COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: A) - RICERCATORI · 7 TRIFIRO' Antonio Bors. 3 50 8 TRIMARCHI Marina Dott. 3 30 1 RUGGERI Aldo Tecn 20 1 COSIO Domenico Cter 30 2 FIORENTINO Francesco

I II III IV

ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE

Preventivo per l'anno

COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: A) - RICERCATORI Componenti del Gruppo e ricerche alle quali partecipano:

2002

Cognome e Nome

Qualifica

Dipendenti Incarichi

Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc.

Affer. al

Gruppo

RICERCHE DEL GRUPPO IN % Percentuale impegno

in altri GruppiN.

Coordinatore:

Gruppo

5Gr. coll. MESSINA

Struttura CATANIA

RANDAZZO Nunzio

1 AMATO Ernesto 802 20Dott.

2 AUDITORE Lucrezia 805 20Dott.

3 BARNA' Calogero Renato 402 40 20P.A.

4 DE PASQUALEDomenico

402 40 20P.A.

5 ITALIANO Antonio Ric 202 60 20

6 TORRISI Lorenzo 205P.A.

7 TRIFIRO' Antonio 503 50Bors.

8 TRIMARCHI Marina 303 70Dott.

Mod. G. 1

INSERIRE I NOMINATIVI IN ORDINE ALFABETICO (N.B. NON VANNO INSERITI I LAUREANDI)

1) PER I DIPENDENTI: Indicare il profilo INFN2) PER GLI INCARICHI DI RICERCA: Indicare la Qualifica Universitaria (P.O, P.A, R.U) o Ente di appartenenza3) PER GLI INCARICHI DI ASSOCIAZIONE: Indicare la Qualifica Universitaria o Ente di appartenenza per Dipendenti altri Enti;

Bors.) Borsista; B.P-D) Post-Doc; B.Str.) Borsista straniero; Perf.) Perfezionando; Dott.) Dottorando; AsRic) Assegno di ricerca; S.Str.) Studioso straniero;

DIS) Docente Istituto Superiore4) INDICARE IL GRUPPO DI AFFERENZA

LA PERCENTUALE DI IMPEGNO NEGLI ESPERIMENTI SI RIFERISCE ALL’IMPEGNO TOTALE NELLA RICERCA, ANCHE AL DI FUORI DELL’INFN

Ricercatori 3.6

Note:

Assoc.Tecnologica

COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: B) - TECNOLOGI

Componenti del Gruppo e ricerche alle quali partecipano:

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art.23

RICERCHE DEL GRUPPO IN % Percentuale impegno in altri Gruppi

I II III IV

N.


Preventivo per l'anno 2002

Coordinatore:

Gruppo

5Gr. coll. MESSINA

Struttura CATANIA

RANDAZZO Nunzio

1 RUGGERI Aldo Tecn 20 2020 40

Mod. G. 2

1) PER I DIPENDENTI: Indicare il profilo INFN

2) PER GLI INCARICHI DI ASSOCIAZIONE: Indicare Ente da cui dipendono, Bors. T.) Borsista Tecnologo

Note:

COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: C) - TECNICI

Componenti del Gruppo e ricerche alle quali partecipano:

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art.36 Collab.tecnica

Assoc.tecnica

RICERCHE DEL GRUPPO IN % Percentuale impegno in altri Gruppi

I II III IV

N.

ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEAREPreventivo per l'anno 2002

Coordinatore:

Gruppo

5Gr. coll. MESSINA

Struttura CATANIA

RANDAZZO Nunzio

COSIO Domenico Cter 301 30 40

FIORENTINO Francesco Cter 302 30 40

Mod. G. 3

1) PER I DIPENDENTI: Indicare il profilo INFN

2) PER GLI INCARICHI DI COLLABORAZIONE TECNICA: Indicare Ente da cui dipendono

2) PER GLI INCARICHI DI ASSOCIAZIONE TECNICA: Indicare Ente da cui dipendono

Note:

6,5 10,0 75,010,0 101,5TRALIN

Miss. interno

Miss. estero

Mater.di cons.

Trasp. e Facchin.

Spese Calc.

Mater.Invent.

Costruz. Appar.

TOT.Compet.

Mod. G.5

Totali (A+B+C)

PREVISIONE DELLE SPESE PER LE RICERCHE

SIGLA

ESPERIMENTO

RIEPILOGO DELLE SPESE PREVISTE PER LE RICERCHE DEL GRUPPO In kEuro

Pubbl. Scient.

