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Laboratorio Sorgenti THz

Acronimo laboratorio: 
LST
Rete tematica: 
Tipo di Laboratorio: 
Descrizione e Finalità: 

Il laboratorio sviluppa sorgenti e sistemi di imaging nella regione spettrale del THz, con differenti caratteristiche, per applicazioni in
campo scientifico, biomedico, nel settore agrifood, nella analisi di difetti nei materiali dielettrici e per i beni culturali.
Nell’ambito del DTC Lazio è possibile utilizzare sistemi di misura portatili progettati per effettuare imaging 3D con scansioni di superfici ampie (30x50 cm2) per il rilevamento di danni subsuperficiali e di dettagli a profondità superiore al cm in materiali dielettrici, con
possibili applicazioni al rilevamento dei distacchi e dei danni da infiltrazione di acqua negli affreschi, nella rilevazione di infestanti
biologici sotto le tessere dei mosaici e per il rilevamento di opere nascoste sotto strati di materiale coprente. Il sistema utilizza una
nuova tecnologia, sviluppata presso il centro ENEA di Frascati, che permette una misura della fase della radiazione riflessa, fornendo contemporaneamente informazioni sulla struttura topologica del campione e sulla sua composizione. Altre possibili applicazioni includono lo studio di reperti lignei e l’analisi dei danneggiamenti da parassiti e ogni situazione in cui sia necessario rilevare infiltrazioni da acqua. Il requisito della portabilità dei sistemi è stato soddisfatto con lo sviluppo di sistemi in grado di operare “in situ”, che hanno già operato sul campo presso i laboratori della “Galleria degli Uffizi” a Firenze per l’analisi su Affreschi e presso il Museo del Barocco di Palazzo Chigi, ad Ariccia, per analisi su cuoi dipinti antichi.

Strumentazioni, Tecnologie, Risorse basate sulla conoscenza: 
Il Laboratorio dispone di una vasta gamma di sorgenti THz, da un laser a elettroni liberi, in grado di fornire potenze di picco dell’ordine delle decine di kW su impulsi brevi, evitando così il riscaldamento e il danneggiamento del campione, a sorgenti a stato solido compatte, operanti in continua ed utilizzate per realizzare sistemi di imaging portatili, utilizzabili “in situ”. Il sistema utilizza una tecnologia di misura basata sull’interferenza della radiazione incidente con quella riflessa, permettendo una misura della fase della radiazione, che fornisce simultaneamente informazioni sulla topologia superficiale del campione e sulla sua composizione, che ne influenza la risposta ottica. L’abbinamento con un sistema di scansione laser permette di separare le due componenti ottenendo una tecnica di imaging spettroscopico. Il sistema permette di rilevare modifiche dell’indice di rifrazione fino ad alcuni
centimetri sotto la superficie di opere come affreschi e mosaici, rilevando distacchi, danni da acqua o strutture sottostanti, andando ben oltre i limiti della spettroscopia IR. L’utilizzo di altre sorgenti disponibili nel centro può permettere anche il rilevamento di fingerprint specifici per una caratterizzazione chimica dei componenti del campione. È stato sviluppato un prototipo sperimentale portatile, in grado di effettuare scansioni di ampie aree (30x50 cm2) in tempi brevi (circa 40 minuti). Il laboratorio
dispone anche di diversi rivelatori utilizzabili nella regione del THz ed una camera lineare 256x4 pixel abbinata a un sistema di
movimentazione per la scansione veloce di campioni in trasmissione.
Collocazione: 
ENEA C.R. Frascati, Ed. 30, Piano 1, Stanza 14
Dipartimento / Istituto / Azienda / Struttura di appartenenza: 
ENEA
NUC-TECFIS-ACP
Partecipanti ricercatori di ruolo interni: 
Emilio Giovenale
Andrea Doria
Settori ERC: 
Laboratorio inserito in una infrastruttura di ricerca: 
Laboratorio Sorgenti, Antenne e Diagnostiche, Infrastruttura LABORATORI CDE-DTC LAZIO (2018)
NOTA: Si tratta dell’evoluzione del succitato laboratorio e lo sostituisce
Laboratorio convenzionato con soggetti di ricerca esterni: 
No
Partecipazione alle attività di progetti regionali: 
No
Laboratorio aperto a utenti esterni: 
Si, 20%
Tariffario: 
No
Regolamento di accesso e utilizzo: 
No
Elenco delle pubblicazioni: 
1. Andrea Doria, Gian Piero Gallerano, and Emilio Giovenale. Terahertz Free-Electron Laser,
Chapter 21 of “Advances in Terahertz Source Technologies”, Jenny Stanford Publishing,
pp. 621-663 (2024)
2. M.Greco, E.Giovenale, F.Leccese, A.Doria, Simulation and Detection of Structural Damage
on Polymeric Materials Using a Terahertz Imaging System, 2023 IEEE 10th International
Workshop on Metrology for AeroSpace (MetroAeroSpace),
DOI:10.1109/MetroAeroSpace57412.2023.10190022
3. M.Greco, E.Giovenale, F.Leccese, A.Doria, E.De Francesco, G.P.Gallerano, A THz
imaging scanner to detect structural and fire damage on glass fiber composite, 2022 IEEE
9th International Workshop on Metrology for AeroSpace (MetroAeroSpace),
DOI:10.1109/MetroAeroSpace54187.2022.9856003
4. A.Doria, E.Giovenale, G.P.Gallerano, M.Greco Utilizzo della radiazione Terahertz per
l’analisi e la conservazione dei beni culturali, in “Ricerca, sviluppo e applicazioni per i Beni
Culturali - Dai risultati del progetto VADUS alle future collaborazioni”, 9-10 maggio 2023
5. A.Doria, E.Giovenale, G.Galatola Teka, G.P.Gallerano, M.Greco, L.Senni, A.Taschin,
M.Zerbini, THz Sources and Activities at the ENEA Center of Frascati, 9TH International
THz-Bio Workshop - 19-23 April 2021. Technical Digest - ISBN 978-88-8080-454-3
6. Andrea Doria, Gian Piero Gallerano and Emilio Giovenale, Novel Schemes for Compact
FELs in the THz RegionTHz: in “Research Frontiers for New Sources, Imaging and Other
Advanced Technologies”, Edited by Stefano Lupi, Akinori Irizawa, Augusto Marcelli, Nov.
2011, pag. 107-119
7. A.Doria, G.P.Gallerano, E.Giovenale, L.Senni, M.Greco, M.Picollo , C.Cucci , K.Fukunaga
and A.C.More, An Alternative Phase-Sensitive THz ImagingTechnique for Art Conservation:
History and New Developments at the ENEA Center of Frascati, Appl. Sci. 2020, 10, 7661;
DOI:10.3390/app10217661
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