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Dipartimento di Fisica - Politecnico di Milano

Fotonica per l’Agroalimentare


Titolo: Progettazione, sviluppo e caratterizzazione di un sistema portatile per la misura non distruttiva delle proprietà ottiche dei frutti mediante tecnica di riflettanza risolta nel tempo

Descrizione: La valutazione non distruttiva della qualità dei prodotti agroalimentari è oggi un argomento di notevole interesse. Le tecnologie comunemente impiegate nelle linee di selezione dei prodotti permettono di misurare parametri legati alle caratteristiche esterne (es. forma, colore, presenza di difetti superficiali), ma non forniscono indicazioni sulle caratteristiche interne (es. difetti interni, consistenza, grado di maturazione). Nel laboratorio PHOOD la tecnica di spettroscopia di riflettanza risolta nel tempo (time-resolved reflectance spectroscopy, TRS) è impiegata per determinare in modo non invasivo le proprietà ottiche (coefficiente di assorbimento e coefficiente di diffusione) della polpa di diversi frutti (es. mele, pesche, kiwi, meloni) e ortaggi (es. patate, pomodori). La tecnica TRS consiste nella determinazione del ritardo, dell’attenuazione e dell’allargamento temporale subiti da un breve (durata <100 ps) impulso ottico, nell’intervallo spettrale del visibile e del vicino infrarosso, che si propaga in un mezzo torbido quale un tessuto biologico o la polpa di un frutto. I vantaggi principali della tecnica TRS applicata alla caratterizzazione ottica degli ortofrutticoli derivano dal fatto che la tecnica TRS è non distruttiva, non è influenzata dal colore della buccia, e penetra nella polpa per più di 1 centimetro. Nell’ambito del lavoro di tesi si prevede di progettare, assemblare e caratterizzare un sistema per misure TRS che sia compatto e leggero, al fine di realizzare con facilità misure in campo. Si prevede di impiegare nuovi laser a semiconduttore impulsati di ridotte dimensioni e ad elevata potenza (< 50 mW), nuovi rivelatori a stato solido compatti ed efficienti (es. SPAD, SiPM), dispositivi fotonici per trasporto e manipolazione di segnali ottici, sistemi integrati per acquisizione con tecnica TCSPC.

Requisiti: La tesi è proposta a studenti dei corsi di Ingegneria (Fisica, Elettronica, Biomedica, …) dotati di interesse per le applicazioni della Fotonica. Sono richieste competenze di base in Fisica, Analisi Matematica, Ottica e Optoelettronica. Nel corso dell’attività di tesi si farà uso di strumenti informatici per controllo di strumentazione (es. LabWindows CVI, linguaggio C), simulazioni numeriche (es. Matlab, linguaggio C e/o Fortran), analisi dati (es. Matlab, Excel) e stesura di rapporti e relazioni scientifiche (es. Office, Origin). Motivazione, capacità di lavorare in gruppo e buon senso sono caratteristiche indispensabili.

Durata: L’impegno richiesto è di circa 8 - 12 mesi a tempo pieno. E’ consigliabile non avere più di 2-3 esami da sostenere per evitare di interrompere troppo spesso il lavoro sperimentale. L’attività di tesi è infatti inserita nella corrente attività di ricerca del laboratorio e quindi le assenze dello studente per studio di esami o altri impegni possono ritardare la realizzazione dell’attività di tesi. E’ previsto un periodo iniziale di formazione della durata di 1-2 mesi in cui lo studente acquisisce le competenze necessarie per lo svolgimento della tesi e per l’uso della strumentazione di laboratorio. Successivamente lo studente, in maniera sempre più autonoma, contribuisce alla realizzazione delle attività seguendo un piano di lavoro della durata di 6-8 mesi discusso con i responsabili del laboratorio. Nella fase finale lo studente si dedica alla scrittura della tesi e alla preparazione della presentazione per l’esame di laurea (1-2 mesi).
Il lavoro è caratterizzato da una connotazione fortemente sperimentale. Al termine della tesi lo studente avrà acquisito competenze sulla progettazione di una strumentazione fotonica, sulla sua caratterizzazione mediante misure ottiche ed elettroniche e sulla validazione in condizioni operative.
ll lavoro di tesi si svolgerà presso i laboratori del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano.

Posti disponibili: 1

Contatti: Prof. Alessandro Torricelli (tel. +39 02 2399 6087, email: alessandro.torricelli@polimi.it), Prof. Lorenzo Spinelli (tel +39 02 2399 6097, email: lorenzo.spinelli@polimi.it)