Spese Semin.

S P E S A P R O P O S T A

Totali A)

C) Dotazioni di Gruppo

Totali B)

Aff. eManut. App.

101,5

101,5

10,0 10,0

10,0 10,0

75,0

75,0

6,5

6,5

ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEAREPreventivo per l'anno 2002

Gruppo

5Gr. coll. MESSINA

Struttura CATANIA

Ricercatoreresponsabile locale:

Gr. coll. MESSINA



Struttura CATANIA

(a cura del rappresentante nazionale)

sistema mobile di tomografia a raggi X

dipartimento di fisica dell'università di messina

linac

elettroni da 5 MeV 1 kW

radiografia e tomografia a raggi X

linac; telecamera intensificata; fascio di fibre ottiche; schermo convertitore X-luce

gr. coll. di Messina; sez. di Bologna

2 anni

Linea di ricerca

Laboratorio ovesi raccolgono i dati

Acceleratore usato

Fascio(sigla e caratteristiche)

Processo fisico studiato

Apparato strumentale utilizzato

Sezioni partecipanti all'esperimento

Istituzioni esterneall'Ente partecipanti

Durata esperimento

Mod. EN. 1

P R O G R A M M A D I R I C E R C A

A) I N F O R M A Z I O N I G E N E R A L I

B) S C A L A D E I T E M P I : piano di svolgimento

PERIODO ATTIVITA’ PREVISTA

2002

2003

- compattamento linac (realizzazione nuovi modulatori e trasf. d'impulso e inserimentocomponenti curvi della guida d'onda)- avvio studio per la movimentazione- realizzazione sistema di rivelazione EBCCD- interfaccia linac-rivelatore e relativi tests in laboratorio- realizzazione della movimentazione simultanea della testata accelerante e del sistema dirivelazione- tests "in situ"

Nuovo Esperimento GruppoTRALIN 5

DE PASQUALE Domenico

[email protected]:

RappresentanteNazionale:

Struttura diappartenenza:

e-mail:

Posizionenell'I.N.F.N.:

PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L’ANNO 2002In kEuro

(a cura del responsabile locale)Mod. EN. 2

Gr. coll. MESSINA



Struttura CATANIA


Resp. loc.: DE PASQUALE Domenico

VOCIDI

SPESA

DESCRIZIONE DELLA SPESA

Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro

Totale

Pompa ionica + Alimentatore

Nuclei per trasf. d'impulso; Condensatori A.T. per linee form. d'im-

2 pp x 3 gg x 3 volte (soggiorno più viaggio) a Bologna

Sensori per controllo remoto; Flange; Cavi; Bulloneria; Passanti;

Note:

1 meeting della collaborazione a Bologna

Computer per controllo remoto

pulso; 2 Thyratron ceramici; 2 Alim. A.T. 15-20 kV; Magnete ma-

Connettori; Software progetto magneti e cavità risonanti.

gnetron; sistema di raffreddamento; Accoppiatore bidirezionale;Finestra ceramica; Elemento pressurizzato; Elementi curvi di gui-da d'onda; Tombak.

IMPORTI

ParzialiTotale

Compet.

A cura del la Comm.ne Scient i f ica Nazionale

10,0

10,0

6,5

10,0

10,0

75,0

101,5

6,5

75,0

In kEuro

Mod. EN. 3

Note:

PREVISIONE DI SPESA: PIANO FINANZIARIO LOCALE

PER GLI ANNI DELLA DURATA DEL PROGETTO

(a cura del responsabile locale)

Osservazioni del Direttore della Struttura in merito alladisponibilità di personale e di attrezzature:



Gr. coll. MESSINA

Struttura CATANIA


Miss. interno

Miss. estero

Mater. di cons.

Trasp.eFacch.

SpeseCalcolo

Affitti emanut.appar.

Mat.inventar.

Costruz.apparati

TOTALECompetenza

6,5 10,0 10,0 75,0 101,5

TOTALI 20,0 15,0 85,0 133,0

ANNIFINANZIARI

2002

13,0

6,5 10,0 5,0 10,0 31,52003

In kEuro

Mod. EN. 4

Note:

PREVISIONE DI SPESA

Piano finanziario globale di spesa

(a cura del rappresentante nazionale)



Gr. coll. MESSINA

Struttura CATANIA


Miss. interno

Miss. estero

Materialedi

cons.

Trasp.eFacch.

SpeseCalcolo

Affitti emanut.appar.

