resp. V. Fernicola) che mirano a raggiungere i seguenti obiettivi strategici: Excellent science: developing basic scientific metrology Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Mise-en-pratique del kelvin Implementazione del sistema SI Costanti fondamentali Implementazione delle unità SI per la biologia T1 T1,T3 T4 T5 Determinazione della constante di Boltzmann kB T3 Implementazione della nuova definizione del kelvin Campione primario di potenza acustica Meeting the societal challenges Obiettivi Strategici Energia Ambiente Principali Risultati Attesi Metodologie innovative per il monitoraggio energetico dell’ambiente costruito T2 Proprietà termofisiche di idrocarburi, biocarburanti e miscele di gas naturali T3 Riferibilità per la metereologia, la qualità dell’aria e il clima Metodi di analisi e sensori per gli inquinanti dell’aria Campioni per la salinità e acidità degli oceani Dispositivi e metodi nel campo della terapia medica basata sull’utilizzo di ultrasuoni Salute Sensori e metodi per l’analisi degli alimenti Campioni e metodi di misura per la medicina rigenerativa Nuovi materiali dosimetrici per radiazioni ionizzanti T2,T5 T5 T3 T3,T4 T5 T5 T5 48/62 Industrial leadership: addressing the innovation gap Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Nuovi campioni primari per termometria e igrometria Nuove tecniche per la riferibilità dei campioni di temperatura Disseminazione delle unità SI Campioni di trasferimento della potenza acustica Campioni gassosi e materiali di riferimento in chimica Campioni primari per elementi chimici critici Metodi di riferimento e campioni per l’analisi di cellule, tessuti, acidi nucleici e proteine Metodi multi-spettrali per misure di alte temperature Proprietà termiche di superfici ingegnerizzate Ricerca per l’industria Tecnologie abilitanti Trattamento ultrasonico della cellulosa per l’industria cartaria T1 T2 T4 T5 T5 T5 T1,T2 T2 T3 Analisi delle superfici T5 Nuove metodologie di microscopia multimodale NLO per bio-imaging T5 Service to industry and society Obiettivi Strategici Principali Risultati Attesi Taratura secondaria direttamente temperature termodinamica riferita alla Partecipazione a confronti chiave internazionali Attività di taratura e prova Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura Trasferimento tecnologico Normazione tecnica Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova T1, T3 T1,T4,T5 T1,T4,T5 Attività di mantenimento del Sistema Qualità (audit interni, sviluppo di procedure di taratura e prova, mantenimento delle CMCs) Tutti Supporto tecnico all’Ente Italiano di Accreditamento T1,T4,T5 Confronti di misura nazionali T1 Diffusione di buone pratiche di misura e taratura di strumenti per la metereologia (WMO/CIMO) T2 Attività di formazione Tutti Linee guida temperatura consulenza CIPM/CCT tecnico-scientifica per la e misura Normativa per le misure acustiche caratterizzazione acustica di edifici e di della T2 la T4 49/62 PRINCIPALI RISULTATI ATTESI Excellent science: developing basic scientific metrology Implementazione del sistema SI Mise-en-pratique del kelvin. INRIM contribuirà alla mise-en-pratique con le attività per la realizzazione della STI-90 tra 13 K e 2500 K. Scale interpolate a radiazione verranno realizzate sia per temperature < 962 ° C, sia per temperature > 962 ° C. Una tecnica di estrapolazione della scala termodinamica consentirà la determinazione indiretta della temperatura di transizione di punti eutettici ad alta temperatura. Implementazione della nuova definizione del kelvin (EMRP SIB01 InK). La divisione Termodinamica dell’INRIM coordinerà le determinazioni sperimentali di T - T90 tra 1 K e 1000 K con incertezze bassissime. Ciò avverrà mettendo insieme i risultati di diversi esperimenti di termometria primaria da otto diversi istituti. I risultati saranno confrontati e le incertezze sistematiche dominanti verranno individuate e minimizzate. Queste attività fanno parte del progetto EMRP "Implementing the new kelvin". Campioni per l’umidità nei gas e nei solidi. Per l’implementazione del sistema SI per la grandezza Umidità, l’INRIM prevede di estendere la scala di temperatura di rugiada all’intervallo da -100 °C a +95 °C con sistemi in grado di operare sia a pressioni sub-atmosferiche, sia ad alta pressione, anche con gas diversi dall’aria, al fine di soddisfare le esigenze industriali dei produttori