Radiografia differenziale al K-edge: confronto fra due rivelatori
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- Amanda Graziana Fabiani
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1 Radiografia differenziale al K-edge: confronto fra due rivelatori F. Albertin (1,2), L.Bolanos (6), M. Gambaccini (1,2), G. Mila (3,4), E. Peccenini (1), F. Pedrielli (1), V. Pellicori (1), F. Petrucci (1,2), F. Prino (3,4), L. Ramello (4,5) (1) Dipartimento di Fisica, Università di Ferrara (2) INFN Sezione di Ferrara (3) Dipartimento di Fisica Sperimentale, Università di Torino (4) INFN Sezione di Torino (5) Dipartimento di Scienze e Tecnologie Avanzate dell'università del Piemonte Orientale A. Avogadro (6) CEADEN, Ciudad Habana, Cuba
2 SiliconStripDetector In fase di ottimizzazione per l utilizzo in scansioni K-edge all interno del progetto neu-art ChargeCoupledDevice
3 SiliconStripDetector Rivelazione diretta raggi X Edge-on 512 strip Pixel 100x300 µm Spessore Area attiva 1cm Pixel Assottigliato a 20 µm Cut a 20 µm : Alta efficienza ad Basse Energie Spessore area attiva 1 cm : Alta efficienza ad Alte Energie Single photon counting Risoluzione Energetica 0.7 kev 8 chip dedicati
4 SiliconStripDetector Amplificazione e calibrazione autonoma delle strip Possibilità di settare 2 soglie energetiche in acquisizione Calibrazione singola Omogeneità di segnale e risposta in energia Doppia soglia Acquisizione di 2 segnali ad energie differenti
5 Rivelazione diretta raggi X ChargeCoupledDevice (assenza di strato scintillante) Front-illiminated 2 indipendenti 128x3075 pixel totali Pixel 50x50 µm 300 µm di spessore Rivelazione diretta Alta efficienza a Basse Energie Pixel 50x50 µm Alta risoluzione spaziale Imaging Detector Unica elettronica di lettura Amplificazione e offset dei separata 2 Gain e Offset Omogeneità di immagine
6 Banco ottico X-Ray tube Mo anode Be window Primary lead collimator Zinc white Mosaic crystal Lead collimator Sample hold Detectors hold y y ϑ rotation 2ϑ rotation 250mm 250mm 350mm 240mm X-RAY TUBE: rotating Mo anode, from 10kVp to 40kVp, high current MOSAIC CRYSTAL: 60x28mm2, 0.28 mosaic spread DETECTORS: : 3075x128 pixel, 48μm pitch : 512 pixel, 100x300 μm pitch
7 Radiografia Differenziale Viene sfruttata la grande variazione del coefficiente di assorbimento nell intorno del K_edge di un elemento: uso di radiazione X monocromatica 800 Ti K-edge = kev Zn K-edge = kev As K-edge = kev Coeff. di assorbimento massico μ/ρ (cm2/g) 600 Br K-edge = kev Cd K-edge = kev Energia (kev)
8 Radiografia Differenziale Viene sfruttata la grande variazione del coefficiente di assorbimento nell intorno del K_edge di un elemento: uso di radiazione X monocromatica 800 Zn K-edge = kev Coeff. di assorbimento massico μ/ρ (cm2/g) kev 10.3 kev Energia (kev) Le due radiografie vengono processate per ottenere un immagine che rappresenta i g/cm2 di elemento analizzato
9 Imaging: Zn Low E = 9.0 kev K-edge energy: Zn 9,658 kev Zinc white Titanium white Lithopone Calcium Carbonate High E =10.3 kev Low E = 9.0 kev High E =10.3 kev
10 Imaging: Zn Zinco K-edge energy: Zn 9,658 kev Zinc white Titanium white Lithopone Calcium Carbonate Zinco
11 Imaging: Zn K-edge energy: Zn 9,658 kev Zinco Zinco
12 Imaging: Zn K-edge energy: Zn 9,658 kev Zinco Zinco
13 Imaging: As K-edge energy: As 11,867 kev Arsenico 3, Arsenico
14 Imaging: As K-edge energy: As 11,867 kev Arsenico 3, Arsenico
15 Imaging: Zn e As K-edge: Zn 9,658 kev Realgar ( AsS4) Giallo di Cadmio (CdS2Zn) Zinco Zinco
16 Imaging: Zn e As K-edge: Zn 9,658 kev Realgar ( AsS4) Giallo di Cadmio (CdS2Zn) Zinco Zinco
17 Imaging: Zn e As K-edge: As 11,867 kev Realgar ( AsS4) Giallo di Cadmio (CdS2Zn) Arsenico Arsenico
18 Imaging: Zn e As K-edge: As 11,867 kev Realgar ( AsS4) Giallo di Cadmio (CdS2Zn) Arsenico Arsenico
19 Imaging: Zn e As K-edge: Cd 26,711 kev Realgar ( AsS4) Giallo di Cadmio (CdS2Zn) Cadmio
20 Imaging: Zn Pigmenti con Cd, Zn, Cr, Co K-edge energy: Zn 9,65 kev Pigmenti organici
21 Imaging: Zn K-edge energy: Zn 9,65 kev Pigmenti con Cd, Zn, Cr, Co Pigmenti organici
22 Imaging: Zn K-edge energy: Zn 9,65 kev Pigmenti con Cd, Zn, Cr, Co Pigmenti organici
23 Analisi XRF XRF Cima del vulcano XRF della sola tela
24 Conclusioni Si sono identificati e mappati As Zn e Cd in differenti tipologie di oggetti test: o in spessori crescenti o in campioni in cui l elemento cercato non era l unico elemento identificante il pigmento o al di sotto di altre stesure di pigmenti Il confronto fra i due detector utilizzati ha evidenziato : o ottima corrispondenza fra i due detector sia in termini qualitativi che quantitativi (g/cm2) di elemento mappato o maggiore efficienza di rivelazione del a discapito di una minore risoluzione spaziale e superficie del detector molto inferiore
25 Ringraziamenti Si ringrazia: Fondazione Centro Conservazione e Restauro "La Venaria Reale per la preparazione dei campioni e le analisi XRF qui presentate, in particolare A.Giovagnoli, M. Nervo e P. Buscaglia Renato Mila per la realizzazione del dipinto di test qui presentato Per la realizzazione e messa punto della strumentazione presso il laboratorio Larix, Dipartimento di Fisica, Ferrara Stefano Chiozzi, Federico Evangelisti, Stefano Squerzanti, INFN Ferrara e Luca Landi, Università di Ferrara Grazie per la cortese attenzione
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