TECNICHE FISICHE PER LO STUDIO DEI MATERIALI
cod. 1006014

Anno accademico 2015/16
2° anno di corso - Primo semestre
Docente
Pier Paolo LOTTICI
Settore scientifico disciplinare
Fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina) (FIS/07)
Ambito
Attività formative affini o integrative
Tipologia attività formativa
Affine/Integrativa
42 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Il Corso intende fornire le conoscenze di base per la comprensione delle più importanti tecniche fisiche utilizzate in Archeometria applicandole a significativi casi di studio da letteratura.

Quindi intende:

- presentare i principi fisici alla base delle principali tecniche fisiche utilizzate negli studi sui beni culturali e un panorama di applicazioni di tecniche a casi di studio;

- trasferire conoscenze e capacità di comprensione delle tecniche Fisiche dell'Archeometria che
consentano di applicare idee originali in un contesto di ricerca interdisciplinare e di
risolvere problemi anche complessi, con capacità di riflessione sulle conseguenze delle conclusioni e delle scelte;

- fornire le metodologie e gli strumenti di studio per acquisire capacità comunicative, anche verso non specialisti in archeometria e per affrontare in autonomia uno studio piu' approfondito delle tecniche.

Prerequisiti

Matematica e Fisica di Base, concetti preliminari di ottica e tecniche
spettroscopiche

Contenuti dell'insegnamento

Il Corso inizia con una parte introduttiva che intende richiamare concetti essenziali di struttura della materia (atomi, molecole, nuclei, particelle) e quindi dare un panorama delle possibili interazioni fra radiazione e materia o fra particelle (ioni) e materia, alla base delle fondamentali tecniche fisiche per l’Archeometria. In particolare si illustra la struttura elettronica, vibrazionale e rotazionale delle molecole e si descrivono le proprietà dei nuclei atomici e dei fenomeni nucleari (anche radioattivi). Questa parte richiede numerose esercitazioni.

Nella seconda parte vengono quindi passate in rassegna le tecniche di spettroscopia atomica, vibrazionale, di raggi X (Fluorescenza X-Assorbimento X-Diffrazione X) per le informazioni di carattere atomico e molecolare sul materiale di interesse per Archeometria. Particolare attenzione viene poi rivolta alle tecniche di analisi con fasci ionici (IBA) come PIXE (Particle Induced X-ray Emission), PIGE (Particle Induced gamma-ray Emission), RBS (Rutherford Backscattering), SIMS (Secondary Ions Mass Spectrometry). Inoltre tecniche neutroniche NAA (Neutron Activation Analysis), NRA (Neutron Reaction Analysis) e anche diffrazione Neutronica.

Altri argomenti riguardano spettroscopie ottiche, LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), spettroscopie fotoelettroniche (XPS – AUGER), ESR (Electron Spin Resonance, NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
Vengono infine sviluppate tecniche di datazione come Termoluminescenza e Datazione C14.

Le tecniche citate sono sempre accompagnate da esempi/esercizi relativi a casi di studio su

CERAMICHE – VETRO – METALLI - MATERIALI LAPIDEI – MATERIALI LIGNEI – TESSUTI - DIPINTI

Numerose esercitazioni numeriche chiariscono meglio le caratteristiche ed i limiti delle varie tecniche di indagine.

Programma esteso

SPETTROSCOPIA ATOMICA
SPETTROSCOPIE OTTICHE – Luminescenze ( TL – OSL etc.)
SPETTROSCOPIE VIBRAZIONALI – FTIR - RAMAN
FLUORESCENZA A RAGGI X

ASSORBIMENTO DI RAGGI X – EXAFS – XANES
PIXE (Particle Induced X-ray Emission)
LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy)
IBA - NAA - NRA - RBS - PIXE - PIGE
SPETTROSCOPIE FOTOELETTRONICHE – XPS – AUGER
ESR (Electron Spin Resonance)
NMR (Nuclear Magnetic Resonance)
Cenni sulle TECNICHE DI DATAZIONE - Termoluminescenza - Datazione C14
Casi di studio come ad esempio:
CERAMICHE – VETRO – METALLI - MATERIALI LAPIDEI – MATERIALI LIGNEI – TESSUTI - DIPINTI SU TELA E TAVOLA - AFFRESCHI - MOSAICI etc.

Bibliografia

Appunti e Materiale vario fornito dal docente o reperibile facilmente in rete.