di gas puri e della sensoristica avanzata. Il progetto EMRP SIB64 METefnet avvierà lo studio e la realizzazione di campioni e metodi di riferimento per l’umidità nei solidi. In questo ambito, INRIM coordina l’attività di modellistica. Campioni primari di potenza sonora. Lo scopo di questo lavoro è realizzare l'unità di potenza sonora con un’incertezza associata pari a 0,5 dB in un campo di frequenza tra 50 Hz e 10 kHz. Tale sorgente è necessaria come base metrologica per la potenza sonora. Verrà sviluppato un modello a parametri concentrati in collaborazione con il Politecnico di Torino per il calcolo della potenza irradiata in campo libero . Implementazione delle unità SI per la biologia. La mancanza di metodi metrologici di caratterizzazione della purezza di biomolecole di grandi dimensioni costituisce uno dei maggiori ostacoli al raggiungimento di riferibilità SI nelle misure biologiche. Misure basate sul conteggio costituiscono una tecnologia chiave per il trasferimento della taratura a materiali utilizzati come campioni di trasferimento nel 'mondo reale'. INRIM svilupperà nel progetto EMRP Bio-SITrace: modelli matematici per le stime bayesiane dell’incertezza; un approccio basato sulla varianza di Allan per studi di stabilità; materiali di riferimento per il conteggio di cellule, analisi di purezza delle lipoproteine basate su Raman coerente. Costanti fondamentali Determinazione della costante di Boltzmann kB. INRIM ha contribuito a determinazioni precedenti di kB con due metodi differenti, ossia, misurando la polarizzabilità dell’elio e misurando la velocità del suono in elio ad un singolo stato termodinamico (vedi CODATA 2010). INRIM continua a perseguire una riduzione dell'incertezza di tale determinazione con un metodo acustico nell'ambito di un progetto EURAMET coordinato da PTB. Meeting the societal challenges Energia Proprietà termofisiche degli idrocarburi, biocarburanti e miscele di gas naturale. La velocità del suono e le misure di permettività vengono utilizzate per determinare le proprietà termodinamiche di una varietà di fluidi energetici puri e di miscele: biocarburanti, gas naturale liquefatto e gas naturale prodotto da fonti non convenzionali. Queste attività fanno parte dei progetti EMRP: Metrology for biofuels (BIOFUELS), Metrology for Liquified Natural Gas (LNG) and Characterization of Energy Gases (GAS). Metodologie innovative per il monitoraggio energetico dell’ambiente costruito. Il progetto mira ad assicurare la riferibilità delle misure delle prestazioni energetiche dell’ambiente costruito. Si prevede di i) sviluppare un campione di tipo “guarded-hot-plate” per la taratura di termoflussimetri per flussi fino a 100 W/m2; ii) realizzare una stazione di misura della conducibilità termica di materiali isolanti per applicazioni 50/62 edilizie; iii) collaborare alla realizzazione di un banco di prova per la validazione di tecnologie per il monitoraggio dei consumi energetici (Prog. FP7-Ecothermo, div. Meccanica). Ambiente Riferibilità per la meteorologia, la qualità dell'aria e il clima. La riferibilità delle misure riguardanti il cambiamento climatico ha come obiettivi: misure di temperatura in aria e in quota, pressione, umidità, velocità e direzione del vento, radiazione solare, ozono e VOC. INRIM partecipa al programma mondiale WMO-GAW di riferibilità delle scale di VOC con lo sviluppo di un nuovo standard dinamico compatto basato sulla diffusione. Il progetto EMRP ENV07 METEOMET fornirà misurazioni meteorologiche validate a livello europeo, grazie all’esperienza e ai risultati attesi dal consorzio di 18 paesi coordinato dall’INRiM. L’INRIM è coinvolto nello sviluppo di procedure di taratura e sistemi di misura in laboratorio e in situ di sensori PTU per stazioni meteorologiche automatiche. Analisi, metodi e sensori per le sostanze inquinanti in aria (EMRP ENV01 MACPoll). La direttiva europea sulla "qualità dell'aria ambiente e per un'aria più pulita per l'Europa" (2008/50/CE) stabilisce i valori limite e gli obiettivi di qualità dei dati per la misura negli Stati membri dell'Unione europea degli inquinanti atmosferici in aria ambiente. Nel progetto "Metrologia per le sostanze chimiche inquinanti in aria" dell'EMRP, microsensori sono identificati come strumenti di misura emergenti per la "misurazione indicativa" dettata dalla direttiva sulla qualità dell'aria. Un risultato chiave