Mat.inventar.

Costruz.apparati

TOTALECompetenza

13,0 3,0 15,0 10,0 125,0 166,0

TOTALI 26,0 6,0 41,5 15,0 135,0 223,5

ANNIFINANZIARI

2002

13,0 3,0 26,5 5,0 10,0 57,52003

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc.

Affer. al

Gruppo

Numero totale dei Ricercatori

Codice EsperimentoTRALIN

Gruppo

Gr. coll. MESSINA

5



Struttura CATANIA

COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA

RICERCATORI

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 23 Ass. Tecnol.

TECNOLOGI

N N

8,0

3,6Ricercatori Full Time Equivalent

Numero totale dei Tecnologi 1,0

0,2Tecnologi Full Time Equivalent

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 15 Collab.tecnica

Assoc.tecnica

TECNICI

N

Numero totale dei Tecnici 2,0

0,6Tecnici Full Time Equivalent

AMATO Ernesto 802Dott.1

AUDITORE Lucrezia 805Dott.2

BARNA' Calogero Renato 402P.A.3

DE PASQUALEDomenico

402P.A.4

ITALIANO Antonio Ric 2025

TORRISI Lorenzo 205P.A.6

TRIFIRO' Antonio 503Bors.7

TRIMARCHI Marina 303Dott.8

RUGGERI Aldo Tecn 201

COSIO Domenico Cter 301

FIORENTINO Francesco Cter 302

(a cura del responsabile locale)Mod. EC/EN 7



Gruppo

Gr. coll. MESSINA

5



Struttura CATANIA

COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA (cont.)

SERVIZI TECNICI Annotazioni:

(a cura del responsabile locale)Mod. EC/EN 7a

Denominazione

Cognome e Nome Associazione

LAUREANDI e DOTTORANDI operanti nel gruppo a giugno 2001

AUDITORE Lucrezia SI da assegnare

Titolo della Tesi

mesi-uomo

da assegnareRelatore/Tutore Keywords

FisicaTesi di:dottorato in

AMATO Ernesto SI da assegnare

da assegnareRelatore/Tutore Keywords

FisicaTesi di:dottorato in

SI

Relatore/Tutore Keywords

Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in


SI


Tesi di: in


Gruppo

Gr. coll. MESSINA

5



Struttura CATANIA

Cognome e Nome

LAUREATI e DOTTORI di RICERCA che hanno conseguito il titolo tra luglio 2000 egiugno 2001

(a cura del responsabile locale)Mod. EC 8

(*) TD = tempo determinato TI = tempo indeterminato

AMATO Ernesto SI

Keywords

dottorato

Altro

Ass.INFN

Fisicain Prof. D. DE PASQUALE

Relatore


Titolo della tesi:

Titolo conseguito

laureaSbocco occupazionale (*)

AUDITORE Lucrezia SI

Keywords

dottorato

Altro

Fisicain Prof. D. DE PASQUALE

Titolo della tesi:

laurea

TRIMARCHI Marina SI

Study of proton sequential emission in heavy ion deep inelastic reactions byresidue-particle angular correlations

Keywords

borsa

Altro

Fisicain Prof. R. C. BARNA'

Titolo della tesi:

dottorato

SI

Keywords Altro

in

Titolo della tesi:

SI

Keywords Altro

in

Titolo della tesi:

SI

Keywords Altro

in

Titolo della tesi:

SI

Keywords Altro

in

Titolo della tesi:

SI

Keywords Altro

in

Titolo della tesi:

SI

Keywords Altro

in

Titolo della tesi:

KEYWORDS

angular correlations sequential reactions

Mobile electron linac

In situ X-ray tomography

Keywords attività locale (a cura del responsabile locale)

Keywords attività complessiva dell'esperimento (a cura del responsabile nazionale)


Gruppo

Gr. coll. MESSINA

5



Struttura CATANIA

DENOMINAZIONE DESCRIZIONE PRODOTTO O COMMESSA

INTERAZIONI CON LE INDUSTRIE (COMMESSE HIGH TECH)

(a cura del responsabile locale)Mod. EC 9

commessasviluppo

commessa = acquisto di beni ad alta tecnologia

Percentuale del budget( app+ inv+cons)utilizzata per acquistodi beni high tech:

