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Metodi fisici in Archeometria e Beni Culturali con laboratorio

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Physical methods in Archaeometry and Cultural Heritage with laboratory

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
FIS0098
Docente
Alessandro Lo Giudice (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica delle Tecnologie Avanzate
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Corsi di fisica di base
Propedeutico a
Nessun corso
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'archeometria (studio dei materiali archeologici) e la caratterizzazione delle opere d'arte per mezzo di analisi di laboratorio necessitano di figure provenienti da ambiti multidisciplianari e interdisciplinari che uniscano le loro competenze per ottenere un quadro completo utile per gli archeologi e per i conservatori. Alcune di queste metodologie sono principalmente impiegate dai fisici.

L'insegnamento concorre quindi alla realizzazione dell'obiettivo formativo del corso di studi in fisica fornendo allo studente le conoscenze per comprendere i fenomeni fisici e le strumentazioni che sono alla base di alcune tecniche per l'archeometria e la caratterizzazione dei materiali che si incontrano nei beni culturali.

L'insegnamento fornisce inoltre agli studenti la possibilità di effettuare in laboratorio misurazioni con strumentazioni avanzate su oggetti archeologici e opere d'arte e di analizzare i dati sperimentali con strumenti informatici dedicati che potranno essere utili in diversi ambiti della pratica professionale, quali le autenticazioni, le datazioni o l'identificazione dello stato di conservazione di un oggetto artistico.

Archaeometry (study of archaelogical findings) and the characterization of artworks by means of laboratory analysis need of competences coming from a multidisciplinar context to obtain a complete knowledge of the objects useful for archaelogists and conservator scientists. Some of these methodologies are mainly used by physicists.

The teaching is aimed to introduce the concepts of physical phenomena, in order to provide the fundamentals to understand some important methodologies and the relevant instrumentation in archaeometry and for the physical characterization of materials in cultural heritage.

The teaching gives the students the opportunity to use advanced instrumentation on archaelogical objects and artworks and to analyze experimental data with suitable informatics tools that will be useful  in various areas of professional practice such as authentication, dating, or identification of the preservation state of artworks.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:

Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di

- comprendere le modalità di funzionamento di strumentazione di laboratorio e delle relative tecniche sperimentali che fanno uso di fasci di elettroni, protoni, raggi x e neutroni per la caratterizzazione di materiali di interesse storico/artistico/archeologico;

- comprendere le modalità di funzionamento delle tecniche sperimentali per la datazione di oggetti archeologici;

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:

- valutare quale metodo fisico di analisi utilizzare in funzione della problematica;

- determinare il volume di analisi in funzione del tipo di sonda utilizzata;

- effettuare misure di laboratorio con l'utilizzo di strumentazione moderna seguendo un adeguato protocollo sperimentale;

- caratterizzare ed utilizzare apparati che fanno uso di raggi X per la diagnostica (radiografie, fluorescenza X)

- interpretare i dati sperimentali attraverso una corretta trattazione;

- redigere un resoconto scientifico in modo chiaro utilizzando una notazione scientifica corretta.

Knowledge and understanding:

At the end of the course the student will be able:

- to understand the functionalities of laboratory equipment and of relevant experimental techniques that make use of electron, proton, X-ray or neutron beams for the characterization of materials of archaelogical and cultural heritage interest;

- to understand of the functionalities of laboratory equipment and of relevant experimental techniques for the dating of archaeological findings.


Applying knowledge and understanding:

At the end of the course the student will be able:

- to evaluate which phisical method of analysis to use according to the problem; 

- to calculate the volume of analysis depending on the type of probe used

- to take experimental measurements, using modern instrumentation and adopting a suitable experimental protocol;

- to characterize X-ray dignostic methods (radiographiy and X-ray fluorescence);

- to interpret the experimental data using a correct analysis;

- to write a clear scientific report, using correct scientific terminology

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento comprende 56 ore di attività articolate in 40 ore di lezione frontale e 16 ore di esercitazione. Le esercitazioni consistono in attività svolte a gruppi; tutte le attività prevedono la partecipazione attiva dello studente nella raccolta ed elaborazione di dati, analisi e interpretazione dei dati.

The course is structured in lectures (40 h) and laboratory activities (16 h/student). Laboratory will be carried out at physics department or at restoration centers; all activities involve the active participation of the student in the collection and processing of data, analysis and interpretation of the data

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in un colloquio orale sugli argomenti oggetto delle lezioni e delle esercitazioni e nella discussione dei contenuti delle attività di laboratorio.

The exam consists of an oral interview on the subjects covered by the lessons and exercises and in discussing the contents of the report on laboratory activities.

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Programma

Introduzione. Archeologia e beni culturali: il contributo della metodologie fisiche e l'importanza degli studi interdisciplinari. Laboratori di fisica nazionali e internazionali per lo studio di materiali antichi.

