Archivistica e biblioteconomia

Richiami di matematica e fisica necessari per seguire il corso: Grandezze fisiche, sistema internazionale, unità di misura. Notazione scientifica. Tabelle e grafici. Energia: Legge della conservazione dell’energia, esempi di forme di energia, unità di misura. Materia: Struttura dell’atomo: elettroni, protoni e neutroni, numero atomico e numero di massa. Modello di Rutherford e suoi limiti. Modello di Bohr, shell, numero quantico principale, energia e occupazione delle shell. Esempi di configurazioni elettroniche (idrogeno, elio, litio e sodio). Molecole, esempi di molecole (O2, N2, H2O, DNA, proteine, lipidi, …), molecole organiche, moti rotazionali e vibrazionali di una molecola, energie rotazionali e vibrazionali e loro ordine di grandezza. Solidi cristallini, esempi (diamante, cloruro di sodio, cinabro). Solidi policristallini, esempi (rocce, lapislazzuli). Amorfi. Livelli elettronici di un solido cristallino, banda di valenza, banda di conduzione e banda proibita, conduttori, isolanti e semiconduttori. Onde elettromagnetiche: Campo elettrostatico, campo magnetostatico, campo elettromagnetico. Esempi di onde. Caratteristiche delle onde elettromagnetiche, velocità della luce Onda piana armonica, fronte d’onda, lunghezza d’onda, periodo, frequenza e loro relazioni, intensità. Spettro delle onde elettromagnetiche. Sorgenti di onde elettromagnetiche (antenne, dispositivi elettronici, laser, led, lampade ad incandescenza, generatori di raggi X, luce di sincrotrone). Dualismo onda-particella: Interferenza e diffrazione, reticolo di diffrazione, diffrazione da reticolo cristallino. Effetto fotoelettrico e sua spiegazione, il fotone, energia di un fotone in funzione della frequenza o della lunghezza d’onda. La spettroscopia: Fascio trasmesso e diffuso, fluorescenza. Spettri. Legge di Lambert-Beer, coefficiente di assorbimento e sua unità di misura, lunghezza di attenuazione, cammino libero medio degli elettroni. Coefficiente di assorbimento nella regione dei raggi X, soglie di assorbimento, diffusione elastica (Rayleigh) e anelastica (Compton). La spettroscopia di fluorescenza dei raggi X (XRF): Ionizzazione dell’atomo e conseguente emissione di fotoni X di fluorescenza (fotoni caratteristici). Energia dei fotoni caratteristici e suo legame con la configurazione elettronica dell’atomo. Classificazione dei fotoni caratteristici (fotoni K, L e M). Lo spettrometro XRF: funzionamento di un tubo a raggi X, spettro di emissione (energia massima dei fotoni emessi, righe caratteristiche dell’anodo, assorbimento dell’aria e della finestra di berillio), potenza del generatore e modalità di raffreddamento; rivelatore di raggi X a dispersione di lunghezza d’onda, funzionamento di un rivelatore di raggi X a dispersione di energia e sue caratteristiche (efficienza, risoluzione); funzionamento di un analizzatore multicanale. Spettrometro XRF a dispersione di lunghezza d’onda (WD-XRF). Spettrometro XRF a dispersione di energia (ED-XRF), lettura di uno spettro ED-XRF (righe caratteristiche, fondo dovuto alla diffusione elastica e anelastica) e riconoscimento degli elementi chimici presenti nel campione, fit degli spettri ED-XRF, analisi qualitativa e semiquantitativa, volume indagato, limite di rilevabilità. Potenzialità e limiti della spettroscopia ED-XRF. Confronto tra la spettroscopia ED-XRF e quella WD-XRF. Altre tecniche basate sull’emissione di fotoni X caratteristici: Emissione di raggi X indotta da particelle (PIXE). Sorgenti di particelle (acceleratori, sorgenti radioattive). Limite di rilevabilità, volume indagato. Microscopio elettronico a scansione con spettrometro a dispersione di energia (SEM-EDS) e analisi con microsonda elettronica (EMPA). Cenni sul principio di funzionamento delle due tecniche. Limite di rilevabilità, volume indagato. Potenzialità e limiti delle tre tecniche. Confronto con ED-XRF. Spettroscopia di riflettanza a fibre ottiche (FORS): Riflessione speculare, rifrazione, assorbimento e diffusione. Principio di funzionamento della tecnica. Appartato sperimentale: lampada alogena, tipologie di sonde (sfera integratrice, sonda con illuminatore circolare, sonda con illuminatore a 45°), spettrometro con reticolo di diffrazione e sensore lineare a semiconduttore (Si, InGaAs), diffusore ideale (Spectralon). Fattore di riflessione spettrale. Assorbanza apparente. Esempi di spettri FORS di pigmenti inorganici e coloranti organici (pigmenti a base di solidi semiconduttori, pigmenti a base di ossidi di ferro, verdi a base di rame, lapislazzuli, azzurrite, lacche). Spettroscopia Raman: Cenni sul principio fisico. Righe Stoke e anti Stokes Raman shift, numero d’onda e sue unità di misura. Schema dell’apparato sperimentale. Potenzialità e limiti della tecnica. Esempio di applicazione: differenze tra gli spettri Raman del giallo di piombo e stagno di tipo I e di tipo II. Spettroscopia infrarossa: Principio fisico. Modi normali: stiramento simmetrico, stiramento asimmetrico, deformazione. Modalità di analisi: trasmissione, riflettanza totale attenuata (ATR), riflettanza diffusa (DRIFTS o ER-FTIR). Esempi di applicazione della tecnica. Spettroscopia di fluorescenza: Principio fisico. Apparato sperimentale. Esempi di applicazione della tecnica: coloranti organici, pergamena. Tecniche di imaging: Sensori CCD (Charge-Coupled Device): risoluzione spaziale e numero di bite, conversione analogico-digitale e numero di bit. Sistemi di rilevazione a scansione. Imaging di fluorescenza visibile indotta dall’UV: principio fisico, apparato sperimentale, applicazioni (mappatura della presenza di pigmenti fluorescenti, visualizzazione degli interventi di restauro, recupero della scriptio inferior nei palinsesti). Riflettografia infrarossa: principio fisico, apparato sperimentale, differenza tra CCD di silicio e CCD di InGaAs, applicazioni (visualizzazione di disegni preparatori e pentimenti, mappatura della presenza di alcuni pigmenti). Imaging multispettrale e iperspettrale: differenze tra le due tecniche e rispettivi apparati sperimentali, applicazioni (mappatura dello stato di degrado, restauro virtuale, mappatura di materiali). Radiografia: principio fisico, apparato sperimentale, pellicola e imaging plate, ingrandimento, applicazioni (visualizzazione di pentimenti e di opere pittoriche sottostanti, monitoraggio dello stato di degrado, restauro virtuale). Termografia: principio fisico, apparato sperimentale, applicazioni (mappatura di materiali, recupero di scritte nascoste da fogli o altri materiali non rimovibili, recupero di scritte non leggibili a causa di macchie, visualizzazione dei distacchi di foglie di metallo). Testo consigliato Olga Piccolo e Ezio Puppin, Tecniche diagnostiche per i beni culturali, Maggioli Editore (2008) ISBN: 8838743312. (cap. 1; cap. 2 pagg. 63-67, 69-76; cap. 4 pagg. 168-171, cap. 5 pagg. 191-206)