SVILUPPO DI STRUMENTAZIONE INNOVATIVAe ricadute su altri gruppi, sul sistema industriale e su altre discipline

sviluppo di un sistema mobile per radiografia e tomografia in situ applicabile in ambito industriale e deibeni culturali

dei componenti per acceleratori dei rivelatori degli apparatiSviluppo nel campo

Breve descrizionedello sviluppo e

relativa ricaduta:

industriale di gruppo 5 INFNRicaduta potenziale gia' riscontrata

campo:

commessasviluppo

campo:

commessasviluppo

campo:

commessasviluppo

campo:

commessasviluppo

campo:

commessasviluppo

campo:

PAESE

in ambito:

Sviluppo nel campo


relativa ricaduta:

Ricaduta potenziale gia' riscontrata in ambito:

Sviluppo nel campo


relativa ricaduta:

Ricaduta potenziale gia' riscontrata in ambito:

%


sviluppo = se l'INFN partecipa allo sviluppo dei beni acquistati

PRESENTAZIONI A CONFERENZE, WORKSHOP E SEMINARIINTERNAZIONALI nel periodo luglio 2000 giugno 2001


Gruppo

Gr. coll. MESSINA

5



Struttura CATANIA

(a cura del responsabile nazionale)Mod. EC 10

Relatore Tipo di presentazione Denominazione della Conferenza o dell'istituzione

Titolo della presentazione o del seminario LocalitàData

%Percentuale di presentazioni INFN su presentazioni complessive della collaborazione:

Resp. Naz.:

Tipo di Conferenza


Gruppo

Gr. coll. MESSINA

5



Struttura CATANIA

Data prevista peril completamento

MILESTONES 2001 (concordate con i referee)

Descrizione

Commento al conseguimento delle milestones

(a cura del responsabile nazionale)Mod. EC/EN 11

Data completamento

MILESTONES PROPOSTE PER IL 2002

1/06/2002 modulatori e trasf. d'impulsoacquisito elementi curvi guida d'onda

1/12/2002 interfacciamento linac-rivelatore e tests

1/12/2002 completamento progetto movimentazione

Descrizione

livello raggiuntoalla data previstain %

%

%

%

%

%

%

%

%

Resp. Naz.:

%

%

Digital Radiography using an EBCCD-based imaging device vol.53 N.4-5 699-709 oct. 2000


Gruppo

Gr. coll. MESSINA

5



Struttura CATANIA

Cognome e Nome

REFEREES DEL PROGETTOArgomento

Cognome e Nome

LEADERSHIPS INFN NEL PROGETTO(solo per collaborazioni internazionali o inter Enti)

Funzioni svolte

(a cura del responsabile nazionale)Mod. EC/EN 11a

Percentuale posizioni di leadership INFN su numero totale posizioni

Percentuale partecipanti INFN su partecipanti totali

Struttura

M. Rossi

APPLIED RADIATION AND ISOTOPES

M. Rossi Investigation of small Egyptian mummies by 3d computer tomography Cd-Rom edito da AIPnD

Proc. of15th world

M. Rossi X-Ray digital radiography for investigation of cultural heritage in stampa

Proc. ofInternatio

M. Rossi 3D computed tomography for Archaeometry in stampa

Proc. ofInternatio

F. Casali Un sistema innovativo per la caratterizzazione del fascio elettronica nella radioterapia intraoperatoria (IORT)in stampa

Proc. IICongress

Elenco delle pubblicazioni più significative nel periodo luglio 2000giugno 2001

Percentuale budget INFN su budget totale

%

%%

Resp.Naz.:

Nome primo autore Titolo della pubblicazione

Rivista Numero Pagine Data

COMPETITIVITA’ INTERNAZIONALEEsperimenti in competizione

Comitati internaz. che vagliano l'esperimento:

1

ALLEGATO 1

PROGETTO: TRALIN

SVILUPPO DI UN SISTEMA TRASPORTABILE INNOVATIVO PER RADIOGRAFIEDIGITALI E TOMOGRAFIE CON UN LINAC DA 5-10 MEV PER PROVE NONDISTRUTTIVE NEL CAMPO INDUSTRIALE E DEI BENI CULTURALI

