Attuazione del PIANO TRIENNALE 2014-2016

Transcript

Attuazione del
PIANO TRIENNALE 2014-2016
Giugno 2014
1/44
2/44
INDICE
Premessa...................................................................................................................................................... 5 DIREZIONE SCIENTIFICA ........................................................................................................................... 7 Divisione Elettromagnetismo ..................................................................................................................... 8 Divisione Meccanica ................................................................................................................................. 17 Divisione Ottica ......................................................................................................................................... 25 Divisione Termodinamica ......................................................................................................................... 33 Allegato 1: Laboratori principali .....................................................................................43 3/44
4/44
Premessa
Questo documento riporta lo schema attuativo del Piano Triennale 2014-2016, approvato dal CdA in data 26
febbraio 2014, per quanto attiene alla Direzione Scientifica e alle Divisioni dell’INRIM.
In particolare si riportano le schede dei programmi delle Divisioni, che riportano il tempo pieno equivalente
(TPE) delle diverse categorie di personale e descrivono gli obiettivi di ciascuno sul modello delle tre linee
prioritarie individuate in Horizon 2020 (tenendo conto anche delle priorità nazionali per quanto riguarda il
ruolo di Istituto Metrologico Nazionale).
5/44
6/44
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 2014, nella tabella sotto riportata sono indicate le assegnazioni alle
Divisioni.
Successive integrazioni seguiranno a bilancio consolidato, secondo le richieste prospettate dalle Divisioni.
Assegnazione 2014
Investimento
Funzionamento
missioni
Div/ cap
59
60
61
17
18.1
18.2
E
280
247
450
+ 280
187.5
110
+ 130
70
M
280
120
150
+ 570
227.5
30
+ 260
O
400
130
800
+ 970
147.5
T
260
203
100
+ 80
157.5
AGD e
riserva
150
+ 1000
9.1
9.2
9.3
25
80
95
15
45
120
+ 190
73
25
45
60
+ 100
62
15
60
100
+ 400
0
+ 200
110
+ 400
280
+ 120
200
14
0
+ 30
20
+ 80
Bilancio
dopo la
prima
variazione
2370
1200
3600
1230
1400
500
24
110
330
Bilancio di
previsione
2014
1250
800
1500
800
600
300
24
80
250
7/44
Divisione Elettromagnetismo
Responsabile: Vincenzo Lacquaniti
Articolazione delle attività
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)
Nel seguito sono sintetizzati gli obiettivi principali secondo le tre linee prioritarie individuate in Horizon 2020 e
secondo le priorità nazionali per quanto riguarda il ruolo di Instituto Metrologico Nazionale:



Excellent science
Industrial leadership
Societal challenges
Attività di Ricerca – Excellent science
Obiettivi Strategici

Sistema internazionale delle unità



Metrologia quantistica





Fisica, matematica e modelli per la
metrologia

Principali Risultati Attesi
Realizzazione del campione di tensione quantistico in regime
variabile (array programmabili di giunzioni Josephson)
Realizzazione del campione quantistico di impedenza elettrica
con riferibilità all’effetto Hall quantistico mediante ponti digitali
Realizzazione del campione quantistico di induzione magnetica
(risonanza magnetica nucleare)
Realizzazione di array programmabili di giunzioni Josephson
SNS e SNIS (tensioni alternate e trasferimento di forme d’onda
quantistiche di riferimento)
Realizzazione di nanosquid per rivelazione di nanoparticelle
magnetiche e readout di sistemi nanoelettromeccanici
Realizzazione di SET a struttura verticale mediante tecnica FIB
Realizzazione di dispositivi QHE su larga area in grafene
Realizzazione di rivelatori Nano-Tes per il conteggio di fotoni
Studio delle instabilità di spin-waves in nanodispositivi
magnetici
Modellizzazione degli effetti termici nella dinamica di
magnetizzazione e spin transfer in nano strutture magnetiche
Attività di Ricerca Industrial leadership
Ricerca per l’industria
 Metodi di taratura efficienti per sensori di Potenza industriali fino a
110 GHz
 THz Time Domain Spectrometer
 Sistemi per la taratura di strumentazione nel campo della
compatibilità elettromagnetica con riferimento a misure di fenomeni
transitori (scariche elettrostatiche, surge, fast transient)
 Sensori magneto resistivi
 Misure a microonda su materiali
8/44
 Nuovi materiali nanostrutturati per il trasporto di carica, spin e
manipolazione della dinamica di magnetizzazione: materiali
magnetici semiconduttori, grafene, polimeri conduttivi, nanofili e
array di nanodots
 Tecnologie ad elevato impatto per materiali e dispositivi
nanostrutturati: nanogiunzioni, nanobolometri, self-assembly fino a
10 nm
 Studi di dinamica di vortici/anti-vortici e misura cicli di isteresi in
nanostrutture magnetiche mediante tecnica innovativa con
microscopia MFM in campo magnetico.
Tecnologie abilitanti
 Generazione, rilievo e modellizzazione di effetti termoelettrici e
correnti di spin (effetto Seebeck e spin-Seebeck)
Attività di Ricerca – Societal challenges
Energia

Metodi riferibili e algoritmi per la misura, il monitoraggio e il controllo
di reti elettriche smart con sorgenti rinnovabili

Preparazione, caratterizzazione e modellizzazione di materiali
magnetici funzionali

Caratterizzazione avanzata e modelli di materiali magnetici per
dispositivi elettromeccanici ad alta efficienza
 Fabbricazione e caratterizzazione di elettrodi nanostrutturati per
batterie a stato solido
 Metrologia elettrochimica per l'electro-mobility
Ambiente
Salute
 Dosimetria elettromagnetica per applicazioni in ambito bio-medicale
e per applicazioni connesse con l’impiego delle radiazioni al THz
 Preparazione e caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche e
core-shell funzionalizzate per applicazioni bio-medicali, tecniche di
rilevamento e modellizzazione dei fenomeni di bio-trasporto e di
meccanismi di interazione elettrostatica
Attività di Ricerca – Ruolo NMI