Alcuni testi di riferimento consigliati:

H. R. Verma: Atomic and Nuclear Analytical Methods: XRF, Mössbauer, XPS, NAA and Ion-Beam Spectroscopic Technique, Springer

B.H. Stuart: Analytical Techniques in Materials Conservation, Wiley

G.Artioli: Scientific Methods and Cultural Heritage: An introduction to the application of material science to archaeometry and conservation science, Oxford University Press

P. Craddock: Scientific investigation of copies, fakes and forgeries, Elsevier BH

Metodi didattici

La lezione è orale, con materiale multimediale consigliato di supporto. Gli argomenti di struttura della materia sono accompagnati da numerose esercitazioni per acquisire padronanza sulle unità di misura, sulla nomenclatura dei livelli elettronici, atomici e molecolari, sui termini spettroscopici e sui vari processi di decadimento nucleare.

Gli argomenti sulle tecniche fisiche sono sempre accompagnati da applicazioni a casi di studio presi dalla letteratura scientifica corrente e gli studenti sono attivamente coinvolti nella discussione sulle possibilità delle tecniche e nell’analisi dei dati. Particolare attenzione viene rivolta alla lettura critica dei dati e al confronto fra le varie tecniche e le loro potenzialità in applicazioni diverse.

Modalità verifica apprendimento

Il grado di apprendimento viene continuamente valutato in itinere con il coinvolgimento degli studenti in esercitazioni e con quesiti.

Alla fine del Corso la prova orale consiste in un colloquio sulle tecniche fisiche per valutare la comprensione delle varie potenzialità delle tecniche e dei principi fisici alla base delle stesse.
Parte della prova consiste nell’interpretazione di grafici o dati sperimentali da casi di studio di articoli di letteratura e nella descrizione delle peculiarità della strumentazione utilizzata.

Si intende verificare inoltre la capacità di confrontare fra loro le diverse tecniche, collegando le diverse informazioni ottenute.

Una parte importante della prova è costituita poi da una presentazione (Powerpoint) di un caso di studio di Archeometria a scelta, che veda l'applicazione di una o più fra le tecniche fisiche studiate, preso dalla letteratura scientifica attuale.
Criterio importante della valutazione complessiva è la proprietà di linguaggio nella descrizione delle problematiche e dei casi di studio.

Altre informazioni

Il Corso è preceduto da alcune lezioni introduttive di Struttura della Materia - Parte integrante del corso è la ricerca bibliografica assistita di casi di studio significativi

Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile

- - -

Contatti

Numero verde

800 904 084

Segreteria studenti

Numero verde: 800 904084
E-mail: segreteria.scienze@unipr.it

Servizio per la qualità della didattica

Manager della didattica:
Dott. Marco Squarcia
Tel. +39 0521 906094
E-mail servizio smfi.didattica@unipr.it
E-mail del manager marco.squarcia@unipr.it

Presidente del corso di studio

Prof. Luigi Cristofolini
E-mail: luigi.cristofolini@unipr.it

Presidente Vicario del corso di studio

Prof.ssa Eugenia Polverini
E-mail: eugenia.polverini@unipr.it

Delegato orientamento in ingresso e per il tutorato

Prof. Danilo Bersani
E-mail: danilo.bersani@unipr.it

Prof.ssa Antonella Parisini
E-mail: antonella.parisini@unipr.it 

Prof. Francesco Cugini
E-mail: francesco.cugini@unipr.it 

Delegato orientamento in uscita

Prof. Alessio Bosio
E-mail: alessio.bosio@unipr.it

Docenti tutor

Prof.ssa Marisa Bonini
E-mail marisa.bonini@unipr.it

Prof. Stefano Carretta
E-mail stefano.carretta@unipr.it

Prof.ssa Eugenia Polverini
E-mail eugenia.polverini@unipr.it

Prof. Cristiano Viappiani
E-mail cristiano.viappiani@unipr.it

Delegati Erasmus

Prof. Bersani Danilo 
E-mail: bersani.danilo@unipr.it

Prof. Guido D'Amico
E-mail:guido.damico@unipr.it

Responsabile Assicurazione Qualità

Prof. Paolo Santini 
E-mail: paolo.santini@unipr.it 

Tirocini formativi

Prof. Alessio Bosio
E-mail alessio.bosio@unipr.it

Studenti tutor

Dott. Alessandro Testa
E-mail: alessandro.testa@unipr.it

Delegato fasce deboli

Prof. Andrea Baraldi Tel: 0521.905234
E-mail: andrea.baraldi@unipr.it