PremessaLe esigenze derivanti dalla accresciuta competitività di mercato sul pianodell'offerta e dalla necessità di tutela del consumatore, rendono sempre piùrilevante l'importanza dei controlli di qualità con l'obiettivo di una"certificazione" di prodotti e materiali.Anche al di fuori di scenari industriali, grazie ad una maggiore attenzioneverso la popolazione, lo sviluppo di tecniche di controllo non distruttivopresenta un crescente interesse nell'ambito di settori dell'ingegneria civile edei beni culturali, quali:a) ispezione dei viadotti (o loro parti) costruiti anni addietro;b) ispezione di strutture soggette a deterioramento o lesionate da terremoti;c) ispezione di opere d'elevato interesse artistico (statue in bronzo,

colonne).In tutte queste applicazioni è di fondamentale importanza poter ottenereinformazioni strutturali sullo stato di conservazione dell'opera,informazioni che possono essere ottenute dalla radiografia e, ancor più,dalla tomografia con raggi X.Molti dei citati manufatti, però, non sono ispezionabili né con i tubi a raggiX convenzionali (voltaggio di picco inferiore a 400 kV), né con sorgentiradioisotopiche (intensità troppo bassa). L'unica possibilità è quella di faruso di acceleratori di elettroni, nei quali dette particelle vanno ad impattarecontro targhette di metallo pesante producendo una radiazione X moltointensa e penetrante. Lo sviluppo di questa tecnologia consentirebbe dirispondere alle pressanti richieste del mondo industriale per l’acquisizionedi informazioni finora non altrimenti ottenibili, e, a tal proposito, fortimanifestazioni di interesse sono già state formulate da Italcementi,Consorzio Autostrade ME-PA, FIAT.

Stato dell'arte della radiografia con acceleratoriCome sorgenti intense di raggi X solitamente vengono usati LINAC(raramente microtroni). Per radiografie di grandi oggetti (tipo razzi o"booster") l'energia massima può raggiungere anche i 25 MeV ma, nellamaggior parte dei casi, l'energia viene limitata a 10 MeV per non dar luogo afenomeni di attivazione dei materiali ispezionati. In Italia non esistonogrosse difficoltà burocratiche per avere l'approvazione al funzionamento diLINAC con energia inferiore a 10 MeV.

2

Quasi tutti gli acceleratori commercializzati vengono utilizzati in bunker enon sono trasportabili. Tra i pochi trasportabili, ma assai costosi, citiamo unacceleratore da 2 MeV della Varian ed il MINAC della ditta americanaSCHONBERG ( vedi sito: http://www.srclinac.com/minac.htm). Si desidera fare

notare che il MINAC funziona in banda X ed è una macchina molto delicata esoggetta a costose manutenzioni.In Italia la ditta HITESYS, a compartecipazione ENEA, possiede il know howper realizzare questo tipo di acceleratori, ma la sua produzione èessenzialmente rivolta alle applicazioni medicali.Altre competenze nel settore della realizzazione delle macchine di tipoLINAC, si trovano presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Messinae locale sezione INFN, dove un gruppo di lavoro ha già realizzato un LINACda 5 MeV e da 1 kW di potenza di fascio.

Sistema di diagnostica italiano con raggi X di alta energia (fino a5 MeV).Da quanto detto precedentemente risulta evidente la necessità di poterrealizzare un sistema per la diagnostica ad alta energia anche in Italia.Un sistema completo è composto da:a) LINAC, utilizzabile in campo, da 2 a 5 MeV (di facile commutazione);b) sistema di rivelazione adatto ad X di elevata energia;c) sistema di movimentazione dell'oggetto da radiografare o dell'insieme

sorgente-rivelatore;d) sistema computerizzato per la sincronizzazione tra la movimentazione e

gli impulsi di fotoni;e) sistema per l'acquisizione ed elaborazione dell'immagine.Va evidenziato che la commutabilità del LINAC consente l’acquisizione dispettri X ad energie diverse, e quindi di ottenere un’identificazione dimassima dei diversi materiali che costituiscono l’oggetto in esame.Un sistema del genere, del tutto innovativo per il nostro Paese, può essererealizzato nell'ambito di una collaborazione tra i Dipartimenti di Fisica diMessina e di Bologna tramite le rispettive sezioni INFN. I gruppi di ricerca aiquali ci si riferisce hanno competenze complementari in quanto Messina hanotevole esperienza nello sviluppo di acceleratori e Bologna ha esperienzadi lunga data nel campo dello sviluppo di rivelatori per imaging digitale edelaborazione di immagini.Per quanto riguarda la movimentazione di precisione, la tecnologianecessaria è ampiamente alla portata delle ditte metalmeccaniche nazionali.

