La microtomografia computerizzata ai raggi X (micro-CT) è una potente tecnica impiegata per visualizzare, ispezionare e investigare quantitativamente la struttura interna di rocce e altri tipi di materiali in 3D. La micro-CT consente di esplorare i materiali in tre dimensioni, in modo non distruttivo e ad alta risoluzione (fino al submicron), attraverso la ricostruzione di mappe digitali tridimensionali (in funzione delle differenze in densità e numero atomico nel campione scansionato). A partire dalle mappe digitali, è possibile estrarre fondamentali informazioni quantitative direttamente in 3D (e.g., la distribuzione tridimensionale di contenuto, dimensione, forma, orientazione di pori, fratture, minerali, grani, fossili, inclusioni etc), impossibili da ottenere con tecniche convenzionali 2D. Nell’ultima decade, la micro-CT è divenuta una parte essenziale nello studio delle geoscienze, e in innumerevoli campi delle scienze, ingegneria, industria e archeologia.
Il laboratorio di micro-CT dell’INGV-OV (sezione di Napoli) è coinvolto nello studio di fenomeni naturali associati al rischio vulcanico e sismico (e.g, meccanismi e tempi di degassamento, cristallizzazione e frammentazione durante lo stazionamento e la risalita di magma, di propagazione di fratture, circolazione di fluidi e processi di alterazioni in sistemi idrotermali e aree sismiche), e coopera in svariati progetti (e.g., su rischio idrogeologico, georisorse e geologia ambientale, geomateriali), in collaborazione con altri istituti di ricerca e università nazionali e internazionali.
Responsabile
Dott.ssa Lucia Pappalardo, Primo Ricercatore
Email: lucia.pappalardo@ingv.it
Tel: +39 081 6108444
Strumentazione
Il gruppo di ricerca del laboratorio si avvale di diversi strumenti e software:
- Un sistema di micro-CT, Zeiss Xradia 410 Versa, fornito di una sorgente microfocus di raggi X (da 40 a 150kV, fino a 10W) e un detector innovativo costituito da un dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD, 2k x 2k pixel), una torretta con obiettivi a differente ingrandimento, e scintillatori ottimizzati. Obiettivi con un ingrandimento da 0.4X a 20X consentono di raggiungere una risoluzione fino a 0.9 µm. A differenza dei micro-CT convenzionali, che si affidano solo ad un ingrandimento geometrico (dipendente dalla distanza sorgente-campione-detector), Xradia Versa utilizza anche un ingrandimento ottico (uno scintillatore converte i raggi X in luce visibile, che successivamente passa attraverso le lenti), consentendo cosi di esaminare campioni con una vasta gamma di dimensione e tipologia a maggiore risoluzione. Inoltre, un efficace workflow di acquisizione di immagine consente di scansionare e ingrandire progressivamente specifiche porzioni di interesse nel campione.
- Software e strumenti dedicati alla visualizzazione e analisi quantitativa, così come alle simulazioni digitali (simulazioni di permeabilità alla scala del poro; possono essere calcolate inoltre anche diffusività molecolare, fattore di formazione, conducibilità elettrica e termica), a partire dalle immagini 3D (e.g., Avizo/PerGeos, Dragonfly/ORS, ImageJ/Fiji, Python libraries, Pore3D, Blob3D, 3DViewer).
- Una cella utile per effettuare esperimenti in situ ad alta temperatura e pressione e acquisizione di immagine in 4D, prossima ad essere efficacemente operativa. Essa permette di simulare la dinamica di specifici processi, e di connetterli quantitativamente alle variazioni nella struttura tridimensionale interna del campione.
Per concludere, si riporta un breve video che spiega in maniera semplice ed immediata quali sono le attività del Laboratorio e i risultati che si ottengono attraverso l'utilizzo degli strumenti sopra presentati.