del JRP consiste nel costruire un nuovo sensore di NO2 ad alta sensibilità e selettivo utilizzando grafene. Campioni per la salinità degli oceani e l'acidità (EMRP ENV05 OCEAN). Misurare la velocità del suono in un campione liquido conduce a una determinazione delle proprietà termodinamiche. Questo metodo sarà applicato per la caratterizzazione di acqua di mare fino a 70 MPa a diverse temperature e salinità. Queste attività fanno parte del progetto EMRP ENV05 OCEAN, che comprende anche la valutazione di procedure standard per la misurazione dei parametri di acidità, come il pH, in condizioni di alta forza ionica (cioè alta salinità) che hanno un impatto rilevante sulla concentrazione di nutrienti disciolti e la capacità solvente dell’acqua di mare. Salute Dispositivi e metodi nel campo della terapia medica basata sull’utilizzo di ultrasuoni (EMRP HLT03 DUTy). Sviluppo di materiali che simulano tessuti umani (TMMs) per la terapia ad ultrasuoni. Verranno prodotti e caratterizzati diversi campioni di TMM con diverse proprietà acustiche, meccaniche e termiche. Sarà realizzato un confronto internazionale con lo scopo di valutare diversi metodi e modelli che consentono di definire il concetto di dose ultrasonora. Queste attività fanno parte del progetto EMRP " Dosimetry for Therapeutic Ultrasound", il cui scopo è la definizione e la conseguente realizzazione di dose ultrasonora. Sensori e metodi per l'analisi degli alimenti. Saranno sviluppati metodi per la caratterizzazione dei prodotti alimentari per determinare la quantità di limiti tollerabili per i contaminanti chimici naturali o artificiali / residui presenti nei prodotti alimentari (ad esempio, melamina nel latte per neonati mediante spettroscopia Raman). La misurazione accurata di questi contaminanti è importante non solo per il consumatore, ma anche per il produttore. Sensori e tecniche di misura saranno sviluppati per determinare la provenienza alimentare. Questo aspetto potrebbe influenzare gli aspetti etici relativi al consumo consapevole e avere un impatto economico nella società. Campioni e metodi per la medicina rigenerativa. Saranno sviluppate tecnologie di misura riferibili per la caratterizzazione e il comportamento cellulare macromolecola di prodotti e processi in medicina rigenerativa. Nuove metodologie di misura, processi validati per la coltura di cellule staminali, metodi per la produzione di materiali di riferimento e manufatti per la taratura di strumenti sono in fase di sviluppo. Questo progetto di sviluppo di metodi di misurazione e tecnologie per la medicina rigenerativa. rappresenta un importante collaborazione tra INRIM, NMI europei, Università del Piemonte e l'industria Nuovi materiali dosimetrici per radiazioni ionizzanti (PRIN 2010-2012). La ricerca si propone di sviluppare nuove matrici a struttura idrogelica da impiegare come dosimetri per radiazioni ionizzanti. INRIM partecipa al progetto per la valutazione delle caratteristiche metrologiche della risposta segnale-dose sulla base delle misure di variazione delle proprietà chimico-fisiche dei materiali dosimetrici indotte dall’esposizione a radiazioni ionizzanti. Si indagherà inoltre le potenzialità della tecnica spettroscopica basata sull'effetto Raman negli studi della struttura dei composti chimici dei dosimetri a gel polimerici. 51/62 Industrial leadership: addressing the innovation gap Riferibilità e disseminazione delle unità SI Nuovi campioni primari per la termometria e igrometria. Nuovi punti fissi e punti di riferimento sono in fase di sviluppo (punto Xe e transizione solido-solido di ossigeno, a circa 24 K e 43 K). E’ stato firmato un contratto di ricerca con TIPC (Cina) per la fornitura di celle criogeniche di punti fissi e criostati sviluppate a INRIM. Continuano le indagini su nuovi punti eutettici metallo-carbonio ad alta temperatura da utilizzare come campioni primari. Un nuovo generatore di umidità termodinamico è in fase di sviluppo al fine di estendere la scala di temperatura di rugiada/brina fino a -100 ° C (frazione molare <20 ppbv). Nuove tecniche per la riferibilità dei campioni temperatura (EMRP SIB10 NOTED). INRIM guida il WP5 del progetto EMRP che include: la caratterizzazione e la funzione di riferimento di termocoppie Au/Pt; lo sviluppo di elettronica per il controllo della temperatura, nuovi amplificatori di temperatura e nuovi termometri dielettrici. Verranno