Sviluppo di LINAC trasportabili per diagnostica in campo

Esperienze pregresse nel campo della realizzazione di LINACGli acceleratori lineari di elettroni sono dispositivi estremamente flessibili edi elevata affidabilità, e si rivelano particolarmente adatti per la produzione

3

di raggi X che soddisfino tutte le esigenze legate allo studio dellacomposizione dei materiali tramite tecniche radiografiche.Infatti, l’energia dei raggi X prodotti con un acceleratore lineare da 5 MeV èadatta all’investigazione di spessori di acciaio compresi tra 2 e 40 cm, e finoad oltre 50 cm di marmo. Inoltre, con una dimensione dello spot di circa 2,5x 2,5 mm è possibile radiografare 10 cm di acciaio in 1 min [1].Presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Messina, ove già esistono lecompetenze necessarie per la progettazione e la realizzazione di unacceleratore lineare di elettroni, si è costituito un gruppo di lavoro che hareso funzionante un linac da 5 MeV, utilizzando delle parti già realizzate intempi passati, ed ancora disponibili, e completando le restanti confinanziamenti universitari.Per accentuare le caratteristiche di compattezza si è scelta una strutturastanding wave per le cavità acceleranti. Inoltre, considerato che, per scopiradiografici, diventa di primaria importanza la possibilità di indirizzare ilfascio di elettroni da qualunque direzione verso il bersaglio, è statonecessario ridurre il peso della testata accelerante e minimizzare il numerodi componenti alloggiati nella testa radiante. Ciò è stato ottenutorealizzando una struttura acceleratrice che focalizza automaticamente ilfascio di elettroni, senza bisogno di magneti focalizzatori esterni. Inoltre, ladisposizione in-line delle cavità di accoppiamento, permette di utilizzare lastessa struttura accelerante come camera da vuoto, minimizzandonotevolmente le dimensioni del dispositivo.L’effetto di autofocheggiamento viene ottenuto combinando una bassaenergia di iniezione (<15 keV), con un lento rise time del campo elettriconella prima cavità, che è di lunghezza maggiore di quella usuale. Ne segueche la prima cavità esercita un’intensa azione sia di bunching che difocheggiamento, per cui il pacchetto di elettroni attraverserà il centro dellecavità successive dopo il picco della radiofrequenza, e subirà cosìun’ulteriore focalizzazione. Questo effetto è stato ottenuto mediante unostudio dettagliato sulla dinamica del fascio di elettroni, sin dalla loroemissione [2].

[1] IAEA-TECDOCS-628 (Industrial Radiography)[2] L. PICARDI, C. RONSIVALLE e A. VIGNATI: RTI-INN (92) – 20

Proposta per la realizzazione di un LINAC mobile per il progettoTRALINIl progetto TRALIN intende sviluppare un LINAC mobile con buone proprietà di compattezza etrasportabilità per ispezioni non distruttive ‘in loco’. I tests relativi allo sviluppo delle tecnicheradiografiche verranno eseguiti mediante il LINAC già esistente presso il Dipartimento di Fisicadell’Università di Messina.La realizzazione di un sistema mobile nell’ambito del progetto TRALIN si articolerà in due fasisuccessive. Durante la prima fase verrà sviluppato, partendo dall’acceleratore esistente, un sistematrasportabile per radiografie. A tal fine si effettuerà uno studio per ridurre le dimensioni dei

4

modulatori e dei trasformatori d’impulso. La struttura esistente verrà ulteriormente compattatatramite l’uso di elementi di guida d’onda curvi e flessibili.Durante la seconda fase verrà studiata accuratamente l’ingegnerizzazione del sistema, al fine dipermettere la rotazione simultanea della testata accelerante e del sistema di rivelazione attorno aglioggetti da esaminare, permettendo così lo sviluppo di una tecnica tomografica.

Sviluppo di un sistema di "imaging" per fotoni di alta energia.Esperienze pregresse nella radiografia digitale ad alta risoluzioneNell'ambito del progetto MOSAIC (INFN Gr. V), tuttora in corso, si stasviluppando un sistema costituito da un ventaglio di fibre ottiche che faconvergere la luce su un rivelatore di grande area, che può essere unmosaico di CCD oppure il fotocatodo di un EBCCD. In sostanza si tratta diuno scanner nel quale la luce prodotta da un convertitore raggi X-luce,posto sulle FO, viene letta da un CCD ad elevato numero di pixel. Maggiore èl'area del sensore, maggiore sarà l'estensione dello scanner. Misurepreliminari indicano la possibilità di acquisire radiografie digitali adelevatissima risoluzione e basso livello di dose. Nella Fig.1 si vede ilventaglio di fibre ottiche visto, nella parte grossa, da una telecameradigitale.

