Diagnostica elettromagnetica

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La diagnostica elettromagnetica coinvolge un vasto insieme di tecnologie in cui sensori e metodologie per l’elaborazione dati sono sviluppati al fine di perseguire obiettivi di monitoraggio e diagnostica, come ad esempio il monitoraggio di strutture civili, infrastrutture critiche e dello stato del mare, la diagnostica medica e quella dei beni culturali, la rilevazione di agenti inquinanti, le tematiche legate alla sicurezza fisica, come la localizzazione di ordigni esplosivi, l’individuazione di oggetti nascosti su persone ed il rilevamento di segni vitali a distanza.

Basandosi sull’uso di radiazioni non ionizzanti nello spetto di frequenze che va dalle microonde ai terahertz fino a raggiungere le frequenze ottiche, la diagnostica elettromagnetica sfrutta la capacità delle onde elettromagnetiche di penetrare la materia ed interagire con essa al fine di rilevare, localizzare e caratterizzare oggetti e fattori di rischio in modo non distruttivo e non invasivo. Ciò è possibile grazie a tecnologie capaci di operare a frequenze diverse e che forniscono informazioni su diverse scale spaziali e temporali.

Il fulcro dell’attività di ricerca è la messa a punto di metodologie di misura e di elaborazione dati in grado di superare le limitazioni di quelle attualmente in uso, che sono affette dall'estrema semplificazione dei modelli fisico/matematici usati per descrivere l’interazione fra la radiazione elettromagnetica e gli oggetti di interesse. A fronte di tale contesto, i principali obiettivi perseguiti riguardano da un lato la progettazione di sensori elettromagnetici attivi, come i sensori in fibra ottica ed a microonde, e dall’altro lo studio del fenomeno fisico della diffusione elettromagnetica.

Le principali attività di ricerca svolta sono:

- la progettazione, caratterizzazione ed impiego di sensori elettromagnetici tra cui cui sensori in fibra ottica distribuiti, che consentono di misurare temperatura e/o deformazioni della struttura investigata su distanze che possono arrivare a decine di chilometri, sensori a microonde ed ai terahertz per la caratterizzazione dei materiali;

- la realizzazione di micro laboratori integrati per analisi ambientali, chimiche e biologiche;

- la messa a punto di approcci e metodologie di tomografia a microonde per l’elaborazione di dati radar  per l’imaging ad alta risoluzione e ridotta ambiguità di oggetti statici o in movimento, nascosti o sepolti in scenari complessi;

- lo sviluppo di specifici algoritmi di elaborazioni dati, eventualmente collezionati adottando configurazioni di misura non canoniche, e dispositivi finalizzati a specifiche applicazioni di diagnostica, come ad esempio, il monitoraggio ad alta risoluzione di infrastrutture critiche, la mappatura del contenuto d’acqua nel sottosuolo, l’imaging attraverso i muri, il motion tracking, la rivelazione di segnali fisiologici (battito, respirazione), il monitoraggio delle condizioni del mare e la diagnostica a fini biomedicali e teranostici.