effettuati studi della non-unicità a temperature fra i punti fissi, al fine di identificare la non-unicità di tipo 3 che deriva dal fatto che le caratteristiche fisiche non ideali dei termometri resistenza campione non sono incorporate nelle equazioni di interpolazione. Campioni di trasferimento della potenza acustica. Verranno caratterizzate le sorgenti sonore aerodinamiche secondarie. Verranno accuratamente valutati gli effetti delle proprietà ambientali attraverso il confronto inter-laboratorio che coinvolgerà quattro istituti metrologici europei. Al fine di ottenere la riferiblità della potenza sonora verrà studiato, progettato e realizzato, in collaborazione con PTB, un campione di trasferimento in grado di generare bande strette di rumore o toni puri. Le proprietà acustiche saranno valutate in campo semi-libero. Campioni gassosi e materiali di riferimento nel campo della chimica. Lo sviluppo di materiali di riferimento è uno mezzo significativo per la riferibilità metrologica delle misurazioni chimiche. Il lavoro svolto in questo contesto mira alla realizzazione di materiali di riferimento primari per analisi di gas con il metodo gravimetrico e al contributo per la caratterizzazione di materiali di riferimento mediante analisi ad attivazione neutronica. Campioni primari per elementi chimici critici (EMRP SIB09). La realizzazione e diffusione di campioni primari è di fondamentale importanza per la comparabilità dei risultati di misura, attraverso la riferibilità in tutti i campi dell’analisi chimica. In questo quadro INRIM partecipa al progetto EMRP SIB09 per la caratterizzazione e la disseminazione in relazione ai seguenti elementi: Al, Mg, Rh, Mo e Zn. Metodi di riferimento e campioni per cellule, tessuti, acidi nucleici e proteine. In conformità alle raccomandazioni CCQM e linee guida EMRP nel settore della salute, saranno sviluppati metodi di riferimento per l'analisi di cellule e tessuti (focalizzati su metodi metabolici e citometria a flusso, imaging, spettrofotometria e tecniche di spettroscopia), analisi degli acidi nucleici (focalizzati su metodi PCR quantitativi), analisi delle proteine (focalizzati sui metodi per indagare la struttura della proteina, concentrazione, attività e l'interazione con altre proteine / recettori). Progetti per l’industria Metodi multispettrali per misure di alte temperature . INRIM studierà metodi multispettrali e svilupperà un sistema di misura flessibile nelle regioni spettrali UV-VIS e NIR fino a 0,95 um. Lo strumento consentirà la determinazione della temperatura di superfici con caratteristiche di emissione spettrale sconosciuta a T ≥ 2000 K. Verrà successivamente sviluppato uno strumento compatto per misure in campo. Queste attività sono parte del progetto EMRP IND01 HiTeMS. Proprietà termiche delle superfici ingegnerizzate (EMRP IND11 MADES). Questo progetto fornirà strumenti per migliorare la metrologia delle superfici ingegnerizzate superfici utilizzate per migliorare l’efficienza dei trasporti nell'UE. Una delle sfide metrologiche riguarda la misurazione della temperatura nel punto di contatto di usura tra superfici. L'INRIM coordina l’attività di caratterizzazione termica in situ e lo sviluppo di tecniche di misura e sensori integrati con ottica in fibra e imaging termico. Trattamento a ultrasuoni di prodotti a base di cellulosa per l'industria della carta (TUFOC). Si tratta di un progetto di R&S con PMI finalizzato alla realizzazione di nuovi dispositivi ad ultrasuoni scalabili per processi industriali di produzione della carta. E’ focalizzato su due obiettivi: i) l'uso della cavitazione acustica per la pulizia e condizionamento di fibre di carta riciclata; ii) lo sviluppo di un nuovo attuatore, a pressione 52/62 acustica, per l'orientamento e il trasporto attivo di fibre di cellulosa negli strati di liquido. Il progetto mira a dimostrare i vantaggi degli ultrasuoni in termini di risparmio energetico e riduzione dei rifiuti industriali. Analisi di superficie (EMRP IND15 SurfChem, NEW02 Raman). Il progetto SurfChem affronta la metrologia chimica e topografica delle superfici in un campo tecnico-scientifico orizzontale alla base di molti campi disciplinari in ingegneria avanzata in Europa. La spettroscopia vibrazionale è utilizzata per sviluppare la metrologia per l'analisi chimica ambientale e per applicazioni industriali non distruttive nel