Esperienze pregresse nel campo della tomografiaPresso il Dipartimento di Fisica di Bologna già dal 1987 si lavora nel campodello sviluppo di rivelatori di fotoni adatti alla radiografia digitale e/o allatomografia. L'attività, che fa capo al gruppo diretto dal Prof. Casali, si èpotuta sviluppare grazie a finanziamenti del CNR (Progetti Tecnologici), delMURST (ex 60% e 40%), dell'Università di Bologna (finanziamenti per laricerca) e dell'INFN (gruppo V).La suddetta attività di ricerca è sorta sulla base della necessità da partedell'ENEA di sviluppare un sistema tomografico per i razzi di partenza dellenavette spaziali (boosters) per i quali la SNIA-BPD aveva avuto unaconsistente commessa da parte dell'ESA. Successivamente l'attività relativaall'imaging digitale ha riguardato tomografie tridimensionali per i beniculturali e, recentemente, microtomografie 3D della struttura trabecolareossea (studi per l'osteoporosi).Vengono qui di seguito elencate le fasi salienti della ricerca con i riferimentibibliografici.

a) Esperimento RITOM (INFN Gr.V) 1990-1993 - sviluppo di un tomografo diprima generazione utilizzante il LINAC da 12 MeV del CNR-FRAE diFossatone di Medicina. I raggi X venivano prodotti facendo incidere glielettroni su di una lastra di rame raffreddata. Come "detector" venivaimpiegato un singolo rivelatore di CdZnTe (Fig. 2). Ref.:• G.Baldazzi, F.Casali, M.Rossi, et al. "Characterization of Small CdTe Detectors to be Used for Linear and

matrix Array", IEEE Transaction on Nuclear Science, Vol.39, No.4 (1992), pp.598-604, The Institute ofElectrical Engineers Inc., Piscataway, NJ (USA).

• F.Casali, M.Rossi, et al. “Tomografia con raggi X di alta energia”.8o Congresso Nazionale dell’AIPnD,Conferenza Nazionale sulle Prove non Distruttive Monitoraggio Diagnostica, Torino, 17-19/10/1995.

5

• M.Rossi, G.Baldazzi, F.Casali, et al. “High-Energy Tomography using Cadmium Zinc Telluride Detectors”.Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, Vol. A380 p.419-422, Elsevier Science Publisher,Amsterdam (Olanda), 1996.

b) Sviluppo di un sistema per "cone beam tomography" nel quale l'immagineveniva acquisita mediante un intensificatore accoppiato ad unatelecamera digitale raffreddata. La sorgente di fotoni era costituita datubi a raggi X di tipo convenzionale da 120 kVp (Fig. 3) e da 350 kVp(Fig. 4). Ref.:• F.Casali, M.Rossi, et al. “Three Dimensional X-Ray Computed Tomography Applied to Cultural Heritages”,

5th International Conference on Non-Destructive Testing, Microanalytical Methods and EnvironmentalEvaluation for Study and Conservation of Works and Art, 24-28/9/1996, Budapest (Ungheria).

• M.Rossi, F.Casali, et al.“High resolution 3D Computed Tomography of small archaeological sculptures”, 7thEuropean Conference on Non-Destructive Testing, 26-29/5/1998, Copenhagen (Denmark).

• M.Rossi, F.Casali, et al. “X-ray 3D Computed Tomography of Bronze Archaeological Samples”, IEEETransaction on Nuclear Science, Vol.46, No.4 August 1999, pp.897-903, The Institute of Electrical EngineersInc., Piscataway, NJ (USA).

c) microtomografie tridimensionali in campo biofisico, industriale e deibeni culturali. La sorgente di fotoni è costituita da un microfocus delDipartimento di Fisica, avente macchia focale minima di qualche micron,voltaggio massimo 200 kVp e corrente di 3 mA. Il rivelatore, di tipoinnovativo, è costituito da un taper di fibre ottiche, ricoperto da GOS,accoppiato ad un CCD raffreddato. La risoluzione del sistema è di 25micron. Applicazione recente allo studio di campioni di osso animale perlo studio della osteoporosi (Fig. 5). Ref.:• M. Rossi, F. Casali, S.V. Golovkin, V.N. Govorun, M.P.Morigi, D.Romani, " An experimental micro-CT

System for X-ray NDT ", SPIE's 46th Annual Meeting. Conference: Developments in X-Ray Tomography III(AM138). July 29 - Agoust 3 2001, S.Diego (CA), USA. Submitted and accepted for presentation.

