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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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;
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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.
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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
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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”
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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
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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
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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)
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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
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