Mappatura Raman

L’attività di IFAC ha interessato lo sviluppo di un sistema Raman a scansione, realizzato per ottenere una mappatura della composizione molecolare di superfici dipinte. Nella fase di progettazione, lo strumento è stato ottimizzato per la caratterizzazione e lo studio di reali problemi conservativi, non trascurando aspetti relativi all’efficienza, alla portatilità, e alla massimizzazione del rapporto qualità/costi. È essenzialmente costituito dalla testa di misura, dal sistema di scansione e dal software di gestione. L’utilizzo di una sorgente laser con emissione nel vicino infrarosso (1064 nm), nonostante la minor efficienza dello scattering Raman, permette di ridurre il fondo continuo di fluorescenza osservabile nella regione del visibile e ottimizzare l’intensità del segnale. Il sistema è predisposto per l'utilizzo anche della lunghezza d'onda di 785 nm. L’omogeneizzazione dello spot attraverso l’accoppiamento laser-fibra ottica ha reso lo strumento più efficiente rispetto ai sistemi reperibili sul mercato, consentendo di utilizzare durante l’analisi potenze relativamente più alte (300-400 mW) senza indurre modificazioni strutturali alla superficie in esame. Un sistema di auto-focus caratterizzato da una coppia di sensori IR posizionati in prossimità dell’area di analisi permette la rilevazione di un’oggetto ad una distanza compresa tra 0.2 e 9 mm, con risoluzione di 0.1 mm. L’ottica implementata e l’auto-focus permettono dunque di ottenere informazioni molecolari accurate, in quanto indipendenti dalle irregolarità della superficie analizzata.

La testa di misura include inoltre una linea di controllo termico costituita da un sensore IR a termopila che esegue la misurazione della temperatura superficiale durante l'acquisizione. Se troppo elevata, per prevenire il surriscaldamento dell'area analizzata, la potenza laser incidente viene modulata fino ad ottenere il valore di temperatura desiderato. Il sistema di scansione a tre stadi di traslazione è stato realizzato con supporti e motorizzazioni a basso costo, senza però trascurare precisione ed affidabilità nel posizionamento della testa di misura. La corsa lungo i due assi xy perpendicolari all’asse ottico z è di circa 1 m. La corsa dello stage lineare lungo z è invece di 100 mm. Per migliorare la portatilità dell’intero sistema, l’asse x-z può essere ruotato di 90 C° e fissato alla piattoforma principale. Il laser, l’alimentatore, lo spettrometro, e le schede elettroniche di controllo sono state inserite all’interno di un case fissato allo stativo principale. Data la sensibilità alle variazioni di temperatura ambiente, un set di celle peltier e di piccoli ventilatori è stato implementato per stabilizzare il fondo termico dello spettrometro IR. Infine, ogni impostazione relativa all’acquisizione della misura viene gestita attraverso l’interfaccia software sviluppata in Labview.