Conoscenze di fisica a livello delle scuole superiori. E’ auspicabile la conoscenza della lingua inglese

Dispense fornite dal docente e articoli scientifici. Per gli argomenti che riguardano i principi fisici e alcune delle tecniche di indagine si consiglia di consultare: Olga Piccolo, Ezio Puppin, Tecniche diagnostiche per i beni culturali, Maggioli Editore (2008) ISBN: 8838743312

La frequenza è vivamente raccomandata.

La studentessa o lo studente sceglierà un articolo scientifico in cui siano state utilizzate per lo studio di manoscritti o stampati antichi almeno due delle tecniche descritte durante corso. Durante il colloquio la studentessa o lo studente esporrà e commenterà la ricerca riportata nell’articolo e descriverà le tecniche utilizzate, rispondendo ad eventuali domande poste dal docente. Per l’esposizione la studentessa o lo studente potrà avvalersi di una presentazione mediante diapositive. Verrà, inoltre, posta dal docente una domanda relativa alla progettazione di un’indagine scientifica su manoscritti o stampati antichi che utilizzi le tecniche descritte durante il corso. L’esame valuterà il livello di comprensione dei principi fisici alla base delle tecniche di indagine, del loro campo di applicazione e dei loro limiti. Verrà inoltre valutata la capacità di analizzare in maniera critica i dati strumentali e di redigere un progetto di indagine.

Il corso prevede sia lezioni frontali che esperienze di laboratorio.