Laboratorio di Ottica ed elettro-ottica di Lamezia Terme

TELA - Stazione mobile
di telerilevamento

Sistema DIAL con sorgenti IR e CO₂ per rilevazioni di inquinanti atmosferici

Misure di coefficienti di assorbimento

Lavorazione di ottiche speciali

Per il monitoraggio e la sorveglianza della qualità dell’aria si possono usare reti costituite da una serie di stazioni puntuali. Queste sono in grado di eseguire misure solo nel punto in cui sono collocati i sensori.
Il CRATI s.c.r.l. ha progettato e realizzato un prototipo di strumentazione per l'analisi ambientale con queste caratteristiche.

Sistema LIDAR a CO₂

Telescopio in configurazione newtoniana per la raccolta del segnale

In particolare si tratta di un sistema DIAL con sorgenti IR a CO₂ per rilevazioni di concentrazioni di inquinanti atmosferici. Il prototipo realizzato, contrariamente a quanto accade con le consuete reti di monitoraggio e sorveglianza ambientale, offre il vantaggio di monitorare una estesa superficie di territorio operando da un unico punto e senza la necessità, per l'operatore, di recarsi con gli strumenti nel sito in esame. Si tratta di un'applicazione della tecnologia LIDAR (Light Detection and Ranging) nella versione DIAL (Differential Absorbtion Lidar) già in uso nei laboratori scientifici per ricerche principalmente di fisica dell'atmosfera.

Specchi di trasporto del fascio e di raccolta del segnale del celostato

Nonostante le maggiori difficoltà tecnologiche, è stato scelto di utilizzare lasers che operano nell'infrarosso non solo per la maggior trasparenza dell'atmosfera in questa zona spettrale ma principalmente per problemi di sicurezza. Dovendo operare anche in zone urbane inviando ad altezza d'uomo impulsi laser di qualche joule, è indispensabile essere in condizioni "Eye safety" e questo tipo di laser lo garantisce. Inoltre la maggioranza delle sostanze inquinanti di origine antropica hanno bande di assorbimento nell'infrarosso e le sessanta righe dei nostri lasers consentono di trovare coppie di righe in grado di cadere rispettivamente sul massimo e sul minimo di assorbimento dell'inquinante cercato.

Traliccio di alloggiamento del celostato

I lasers e tutti i componenti meccanici sono stati realizzati da imprese locali aderenti al consorzio CRATI s.c.r.l. favorendo così la qualificazione delle stesse che sono ora in grado di riprodurre autonomamente le diverse parti del sistema. Il sistema è completamente automatizzato. Un PC gestisce il funzionamento dei laser scandendo la sequenza degli impulsi e selezionando le coppie di righe più idonee per la sostanza cercata. Anche i segnali raccolti vengono elaborati automaticamente fornendo il profilo, nella direzione scelta, della concentrazione della sostanza indagata. E' possibile inserire la generazione di allarmi nel caso che le concentrazioni misurate superino soglie prefissate. L'apparecchiatura è già stata collaudata in campagne di prova misurando concentrazioni di ozono risolte spazialmente fino a due km di distanza. Misure di concentrazioni medie su lunghi percorsi sono state fatte per distanze superiori ai cinque km. Il prototipo realizzato, una volta validato ed inserito tra la strumentazione prevista dalla normativa, potrebbe integrare le reti per il monitoraggio e la sorveglianza ambientale esistenti o anche sostituirle. Applicazioni tipiche possono essere quelle della sorveglianza di grandi complessi petroliferi, petrolchimici ed industriali in genere, di inceneritori e discariche e di estese aree urbane. Per la progettazione e realizzazione di questa strumentazione è stato impegnato personale dell'Università della Calabria, del CRATI s.c.r.l. e delle sue imprese consorziate, tra cui diversi giovani ricercatori favorendone la formazione e la qualificazione.