controllo di processo di superfici, in termini di funzionalità e pulizia. Gli obiettivi di NEW02 "Metrologia per la spettroscopia Raman" sono di rispondere alle esigenze di regolamentazione della spettroscopia Raman correlate a: spettroscopia Raman convenzionale, TERS, e scattering Raman multi-fotone. Il JRP migliorerà l’affidabilità di misura, stabilirà la riferibilità, svilupperà campioni di riferimento e preparerà le norme documentali. Tecnologie abilitanti Nuova microscopia multimodale per bio-imaging. I fenomeni di biologia delle cellule si verificano su più scale dimensionali che richiedono l’analisi multiparametrica simultanea alla micro e nanoscala riducendo al minimo le perturbazioni sui sistemi viventi. INRIM sta sviluppando un approccio alla microscopia nonlabeled, integrando tecniche avanzate di NLO imaging, Coherent Anti-Stokes Raman Scattering, generazione di seconda armonica ed eccitazione a due fotoni su una singola piattaforma con funzionalità di misura veloci e specializzati per colture cellulari e biologia. Un progetto EMRP è stato presentato. Ricerca pre-normativa Linee guida CIPM / CCT per la misurazione della temperatura. Attraverso la presidenza WG2 del CIPM/CCT, INRIM coordinerà la stesura del "Blue book", sulle tecniche per la misura di temperatura. Questa pubblicazione ufficiale BIPM conterrà raccomandazioni per l'uso di termometri secondari, le loro capacità, le migliori pratiche per l'uso e le procedure di taratura. Opportune procedure di taratura saranno inoltre studiate e proposte alle istituzioni di meteorologia e climatologia per la riferibilità delle misure meteo e climatiche. Normativa per la metrologia del suono e l'acustica degli edifici. Recentemente è stata istituita una roadmap in acustica edilizia, nell’ambito EAA TC-RBA WG4 "Sound insulation requirements and sound classification", al fine di ridefinire procedure di misura in situ e in laboratorio. Tra queste procedure è stato proposto di effettuare misure di comportamento modale in un ampio intervallo di frequenze compreso il campo a basse frequenze (da 50 Hz a 100 Hz). Questa permetterebbe una riconsiderazione delle misure acustiche sia dal punto di vista teorico che quello pratico. L’INRIM, in qualità di laboratorio primario nell’acustica edilizia, è impegnato ad effettuare studi approfonditi ed esaustivi nel campo delle basse frequenza. Service to industry and society Taratura e prove Taratura secondaria direttamente riferibile alle temperature termodinamiche. L'obiettivo è quello di sviluppare una più profonda comprensione degli effetti dell'ambiente nella taratura di termometri campione a capsula (CSPRT) e di sviluppare una raccomandazione per una procedura standardizzata per la loro taratura. INRIM estenderà e valuterà una tecnica adottata nel corso della determinazione della costante di Boltzmann per la taratura di CSPRTs nell’intervallo tra il punto del mercurio e dell’indio. Partecipazione a confronti chiave internazionali. La divisione partecipa (o prevede di partecipare) a 14 Key e Supplementary Comparison a supporto dell’MRA e coordina (o partecipa a) confronti pilota e confronti chiave regionali EURAMET. Questa attività è finalizzata al mantenimento e all’estensione delle capacità di misura riconosciute dal MRA; attualmente vi sono 83 CMC pubblicate nel KCDB del BIPM Altre 28 CMC sono in attesa di pubblicazione. Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova. La divisione prevede di continuare a svolgere una rilevante attività di taratura e prova in conto terzi rivolta ai laboratori industriali, ai laboratori di taratura accreditati,e alle PMI con l’emissione di oltre 300 certificati ogni anno. L’attività tecnica di supporto all’accreditamento riguarderà oltre 70 laboratori accreditati. 53/62 Trasferimento di conoscenza e tecnologia Diffusione di best practice per la taratura di strumenti meteorologici (WMO/CIMO). Lo scopo di questa attività è l’applicazione dei concetti metrologici alle osservazioni meteorologiche. Le attività di formazione e divulgazione saranno organizzate per trasferire le migliori pratiche e le procedure metrologiche agli utenti di strumenti meteorologici. Sarà sviluppata nuova strumentazione e procedure di taratura specifiche. Questi protocolli verranno presentate ai competenti organismi internazionali come WMO/CIMO e ai gruppi di lavoro per la strumentazione delle organizzazioni nazionali di meteorologia. 