OBIETTIVI FORMATIVI

Obiettivo dell’insegnamento è quello di fornire allo studente le competenze minime per l’utilizzo di metodi ottici/spettroscopici non distruttivi per lo studio delle proprietà di polimeri, della catalisi e dei processi industriali. In particolare, saranno evidenziate le tecniche di rivelazione ottica in remoto negli intervalli spettrali del UV-Vis, NIR e MIR.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Fondamenti di spettroscopia UV-Vis-NIR-MIR e Raman

Conoscenze minime per l’utilizzo di metodi ottici non distruttivi (sorgenti luminose, spettrometri, fibre ottiche, filtri, monocromatori e reticoli) per lo studio delle proprietà di polimeri, della catalisi e dei processi chimici sia su scala di laboratorio che industriali.

Tecniche di rivelazione ottica in-line negli intervalli spettrali del UV-Vis, NIR e MIR.

PREREQUISITI

Conoscenze di base di Scienze Chimiche e rudimenti di spettroscopia

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali, utilizzo di software dimostrativo, attività sperimentale in laboratorio. Sono disponibili sul sito AulaWEB gli appunti integrali del docente relativi alle lezioni e alle note di laboratorio.

•Lezione tradizionale erogata mediante presentazioni powerpoint (disponibili su AulaWeb).

•Attività di laboratorio di gruppo che prevede semplici esperimenti di analisi in-line e off-line mediante tecniche spettroscopiche MIR, NIR, Uv-Vis su materiali polimerici.

PROGRAMMA/CONTENUTO

•Spettro elettromagnetico e grandezze fondamentali, fondamenti di ottica (rifrazione, riflessione, trasmissione, polarizzazione, interferenza, diffrazione, reticoli, fibre ottiche).

•Principi elementari dell’interazione radiazione materia (assorbimento UV-Vis, NIR, MIR, fotoluminescenza, Raman).

•Informazioni ottenibili nei diversi intervalli spettrali, in particolare confronto tra MIR e NIR.

•Principi di funzionamento dei più comuni spettrometri con particolare enfasi ai sistemi compatti e trasportabili con raccolta e rivelazione di segnali in fibra ottica.

•Utilizzo delle tecniche spettroscopiche (in particolare quelle basate sul sensing remoto) per il monitoraggio e il controllo della qualità nei processi produttivi.

Laboratorio:

•Illustrazione mediante esempi pratici delle principali tecniche di acquisizione (Trasmissione, Riflessione, ATR, DRIFT, Raman) compatibili con il controllo on-line dei processi industriali.

•Interpretazione dei dati spettroscopici raccolti.

•Misura della risposta ottica nelle diverse regioni spettrali di proprietà di materiali polimerici di comune utilizzo (bottiglie, film, contenitori, packaging,….).

•Confronto delle proprietà misurata con diversi tipi di strumenti.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

•Appunti e dispense fornite dal docente (notes provided by the teacher).

•N.B, Colthup, L.H. Daly, S.E. Wiberley, Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy, Academic Press.

•H.W. Siesler, Y. Ozaki, S. Kawata, H.M. Heise, Near-Infrared Spectroscopy: principles, instruments, applications, Wiley (3rd reprint, 2006); ISBN: 3-527-30149-6.

•J. Workman, L. Weyer, Pratical Guide to Interpretative Near-Infrared Spectroscopy, CRC Press (2008, Boca Raton - FL, USA).

•Internal Reflection Spectroscopy, edited by F.M. Mirabella, Marcel Dekker Inc. (1993, New York, USA).

•Optical Fiber Sensor edited by K.T.V. Grattan and B.T. Meggit,  Kluwer Academic Publisher (1999, Dordrecht, The Netherlands).

•J.W. Niemantsverdriet, Spectroscopy in catalysis, Wiley-VCH.

Materiale suppletivo è fornito su richiesta a studenti lavoratori, o studenti con DSA per venire incontro ad esigenze specifiche.