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motorizzata: tali dispositivi consentono l’acquisizione ad alta risoluzione spettrale (~1 nm) della radiazione riflessa da una linea di punti della superficie che viene scansionata riga per riga. In entrambi i casi il risultato finale è un set di immagini del campione, una per ciascuna banda spettrale. La risoluzione spaziale è legata alle dimensioni dell’area inquadrata ed alla risoluzione intrinseca del rivelatore: nel caso di dipinti di grandi dimensioni vengono acquisite immagini di piccole aree con elevata risoluzione spaziale che vengono successivamente sottoposte a mosaicatura. Le eventuali deformazioni geometriche introdotte dal necessario uso di obiettivi (o legate a caratteristiche intrinseche del rivelatore) come pure le alterazioni legate alla disomogeneità di illuminazione delle zone acquisite vengono corrette seguendo un apposita procedura di calibrazione. A ciascun pixel dell’immagine è associato uno spettro di riflettanza e a partire da questo vengono per esempio ricostruite le coordinate colorimetriche. In questo lavoro presentiamo un dispositivo per analisi ad immagine multispettrale di superfici dipinte sviluppato all’Istituto Nazionale di Ottica Applicata nel corso degli ultimi due anni che, nell’acquisizione del dato multispettrale, segue un approccio diverso rispetto ai dispositivi ad oggi disponibili. 2. Lo spettrofotometro a scansione Il dispositivo realizzato (Fig. 1) è basato su uno spettrofotometro veloce per la misura non a contatto e su singolo punto del fattore di riflessione spettrale. La sorgente è composta da due lampade alogene alimentate a bassa tensione e stabilizzate in corrente, che illuminano un’area di circa 5 cm 2 . La radiazione diffusa dal dipinto è raccolta da un’ottica a specchi ed è focalizzata sulla terminazione di una fibra multimodo (N.A. = 0,22) che la conduce ad un sistema ottico (adattatore ottico) che collima e modella il fascio divergente in uscita dalla fibra e lo proietta sulla superficie sensibile del rivelatore. La configurazione di illuminazione/osservazione è la 45°/0° [6]. L’ ottica di osservazione lavora ad una distanza di sicurezza dal dipinto pari a 160 mm. Il rivelatore è un fotomoltiplicatore multianodo (mod. H7260-01FSEL, Hamamatsu customizzato) la cui superficie sensibile è filtrata da una serie di 32 filtri interferenziali che coprono l’intervallo spettrale 380÷800 nm con lunghezze d’onda centrali spaziate di 10/20 nm e con larghezza a metà altezza pari a 10 nm. La conversione A/D dei segnali a 12 bit consente una dinamica tonale elevata che viene praticamente utilizzata in tutta la sua estensione date le caratteristiche di bassa rumorosità del sistema. L'immagine multispettrale dell'intera superficie è acquisita integrando lo spettrofotometro ad un sistema di traslazioni motorizzate montate ortogonalmente che permettono di scansionare punto per punto superfici di 1,5 m 2 con una risoluzione spaziale di 16 punti/mm 2 . E’ inoltre prevista la realizzazione di un sistema di autofocus che mantenga la superficie a fuoco durante la scansione anche nel caso di superfici irregolari: un micro-profilometro anticiperà l'ottica di osservazione durante la scansione consentendo in questo modo di aggiustare la distanza dell'ottica di osservazione dal punto misurato in tempo reale e contemporaneamente di 61
icostruire il profilo tridimensionale della superficie indagata. Il trasporto in fibra della radiazione ha lo scopo di alleggerire quanto più possibile il carico movimentato dal sistema di scansione che in questo modo sarà limitato alla sorgente, all'ottica di osservazione e al profilometro del sistema autofocus. Fig. 1 – Schema a blocchi dello spettrofotometro a scansione. Nella zona tratteggiata si distinguono le componenti che fanno parte del carico della meccanica di scansione. Poiché il sistema di illuminazione si muove solidalmente con l’ottica di osservazione, il riscaldamento della superficie è minimizzato. La stabilità nel tempo è ottenuta alimentando le lampade con un generatore stabilizzato in corrente e l’illuminazione uniforme è assicurata sia durante la scansione che nelle misure successive grazie al movimento solidale di sorgente e ottica di osservazione ed al campionamento punto per punto della superficie. Quest’ultimo elimina inoltre la possibilità di introdurre deformazioni geometriche nell’immagine legate alle aberrazioni ottiche per i campi fuori asse. Le sorgenti utilizzate hanno una divergenza di 10 ° e una potenza di alimentazione di 20 W. Seppur caratterizzate da una bassa efficienza relativa nella zona blu dello spettro visibile, presentano uno spettro stabile perché basate su un emettitore continuo stabilizzato in corrente che minimizza i cambiamenti relativi di intensità spettrale. Il fascio è omogeneo e definito e l’emissione è praticamente costante per tutta la loro durata. Inoltre sono facilmente reperibili in commercio e di basso costo. E’ stato possibile ovviare in parte alla scarsa efficienza di emissione nella zona del blu scegliendo delle lampade con riflettore dicroico che modifica lo spettro di emissione della sorgente nel senso di una maggiore efficienza relativa nella zona blu dello spettro. Inoltre, il rivestimento dicroico trasmette quasi il 70% della radiazione infrarossa nella zona posteriore della lampada producendo il cosiddetto “fascio freddo”. 62
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SOCIETÀ ITALIANA DI OTTICA E FOTON
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