Design, built-up, and first tests of the system IRIS (Integrate time-Resolved Imaging Spectroscopy) for laser induced fluorescence

The design, development and first tests of an innovative system for Laser Induced Fluorescence (LIF) called IRIS (Integrate time-Resolved Imaging Spectroscopy) are presented here. The developed prototype is the evolution of several prototypal scanning laser systems based on the LIF technique addressed to work on many different fields of application. The technique allows, through the spectra and images produced, to obtain information on the surface composition of the analysed sample. The possibility of operating at large distances, of being non-destructive and non-invasive explains the growing interest for application in fields as characterization of cultural heritage and forensic sciences. The design of portable systems, increasingly compact and easily transportable has the aim of expanding the use of these systems, both with regard to the type of objects to be analysed, a work of art or an archaeological site, and the characteristics and experience of the user. The system developed in this project is extremely compact and small, while providing spectroscopic spectral results even of large areas, thanks to the insertion, in the optical collection path, of a spectrograph and a filter wheel capable of operating alternatively. Furthermore, the detection of time-resolved fluorescence signals, which is one of the main aspects of the upgrade of this technique for the E-RIHS project, is supported, together with an appropriate optimization of the control electronics, using a new laser source with short pulse duration (< 2 ns) and high repetition rate (> 200 Hz). Then, the system upgrade increases the scanning speed and the ability to identify and discriminate different surface materials.

Sono qui presentati la progettazione, lo sviluppo e i primi test di un innovativo sistema per la Fluorescenza Indotta da Laser (LIF) denominato IRIS (Integrate time-Resolved Imaging Spectroscopy). ll prototipo sviluppato è l’evoluzione di diversi sistemi laser prototipali a scansione basati sulla tecnica LIF destinati a diversi campi di applicazione. La tecnica permette, attraverso gli spettri e le immagini di fluorescenza prodotte, di ottenere informazioni sulla composizione superficiale del campione analizzato. La possibilità di operare a grandi distanze, di essere non distruttivi e non invasivi spiega il crescente interesse nell’applicazione di tali sistemi per la conservazione ed il restauro di beni culturali e nelle scienze forensi. La progettazione di sistemi portatili sempre più compatti e facilmente trasportabili ha l’obiettivo di ampliare l’utilizzo di tali sistemi, sia per quanto riguarda la tipologia di oggetti da analizzare, che le caratteristiche e l’esperienza dell’utilizzatore. Il sistema sviluppato in questo progetto è estremamente compatto e di dimensioni ridotte, pur fornendo risultati anche di aree di grandi dimensioni. Inoltre, la rivelazione dei segnali di fluorescenza risolti in tempo, che costituisce uno degli aspetti principali dell’aggiornamento di questa tecnica per il progetto E-RIHS, è favorita, insieme ad una opportuna ottimizzazione dell’elettronica di controllo, dall’impiego di una nuova sorgente laser con breve durata dell’impulso (< 2 ns) e alta frequenza di ripetizione (> 200 Hz). L’aggiornamento del sistema, quindi, aumenta la rapidità di scansione e la capacità di identificare e discriminare materiali superficiali diversi.