54/62 RISORSE FINANZIARIE DISPONIBILI (k€) Descrizione 2013 2014 2015 EMRP attivi 350 330 400 Altri contratti 290 450 400 Prove e prestazioni 280 280 280 EMRP 2012 350 270 120 Tot 1240 1330 1200 650 560 580 Tot 1890 1890 1780 2013 570 350 70 400 1360 2014 550 340 80 450 1420 2015 490 330 70 390 1280 Proposte contratti di ricerca SPESA PREVISTA PER LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI (k€) Descrizione Investimento Funzionamento Missioni Personale Totale RISORSE UMANE Personale al 31/12/2012 Ricercatori TI TD 17 5 Ulteriori risorse umane Assoc e Assegnisti incarichi 6 5 Tecnologi TI TD 3 0 Borsisti Dottorandi 8 7 Tecnici TI TD 10 1 Collab. Prof. 0 Amministrativi Totale 0 36 Totale Ric ospiti 0 Programmazione fabbisogno personale nel triennio (TD non ricadono sul FOE) Anno Ricercatori Tecnologi Tecnici TI* TD TI* TD TI* TD 2013 2 1 2 1 2014 3 1 1 2015 3 1 2 2 26 Totale 6 5 8 (*) Richieste soggette al quadro normativo di riferimento. Programmazione fabbisogno altro personale nel triennio (non ricadono sul FOE) Anno Assegnisti Borsisti Dottorandi Collab. Prof. 2013 2 2 1 2014 5 4 3 2015 6 3 2 Totale 5 12 11 55/62 RISORSE STRUMENTALI E INFRASTRUTTURE Spesa prevista / k€ 60 50 Programma T1 T3 Strumentazione richiesta Analizzatore termico e DSC per misure di moisture Criostato pulse-tube Programma T1 T2 Intervento strutturale richiesto Climatizzazione laboratorio - p. terra, st. 24 Adeguamento laboratorio termometria p. interrato, st. 06 Per tunnel simulazione condizioni meteo terrestri Costruzione prefabbricato per dislocazione apparecchiature alta tensione Qualificazione camera di misura (potere fonoisolante) Messa in sicurezza stoccaggio bombole e lab. chimico T3 T4 T5 Anno 2014 2013 Spesa prevista / k€ 60 20 2014 15 2013 2013 15 30 Con riferimento alle cifre complessive assegnate alla divisione Termodinamica sulla base del Bilancio di Previsione 2013, viene fatta la seguente assegnazione ai programmi (cifre in k€): Prima assegnazione 2013 Funzionamento Investimento 59 60 61 17 18.1 18.2 T0 - 10 20 - 20 5 T1 - 90 - 5 - 30 T2 90 10 90 30 40 5 T3 20 10 - 45 - 5 T4 - - - 20 T5 140 10 - 20 - 5 250 200 110 100 60 70 Div/ cap Totale 70 - 56/62 Programma T1 – Temperatura e umidità: campioni e nuovi sviluppi Responsabile: Mauro Battuello Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 3,3 3,05 6,35 2014 TD 1,75 8,10 TI 3,3 3,05 6,35 2015 TD 0,85 7,20 TI 3,3 3,05 6,35 TD 0,2 6,55 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI T1.1 – Mise en pratique del kelvin Realizzazione STI-90 tra 13 K e 2500 K Realizzazione di scale a radiazione interpolate nel VIS-NIR Tecniche multispettrali nell’ UV-VIS in termometria primaria Partecipazione alle attività degli organismi metrologici internazionali (CCT e suoi gruppi di lavoro,WG1, WG2, WG4, WG5, WG6, WG9, EURAMET, IMEKO) T1.2 – Implementazione della nuova definizione del Kelvin Coordinamento internazionale determinazioni sperimentali di (T - T90) tra 1 K e 1000 K Progetto e contributo alla realizzazione di un termostato (1000 K) per misure di termometria acustica primaria Caratterizzazione metrologica di termometri campione utilizzati per la determinazione di T90 con metodo acustico T1.2 – Campioni per l’umidità nei gas e nei solidi Estensione della scala di temperatura di rugiada/brina (da -100 °C a +95 °C) Studio di campioni e metodi di riferimento per l’umidità nei solidi Disseminazione delle unità SI T1.3 – Nuovi campioni primari per termometria e igrometria Nuovi punti fissi e punti di riferimento: punto Xe e transizione solido-solido dell’ ossigeno, a circa 24 K e 43 K Celle criogeniche e termostati per TIPC (Cina) Indagini su punti fissi eutettici metallo-carbonio ad alta temperatura da utilizzare quali campioni primari Sviluppo di un generatore di umidità termodinamico per frazioni molari da 20 ppbv a 2000 ppmv Campione di riferimento per flussi termici tra 1 W/m2 e 100 W/m2 Attività di taratura e prova T1.4 – Attività di taratura e prova e supporto all’accreditamento Partecipazione a confronti chiave internazionali di EURAMET e CIPM Confronti di misura nazionali Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova Supporto tecnico all’Ente Italiano di Accreditamento (ACCREDIA) Sviluppo di procedure di taratura e prova e mantenimento delle CMCs Trasferimento tecnologico T1.5 – Consulenza tecnico-scientifica e