Realizzazione e mantenimento
delle unità SI





Riferibilità e disseminazione delle
unità SI


Implementazione di un comparatore criogenico per la riferibilità
del campione di resistenza al QHE
Comparatore criogenico digitale basato su SQUID di ultima
generazione
Campioni per la salinità e acidità degli oceani
Sviluppo di standards di trasferimento riferibili per la potenza
elettrica HF fino a 220 GHz
Estensione della riferibilità della capacità elettrica nel campo di
frequenze fino a 10 MHz
Realizzazione di modelli e standard per AFM, PC-AFM e
microscopie a sonda
Sviluppo della riferibilità delle misure magnetiche in
nanostrutture per la sensoristica
Estensione della riferibilità delle misure di conducibilità elettrica
Misure di conducibilità elettrolitica per la verifica della qualità di
bio-etanoli
9/44
Programma E1- Metrologia Elettromagnetica
Responsabile: Luca Callegaro (v. Umberto Pogliano)
Personale impegnato (TPE)
Personale
Ricercatori e Tecnologi
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Ulteriori risorse umane
Totale
2014
TI
9.8
8.0
17.8
TD
1
0
1
4.6
18.8 + ulteriori
2015
TI
9.8
8.0
17.8
TD
2
0
2
5
20 + ulteriori
2016
TI
9.8
8.0
17.8
TD
2
0
2
5
20 + ulteriori
Excellent science
Realizzazione del campione di tensione quantistico in regime variabile. Trasferimento di forme d’onda
perfettamente quantizzate in misure pratiche di tensioni con campionamento (array programmabili di
giunzioni Josephson) (EMRP SIB 59 "Q-wave"; MIUR Premiale 2011-P4, MIUR Premiale 2012-P6)
Realizzazione del campione quantistico di impedenza elettrica con riferibilità all’effetto Hall quantistico
mediante ponti digitali (EMRP SIB 53 AimQuTE; MIUR Premiale 2011-P4, MIUR Premiale 2012-P6)
Realizzazione dell'unità quantistica di corrente elettrica con SET a struttura verticale mediante tecnica FIB
(in collaborazione con E2; MIUR Premiale 2011-P4, MIUR Premiale 2012-P6)
Misura di dispositivi QHE su larga area in grafene (in collaborazione con E2; MIUR Premiale 2011-P4,
MIUR Premiale 2012-P6)
Metodi di taratura efficienti per sensori di Potenza industriali fino a 110 GHz
THz Time Domain Spectrometer e riferibilità nel THz gap (EMRP THz)
Misure a microonda su materiali (in collaborazione con E4)
Societal challenges
Metodi riferibili e algoritmi per la misura, il monitoraggio e il controllo di reti elettriche smart con sorgenti
rinnovabili; riferibilità per Phasor Measurement Units (in collaborazione con E4; EMRP ENG52 Smart Grids
II)
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 (EMRP ENG52)
Metrologia elettrochimica per l'electromobility
Misure e campioni per la salinità e l’acidità degli oceani (EMRP ENV05 Ocean)
Dosimetria elettromagnetica per applicazioni in ambito bio-medicale e per applicazioni connesse con
l’impiego delle radiazioni al THz (in collaborazione con E3; EMRP THz)
Ruolo di Istituto Metrologico Nazionale (NMI)
Implementazione di un comparatore criogenico per la riferibilità del campione di resistenza al QHE e messa
in servizio di una nuova realizzazione della scala di resistenza
Comparatore criogenico digitale basato su SQUID di ultima generazione
Campioni per la salinità e acidità degli oceani
Estensione della riferibilità delle misure di conducibilità elettrica
Misure di conducibilità elettrolitica per la verifica della qualità di bio-etanoli
Sviluppo di standards di trasferimento riferibili per la potenza elettrica HF fino a 220 GHz; Realizzazione di
un micro calorimetro in guida d’onda millimetrica (110 GHz)
Stima dell'incertezza di misurazioni con analizzatori di reti vettoriali
Estensione della riferibilità della capacità elettrica nel campo di frequenze fino a 10 MHz
Facility di taratura per DC current transducers (DCCT) per forti correnti; INRIM pilota del confronto
EURAMET.EM-S35
Infrastrutture di ricerca
Partecipazione a MET-ITALIA per il Sistema Internazionale delle Misure, per Nanometrologia, per Enertia,
per Ambiente.
10/44
Programma E2- Nanotecnologie e Dispositivi quantistici
Responsabile: Luca Boarino (v. E.Monticone)
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
5,1
2
7,1
5
2015
TD
19,20
TI
5,1
2
7,1
5
2016
TD
1
1
21,20
TI
6,1
1
7,5
5
TD
1
1
22,60
Excellent Science
Sistema Internazionale delle unità
Realizzazione del campione di tensione quantistico in regime variabile (array programmabili di giunzioni
Josephson)
Tali dispositivi programmabili sono finora il tentativo più riuscito di estendere le applicazioni metrologiche
dei campioni Josephson oltre la DC e per diverse applicazioni quali campioni viaggiatori per i confronti
internazionali, per la generazione di tensioni variabili in una “bilancia del watt”, come impedenza
quantistica e campioni di potenza. Inoltre, solo i campioni programmabili sono in grado attualmente di
fornire tensioni di uscita al di sopra di 1 V, e addirittura superiori a 10 V.
Metrologia Quantistica
Realizzazione di array programmabili di giunzioni Josephson SNS e SNIS (tensioni alternate e trasferimento
di forme d’onda quantistiche di riferimento)
Per estendere l’applicazione degli array Josephson alle misure in corrente alternata, è stato proposto
l'uso di giunzioni Superconduttore-Normale-Superconduttore (SNS) con comportamento non-isteretico,
che consentono di controllare la variazione della tensione di uscita per mezzo della corrente di
polarizzazione. Questo non avviene nelle giunzioni isteretiche dei campioni DC, in cui i gradini si
sovrappongono e condividono lo stesso intervallo di correnti.
Realizzazione di nanosquid per rivelazione di nanoparticelle magnetiche e readout di sistemi
nanoelettromeccanici
Mediante tecniche di Focused Ion Beam Sculpting è possibile realizzare con grande precisione nanoSQUID
tridimensionali di scala nanometrica. Tali dispositivi stanno dimostrando elevata sensibilità ai bassi flussi
magnetici e vengono utilizzati per lo studio di nanoparticelle magnetiche.
Realizzazione di dispositivi QHE su larga area in grafene
Realizzazione di rivelatori Nano-Tes per il conteggio di fotoni (progetto con divisione Ottica)
Realizzazione di SET a struttura verticale mediante tecnica FIB.
Mediante tecniche di Focused Ion Beam Sculpting è anche possibile realizzare dispositivi a singolo elettrone
con dimensioni delle isole estremamente controllate.
Fisica, matematica e modelli per la metrologia
Sviluppo di modelli e materiali nanostrutturati di riferimento basati sul self-assembly per la microscopia a
sonda e l’analisi di superficie
Sfruttando le competenze acquisite negli ultimi anni nel campo della nanolitografia a fascio elettronico, ionico
e per self-assembly, è possibile realizzare dispositivi con geometrie ed aree attive di poche decine e
centinaia di nanometri quadri. Le prestazioni di tali dispositivi sono in fase di studio. Nell’ambito dei progetti
EMRP si stanno realizzando modelli e campioni per la microscopia a sonda e a forza atomica metrologici
basati sul self-assembly direzionato di copolimeri a blocchi con dimensioni variabili tra i 10 e i 50 nanometri.
Studio e ottimizzazione delle tecniche di nanolitografia per directed self-assembly su larga area mediante
nanosfere e copolimeri a blocchi.
L’utilizzo della nanolitografia colloidale e del self-assembly di copolimeri a blocchi consente di
nanostrutturare qualsiasi materiale e superficie su larga area e con dimensioni al di sotto dei 50 nanometri.
Tale tecnologia è indicata dall’International Technology Roadmap of Semiconductors come l’unica valida e
possibile alternativa alla litografia ottica EXUV con esposizione multipla per i futuri nodi dei 22 e 11
nanometri nella fabbricazione di dispoitivi CMOS.
Studio di sistemi a bassa dimensionalità, nanofili di silicio e di MgB2, nanodots magnetici
Fabbricazione di nanostrutture e dispositivi per la fotonica, per la quantum computation, per la
biosensoristica.
Le tecniche di nanolitografia a fascio elettronico e ionico consentono la costruzione di cristalli fotonici in 2D e
3D. tali strutture sono ad esempio estremamente efficaci per estrarre dal piano la radiazione di fluorescenza
11/44
dei centri di colore nel diamante, un materiale particolarmente indicato per la biosensoristica.
Progetti di ricerca nel campo della microscopia elettronica e nella nanolavorazione mediante Focused Ion
Beam, Litografia elettronica, nanofotonica e sensoristica.
Negli ultimi anni Nanofacility INRiM svolge una crescente attività di servizio per le industrie nei campi
sopramenzionati.
Societal challenges
Energia
Sviluppo sistemi di fotosintesi clorofilliana a stato solido
Lo sviluppo di una tecnologia che fonda il settore delle celle a combustibile con quello del fotovoltaico è di
estremo interesse e rappresenta una delle più grandi sfide scientifiche e tecnologiche per la riduzione
dell’effetto serra dovuto all’aumento della CO2.
Sviluppo di anodi nanostrutturati basati su nanofili di silicio per batterie a stato solido
Il silicio nanostrutturato, ed in particolare i nanofili di silicio si stanno imponendo all’attenzione internazionale
per le maggiori prestazioni e capacità rispetto ai normali elettrodi in grafite. In tale campo è in corso uno
studio in collaborazione con l’Université Mediterraneé di Marsiglia.
Studio dell’interazione nanofili di silicio-eumelanina per il fotovoltaico. L’eumelanina è un polimero con
interessanti proprietà di assorbimento ottico e di interessante impiego nel fotovoltaico. Lo studio di sistemi
ibridi organici-inorganici è di grande attualità.
Infrastructures
Potenziamento di Nanofacility Piemonte e creazione di un centro Europeo di Microscopia elettronica
dedicato alla Metrologia e all’analisi composizionale di nanostrutture e nanodispositivi e alla catalisi.
Non esistono al momento Istituti Metrologici Europei con competenze specializzate sulla microscopia
elettronica analitica, solo il NIST in America è dotato di apparecchiature a correzione delle aberrazioni che
consentano l’analisi composizionale e l’imaging a livello atomico. L’INRiM ha un progetto e le potenzialità per
raggiungere un livello di eccellenza in tale campo.
12/44
Programma E3 – Ingegneria Elettromagnetica
Responsabile: Gabriella Crotti (v. Mauro Zucca)
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
5+1.6
7
13.6
1,6
2015
TD
2
2
17,2
TI
5+1.6
7
13.6
2
2016
TD
2
2
TI
5+1.6
7
13.6
2
17,6
TD
2
2
17,6
ATTIVITÀ DI RICERCA
Excellent science: Fisica, matematica e modelli per la metrologia
 Sviluppo di approcci modellistici per lo studio dei processi di magnetizzazione e dei fenomeni di
magnetotrasporto in sistemi magnetici nanostrutturati, anche in presenza di fluttuazioni termiche.
Industrial leadership: Ricerca per l’industria
 Studio di metodi per la caratterizzazione e l’assicurazione della riferibilità della strumentazione di
misura di segnali trasmessi, condotti e irradiati, con forme d’onda distorte, transitorie e modulate per
applicazioni in ambito industriale, diagnostico e terapeutico e per applicazioni TLC.
 Implementazione di sistemi per la taratura di strumentazione nel campo della compatibilità
elettromagnetica (EMC) con particolare riferimento alle misure di fenomeni transitori (scariche
elettrostatiche, surge, fast transient).
 Messa a punto, in collaborazione con l’Università di Firenze, di generatori campione di tensione
RF/campo elettromagnetico, di caratteristiche note e di elevata stabilità, da utilizzarsi per valutare il
grado di equivalenza delle misure effettuate in laboratori EMC.
Industrial leadership: Tecnologie abilitanti
 Modellazione multiscala delle proprietà elettroniche e di trasporto di carica di film di grafene in
presenza di bordi di grano, difetti ed impurità.
 Sviluppo di approcci modellistici per lo studio di dispositivi “spintronici” basati sul grafene.
Societal challenges: Energy
 Sviluppo di sistemi e metodi per la caratterizzazione di trasduttori per media tensione con forme
d’onda distorte (EMRP ENG52).
 Sviluppo di riferimenti per la taratura di trasformatori di corrente e tensione di nuova generazione con
uscita analogica e digitale e di concentratori di segnali (stand-alone merging unit).
 Studio e implementazione, in collaborazione con la Seconda Università di Napoli, di sistemi per la
correzione in tempo reale della risposta di trasduttori di tensione e corrente nelle misure di stabilità
della rete e di Power quality (EMRP ENG52).
 Preparazione, caratterizzazione e modellizzazione di materiali magnetici funzionali. Particolare enfasi
verrà data ai seguenti aspetti:
- sviluppo di modelli e dispositivi per l’energy harvesting;
- sviluppo di un nuovo setup per l’identificazione magneto-meccanica di materiali magnetoelastici e per
la caratterizzazione riferibile di materiali magnetostrittivi.
 Caratterizzazione avanzata e modelli di materiali magnetici per dispositivi elettromeccanici ad alta
efficienza.
Societal challenges: Health
 Studio dell’interazione fisica tra campi elettromagnetici ed entità biologiche mediante sviluppo di
modelli previsionali avanzati e sistemi sperimentali riferibili per la dosimetria elettromagnetica, di
interesse per le applicazioni diagnostiche e terapeutiche quali tomografia a risonanza magnetica MRI
(anche in presenza di apparati metallici impiantati nel corpo), tecniche di stimolazione transcranica,
13/44
ipertermia, radiazione nella banda dei terahertz (EMRP HLT06 e NEW07, Premiale P7).
 Modellazione di nano-e micro-sensori magnetoresistivi e di sensori a effetto Hall per il rilevamento di
nanoparticelle magnetiche (MNP) (IND08, Premiale P7).
 Ottimizzazione di nanostrutture magnetiche per la veicolazione di MNP in mezzi fisiologici (Premiale
P7, EMRP SpinCal).
 Analisi modellistica delle interazioni tra MNP con rivestimento polimerico e sistemi biologici (EMRP
HLT04, Premiale P7).