Metodi per la datazione assoluta dei materiali. Radiottività e leggi correlate, tempo di dimezzamento e tempo di vita medio, decadimento alfa ,spettroscopia alfa, decadimento beta: beta-, beta+, cattura elettronica, decadimento gamma, conversione interna, fissione spontanea, definizione di dose di radioattività, radioattività ambientale; tecniche di datazione: metodo del radiocarbonio, metodo della termoluminescenza e della luminescenza stimolata otticamente, metodo della risonanza di spin, metodi basati su rapporti isotopici, metodo delle tracce di fissione nucleare. Per tutte le tecniche illustrate saranno presentati casi di studio su oggetti di interesse storico-archeologico.

Metodi per la caratterizzazione dei materiali. Ripasso sull'interazione con la materia di fasci di protoni, ioni, elettroni, raggi x e neutroni con approfondimento sui fenomeni di maggior interesse per la caratterizzazione dei materiali di interesse in campo archeologico e storico. Applicazione ai beni culturali di tecniche di analisi che fanno uso delle varie particelle: sonda di elettroni (SEM-EDX, catodoluminescenza), ioni (PIXE, PIGE, RBS), raggi x (XRF) e neutroni (PGAA, NAA, ND). Tecniche di imaging con raggi x: radiografie e tomografie. Per tutte le tecniche illustrate saranno presentati casi di studio su oggetti di interesse storico-archeologico.

Laboratorio. L'attività di laboratorio verrà effettuata in parte presso il Dipartimento di Fisica e in parte presso il Centro Conservazione e Restauro "La Venaria Reale" e si articolerà in esercitazioni su alcuni dei seguenti argomenti: misure di datazione con termoluminescenza, radiografie, fluorescenza X (XRF), microscopia elettronica (SEM).

Introduction. Archaeology and Cultural Heritage: the contribution of physical methodologies and the importance of interdisciplinary studies. National and international physics laboratories for the study of ancient materials.

Absolute dating techniques of materials. Radioactivity, radioactive decay law, half-life and average life time, alpha decay, alpha spectroscopy, beta decay: beta-, beta +, electronic capture, gamma decay, internal conversion, spontaneous fiction, dose, environmental radioactivity. Dating techniques: radiocarbon method, thermoluminescence and optical stimulated luminescence methods, electron spin resonance, isotope ratio, fission traces. For all techniques illustrated, case studies will be presented on objects of historical-archaelogical interest.

Characterization methodstechniques. Review on the interaction with the matter of beams of protons, ions, electrons, x-rays and neutrons with an in-depth analysis of the phenomena of interest for the characterization of materials  in the archaeological and historical fields.  Application to cultural heritage using radiation techniques: electron probe (SEM-EDX, cathodoluminescence), ions (PIXE, PIGE, RBS), x-ray (XRF) and neutron (PGAA, NAA, ND). X-ray Imaging Techniques: X-rays and Tomographs. For all techniques illustrated, case studies will be presented on objects of historical-artistic interest.

Laboratory. The laboratory activity take place in the Physics Department and in the Restoration Centre in Venaria and it will be divided into exercises on some of the following topics: thermoluminescence dating, radiographs, X-ray fluorescence (XRF), electron microscopy (SEM).

Testi consigliati e bibliografia

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Materiale didattico di riferimento: le slide delle lezioni, arricchite con testo e commenti, sono scaricabili dal sito.

The slides shown in the classroom lectures, with some comments and details, are available for downloading.



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Orario lezioni

Lezioni: dal 24/09/2018 al 23/11/2018

Nota: 1 - Martedì 2 Ottobre, ore 11-13 Aula Fubini
2 - Mercoledì 3 Ottobre, ore 11-13 Aula Verde
3 - Lunedì 8 Ottobre, ore 16-18 Aula Fubini
4 - Martedì 9 Ottobre, ore 11-13 Aula Fubini
5 - Mercoledì 10 Ottobre, ore 11-13 Aula Verde
6 - Lunedì 15 Ottobre, ore 16-18 Aula Fubini
7 - Mercoledì 17 Ottobre, ore 11-13 Aula Verde
8 - Mercoledì 24 Ottobre, ore 16-18 Aula Verde
9 - Lunedì 29 Ottobre, ore 16-18 Aula Fubini
10 - Mercoledì 31 Ottobre, ore 16-18 Aula Verde
11 - Lunedì 5 Novembre, ore 16-18 Aula Fubini
12 - Martedì 6 Novembre, ore 11-13 Aula Verde
13 - Mercoledì 7 Novembre, ore 11-13 Aula Verde
14 - Lunedì 12 Novembre, ore 16-18 Aula Fubini
15 - Mercoledì 14 Novembre, ore 16-18 Aula Verde
16 - Lunedì 19 Novembre, ore 16-18 Aula Fubini
17 - Martedì 20 Novembre, ore 11-13 Aula Verde
18 - Mercoledì 21 Novembre, ore 11-13 Aula Verde
19 - Giovedì 22 Novembre, ore 11-13 Aula Fubini
20 - Venerdì 23 Novembre, ore 11-13 Aula Fubini

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Note

http://www.solid.unito.it/research/culturalheritage/index.html

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Ultimo aggiornamento: 09/11/2018 12:32
Location: https://www.fisicamagistrale.unito.it/robots.html
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