Metodologie per la rivelazione e il riconoscimento di impurezze solide mediante sorgenti X : caratterizzazione di materiali complessi con applicazione al caso della matrice solida dell'acqua

Aeolian mineral dust archived in polar and mid latitude ice cores represents a precious proxy for assessing environmental and climatic variations at different timescales. In this respect, the identification of dust mineralogy plays a key role. In this thesis, I partecipate in preliminary X-ray absorption spectroscopy (XAS) experiments on mineral dust particles extracted from Antarctic and from Alpine firn cores at the Fe K-edge. A dedicated high vacuum experimental chamber was set up for normal-incidence and X-Ray Fluorescence (normal and total-reflection configuration) and Absorption Spectroscopy analyses on minor amounts of mineral materials at the Stanford Synchrotron Radiation Lightsource. Results show that this experimental technique and protocol allows recognizing iron inclusion mineral fraction on insoluble dust in the 1-10 ug range. Moreover, at the "Laboratori Nazionali di Frascati" of INFN, with my contribution has been designed, developed and done, a system of micro-spectroscopy, discussed in the thesis, in order to achieve a mapping in micro-fluorescent X (uXRF) with a spatial resolution of about 100x100 um. This apparatus allows also to carry "imaging" (with radiation not coherent), by means of a magnification of the area in analysis by means of lenses refractive (CRL).

I ghiacciai sono un naturale sistema di immagazinamento di dati climatologici, che consente attraverso le precipitazioni di raccogliere in serie temporalmente ordinate le particelle provenienti dalla circolazione atmosferica. A questo proposito, l'identificazione di polvere mineralogia svolge un ruolo chiave. In questa tesi, partecipo ad un esperimento preliminare di spettroscopia di assorbimento X (XAS) di minerali di polvere estratte da carote di ghiaccio antartico e alpino sulla soglia del Fe. Nella tesi viene descritta una camera sperimentale da alto vuoto, progettata e realizzata per lo studio della fluorescenza e assorbimento X anche ad incidenza radente. Presso lo Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL), sono state effettuate misure di fluorescenza e assorbimento X di materiali a bassissime concentrazioni. I risultati mostrano che questa tecnica sperimentale permette il riconoscendo di inclusioni di ferro (dell'ordine di 1-10 ug) nel particolato insolubile . Inoltre, presso i Laboratori Nazionali di Frascati dell'INFN, con il mio contributo è stato progettato, sviluppato e realizzato, un sistema di micro-spettroscopia, discusso nella tesi, al fine di raggiungere una mappatura di micro-fluorescente X (uXRF) con una risoluzione spaziale di chi 100x100 um. Questo apparecchio permette anche di effettuare "Imaging" (con radiazione non coerente), per mezzo di un ingrandimento del settore in analisi mediante lenti rifrazione (CRL).