ATTIVITÀ DI TERZA MISSIONE
Attività di formazione
 Corsi di terzo livello sulle tematiche relative a valutazione, misura e mitigazione di campi
elettromagnetici, teoria dell’elettromagnetismo e analisi modellistiche di proprietà multiscala in
materiali magnetici.
 Stage e tesi di laurea triennale e magistrale. Tesi di dottorato sulle tematiche afferenti a Tecnologie
abilitanti, Energy e Health.
 Corsi e seminari per Università e Scuole di formazione sui temi di afferenza del programma.
Servizi conto terzi
 Attività di consulenza relativa a sviluppo di dispositivi e di sistemi di misura e progetto, realizzazione di
sistemi di mitigazione di campi magnetici a bassa frequenza.
 Mantenimento delle capacità di taratura riconosciute in ambito MRA, estensione delle CMCs per le
grandezze rapporto di forti correnti e alte tensioni, campi elettromagnetici in bassa e in alta frequenza,
grandezze nel settore EMC.
 Potenziamento delle capacità di prova su apparecchiature elettriche con l’obbiettivo di fornire una
verifica “full compliance” alla normativa per apparecchiature di bassa tensione.
14/44
Programma E4 –Magnetismo e proprietà elettromagnetiche dei materiali
Responsabile: Massimo Pasquale (v. Paola Tiberto)
Personale
Personale strutturato
Ricercatori e tecnologi
Tecnici (CT, OT)
Tot
Totale
2014
TI
TD
13
4
17
8 (3 dott+3 ass+2
osp)
25
2015
TI
TI
13
13
4
4
17
17
8 (3 dott+2 ass+ 1
borsa+2 osp)
25
2016
TD
TI
13
4
17
8 (3 dott+2 ass+ 1
borsa+2 osp)
25
Excellent science
Sistema internazionale delle unità
 Studio preliminare per la realizzazione del campione quantistico di induzione magnetica (risonanza
magnetica nucleare)
L’unità di induzione magnetica per bassi valori di campo sarà realizzata attraverso tecniche di risonanza
magnetica nucleare.
 Studio delle instabilità di spin-waves in nanodispositivi magnetici
Lo studio del nanomagnetismo (branca delle nanoscienze basata su principi di organizzazione quali il
confinamento geometrico, la prossimità e l'auto-organizzazione) è motivato dalla richiesta di magneti
permanenti molto intensi e di materiali per la registrazione ad altissima densità e per sensori magnetici e
nano-biomagnetici. I principali temi di studio saranno: la dinamica di onde di spin in nano dispositivi
magnetici; gli effetti connessi allo spin transfer; l'interazione degli spin elettronici con lo stato di
magnetizzazione nelle nanostrutture per applicazioni spintroniche.
 Modellizzazione degli effetti termici nella dinamica di magnetizzazione e spin transfer in nano strutture
magnetiche
Verranno studiate, attraverso modelli teorici e numerici micromagnetici implementati su processori grafici ad
alte prestazioni, la dinamica di magnetizzazione non lineare di nanosistemi, le interazioni della
magnetizzazione con il trasporto elettronico, il ruolo delle fluttuazioni termiche e le dinamiche caotiche. Le
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.
 Sensori magneto resistivi
I sensori magnetici ad effetto Hall, a magnetoresistenza anisotropica e più recentemente a
magnetoresistenza gigante sono utilizzati in un ampio spettro di prodotti industriali automotive,
telecomunicazioni e l’elettronica di consumo. In settori in cui sono necessarie sensibilità ancora più spinte
quali le biotecnologie ed il settore farmaceutico utilizzano anche i più costosi sensori a magnetoresistenza
tunnel, di comune utilizzo nella registrazione magnetica e gli SQUID. In tutti questi ambiti l’utlizzo dei sensori
magnetici è in rapido sviluppo ed i sensori necessitano di continui miglioramenti di prestazioni quali la
risoluzione spaziale e temporale, affidabilità, dimensioni, rapporto segnale/rumore ed il costo.
 Misure a microonda su materiali
Per quanto concerne i materiali per microonde sono continuo sviluppo materiali multifunzionali, ad esempio
polimerici ed amorfi che inglobano micro e nanoparticolati magnetici in varie proporzioni. Questi materiali
possono essere progettati per utilizzi in schermature miniaturizzate oppure per componentistica induttiva o
mista capacitiva induttiva fino a frequenze di alcuni GHz.
 Nuovi materiali nanostrutturati per il trasporto di carica, spin e manipolazione della dinamica di
magnetizzazione:
Studio di dispositivi elettromagnetici basati sulla manipolazione e controllo della carica e dello spin
elettronico per applicazioni metrologiche e ICT.
Studio dell’effetto di doping e coating in nanoparticelle magnetiche inglobate in matrici solide (zeoliti, sistemi
porosi e nano tubi) e disperse in liquidi per applicazioni inkjet printing, catalisi e biomediche
15/44
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.
 Studi di dinamica di vortici/anti-vortici e misura cicli di isteresi in nanostrutture magnetiche mediante
tecnica innovativa con microscopia MFM in campo magnetico.

Generazione, rilievo e modellizzazione di effetti termoelettrici e correnti di spin (effetto Seebeck e
spin-Seebeck)
Controllo 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.
Societal challenges
Energia
 Preparazione, caratterizzazione e modellizzazione di materiali magnetici funzionali
L’obiettivo di migliorare la sostenibilità nella produzione e nell’utilizzo dell’energia elettrica passa anche dal
miglioramento del rendimento energetico dei dispositivi. 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).
Salute
 Preparazione e caratterizzazione di nanoparticelle magnetiche e core-shell funzionalizzate per
applicazioni bio-medicali, tecniche di rilevamento e modellizzazione dei fenomeni di bio-trasporto e di
meccanismi di interazione elettrostatica
Con riferimento al secondo tema, si intende fornire un contesto metrologico per la caratterizzazione delle
proprietà fisiche, chimiche, morfologiche e strutturali di nano particelle magnetiche funzionalizzate,
attraverso la messa a punto di set-up sperimentali specifici, sia in riferimento alla loro applicazione in ambito
MRI che per l’ipertermia. Parallelamente, saranno sviluppati modelli ad-hoc finalizzati all'ottimizzazione di
sensori di campo magnetico ad alta sensitività per il rilevamento di una singola MNP, allo studio dei
fenomeni di biotrasporto in presenza di gradienti di campo magnetico, all'analisi delle interazioni tra MNP
ricoperte con opportuni polimeri e sistemi biologici in mezzi fisiologici.
Infine, un ulteriore filone di attività sarà rivolto alla produzione, funzionalizzazione e caratterizzazione di
sistemi di nanoparticelle core-shell in oro-silice e multi-shell silice-argento-silice per il drug delivery e per
la diagnostica medica. Tra i possibili risultati attesi la possibilità di focalizzare radiazione in nanojets
altamente energetici e con risoluzione sub-micrometrica.
Ruolo istituzionale come istituto metrologico primario nazionale
Riferibilità e disseminazione delle unità SI
 Sviluppo della riferibilità delle misure magnetiche in nanostrutture per la sensoristica
Studio e caratterizzazione metrologica di sensori per applicazioni industriali automotive e ICT
MET-ITALIA Network nazionale delle misure
- Nanometrologia: per lo sviluppo di metodi e riferimenti di misura per la caratterizzazione di nano-dispositivi,
basati sulla manipolazione della carica e dello spin elettronico, sul conteggio di elettroni e di quanti di flusso
magnetico, e sull’interazione tra spin elettronico e magnetizzazione.
16/44
Divisione Meccanica
Responsabile: Mercede Bergoglio
Le attività della divisione – in attuazione del Piano Triennale di Attività 2014-2016 - sono organizzate
secondo i seguenti programmi di ricerca:
M1
Massa
(resp. W. Bich)
M2 Forza e pressione
(resp. A. Germak)
M3 Misure in fluidi
(resp. P. Spazzini)
M4 Realizzazione pratica del metro
(resp. M. Zucco)
M5 Ingegneria di Precisione
(resp. A. Balsamo)
M6 Sistema Internazionale e Costanti Fondamentali
(resp. E. Massa)
Essi sono finalizzati alla determinazione delle costanti fisiche, allo studio delle proprietà meccaniche dei
materiali, allo sviluppo di metodologie e dispositivi per applicazioni nei campi dell'energia, della salute e
dell’ambiente.
secondo le priorità nazionali per quanto riguarda il ruolo di Istituto Metrologico Nazionale:



Excellent science
Societal challenges
I risultati principali attesi sono relativi a progetti di ricerca e sviluppo istituzionali e a progetti finanziati dalla
Comunità Europea. Tutti i progetti - rivolti alla realizzazione di strumentazione o di strutture con
caratteristiche di forte innovazione - sono condotti nei laboratori dell’INRIM, con una significativa interazione
con partner europei e internazionali.
Excellent science
Progr.
 Realizzazione del kilogrammo contando atomi Si
 Sviluppo di mezzi pratici per la disseminazione del
kilogrammo
28
Sistema internazionale
delle unità
M6
M6
 Misure assolute di frequenza mediante pettine ottico a
femtosecondi
M4
Costanti fondamentali
 Determinazione delle costanti di Planck e Avogadro
M6
Fisica, matematica e
modelli per la metrologia
 Metodi matematici, statistici e numerici per l’analisi dati
(anche dinamici), la valutazione dell’incertezza (anche
in problemi inversi e di regressione) e la metrologia
 Teoria della diffrazione per l’interferometria ottica
 Modelli elettromeccanici per la bilancia del watt
(misura della costante di Planck)

