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Sensori

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DetectiveX, un rilevatore per la misura dei raggi gamma in situ, in un campo di riso di Basiglio (MI) (foto © 2022 Elena Di Stefano)

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Rivelatore plastico montato su drone al Parco Nord di Milano. Lo strumento serve a misurare i radionuclidi e testare la connessione tra isotopi nel suolo e isotopi nella vegetazione (foto © 2022 Giacomo Manessi)

Rilevatori di raggi gamma

I rivelatori di raggi gamma permettono di misurare la concentrazione di elementi radioattivi naturali e artificiali. PIGNOLETTO utilizza rivelatori gamma sia da laboratorio (Broad Energy Germanium Detector (BEGe)), sia da campo (High Purity Germanium Radiation Detectors (HPGe)) sia montati su droni (Scintillatore Inorganico Csl(TI) a cura di NUCLEAR INSTRUMENTS e HpGe a cura dell’INFN) per studiare la correlazione tra elementi radioattivi nel terreno e caratteristiche del suolo. Oltre all’uso di spettrometri il progetto ha finanziato lo sviluppo di un rivelatore plastico ad alta sensibilità  a cura di Else Nuclear per studiare gli approcci più efficaci all’individuazione di sorgenti radioattive artificiali rilasciate nell’ambiente.

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Rivelatori a neutroni

Uno spettrometro WEDDING PIE (Wide Energy Detector for Direct Investigation of Neutron spectrum at Ground level for Precise moIsture Evaluation) a cura di Else Nuclear e del Politecnico di Milano è stato utilizzato per misurare il flusso di neutroni a terra. La tecnica è utilizzata per la stima del contenuto di acqua nel suolo in aree vaste. L’idea è quella di valutare l’effetto che l’acqua contenuta nel suolo ha sulla capacità di “rallentare” i neutroni provenienti dal cosmo.

Il Wedding Pie, ovvero lo spettrometro per misurare il flusso di neutroni, qui testato nel cortile dell'U2 in Bicocca  (foto © 2022 Giacomo Manessi)

​​Sensori ottici

PIGNOLETTO utilizza i dati satellitari di PRISMA, un satellite iperspettrale dell’Agenzia Spaziale Italiana, per stimare i parametri del suolo e della vegetazione a scala più piccola e su aree più ampie. PRISMA registra la radiazione solare riflessa dalla superficie terrestre in 240 bande che coprono il range spettrale dal visibile all'infrarosso a onde corte con una risoluzione spaziale di 30 m. 

 

PIGNOLETTO sta inoltre mettendo a punto tre spettrometri non-imaging commerciali che operano nel VNIR-FLUO-SWIR (Very Near Infrared, Fluorescence, Short Wave InfraRed) da integrare su drone per ricavare parametri fisico-chimici del suolo e della vegetazione. Tra questi parametri c’è anche la possibilità di stimare la fluorescenza della clorofilla, un indicatore importante dello stato di salute delle piante. I tre spettrometri fanno parte del Sistema FROG (Full Range OperatinG system) e corrispondono a uno spettrometro Ocean Insight QEPro Full Range, uno spettrometro QEPro Fluo Range, e uno spettrometro NIRquest+.


Oltre alle immagini satellitari PIGNOLETTO si avvale di uno spettrografo multispettrale a immagine dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in VNIR-SWIR (Very Near InfraRed - Short Wave Infrared) costruito a partire da sensori commerciali e integrato per avere immagini co-registrate. Questo strumento misura una radianza riflessa in centinaia di lunghezze d'onda, da cui poi si possono stimare parametri quali la sostanza organica, la tessitura del suolo, il contenuto di clorofilla e l’indice di area fogliare.

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Il sistema FROG in azione, montato su drone  (foto © 2022 Roberto Colombo)

Sensori geofisici

Le analisi geofisiche, utilizzando sensori elettromagnetici o geoelettrici, permettono di ottenere mappe di conducibilità elettrica del suolo, le quali a loro volta sono legate a molte caratteristiche fisiche e chimiche: contenuto idrico, salinità, tessitura, contenuto di sostanza organica, ecc. Il sensore  geoelettrico utilizzato in PIGNOLETTO è un Veris Quad 2800 Soil EC, ed è trainato da un quad. Permette di ottenere mappe di conducibilità elettrica di due strati del suolo (all’incirca 0-25 e 0-70 cm). Abbiamo utilizzato anche un sensore elettromagnetico (TSM - Thematic Soil Mapper - SOILXPLORER AGXTEND), portato da un quad, che lavora invece su 4 strati (0-25, 0-60, 0-95, 0-115 cm).

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Rilievo geoelettrico con il Veris Quad 2800 Soil EC presso l'azienda agricola Baroncina di Lodi  (foto © 2022 Chiara Ferrè)

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