CORSO DI LAUREA IN SCIENZE PER LA DIAGNOSTICA E CONSERVAZIONE DEI
BENI CULTURALI
Programma del Corso di Tecnologie Fisiche per i beni culturali
Introduzione all’analisi dei dati sperimentali.
Misura di una grandezza fisica: misura diretta e indiretta. Equazioni dimensionali. Tipi di errori in
una misura: errori casuali ed errori sistematici. Istogrammi: Scarto, varianza e deviazione standard,
deviazione standard della media.
Distribuzioni di probabilità: distribuzione di Gauss.
Errore assoluto ed errore relativo, ordine di grandezza di un valore, cifre significative e
arrotondamento. Campioni ridotti, media pesata, propagazione degli errori.
Stimatori: differenziale logaritmico, distribuzione di Student, variabile χ2
Laser
Rate equations, Processi di assorbimento, Interazione Radiazione Materia, Processi di emissione,
Coefficienti di Einstein, Guadagno Amplificazione, Componenti principali del laser, Vita media del
fotone, Proprietà della luce laser, Cavità risonanti, Dimensione del fascio, Q-factor, Q-Switch ,
Modi. Tipi di laser; Laser a Stato Solido, Laser a Gas e altri tipi. Applicazioni dei laser nei beni
culturali.
Richiami di Fisica
Cenni sulla struttura atomica, cenni sulla statistica di Maxwell-Boltzmann e sulle statistiche
quantistiche, richiami di fisica dei solidi e sulla teoria delle bande di energia, nucleo atomico,
decadimento radioattivo α, β, γ. Leggi del decadimento.
Luminescenza
Vita media di un portatore libero, Trappole, Centri di trappole e di ricombinazione. Fosforescenza e
varie tipologie di luminescenza. Centri di attivazione, esempio: Cu in ZnS.
Termoluminescenza (TL), Luminescenza Stimolata Otticamente (OSL). Modello sulla TL dovuta
da un singolo livello di trappola. Glow curve ed emissione di corpo nero. Decadimento dei portatori
intrappolati, spettri di luminescenza. Effetto della dose assorbita sulle glow-curve. Tipologie
mineralogiche che presentano un segnale di TL.
Datazione
Necessità dello svuotamento iniziale dei portatori intrappolati. Apparato sperimentale e sua
descrizione. Il fotomoltiplicatore.
Tipologie di reperti su cui applicare la datazione. Profondità di penetrazione dei vari tipi di
radiazioni ionizzanti. Protocolli di preparazione dei campioni da analizzare: metodo “fine grain”,
metodo delle inclusioni di quarzo. Vantaggi e svantaggi delle due tecniche.
Termoluminescenza su grani di Zirconio.
Misura della Paleodose ed equazione dell’età. Protocollo di misura con la tecnica “fine grain”.
Esempi di Glow curve di varie tipologie di materiali.
Ricerca dell’intervallo di temperatura utile della Glow curve ai fini della datazione: Plateau Test.
Calcolo della Paleodose e problemi connessi. Effetti dovuti a sensibilizzazione del materiale.
Sopralinearità e saturazione.
Effetti che impediscono l’utilizzo della TL ai fini della datazione: fading anomalo, TL spuria.
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Calcolo della dose annua: misura del contenuto di K tramite l’uso del fotometro a fiamma, misura
del contenuto di U e Th tramite conteggi alfa. Utilizzo di TLD e/o di spettrometri gamma portatili
per la misura della dose annua ambientale
Effetti dovuti alla non omogeneità del sito da cui proviene il campione. Disequilibrio radioattivo e
suoi possibili effetti sulla datazione: fuga del Rn.
Effetti dell’umidità ambientale sulla dose assorbita. Influenza delle singole misure dei vari
parametri sulla datazione. Calcolo della deviazione standard.
Luminescenza Stimolata Otticamente: materiali che meglio si prestano a questo metodo di
datazione.
Preparazione delle aliquote, apparato sperimentale di misura. Bleaching come svuotamento iniziale
dei portatori intrappolati. Esempi di curve di decadimento OSL; misure di OSL seguite da misure di
TL. Effetto del preriscaldamento iniziale delle aliquote.
Calcolo della Paleodose: metodo delle multi aliquote e metodo della Rigenerazione della Singola
Aliquota (SAR). Modellistica dell’OSL a singolo livello di trappole.
Applicazione della Termoluminescenza per la datazione di alcuni reperti di notevole interesse
storico e artistico.
Prove di Laboratorio:
1. Misura del tempo di reazione di una persona.
2. Misura statica e dinamica della costante elastica di una molla.
3. Preparazione di un insieme di aliquote con la tecnica “fine grain”per la datazione di un
reperto archeologico,
4. misura della termoluminescenza emessa dai campioni preparati precedentemente.
5. Calcolo dell’età di un Reperto
6. Laboratorio di Laser Cleaning presso il Centro L.I.A.C.E di Bisceglie
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