formazione 57/62 Programma T2 - Misure termiche e applicazioni Responsabile: Andrea Merlone Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 3,2 1,15 4,35 2014 TD 1,7 1,7 2,5 8,55 TI 3,2 1,15 4,35 2015 TD 1,7 1,7 2,2 8,25 TI 3,2 1,15 4,35 TD 1,7 1,7 1,2 7,25 Articolazione del programma Energia T2.1 – Metodologie innovative per il monitoraggio energetico dell’ambiente costruito Sviluppo di un campione “guarded-hot plate” per la taratura di termoflussimetri Realizzazione di una stazione di misura della conducibilità termica di isolanti Generatori di gas umido ad alta pressione per gas di interesse energetico. Ambiente T2.2 – Riferibilità per la meteorologia e il clima Realizzazione di camera portatile per taratura di stazioni meteorologiche Realizzazione di tunnel del vento per simulazione condizioni ambientali terrestri. Disseminazione delle unità SI T2.3 – Nuove tecniche per la riferibilità dei campioni di temperatura Caratterizzazione e studio della funzione di riferimento di termocoppie Au/Pt Sviluppo di elettronica per il controllo della temperatura nei forni per punti fissi Nuovi amplificatori di temperatura Nuovi termometri dielettrici Studio della non-unicità della scala di temperatura a temperature fra i punti fissi di Al e Ag. Ricerca per l’industria T2.4 – Proprietà termiche di superfici ingegnerizzate Misurazione della temperatura nel punto di contatto di usura tra superfici. Caratterizzazione in situ e sviluppo di tecniche di misura e sensori integrati a fibra ottica e IR. T2.5 – Metodi multi-spettrali per misure di alte temperature Sviluppo di un sistema di misura flessibile nelle regioni spettrali UV-VIS e NIR fino a 0,95 µm. Applicazioni alla misura di temperatura di superfici con caratteristiche di emissione spettrale sconosciuta. T2.6 – Caratterizzazione metrologica di termocamere per applicazioni industriali Analisi, studio e verifica delle caratteristiche minime indispensabili per l’impiego proposto in relazione all’incertezza di misura attesa. Controllo della stabilità di misura a breve, medio e lungo termine in diverse condizioni ambientali. Trasferimento tecnologico T2.5 –Diffusione di buone pratiche di misura e taratura di strumenti Procedure per taratura di strumenti per la meteorologia: sensori e stazioni automatiche Procedure di misura della trasmittanza di elementi edilizi opachi. Normazione tecnica T2.6 – Linee guida CIPM/CCT per la misura della temperatura Coordinamento stesura del testo ufficiale CIPM “CCT Guidelines on Secondary Thermometry” 58/62 Programma T3 – Acustica fisica Responsabile: Roberto Gavioso Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 3,6 3,6 3 7,8 2014 TD 1,2 TI 3,6 1,2 3,6 3 7,8 2015 TD 1,2 TI 3,6 1,2 3,6 TD 1,2 1,2 2 6,8 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI T3.1 – Implementazione della nuova definizione del Kelvin Progetto e realizzazione di un apparato sperimentale per la misura della velocità del suono ad alta temperatura Determinazione temperatura termodinamica fra 234 K e 1000 K con metodo acustico Costanti fondamentali T3.2– Determinazione della constante di Boltzmann kB Riduzione dell'incertezza associata alla determinazione mediante perfezionamento del metodo acustico Energia T3.3 – Proprietà termofisiche di idrocarburi, biocarburanti e miscele di gas naturali Determinazione di proprietà termodinamiche di LNG (Liquified Natural Gas) e biocarburanti da misure acustiche in fase liquida Igrometria di campioni di gas naturale prodotti da fonti alternative con metodo a microonde Salute T3.4 – Sviluppo di metodi di misura per applicazioni diagnostiche a ultrasuoni Sviluppo di materiali che simulano tessuti umani (TMMs) per la terapia ad ultrasuoni Caratterizzazione di campioni di TMM con diverse proprietà acustiche, meccaniche e termiche Ambiente T3.5 – Determinazione acustica di proprietà termofisiche di acqua oceanica Misure di velocità del suono in campioni di acqua marina di salinità variabile in funzione della temperatura e della pressione (70 MPa) Determinazione di proprietà termodinamiche di campioni di acqua marina Ricerca per l’industria T3.6 - Trattamento ultrasonico della cellulosa per l’industria cartaria Sviluppo di metodi a ultrasuoni per la disinchiostrazione e il condizionamento di fibre di carta riciclata Sviluppo di un attuatore acustico per l'orientamento e il trasporto attivo di fibre di cellulosa all'interno