Calcolo delle tensioni e deformazioni superficiali del
silicio da principi primi
 Verifica di prestazioni (validazione) del software con
valenza metrologica
M1, M6
M6
M6
M6
M5
17/44
Progr.
- Misura del flusso di energia per lo sviluppo di termoregolatori intelligenti
- Estensione e miglioramento delle scale di forza e
pressione
- Revisione dei metodi di taratura, e valutazione
dell’incertezza associata, per analizzatori della qualità
dell’aria.
- evoluzione del prototipo per la misura di assetto nello
spazio
M3
 Misura delle
viscoelastici
materiali
M2
 Guide to the expression of uncertainty in measurement
(nuova edizione)
M1
proprietà
meccaniche
di
 Pubblicazione della EN ISO 14253-5 sull’incertezza
del valore di prova di strumenti indicatori sottoposti a
verifica di conformità
M2
M1
M4
M5
Societal challenges
Energia
Ambiente
Salute
Progr.
 Tecnologie per il monitoraggio energetico dell’ambiente
urbano
M3
 Metodologie e campioni per misure dimensionali di
sistemi di trasmissione ed ingranaggi per impianti ad
energia rinnovabile
M5
 Misure della temperatura dell’aria su grandi distanze
mediante la velocità del suono (M4)
M4
 Tecnologie di imaging iperspettrale (M4)
M4
 Rilevatori di radiazione solare UV e miglioramento
dell’accuratezza
M4
 Dispositivi per microscopia a fluorescenza label-free
M4
Attività di Ricerca – Ruolo NMI
Ruolo di Instituto Metrologico Nazionale
Realizzazione e
mantenimento delle unità SI
Riferibilità e disseminazione
delle unità SI
 Campione nazionale di Energia Termica
 Dispositivi per la metrologia dimensionale
 Campione assoluto per la misura della gravità
 Estensione delle scale di forza e pressione
 Campioni di lunghezza d’onda in fibra ottica
 Tecniche interferometriche per misure di distanza in aria
 Dispositivi per la riferibilità delle misure d’angolo
 Campioni primari per portate di gas e acqua
 Campioni primari di massa, volume e densità
 Campioni durezza e vibrazione
- Sviluppo della riferibilità delle misure meccaniche
 Sviluppo di nuovi sensori
Progr.
M3
M5
M2
M2
M4
M5
M5
M3
M1
M3
18/44
Programma M1- Massa
Responsabile: Walter Bich
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
3
2,5
5,5
2015
TD
0,3
5,8
TI
3
2
5
2016
TD
0,7
5,7
TI
2
2
4
TD
1
5
Excellent science
Sviluppo di mezzi pratici per la disseminazione della nuova definizione del kilogrammo (EMRP SIB05)
Misura del coefficiente di assorbimento dei campioni di massa
Validazione dei metodi per il trasferimento dei campioni di massa in atmosfera, vuoto e gas inerte
- Metodi matematici, statistici e numerici per l’analisi dati (anche dinamici), la valutazione dell’incertezza,
anche in problemi inversi e di regressione (con applicazioni aerospaziali) e la metrologia.
- Rilascio di software eseguibile per la regressione ai minimi quadrati ordinari, pesati e totali.
- Organizzazione di workshop BIPM su incertezza di misura
- Revisione dei metodi di taratura, e valutazione dell’incertezza associata, per analizzatori della qualità
dell’aria (Automated air quality Measuring Systems e Continuous Emission Measuring Systems).
Ricerca pre-normativa
- Guide to the expression of uncertainty in measurement (nuova edizione)
Societal challenges
Ambiente
- Classificazione e modellizzazione degli errori umani come contributo all’incertezza di misura delle analisi
chimiche nei settori ambiente e salute.
Partecipazione a confronti internazionali
Coordinamento confronto chiave internazionale per misure di volume
Supporto tecnico all’ l’Ente Italiano di Accreditamento (ACCREDIA)
Automazione dei sistemi di taratura dei campioni di massa
- Borsa di addestramento alla ricerca sullo sviluppo di metodi matematici e statistici per la valutazione
dell’incertezza di misura.
Stage e tesi di laurea triennale e magistrale.
Servizi conto terzi
Attività di consulenza relativa a sviluppo di dispositivi e di sistemi
Mantenimento delle capacità di taratura riconosciute in ambito MRA, estensione delle CMCs per le
grandezze nel settore di competenza 19/44
Programma M2- Forza e pressione
Responsabile: Alessandro Germak
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
3.2
5
8.2
2015
TD
1
0
1
1
10.2
TI
3.2
5
8.2
2016
TD
1
0
1
1.6
10.8
TI
3.2
5
8.2
TD
1
0
1
2
11.2
 Estensione della scala di forza per la riferibilità delle misure industriali nel range dei meganewton (EMRPSIB63)
 Misure di gas desorbiti da campioni di metallo a differenti temperature con l'utilizzo della spettrometria di
massa (sistema migliorato e validato nell'ambito del progetto EMRP-IND12)
 Completamento di un nuovo sistema ottico per la rivelazione e misura di piccoli flussi di gas di elio
(EMRP IND-12)
 Completamento del sistema di misura di pressioni veloci (< 3 s) nell'intervallo di pressione 100 kPa e 100
Pa (EMRP IND-12)
 Presentazione nuovi progetti in ambito EMPIR (sviluppo nuovi standard per la misura della pressione
nell’intervallo da 1 Pa - 1000 Pa e studio delle proprietà meccaniche dei materiali plastici)
- Misura delle proprietà meccaniche di materiali viscoelastici (EMRP-IND05)
Societal challenges
Salute
 Riferibilità nelle misure tecnologiche innovative per la prevenzione/attenuazione delle conseguenze di
cadute, osteoporosi, perdita autonomia motoria, fratture (Progetto MIUR-NoFall)
- Miglioramento ed estensione della scala di pressione e partecipazione a confronti
- Miglioramento ed estensione della scala di forza (riferibilità interna fino a 5 MN, a completamento del
progetto EMRP-SIB63)
- Miglioramento ed estensione delle scale di durezza (durezza Martens)
- Miglioramento ed estensione delle capacità di taratura nel settore vibrazione (sismometria)
- Miglioramento del gravimetro assoluto trasportabile e conseguente diminuzione dell’incertezza dichiarata
nelle CMC
Corsi e seminari per Università e Scuole di formazione sui temi di afferenza del programma
Servizi conto terzi
Mantenimento delle capacità di taratura riconosciute in ambito MRA, estensione delle CMC per le grandezze
nel settore di competenza
20/44
Programma M3 - Misure in fluidi
Responsabile: Pier Giorgio Spazzini
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
2,7
2
4.7
2015
TD
1
1
4.3
10
TI
2,2
2
4.4
2016
TD
0.75
0.75
3.5
8.65
TI
1
1
2
TD
1
3
Excellent science
- Rilascio di software eseguibile per la regressione ai minimi quadrati ordinari, pesati e totali.
- Sviluppo di metodologie di taratura per contatori di gas di nuova generazione.
- Sviluppo di mezzi pratici per la disseminazione delle misure di portata
- Sviluppo di metodologie di trasferimento della riferibilità delle misure di portata di gas a misure sul campo
- Studio delle proprietà fisiche dell’acqua sottoraffreddata
- Completamento del Mockup per la contabilizzazione del calore a livello domestico
Ricerca pre-normativa
- Guida per la taratura di anemometri (in collaborazione con altri NMI)
Societal challenges
Energia
- Studio delle proprietà reologiche e misura della densità di fluidi per perforazioni.
- Studio delle proprietà termofisiche del Gas Naturale Liquefatto.
Ambiente
- Completamento dell’impianto per la taratura di centraline meteo (in collaborazione con Termodinamica).
Salute
- Studio degli effetti fluidodinamici complessi sulla distribuzione di cellule e sostanze chimiche nel flusso
sanguigno
Coordinamento confronto chiave internazionale per misure di densità
Partecipazione a confronti internazionali
Supporto tecnico all’Ente Italiano di Accreditamento (ACCREDIA)
Revisione dei metodi di taratura e tracciabilità per le portate di gas
Sviluppo di dispositivi per taratura di strumenti non convenzionali
- Dottorato sulla misura di proprietà termofisiche dell’acqua sottoraffreddata.
- Stage e tesi di laurea triennale e magistrale.
Servizi conto terzi
Attività di taratura conto terzi
Mantenimento delle capacità di taratura riconosciute in ambito MRA
21/44
Programma M4 - Realizzazione pratica del metro
Responsabile: Massimo Zucco
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
2.6
2
4,6
2015
TD
2
6.6
TI
2.6
2
3,6
2016
TD
3.6
TI
2.6
1
3,6
TD
3.6
Excellent science
-trasferimento a basso rumore della base tempi su fibra ottica da usare come riferimento per il pettine di
frequenza e per il trasferimento della portante ottica (in collaborazione con il gruppo tempo-frequenza.
-Caratterizzazione di uno spettrometro THz , caratterizzazione del budget dell’incertezza per coefficiente di
assorbimento e di rifrazione, misurazione di materiali di riferimento (EMRP NEW07 - THz Security
(collaborazione con Elettromagnetismo)
- Il sistema per la misura di assetto di satelliti realizzato nel progetto ESA-COATS verrà migliorato al fine di
prendere parte ad altri progetti ESA o EMPIR.
- L’interferometro ad onda sintetica a 1.5 m verrà modificato al fine di rendere la misurazione della distanza
automatica mediante l’uso switch interni e meno dipendente dalla temperatura.
Societal challenges
Ambiente
La tecnica per la misura della temperatura dell’aria su grandi distanze mediante la velocità del suono è
stata validata per confronto con termometri e con misure interferometriche ottiche. I risultati verranno
pubblicati nel 2014 su rivista.
- Applicazione della tecnica di analisi spettrale di immagine alla spettroscopia
- Verrà realizzato il banco di misura per lo studio dell’influenza della turbolenza nell’aria nelle misure di
distanza ottica in aria.
Salute
Realizzazione di tecniche di imaging iperspettrale nell’UV per migliorare l’accuratezza dei rilevatori di
radiazione solare UV. Verranno confrontate le due tecniche sviluppate, una basata su specchio a calotta
sferica e set di filtri passabanda , altra su interferometro FP ( EMRP ENV03)
- Continuazione del progetto della Regione Piemonte per lo sviluppo di nuovi dispositivi per microscopia a
fluorescenza “label-free”.
Realizzazione, mantenimento e ricerca incrementale dei campioni basati su laser stabilizzati su transizioni
atomiche e molecolari. Sviluppo di nuovi campioni a 1.5 m (EMRP IND14).
Tecniche interferometriche per misure di distanza in aria e in vuoto
Mantenimento e sviluppo CMC per la misura assolute di frequenza mediante pettine ottico a femtosecondi.
Riferibilità e disseminazione delle unità SI :
Disseminazione sperimentale di riferimenti di tempo frequenza e lunghezza d’onda mediante link in fibra
ottica, in collaborazione con Ottica
Attività di formazione Stage e tesi di laurea triennale e magistrale.
Servizi conto terzi Attività di consulenza relativa a sviluppo di dispositivi e di sistemi ,
22/44
Programma M5 - Ingegneria di precisione
Responsabile: Alessandro Balsamo
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
5,7
4,2
9,8
2015
TD
TI
5,7
4,2
9,8
2016
TD
TI
5,7
4,2
9,8
TD
1
9,8
10,8
1
10,8
Excellent science
- JRP Angle Metrology, sul miglioramento delle misure angolari
- valutazione dell’incertezza, in particolare nella metrologia a coordinate e di processo
- Premiale RLG, sulla realizzazione di un nuovo ring laser gyroscope
- JRP LUMINAR, sulla metrologia a coordinate di grandi dimensioni in ambiente non cooperativo
- (Proposta EMPIR) SRT-i08 sulla metrologia ottica per controllo in-linea e studio della correlazione tra
parametri morfologici e funzionali (collaborazione con Divisione E);
- (Proposta EMPIR) SRT-i09 sulla metrologia di campioni, nanostrutture e dimensioni critiche alla
nanoscala a supporto della nanofabbricazione – (collaborazione con Divisione E).
Societal challenges
Energia : JRP Drivetrain, sulla metrologia di ingranaggi, campioni ad evolvente ed elica, forma e finitura di
geometrie complesse
Ambiente
- Collaborazione al progetto FP7 SetNanoMetro (coord. Termodinamica), metrologia di nanoparticelle di TiO2
Realizzazione e mantenimento delle unità SI:
- Realizzazione di un nuovo campione angolare
Riferibilità e disseminazione delle unità SI :
- Mantenimento delle capacità di taratura riconosciute in ambito MRA
- Riattivazione delle stazioni di taratura interferometrica dei blocchetti pianparalleli
- Messa in qualità del laboratorio di metrologia a coordinate
- Stage e tesi di laurea triennale e magistrale
- Tutoraggio di un dottorato
Servizi conto terzi
- Tarature
Trasferimento tecnologico
- Accompagnamento all’implementazione della metodologia brevettata GEMIL (contratto industriale)
- Brevetti su strumentazione dimensionale d’interesse industriale
Trasferimento della conoscenza
- Conduzione dell’Associazione CMM Club Italia
Normazione tecnica
- Partecipazione negli organismi di settore nazionali (UNI-CT TPD-GPS) e internazionali (ISO/TC213)
23/44
Programma M6 – Sistema Internazionale e Costanti Fondamentali
Responsabile: Enrico Massa
Personale
Tecnici (CT e OT)
Tot.
Totale
2014
TI
3,2
2015
TD
3,2
TI
3
TD
3
3,2
1
4
2016
TI
3
3
1
4
Excellent science
Implementazione del sistema SI
Coordinamento del Progetto Premiale P6 -Implementazione del sistema SI.
Il progetto è organizzato in tre work package:
Nuovo kelvin e sua mise-en-pratique: La scala termodinamica di temperatura sarà realizzata e disseminata
sulla base della costante di Boltzmann, attraverso I) la radiometria relativa e i punti fissi ad alta temperatura
(sopra 1000 °C) e II) la termometria acustica e le scale di pressione di vapore (al di sotto di 1000 °C).
Collegamento delle unità elettriche ad h ed e: Saranno sviluppati standard quantistici basati sugli effetti
Josephson e Hall per realizzare e disseminare le unità e le scale elettriche di tensione, corrente e impedenza
(resistenza e capacità) in termini della carica elementare e della costante di Planck.
Conteggio degli atomi di Si e realizzazione del kg: Realizzare la definizione del kilogrammo sulla base di un
valore convenzionale della costante di Planck, attraverso un cristallo di 28Si. Le infrastrutture INRIM per
l’interferometria X/ottica (misura del parametro reticolare del silicio) e l’analisi per attivazione nucleare
(controlli di purezza del cristallo di Si) sono essenziali allo scopo, uniche in ambito internazionale e verranno
aggiornate per migliorare la precisione di misura fino a 1,5 nm/m e 1 ng/g.
Coordinamento del progetto di ricerca europeo (EMRP SIB03)
Determinazione delle costanti di Planck e Avogadro con incertezze relative minori di 5 x 10-8 e 2 x 10-8. Le
attività comprendono anche il miglioramento dell’apparato sperimentale per la determinazione del parametro
reticolare del cristallo 28Si con incertezza di misura relativa entro 1.5 x 10-9
Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia
Analisi dati e stima degli errori sistematici nella misura delle costanti di Avogadro e Planck
Studio degli effetti di superficie nella misura del parametro reticolare dei cristalli di silicio
Applicazione della teoria della diffrazione per indagare gli errori di interferometri laser di alta precisione
Corsi e seminari per Università e Scuole di formazione sui temi di afferenza del programma
24/44
Divisione Ottica
Responsabile: Maria Luisa Rastello
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 (F. Levi)
Algoritmi e scale di tempo (P. Tavella)
Fotometria e Radiometria (G. Brida)
Ottica quantistica (M. Genovese)
Mantenimento e disseminazione (M.L. Rastello)
secondo le priorità nazionali per quanto riguarda il ruolo di Istituto Metrologico Nazionale:



Excellent science
Societal challenges
Excellent science


Implementazione del
nuovo sistema SI





Fisica, Matematica,
Modellistica e ICT a
supporto della metrologia

Caratterizzazione orologio ottico all’Itterbio
Studio sull’uso di stati quantistici in orologi e sensori
atomici
Realizzazione di misure ad alta accuratezza
mediante link in fibra ottico
Studio della mise-en-pratique della candela mediante
rivelatore predicibile
Realizzazione di sorgenti a singolo fotone efficienti e
compatte per la metrologia ed il calcolo quantistico.
Progr.
O1
O1
O1
O3
O4
Realizzazione di rivelatori Nano-Tes per il conteggio
di fotoni
Sviluppo di sorgenti di luce non classica per
osservazioni sub-shot noise
O3
O4
Studio e modellizzazione di interferometri quantistici
ad alta sensibilità che utilizzano luce non classica per
test di fisica fondamentale
O4
25/44



Sistema di navigazione
europeo

Sviluppo di un prototipo orologio Rb in cella ad
elevata stabilità.
Miglioramento della qualità e dell’incertezza delle
misure di gonioriflettometria multidimensionale.
Messa a punto di nuove tecniche di misura per la
validazione della QKD
Validazione degli orologi satellitari e della scala di
tempo terrestre per il sistema di navigazione Galileo
Progr.
O1
O3
O4
O2
Societal challenges
Progr.
 Sviluppo di linee guida e campioni di misura per lo
sviluppo dei sistemi di illuminazione a stato solido ad
alta efficienza energetica
O3
Energia
Ambiente
 Sviluppo e validazione metrologica di sensoristica per
monitoraggio climatico remoto da satellite
O3
Salute
 Rilevatori di radiazione solare UV
O3
Ruolo di Istituto Metrologico Nazionale

Realizzazione e
mantenimento delle unità
SI






Riferibilità e
disseminazione delle unità
SI


Progr.
Tarature di UTC(IT) e TAI mediante il campione
primario a fontana di Cesio criogenia
Realizzazione e miglioramento della scala di tempo
UTC(IT)
Campioni per la fotometria e la radiometria di rivelatori
e materiali
Nuovi rivelatori di fotoni e nuove sorgenti di luce O1
Tecniche di sincronizzazione a distanza di scale di
tempo
Disseminazione sperimentale di riferimenti di tempo
frequenza e lunghezza d’onda mediante link in fibra
ottica
Disseminazione della scala di tempo UTC(IT) anche
mediante NTP e segnale RAI
Disseminazione unità di misura per le grandezze
della visione: intensità luminosa, illuminamento,
flusso luminoso, luminanza, esposizione luminosa,
temperatura di distribuzione, colore in trasmissione
Disseminazione campioni di potenza radiazione
visibile, potenza radiazione in fibra ottica, sensibilità
spettrale, trasmissione regolare e diffusa, riflessione
regolare
O2
O2
O3
O4
O5
O5
O5
26/44
Attività di Terza Missione

Attività di taratura e prova


Supporto
all’accreditamento dei
laboratori di taratura





Progr.
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)
O5
O5
Supporto tecnico all’ l’Ente Italiano di Accreditamento
(ACCREDIA)
Confronti di misura nazionali
Supporto all’attività di ACCREDIA nell’ambito
dell’accordo internazionale EA-MLA e ILAC-MRA
Mantenimento e sviluppo della rete di laboratori
accreditati come centri di taratura
O5
Attività di consulenza tecnico-scientifica
formazione
Predisposizione di guide tecniche
O5
e
di
O5
27/44
Programma O1 – Campioni di frequenza
Responsabile: Filippo Levi
Personale
2013
Tecnici (CT e OT)
Tot
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
TI
4,1
2
6,1
TD
2
3,7
1,7
3
10,7
10,3
11,1
Excellent science
Implementazione del nuovo sistema SI
Caratterizzazione 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 importanti limitazioni, è
stato realizzato un nuovo sistema. In esso sono stati osservati atomi di Yb intrappolati mediante doppia MOT
e caricati in un lattice ottico. Attualmente si sta completando la sorgente laser ultralow-noise a 578 nm per
effettuare la spettroscopia della transizione di orologio. Entro fine anno è attesa la piena operatività del
sistema e di poter compiere una prima misura assoluta di frequenza rispetto alla fontana di Cesio.
Realizzazione di misure ad alta accuratezza mediante link in fibra ottico
La sincronizzazione remota mediante fibra ottica (a livelli di accuratezza precedentemente irraggiungibili)
permetterà di realizzare nuovi esperimenti. Un collegamento tra INRIM, INAF-IRA (Bo) e LENS (Fi) è stato
realizzato nel 2013; un secondo verrà realizzato tra INRIM e il Laboratoire Souterrain de Modane (LSM). Il
link esistente sarà utilizzato per: migliorare il riferimento di frequenza del radiotelescopio di Medicina (misure
VLBI); fornire un riferimento di frequenza al LENS per misure spettroscopiche di alta precisone su campioni
di molecole fredde e la misura del rapporto me/mp e della sua stabilità temporale. Il link con il LSM sarà
utilizzato per esperimenti di geodesia relativistica, confrontando la frequenza di un orologio ottico
trasportabile posizionato presso il LSM con quella dell’orologio dell’INRIM. Questo esperimento permetterà
di verificare predizioni di red-shift gravitazionale e di misurare le fluttuazioni locali del potenziale
gravitazionale dovute ad effetti giornalieri (maree) e stagionali (presenza del manto nevoso).
Studio sull’uso di stati quantistici in orologi e sensori atomici
Uno dei limiti attuali alla stabilità degli orologi ottici proviene dalla presenza dei tempi morti necessari alla
preparazione degli atomi negli stati quantistici utilizzati per le misure spettroscopiche. Questi stati infatti
vengono distrutti nella fase di rivelazione, richiedendo quindi di essere ricreati ad ogni ciclo di misura. Una
soluzione consiste nell’utilizzo di tecniche di rivelazione quantistiche non demolitive che permettono di
rivelare le proprietà dello stato atomico senza distruggerlo, ma a scapito di un peggior rapporto
segnale/rumore. La soluzione consiste nell’utilizzo di sorgenti di luce non classiche, che sono state
dimostrate efficaci nel migliorare il rapporto segnale/rumore, al fine di migliorare la stabilità degli orologi
ottici.
Sviluppo di un prototipo orologio Rb in cella ad elevata stabilità
A partire dal prototipo funzionante di un orologio a pompaggio ottico di una cella con vapori di rubidio
sviluppato per l'ESA, un ulteriore sviluppo è in fase di attuazione al fine di migliorare la 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.
Realizzazione e mantenimento delle unità SI
Tarature di UTC(IT) e TAI mediante il campione primario a fontana di Cesio criogenia
Sono previsti confronti estensivi tra IT Cs F2 e le fontane NIST al fine di verificarne l’accuratezza, la misura
assoluta dello shift dovuto alla radiazione da corpo nero, e misure di taratura di TAI
28/44
Programma O2: Algoritmi e Scale di tempo
Responsabile: Patrizia Tavella
Personale
2014
Tecnici (CT e OT)
Tot
Totale
TI
308
0,5
3,58
2015
TD
2
TI
3
0,5
3,5
2016
TD
2
TI
3
0,5
3,5
TD
1
1
0,5
6.58
6.5
4
Articolazione del programma
Sistema di navigazione europeo
Validazione degli orologi satellitari e della scala di tempo terrestre per il sistema di navigazione
Galileo
Da 15 anni INRIM è fortemente coinvolto nelle attività di sincronizzazione del sistema europeo di
navigazione Galileo. Attualmente è stata 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. Tale attività di validazione continua
anche nell’ambito “Galileo System Support” nel periodo 2014-2015 in preparazione ai Galileo Early Services
(contratti ESA / THALES). Saranno sviluppati algoritmi di rivelazione anomalie e monitoring in tempo quasi
reale in preparazione ai Galileo Early Services, e saranno sperimentati nuovi metodi di time transfer e
disseminazione con il segnale Galileo. Gli algoritmi adatti al monitoring degli orologi di bordo e della scala di
tempo di Galileo devono mantenere la loro sincronizzazione con la scala di tempo internazionale UTC.
Realizzazione e miglioramento 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. A questo scopo la scala di
tempo generata dai Maser verrà integrata con un sistema ridondante che prevede l’utilizzo del campione
primario di frequenza e una valutazione della scala media di tutti gli oscillatori al cesio e maser disponibili in
modo da renderla ancora più accurata, stabile e robusta. Nel 2014 verrà realizzato un sistema duplice di
generazione della scala che assicuri ridondanza e affidabilità e sarà sperimentato un nuovo algoritmo per il
calcolo scala media che include tutti gli orologi commerciali, il campione primario e il calcolo del BIPM di
UTC rapido
Tecniche di sincronizzazione a distanza di scale di tempo
Il confronto tra le scale di tempo e i campioni di diversi paesi richiede lo sviluppo di tecniche di
sincronizzazione a distanza capaci di misurare l’andamento dei campioni con elevata accuratezza e con
tempi di latenza sempre più ridotti. A tal fine si continueranno gli studi delle tecniche geodetiche con il
Precise Point Positioning e si svilupperà, insieme all’Osservatorio Reale del Belgio, un sistema automatico di
monitoring delle scale di tempo disponibile in tempo quasi reale e con elevata precisione.
29/44
Programma O3 – Fotometria e Radiometria
Responsabile: Giorgio Brida
Personale
2014
Tecnici (CT e OT)
Tot
Totale
TI
4,9
1,9
6,8
2015
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
2
2
1
10,3
10,3
9,5
Excellent science
Studio della mise-en-pratique della candela mediante rivelatore predicibile
INRIM ha contribuito alla progettazione e realizzazione del prototipo di un rivelatore a efficienza quantica
predicibile (PQED). Si intende progettare una nuova e migliorata versione del PQED da convalidare come
campione primario.
Realizzazione di rivelatori Nano-Tes per il conteggio di fotoni
I sensori TES sono rivelatori intrinsecamente in grado di risolvere il numero di fotoni. Riducendo l'area attiva
di tale rivelatore 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
Miglioramento della qualità e dell’incertezza delle misure di gonioriflettometria multidimensionale
Il progetto consentirà di ridurre il tempo di misura e l'incertezza, oltre a rafforzare la riferibilità delle misure di
effetti come goniocromatismo, brillantezza e fluorescenza. Del risultato di questo progetto beneficerà il
controllo di qualità, per esempio della carrozzeria di un'automobile
Societal challenges
Energia
Sviluppo di linee guida e campioni di misura per lo sviluppo dei sistemi di illuminazione a stato
solido ad alta efficienza energetica
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. 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
Sviluppo e validazione metrologica di sensoristica per monitoraggio climatico remoto da satellite
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
La radiazione solare ultravioletta (UV) può produrre sostanze nell'atmosfera che possono indurre
cambiamenti dell’ambiente. 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%.
Campioni per la fotometria e la radiometria di rivelatori e materiali
30/44
Programma O4 – Ottica quantistica
Responsabile: Marco Genovese
Personale
2013
Tecnici (CT e OT)
Tot
TI
4
0,5
4,5
Totale
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
Excellent science
Realizzazione di sorgenti a singolo fotone efficienti e compatte per la metrologia ed il calcolo
quantistico.
La disponibilità di sorgenti di singolo fotone di alta efficienza è un requisito fondamentale per applicazioni
della meccanica quantistica alla comunicazione, al calcolo e alla metrologia. Saranno quindi sviluppate e
caratterizzate sorgenti di singolo fotone efficienti e compatte.
Sviluppo di sorgenti di luce non classica per osservazioni sub-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 e di eseguire il rilevamento di un obiettivo in presenza di
rumore preponderante. INRIM realizzerà anche una sorgente ad alta intensità di luce squeezed mediante
vapori di Cesio per applicazioni di quantum imaging.
Fisica, Matematica, Modellistica e ICT a supporto della metrologia
Studio e modellizzazione di interferometri quantistici ad alta sensibilità che utilizzano luce non
classica per test di fisica fondamentale.
Specifici modelli matematici saranno sviluppati per studiare e progettare interferometri ottici di altissima
sensibilità, illuminati da stati ottici quantistici, necessari a verifiche di teorie delle gravità quantistica.
Messa a punto di nuove tecniche di misura per la validazione della QKD
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.
Nuovi rivelatori di fotoni e nuove sorgenti di luce
31/44
Programma O5 – Mantenimento e disseminazione
Responsabile: Maria Luisa Rastello
Personale
2013
Tecnici (CT e OT)
Tot.
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
Disseminazione sperimentale di riferimenti di tempo frequenza e lunghezza d’onda mediante link in fibra
ottica
Disseminazione della scala di tempo UTC(IT) anche mediante NTP e segnale RAI
Disseminazione unità di misura per le grandezze della visione: intensità luminosa, illuminamento, flusso
luminoso, luminanza, esposizione luminosa, temperatura di distribuzione, colore in trasmissione
Disseminazione campioni di potenza radiazione visibile, potenza radiazione in fibra ottica, sensibilità
spettrale, trasmissione regolare e diffusa, riflessione regolare
Attività di taratura e prova
Certificazione tecnica per le attività di taratura e prova
Attività di disseminazione della riferibilità attraverso la taratura di strumenti impiegati come campione di
riferimenti nei Centri accreditati del Sistema Nazionale di Taratura e nei laboratori industriali.
Attività di mantenimento del Sistema Qualità (audit interni, sviluppo di procedure di taratura e prova,
Supporto al Sistema di qualità INRIM, volto a operare in conformità alla norma IEC 17025.:2005 attraverso
audit interni, sviluppo di procedure di taratura, mantenimento delle CMCs) e taratura dei campioni interni alle
divisioni dell’INRIM
Supporto all’accreditamento dei laboratori di taratura
Supporto tecnico all’ l’Ente Italiano di Accreditamento (ACCREDIA)
Supporto all’attività di accreditamento svolto da ACCREDIA attraverso attività di valutazione tecnica di tipo
documentale e sul campo (mantenimento e nuovi accreditamenti) di Centri LAT del Sistema Nazionale di
Taratura (SNT). Attività di consulenza tecnico-scientifica volta alla formazione degli ispettori tecnici e alla
predisposizione di guide tecniche ACCREDIA. Supporto nelle attività tecniche nella riunione annuale dei
Centri Accreditati
Confronti di misura nazionali
Organizzazione di confronti di misura nazionali per la grandezza di tempo rivolti principalmente ai Centri
accreditati in fase di primo accreditamento o rinnovo.
Supporto all’attività di ACCREDIA nell’ambito dell’accordo internazionale EA-MLA e ILAC-MRA
Mantenimento e sviluppo della rete di laboratori accreditati come centri di taratura
Attività di consulenza tecnico-scientifica e di formazione
Predisposizione di guide tecniche
32/44
Divisione Termodinamica
Responsabile: Vito Fernicola
Le attività della Divisione – in attuazione del Piano Triennale di Attività 2014-2016 - sono organizzate
secondo tre programmi di ricerca. Essi sono finalizzati alla determinazione delle costanti fisiche, allo studio
delle proprietà termodinamiche, acustiche e chimiche delle sostanze e dei materiali, allo sviluppo di
metodologie e dispositivi per applicazioni nei campi della salute e dell’ambiente.
I programmi sono i seguenti:
T1 – Metrologia termica (M. Battuello)
T2 – Acustica e ultrasuoni (R. Gavioso)
T3 – Quantità di sostanza (A. M. Rossi)
secondo le priorità nazionali per quanto riguarda il ruolo di Instituto Metrologico Nazionale:



Excellent science
Societal challenges
Excellent science
Sistema internazionale
delle unità

Realizzazione del kelvin mediante la costante di
Boltzmann
Progr.

Realizzazione delle unità SI per la biologia
T3

Determinazione della constante di Boltzmann
T2
T1, T2
Progr.
 Metodi multi-spettrali per misure di alte temperature
T1
T1
 Proprietà termiche di superfici ingegnerizzate
 Metodi calorimetrici
materiali innovativi
per
la
caratterizzazione
di
 Trattamento ultrasonico della cellulosa per l’industria
cartaria
T2
T2
 Analisi delle superfici
T3
 Nuove metodologie di microscopia multimodale NLO
per bio-imaging
T3
 Standardizzazione delle proprietà chimico-fisiche e
dimensionali del TiO2
T3
33/44
Societal challenges
Energia

Tecnologie per il monitoraggio energetico dell’ambiente
costruito
T1

Proprietà termofisiche di biocarburanti e gas naturale
liquefatto
T2
 Riferibilità per la metereologia e il clima
Ambiente
Progr.
 Misure ec ampioni per la salinità e acidità degli oceani
T1
T2
 Metodi di analisi e sensori per gli inquinanti dell’aria
T3
Salute
 Dispositivi e metodi nel campo della terapia medica
basata sull’utilizzo di ultrasuoni
T2
 Campioni e metodi di misura per la medicina
rigenerativa
T3
 Sviluppo di nuovi materiali dosimetrici per radiazioni
ionizzanti
T3
 Sensori per l’analisi degli alimenti
Agroalimentare
 Metodi di misura per l’analisi degli alimenti
 Tecnologie innovative per il trattamento degli alimenti
 Agricoltura di precisione
T3
T3
T2
T1
Ruolo di Instituto Metrologico Nazionale
Realizzazione e
mantenimento delle unità
SI
 Mise-en-pratique del kelvin
 Sviluppo di metodo di taratura riferibili alla temperatura
termodinamica
 Nuovi campioni primari per termometria e igrometria
 Campioni e medoti di riferimento per l’umidità nei
materiali
 Campione priamrio di presione acustica
 Campione primario di potenza ultrasonora
 Campioni gassosi e materiali di riferimento in chimica
 Campioni primari per elementi chimici impegnativi
 Metodi di riferimento e campioni per l’analisi di cellule,
tessuti, acidi nucleici e proteine
Riferibilità e
disseminazione delle unità
SI



Nuove tecniche per la riferibilità dei campioni di
temperatura
Campioni di trasferimento della potenza acustica
Metodi di misura in situ di indici di campi ultrasonori
Progr.
T1
T1, T2
T1
T1
T2
T2
T3
T3
T3
T1
T2
T2
34/44
Programma T1 – Metrologia termica
Responsabile: Mauro Battuello
Personale
Pers. strutturato
Tecnici (CT e OT)
Tot
Totale
2014
TI
4.8
6.8
11.6
2015
TD
1.0
2.1
3.1
2.7
17.4
TI
5.3
6.8
12.1
2016
TD
1.0
2.8
3.8
4.0
19.9
TI
5.3
6.8
12.1
TD
1.0
2.8
3.8
4.0
19.9
Excellent science
 Realizzazione del kelvin mediante la costante di Boltzmann
INRIM, attraverso la partecipazione ai progetti Premiale P6 e EMRP SIB01-InK, contribuirà
all’implementazione della prossima definizione del kelvin che sarà basata sull'attribuzione di un valore esatto
alla costante di Boltzmann kB. La nuova definizione avrà effetti in particolare ad alta temperatura con la
possibilità di realizzare e disseminare direttamente la temperatura termodinamica anziché T90 attraverso la
Scala Internazionale di Temperatura (STI-90). Il Comité Consultatif de Termométrie (CCT) incoraggia l’uso di
metodi radiometrici e dei nuovi punti fissi eutettici metallo-carbonio. In INRIM si adotteranno tecniche
radiometriche di tipo relativo per la realizzazione di Scale di Temperatura Termodinamiche ad alta
temperatura. Nell’ambito del progetto InK, L'INRiM ha il compito di coordinare lo sforzo internazionale rivolto
a ottenere determinazioni sperimentali di T - T90 tra 1 K e 1000 K con incertezze ridotte.