• M. Rossi, F. Casali, M.L.Carabini, D.Romani, "3D micro-CT analysis of cancellous bone architecture",SPIE's 46th Annual Meeting. Conference: Developments in X-Ray Tomography III (AM138). July 29 -Agoust 3 2001, S.Diego (CA), USA. Submitted and accepted for presentation.

Proposta per la realizzazione di un sistema di rivelazione per ilProgetto TRALINAnche se è sempre possibile utilizzare lastre radiografiche, il ProgettoTRALIN intende sviluppare un sistema di acquisizione di immagine in temporeale, ad elevata velocità e basso livello di dose.A tale scopo, intendiamo realizzare un sistema composto da un rivelatoreintensificato innovativo (del tipo EBCCD o ICCD) sul quale vien fattaconvergere la luce - generata sul convertitore raggi X-luce - mediante unsistema ottico. Il convertitore può essere uno schermo ad ossisolfuro digadolinio oppure un vetro pesante attivato al terbio le cui dimensionisaranno definite in funzione del sistema ottico. Il campo di ripresaindicativamente potrà variare da 10x10 cm2 (ispezione ad alta risoluzione) acirca 30 x 40 cm2 (ispezione d'insieme).Il rivelatore EBCCD può essere realizzato dalla ditta russa GEOSPHAERA sullabase di un progetto finanziato a suo tempo dall'INFN per la sezione di Roma(Prof. Martellotti) e successivamente modificato dal gruppo di Bologna. Il

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nuovo rivelatore è stato riprogettato, d'accordo con i ricercatori russi, perla sua utilizzabilità "in campo". Inoltre l'elettronica potrà essere realizzatacon quattro linee di lettura in parallelo in modo da ridurre i tempi diacquisizione dell'immagine.

Software di gestione del sistemaPoiché il LINAC ha funzionamento impulsato, il sistema di acquisizione diimmagini deve essere sincronizzato con l'impulso. Inoltre, nel caso diriprese tomografiche, il tutto deve essere coordinato con la movimentazionedel sistema.

Elaborazione di immaginiLe immagini acquisite in ogni singolo shot devono essere immagazzinate inun buffer e sottoposte a particolari processi di elaborazione al fine diridurre la fluttuazione statistica ed ottimizzare l'informazione radiografica.Nel caso di indagine tomografica, occorrerà ottimizzare il processo diacquisizione utilizzando processori dedicati e sviluppando nuovi algoritmiper velocizzare la ricostruzione sul campo di immagini 2D e 3D. Inoltre,saranno investigati e sviluppati particolari sotware di ricostruzione capacidi fornire immagini tomografiche utili anche nel caso che l'acquisizione deidati risulti incompleta; come nel caso di indagini tomografiche dimonumenti o opere civili attorno ai quali non sia possibile posizionarecorrettamente il sistema di misura.

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ALLEGATO 2

Fig.1 - Ventaglio lineare di fibre ottiche che fa convergere la lucesu un rivelatore bidimensionale di grande area (ad esempio un

mosaico di CCD oppure il fotocatodo di un EBCCD)

Post-Collimatore del Riv. di CdZnTe di Riferimentoe Schermatura dell'Elettronica di Front-EndPost-Collimatore del Riv. di CdZnTe Principale

Asse µ-metrico Traslazionale

Asse µ-metrico Rotazionale

Pre-Collimatore

Fascio di Elettroni dal LINAC

Bersaglio di Cu (4mm)

Fascio di raggi X

Fig.2 - Schema del sistema di rivelazione per alta energiasviluppato nel progetto RITOM

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Fotografia Ricostruzione tomografica 3D con diversi tagli per la visione interna dell’oggetto

Fig.3 - Tomografia di un busto di argilla a 120 kVp

Fotografia del busto Ricostruzione tomografica 3D con taglio delvolume per la visione interna dell’oggetto

Fig.4 - Tomografia di un bronzo a 350 kVp

Foto del sistema tomografico Ricostruzione tomografica 3Ddel campione di osso.Risoluzione spaziale 30 µm.

Fig.5 - Microtomografia di un campione di osso a 30 kVp

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COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: A) - RICERCATORI · 7 TRIFIRO' Antonio Bors. 3 50 8 TRIMARCHI Marina Dott. 3 30 1 RUGGERI Aldo Tecn 20 1 COSIO Domenico Cter 30 2 FIORENTINO Francesco