di una matrice liquida T3.7 - Taratura secondaria direttamente riferita alla temperature termodinamica Progettazione e sviluppo di un prototipo di risonatore acustico utile per la calibrazione diretta di termometri campione direttamente sulla scala di temperatura termodinamica 59/62 Programma T4 – Metrologia dell’acustica in aria e degli ultrasuoni Responsabile: Giovanni Durando Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 3,1 3,4 6,5 2014 TD 0,2 0,2 2 8,7 TI 3,1 3,4 6,5 2015 TD 0,2 0,2 1,2 7,9 TI 3,1 3,4 6,5 TD 0,2 0,2 6,7 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI T4.1 – Campione primario di potenza sonora Realizzazione della sorgente Sonora Verifica delle prestazione della sorgente nella gamma di frequenze 50 Hz - 10 kHz Sviluppo di un modello di calcolo a parametri concentrati per il calcolo della potenza in campo libero Salute T4.2 – Dispositivi e metodi nel campo della terapia medica basata sull’utilizzo di ultrasuoni Realizzazione un confronto internazionale con lo scopo di valutare diversi metodi e modelli che consentono di definire il concetto di dose ultrasonora Estensione della capacità di misura della potenza ultrasonora Miglioramento del sistema di misura per la determinazione degli effetti termici indotti dal fascio Riferibilità e disseminazione delle unità SI T4.3 – Campioni di trasferimento della potenza acustica Caratterizzazione di sorgenti sonore aereodinamiche secondarie Valutazione degli effetti ambientali mediante confronto interlaboratorio Progettazione e realizzazione di un campione di trasferimento Servizi per l’industria e la società T4.4 - Attività di taratura e prova Partecipazione a confronti chiave internazionali Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova Supporto tecnico all’ente Italiano di Accreditamento (ACCREDIA) Attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione Normativa per le misure acustiche e la caratterizzazione acustica di edifici 60/62 Programma T5 – Quantità di sostanza Responsabile: Vito Fernicola Personale impegnato (TPE) Personale Ricercatori e Tecnologi Tecnici (CT e OT) Tot Ulteriori risorse umane Totale 2013 TI 6,4 1,2 7,6 2014 TD 1 1 6,4 15 TI 6,4 1,2 7,6 2015 TD 2 2 5,4 15 TI 6,4 1,2 7,6 TD 2 2 5,4 15 Articolazione del programma Implementazione del sistema SI T5.1 - Implementazione delle unità SI per la biologia Ambiente T5.2 – Metodi di analisi e sensori per gli inquinanti dell’aria Sviluppo e caratterizzazione di microsensori a base di grafene per NO2 Determinazione di microinquinanti organici (es. IPA) nel particolato Metrologia per l'acidità degli oceani Salute T5.3 – Sensori e metodi per l’analisi degli alimenti Sviluppo di metodi analitici per la determinazione di microinquinanti organici (es. IPA, pesticidi) in matrici alimentari Spettroscopia Raman per la determinazione dell’origine degli alimenti e di specie animali Nanotecnologie applicate allo sviluppo di substrati per l’amplificazione del segnale Raman (SERS) di contaminanti in matrici alimentari T5.4 - Campioni e metodi di misura per la medicina rigenerativa T5.5 - Nuovi materiali dosimetrici per radiazioni ionizzanti Determinazione e caratterizzazione metrologica della risposta segnale-dose in sistemi dosimetrici Spettroscopia Raman per lo studio degli effetti delle radiazioni ionizzanti sui materiali dosimetrici Disseminazione delle unità SI T5.6 – Campioni gassosi e materiali di riferimento in chimica Materiali di riferimento gassosi primari di ossidi di carbonio e ossidi di azoto T5.7 - Campioni primari per elementi chimici critici Caratterizzazione di materiali di riferimento solidi primari di alluminio, magnesio, rodio, molibdeno e zinco T5.8 - Metodi di riferimento e campioni per l’analisi di cellule, tessuti, acidi nucleici e proteine Ricerca per l’industria T5.9 - Analisi delle superfici Analisi di contaminanti nelle camere bianche mediante spettroscopia infrarossa Analisi di contaminanti sulle superfici di moduli spaziali mediate wipe test e spettroscopia infrarossa Metodi di analisi di superfici di biomateriali per industria biomedicale Tecnologie abilitanti T5.10 - Nuove metodologie di microscopia multimodale NLO per bio-imaging Tecniche di misura Graphene Enhanced Raman Spectroscopy (GERS) Tecniche di misura e standard per Tip enhanced Raman Spectroscopy (TERS) 61/62 Allegato 1: 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 62/62