Determinazione della costante di Boltzmann
INRiM collabora con la 2a Università di Napoli, fornendo contributi di metrologia termica in supporto a una
tecnica spettroscopica per la determinazione della costante di Boltzmann basata sulla misura
dell'allargamento Doppler.
 Metodi multi-spettrali per misure di alte temperature
Nell’ambito del progetto EMRP-HiTeMS INRIM investiga metodi multispettrali nelle regioni spettrali UV-VIS e
NIR fino a 0,95 um per la misura di temperatura di superfici con caratteristiche di emissione spettrale
sconosciuta. E’ stato realizzato un sistema di misura altamente flessibile che verrà utilizzato per un confronto
di misure di temperatura e emissività da effettuarsi con altri NMI partecipanti al progetto HiTEMS (VSL,
SMU, CMI). Le caratteristiche di flessibilità dell’apparato di misura realizzato consentiranno un’analisi
dettagliata dei vari fattori di influenza, sia spettrali sia elettronici, che determinano l’incertezza di misura dei
sistemi spettrometrici con rivelatori ad array lineare o matrici di elementi.
 Proprietà termiche di superfici ingegnerizzate
Il progetto EMRP-MADES fornirà strumenti per migliorare la metrologia delle superfici ingegnerizzate e
nanostrutturate. Una delle sfide metrologiche riguarda la misurazione della temperatura nel punto di contatto
di usura tra superfici. L'INRIM è WP leader per gli studi e la caratterizzazione termica in situ, lo sviluppo di
tecniche di misura e sensori integrati a fibra ottica e l’imaging termico a IR.
 Metodi calorimetrici per la caratterizzazione di materiali innovativi
Questo tema di ricerca è dedicato alla caratterizzazione di materiali innovativi attraverso misure
calorimetriche. A seconda delle necessità si potrà impiegare un prototipo di calorimetro adiabatico
modulato, progettato e realizzato all’INRiM per offrire le migliori prestazioni nella misura del calore specifico
in fase singola, oppure di un calorimetro a scansione differenziale (DSC) per le misure in fase multipla e in
transizioni di fase, per temperature comprese nell’intervallo tra 220 K e 800 K a pressione atmosferica. I
prossimi miglioramenti prevedono di dotare il calorimetro adiabatico di una camera di misura capace di
operare con gas flussanti e fluidi fino a medie pressioni (40 MPa).
Societal challenges
 Tecnologie per il monitoraggio energetico dell’ambiente costruito
Realizzazione del campione nazionale per la taratura di sensori di flusso termico (HFM) che sono impiegati
nelle attività di misura della trasmittanza termica degli involucri edilizi opachi nell’ambito della diagnosi
energetica.
- Confronto tra metodi per la determinazione della conduttanza termica di involucri edilizi (a calcolo, per via
35/44
sperimentale in campo e in laboratorio) per validarne il processo di misurazione in campo
- Supporto tecnico nelle attività di realizzazione di un banco di prova per la validazione di tecnologie per il
monitoraggio dei consumi energetici. (7° PQ Ecothermo) e nello sviluppo del campione nazionale di energia
termica (progetto regionale – H2Q).
 Riferibilità per la metereologia 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, . I progetti EMRP
ENV07 MeteoMet e ENV58 MeteoMet2, entrambi coordinati dall’INRiM, forniranno 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 campioni di laboratorio per
l’umidità nella troposfera e in situ per sensori PTU per stazioni meteorologiche automatiche.
Altre attività di rilievo riguarderanno termometria per la misura di temperatura in superficie del mare e in
profondità oceaniche, i sensori di temperatura e umidità per palloni sonda e a bordo di aerei meteorologici,
studio di metodi di misure e riferibilità per temperatura di strati di permafrost, condizioni di albedo ed
influenza sui sensori meteorologici,valutazione incertezze di posizionamento di sensori meteorologici a terra
rispetto alle raccomandazioni WMO/CIMO. La messa in funzione della camera climatica con generazione di
vento risulterà un elemento peculiare a carattere europeo delle attività in metrologia per la meteorologia, cui
l’INRiM si candida come European Metroloy Center. Leadership del “task group environment” EURAMET,
membership di ISTI, GRUAN, CIMO ET Standardisation.
 Agricoltura di precisione
Nell’ambito dell’agrometeorologia, sustainable agricolture, l’INRIM proseguirà i suoi lavori in collaborazione
con diversi Istituti, principalmente CNR al fine di consolidare le tecniche di riferibilità dei dati acquisiti con
strumentazione in campo. Temperatura e umidità dell’aria, irraggiamento, intensità del vento, umidità del
terreno, saranno tutti parametri soggetti di attente analisi metrologiche che riguarderanno definizione di
procedure di taratura dedicate, valutazione di incertezze di taratura e misura. Alla migliore qualità dei dati
saranno associati studi sulla validazione dei modelli di sviluppo patogeno in colture agroalimentari al fine di
valutarne margini di riduzione di trattamenti, con conseguenti benefici di costi.
Ruolo NMI
 Mise-en-pratique del kelvin
L’attività sui campioni in Termometria si pone obiettivi coerenti con le Roadmaps EURAMET e con quanto
definito in ambito CCT. La Scala Internazionale di Temperatura (STI-90) viene realizzata in tutti i suoi campi
(scale criogeniche e a temperature intermedie, scale per radiazione) tra 13 K e 2500 K. E' in corso il
Confronto Chiave CCT-K9 (SPRT fra 84 K e 690 K), e sta per avviarsi il Confronto Regionale associato al
CCT-K9. Prosegue l’attiva partecipazione alle attività degli organismi metrologici (CCT, EURAMET, IMEKO)
e normativi (IEC) internazionali, nonché a quelli nazionali.
 Sviluppo di metodi di taratura riferibili alla temperatura termodinamica
L'obiettivo è quello di sviluppare un apparato e un metodo semplificato, basati sulle tecniche acustiche di
termometria primaria, per fornire riferibilità diretta alla temperatura termodinamica nella taratura di
termometri campione a resistenza di platino (SPRT).
 Nuovi campioni primari per termometria e igrometria
Nuovi punti fissi e punti di riferimento sono in fase di sviluppo (punto Xe, a circa 161 K, e transizione solidosolido di ossigeno, a circa 24 K e 43 K). E’ in corso un contratto di ricerca con TIPC (Cina) per la fornitura di
celle criogeniche di punti fissi e criostati sviluppate in INRIM. Continuano le indagini sui punti fissi eutettici
metallo-carbonio ad alta temperatura da utilizzare come campioni primari. Un 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) a pressioni sub-atmosferiche.
 Campioni e metodi di riferimento per l’umidità nei materiali
INRIM contribuisce al progetto EMRP SIB64 METefnet per lo sviluppo dell’infrastruttura, dei campioni e delle
metodologie di riferimento della moisture in mezzi solidi, liquidi e porosi, e per la misura di proprietà di bulk e
di superficie. INRIM è WP leader della simulazione e modellistica e dell’identificazione dei modelli di
incertezza di misura.
 Nuove tecniche per la riferibilità dei campioni di temperatura
INRIM guida il WP5 del progetto EMRP SIB10 NOTED che include, da parte INRiM, 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. Ulteriori attività del progetto riguardano la messa in funzione di termometri cosiddetti a
whispering gallery, termometri acustici pratici per la taratura di termometri standard a stelo e capsula, studio
di procedure standard per la taratura di termometri campione a capsula.
36/44
Servizi conto terzi
 Certificazione tecnica per le attività di taratura. Attività di disseminazione della riferibilità attraverso la
taratura di termometri impiegati come campione di riferimenti nei Centri accreditati del Sistema Nazionale
di Taratura e nei laboratori industriali.
 Attività di mantenimento del Sistema Qualità Supporto al Sistema di qualità INRIM, volto a operare in
conformità alla norma IEC 17025.:2005 attraverso audit interni, sviluppo di procedure di taratura,
mantenimento delle CMCs) e taratura dei campioni interni alle divisioni dell’INRIM.
 Supporto tecnico all’Ente italiano di Accreditamento (ACCREDIA) Supporto all’attività di accreditamento
svolto da ACCREDIA attraverso attività di valutazione tecnica di tipo documentale e sul campo
(mantenimento e nuovi accreditamenti) di Centri LAT del Sistema Nazionale di Taratura (SNT). Attività di
consulenza tecnico-scientifica volta alla formazione degli ispettori tecnici e alla predisposizione di guide
tecniche Accredia. Supporto nelle attività tecniche nella riunione annuale dei Centri Accreditati.
 Confronti di misura nazionali. Organizzazione di confronti di misura nazionali per la grandezza di
temperatura rivolti principalmente ai Centri accreditati in fase di primo accreditamento o rinnovo.
Normazione tecnica
 Attraverso la presidenza WG2del 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.
37/44
Programma T2 – Acustica e ultrasuoni
Responsabile: Roberto Gavioso
Personale
Pers. strutturato
Tecnici (CT e OT)
Tot
Totale
2014
TI
6,80
2,50
9,30
2015
TD
1,40
1,40
4,15
14,85
TI
6,20
2,50
8,70
2016
TD
1,40
1,40
4,15
14,25
TI
6,20
2,50
8,70
TD
1,40
1,00
2,40
4,15
15,25
Excellent science
Implementazione del sistema SI

Determinazione della costante di Boltzmann con metodo acustico
INRIM ha precedentemente contribuito a determinazioni della costante di Boltzmann kB con metodi
diversi: i) misurando la velocità del suono in elio ad un singolo stato termodinamico (CODATA 2010); ii)
misurando in collaborazione con il NIST la polarizzabilità dell’elio con una tecnica a microonde (CODATA
2010). INRIM continua a perseguire una riduzione dell'incertezza di tale determinazione con un metodo
acustico nell'ambito di un progetto EURAMET non finanziato.

Misure di termometria primaria acustica
INRIM, attraverso la partecipazione ai progetti Premiale P6 e EMRP SIB01-InK, è impegnato a realizzare
misure della differenze fra la temperatura termodinamica T e la Scala Internazionale di Temperatura (STI90) attraverso misure acustiche nell'intervallo compreso fra 230 K e 650 K.
Ricerca per l'industria

Applicazioni della cavitazione acustica
verrà proseguito lo sviluppo di metodi per applicare il fenomeno della cavitazione acustica ai processi di
produzione industriali della carta. In particolare, verrà completato lo studio e la sperimentazione di un
prototipo di trasduttore a ultrasuoni utile in alcune fasi del trattamento delle fibre cartacee provenienti da
riciclo. L'obiettivo finale è il miglioramento, in termini di riduzione di costi energetici e di utilizzo di agenti
chimici ed acqua, della fase di distacco dei pigmenti dalle fibre e loro separazione tramite effetti di
pressione di radiazione, streaming e trasporto attivo in flussi idrodinamici bifasici (gas-liquido). Fino al
2014 questa attività di ricerca si svolgerà nell'ambito di un progetto finanziato dalla Regione Piemonte:
Trattamenti Ultrasonici Fibre di Origine Cartacea (TUFOC).
Societal challenges
Ambiente


Misure di velocità del suono e pH in campioni di acqua marina
La misura accurata della velocità del suono consente la determinazione delle proprietà termodinamiche
un campione in fase liquida. Questo metodo sarà applicato per la caratterizzazione di acqua di mare di
salinità diversa, in funzione della temperatura, per pressioni fino a 70 MPa. Questa attività è prevista nel
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.
Misure di velocità del suono in gas refrigeranti a basso Global Warming Potential
Nel biennio 2014-2015 verranno realizzate misure di velocità del suono in fase gassosa e liquida nel
fluido refrigerante (cis-1,3,3,3-tetrafluoroprop-1-ene; CF3CH=CHF) R-1234ze(Z) su un intervallo esteso
di pressione e temperatura. Tali misure permetteranno di determinare un’equazione di stato del fluido,
che viene attualmente proposto come sostitutivo a basso impatto ambientale dei fluidi convenzionalmente
utilizzati nelle pompe di calore ad alta temperatura.
38/44
Energia:

Caratterizzazione di gas naturali liquefatti a temperature criogeniche
In collaborazione con la divisione Meccanica dell'INRiM, verrà progettato e realizzato un densimetro a
ultrasuoni di tipo innovativo che permetta la misura simultanea della densità e della velocità del suono in
campioni di gas naturale liquefatto a temperature criogeniche e pressioni fino a 10 MPa. Questo lavoro di
ricerca è previsto e finanziato nell’ambito del programma EMRP ENG60 LNG2 che prevede di utilizzare i
risultati ottenuti per migliorare l’attuale equazione di stato (GERG) e aggiornare le tabelle su cui si basano
gli scambi commerciali dell’LNG.
Salute:

Dispositivi e metodi nel campo della terapia medica basata sull’utilizzo di ultrasuoni
Lo sviluppo di materiali che simulano tessuti umani (TMM) finalizzati allo sviluppo di terapie basate
sull'utilizzo degli ultrasuoni proseguirà nel corso del 2014 e 2015, nell'ambito del progetto EMRP HLT03
DUTy " Dosimetry for Therapeutic Ultrasound", il cui scopo è la definizione e la conseguente
realizzazione di dose ultrasonora. Verranno prodotti e caratterizzati diversi campioni di TMM con diverse
proprietà acustiche, meccaniche e termiche. Sarà inoltre realizzato un confronto internazionale con lo
scopo di valutare diversi metodi e modelli che consentono di definire il concetto di dose ultrasonora.
Agroalimentare:
 Tecnologie innovative per il trattamento degli alimenti
Sistemi per la caratterizzazione e sviluppo di sistemi di pastorizzazione alimentare che prevedano
l’impiego combinato di tecnologie ad ultrasuoni. Tecniche per la pastorizzazione e l’estrazione di
molecole bioattive a base di ultrasuoni sono state applicate ad alcune matrici su scala di laboratorio, con
lo scopo di mettere a punto nuove tecnologie per il food processing. Saranno caratterizzati sistemi ad
ultrasuoni che consentano di migliorare il profilo organolettico e nutrizionale degli alimenti, pur
assicurandone la sicurezza microbiologica, e confrontate con le tecnologie termiche in uso.
Ruolo NMI
 Campione primario di pressione sonora
L’attività principale è la partecipazione a due key comparisons, del CIPM ed EURAMET, per la taratura in
pressione dei microfoni campione da laboratorio di 1”. Dalla analisi dei dati si vedrà se portare avanti la
richiesta di una modifica delle CMC. Si partecipa anche allo sviluppo di una nuova norma nell’ambito del
TC 29 IEC.
 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. In collaborazione con il Politecnico di Torino verrà messo a punto un modello numerico
con tecniche di aeroacustica per il calcolo del campo sonoro e quindi della potenza irradiata in campo
semi libero.
 Campione primario di potenza ultrasonora
Il laboratorio ultrasuoni dell’INRIM è dotato del sistema di misura per la potenza emessa da trasduttori
ultrasonori per un intervallo di valori che va da pochi mW fino a circa 150 W. Il limite superiore è imposto
non dal sistema di misura ma dalla mancanza di una sorgente (trasduttore e amplificatore) in grado di
erogare potenze maggiori. Le collaborazioni con strutture ospedaliere proprietarie di HIFU utilizzati per
terapie oncologiche permetteranno il superamento della soglia legata alla potenza massima misurabile.

Campioni di trasferimento della pressione e della potenza acustica
La disseminazione delle pressione verrà estesa con la messa a punto di metodi di taratura per confronto
in campo libero di microfoni campione di lavoro; è in corso un confronto ausiliario EURAMET. Nel campo
della potenza, verranno caratterizzate le sorgenti sonore aerodinamiche ed elettrodinamiche secondarie;
verranno accuratamente valutati gli effetti delle caratteristiche direzionali attraverso il confronto interlaboratorio che coinvolgerà quattro istituti metrologici europei. Al fine di ottenere la riferibilità 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.
39/44

Metodi di misura in situ di indici di campi ultrasonori
L’intenso utilizzo di tecniche ultrasonore utilizzate per la terapia oncologica (HIFU) inducono, anche se
non previsto per legge, a un attento controllo dei parametri che caratterizzano il fascio ultrasonoro
impiegato in ambito clinico. La complessità dei sistemi, in alcuni casi legati ad apparti RMI, non consento
un controllo dell’efficienza del trasduttore presso i laboratori dell’INRIM. Nasce quindi l’esigenza di
sviluppare metodi e tecniche che consentano la valutazione degli effetti indotti dal campo ultrasonoro
direttamente presso le cliniche in cui vengono utilizzati per interventi basati su ipertermia indotta da campi
US.
Servizi conto terzi
Sviluppo attività di misura e prova in acustica edilizia
In accordo con le roadmap (ISO e CEN) per le attività e le procedure normative attinenti l'acustica edilizia; il
programma di lavoro (COST Action TU0901 – “Integrating and harmonizing sound insulation aspects in
sustainable urban housing constructions”) propone di ridefinire e armonizzare le procedure di misura in situ e
in laboratorio. In tale prospettiva, è stato proposto di estendere l'intervallo di frequenza di riferimento per le
misure di acustica edilizia tradizionali portandolo a coprire le basse frequenze (da 50 Hz a 100 Hz); tale
obiettivo comporta una riconsiderazione generale delle misure dal punto di vista sia teorico che pratico. Nel
prossimo triennio INRIM sarà impegnato nello studio dei campi acustici a bassa frequenza realizzati in
piccoli ambienti di laboratorio. In tali ambienti, caratterizzati da un campo acustico modale, ci si propone di
elaborare le metodologie di misura. E’ in fase di progettazione un modello in scala (1:8) di una camera di
misura dell'isolamento acustico per lo studio della trasmissione sonora modale a bassa frequenza tra due
ambienti, al variare delle condizioni al contorno.
Sono attivi 16 laboratori nel campo dell’acustica, vengono tarati i campioni di prima linea dei laboratori e
fornito supporto ad Accredia con l’invio di un esperto tecnico nelle visite di accreditamento e verifica.
Normazione tecnica
Partecipazione ai gruppi di lavoro sui microfoni di misura, dei filtri a frazione di ottava, dei calibratori acustici
e dei fonometri in ambito internazionale IEC TC29.
40/44
Programma T3 – Quantità di sostanza
Responsabile: Andrea Mario Rossi
Personale
Pers. strutturato
Tecnici (CT e OT)
Tot
Totale
2014
TI
5,7
1
6,7
2015
TD
1
2
3
9,35
19,05
TI
5,7
1
6,7
2016
TD
2
2
4
9,35
21,5
TI
5,7
1
6,7
TD
2
2
4
9,35
21,5
Excellent science
 Realizzazione 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
 Analisi delle superfici
Il progetto SurfChem affronta lo studio chimico delle superfici applicando le più avanzate tecniche di misura
per il monitoraggio della composizione chimica delle superfici e dando la tracciabilità delle misure. In
particolar ein INRIM si è applicata la spettroscopia vibrazionale per sviluppare la metrologia per l'analisi
chimica 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 progetto migliorerà l’affidabilità di misura, stabilirà la riferibilità delle
tecniche di misura e svilupperà campioni di riferimento.
Il progetto Q-Aimds prevede lo studio di sistemi modello di dispositivi biomedicali. Inrim si occuperà dello
studio della contaminazione e stabilità di tali dispositivi mediante misure con spettroscopie vibrazionali.
Collaborazione con la ditta SORIN in campo biomedicale per le misure su stent coronarici.
 Nuove metodologie di microscopia multimodale NLO 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 non-labeled, 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.
 Standardizzazione delle proprietà chimico-fisiche e dimensionali delle nanoparticelle di TiO2
Il progetto SetNanoMetro coordinato da INRIM nell’ambito del programma, FP7 prevede la produzione
riproducibile e tracciabile di nanoparticelle e film di TiO2. Il progetto avrà lo scopo di ottenere la
standardizzazione delle proprietà fotocatalitiche, delle proprietà delle celle di Grezel e della crescita cellulare
su protesi in TiO2. Partecipano al progetto 16 partner europei provenienti da nove paesi.
Societal challenges
 Metodi di analisi e sensori per gli inquinanti dell’aria
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. Sono state condotte caratterizzazioni di microsensori a
base di grafene prodotti in INRIM e ne è stata valutata la risposta a NO2 nell’intervallo da 100 nmol/mol a 10
µmol/mol e valutati gli effetti di altri gas possibili interferenti, quali H2O, CO2, NH3.
41/44
 Campioni e metodi di misura 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 lamedicina rigenerativa. rappresenta un importante collaborazione tra INRIM, NMI europei,
Università del Piemonte e l'industria
 Sviluppo di nuovi materiali dosimetrici per radiazioni ionizzanti
Saranno sviluppate nuove formulazioni per matrici a struttura idrogelica da impiegare come dosimetri per
radiazioni ionizzanti. L’attività di ricerca INRIM riguarda la valutazione delle caratteristiche metrologiche della
risposta segnale-dose dei sistemi dosimetrici a gel sulla base di misure di variazione delle proprietà chimicofisiche indotte dall'esposizione a radiazioni ionizzanti. Tale valutazione verrà fatta in funzione
dell'ottimizzazione dei dosimetri.
 Metodi per l'analisi degli alimenti
Sono stati 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, IPA nel te e nel mate mediante
GC-MS). Applicazione di tecniche di attivazione neutronica per l’analisi degli aliemntiParticolare attenzione è
stata dedicata alla riferibilità metrologica dei risultati. La misurazione accurata di questi contaminanti è
importante non solo per il consumatore, ma anche per il produttore.
 Sensori per l'analisi degli alimenti
Sensori basati su plasmoni di superficie e tecniche di misura saranno sviluppati per determinare la
provenienza alimentare e di contaminanti alimentari e allergeni. Questo aspetto potrebbe influenzare gli
aspetti etici relativi al consumo consapevole e avere un impatto economico nella società.
Ruolo NMI
 Campioni gassosi e materiali di riferimento in 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. Sono proseguiti gli studi di stabilità per miscele di ossidi di azoto
preparate in INRiM, in particolare per NO in N2 a concentrazione ambiente (500 nmol/mol) ed è in corso di
esplorazione l’impiego della spettroscopia FTIR come alternativa alla chemiluminescenza
 Campioni primari per elementi chimici di particolare interesse
La realizzazione e diffusione di campioni primari è di fondamentale importanza per garantire la riferibilità dei
risultati di misura in tutti i campi dell’analisi chimica e per mantenere la comparabilità internazionale. 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 l’analisi di 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).
 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,
 Supporto tecnico all’Ente italiano di Accreditamento (ACCREDIA) Supporto all’attività di accreditamento
svolto da ACCREDIA attraverso attività di valutazione tecnica di tipo documentale e sul campo
(mantenimento e nuovi accreditamenti) di Centri LAT del Sistema Nazionale di Taratura (SNT). Attività di
consulenza tecnico-scientifica volta alla formazione degli ispettori tecnici e alla predisposizione di guide
tecniche Accredia. Supporto nelle attività tecniche nella riunione annuale dei Centri Accreditati.
42/44
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.
43/44
Laboratori per l’analisi dei gas e la preparazione di miscele gassose primarie e per l’analisi organica
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
44/44

Attuazione del PIANO TRIENNALE 2014-2016

Transcript

Documenti analoghi

scheda dell`itinerario - Coordinamento Territoriale del Volontariato

Regolamento - Dipartimento di Scienze della Terra

L`attività del centro metrologico SIT di Angri

ANTENNA WINDOM 80 10 MT

Regolamento Concorso Regina Testa 2017

La riferibilità delle misure - Ingegneria elettrica ed elettronica

20 maggio 2014 - Giornata mondiale della Metrologia

Scuola e mondo dell`informazione insieme per una corretta

Comunicato stampa

Robert F - Mettler Toledo