Il progetto riguarda l’applicazione del Teorema Ottico (TO), su cui sono impegnati da diversi anni i gruppi di Ottica e di Elettronica che collaborano anche allo sviluppo di una strumentazione innovativa con importanti applicazioni in campo scientifico e industriale.
Il TO rappresenta una legge generale dello scattering di onde che mette in relazione ampiezza e fase dell’onda diffusa ad angolo nullo con la sezione d’urto totale del diffusore. Noto e utilizzato in fisica nucleare, esso è poco conosciuto in ottica dove è stato considerato più volte non verificabile e di conseguenza non sfruttabile a fini pratici.
Misure da noi svolte nel 2003 su sospensioni colloidali hanno mostrato invece la possibilità di misurare ampiezza e fase dell’onda diffusa ad angolo nullo. Sulla base di queste informazioni si è proceduto ad una verifica del TO, da cui è scaturita una tesi di dottorato (in corso). Poiché si presta a numerose applicazioni di particle sizing nell’intervallo dimensionale submicrometrico, questo procedimento è coperto da due brevetti UNIMI (2004 e 2005). E’ stato manifestato notevole interesse da parte di un’azienda che opera nel campo della misura delle polveri sottili.
Nel caso di particelle assorbenti il comportamento della fase dell’onda diffusa diventa molto peculiare, ed è alla base del Progetto Europeo IMPROVE (già accettato dagli organi comunitari e in fase di negoziazione nazionale), per la rivelazione di impurezze in liquidi per l’industria elettronica.
Scopo di questo progetto è lo sviluppo di una tecnica di particle sizing basata sul TO. Poiché ampiezza e fase del campo diffuso dipendono anche dall’indice di rifrazione del diffusore, è possibile eseguirne simultaneamente anche una prima classificazione chimica: questo non è ottenibile con altri metodi di scattering. Allo scopo è necessario poter determinare l’indice di rifrazione entro l’1-2%. Tale risoluzione avrebbe importanti risvolti scientifici (ad es. studio di nanoparticelle, fluidi complessi) e applicativi.
Lo schema strumentale prevede: 1) sorgente laser; 2) ottica di focalizzazione; 3) cella di misura; 4) sensori; 5) elettronica di front-end. Verrà studiato un sistema di focalizzazione spinta di un fascio laser, che compensi anche le aberrazioni subite dal fascio in ingresso nella cella. Verrà ottimizzato il sistema di raccolta del segnale ottico mediante un array di sensori per la rivelazione dell’interferenza tra onda trasmessa e diffusa. Il sistema verrà equipaggiato con una elettronica di front-end multicanale molto innovativa, che deve preamplificare i segnali introducendo un rumore elettronico inferiore al rumore shot, dotata di un dispositivo automatico di reiezione alla corrente stazionaria del sensore. Si pensa ad una struttura circuitale dotata di un doppio anello di retroazione negativa, in grado di garantire una eccellente stabilità di guadagno e linearità di risposta.
Si prevede la partecipazione a congressi internazionali.