Dielettrometria in campo evanescente, applicazioni ai Beni Culturali - Evanescent-Field Dielectrometry (EFD), application in the Cultural Heritage

La dielettrometria in campo evanescente (Evanescent Field Dielectrometry, EFD) è una tecnica che fa uso di energia elettromagnetica nella gamma delle microonde per sondare le proprietà dielettriche di materiali quali, intonaco, mattoni, pietra etc., che costituiscono una parete. Le caratteristiche dielettriche di tali materiali sono molto sensibili al contenuto d'acqua, che influenza costante dielettrica, e alla presenza di sali solubili, che interessano la conducibilità elettrica efficace. Essenzialmente, EFD è una tecnica derivata della spettroscopia dielettrica e limitata alla gamma delle microonde; come tale, essa misura il contrasto dielettrico in un materiale contenente acqua (dotata di un elevato momento dipolare) in una matrice - la muratura - trascurabilmente polare. Uno strumento per EFD noto come SUSI (Strumento per la misura di Umidità e Salinità Integrato), sviluppato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche, è stato brevettato negli USA e nella Comunità Europea. Lo strumento permette di sondare un volume semi-sferico di circa 2 cm di raggio, fornendo in tempo reale il contenuto di umidità assoluto (Moisture Content MC, da 0 a circa 20%) in tale volume e dando informazioni semi-quantitative sulla presenza si sali solubili nello stesso volume, in termini di un indice di salinità (Salinity Index, SI). La tecnica EFD è piuttosto rapida (pochi secondi per punto di misura) e permette di ottenere la distribuzione di umidità subsuperficiale in una parete e, inoltre, di studiare la dinamica di diffusione dell'acqua e quindi, ad esempio, fornire profili di asciugatura che possono essere confrontati con quelli ottenuti mediante altre tecniche, ad esempio il metodo contact-sponge. Le distribuzioni "puntuali" di MC e di SI possono essere convertite in mappe di densità o curve di livello a falsi colori. La rapidità della misura e l'elaborazione in tempo reale permettono di ottenere mappe bi-dimensionali in tempi abbastanza brevi. Lo strumento EFD è stato calibrato in laboratorio su campioni di materiale (intonaco, cemento, mattoni, etc.) a differenti livelli di umidità e contenenti concentrazioni note di sali (in particolare, nitrati). Il sistema di misura può essere facilmente calibrato su qualunque materiale, misurandone la risposta dielettrica in condizioni di saturazione e sul materiale secco. E' stato condotto uno studio teorico sull'influenza del trasferimento di massa sulle proprietà dielettriche per rendere quantitativa (e assoluta) la tecnica EFD. La tecnica EFD è stata applicata nel monitoraggio e per la diagnostica di numerosi affreschi. Applicazioni recenti hanno riguardato l'Oratorio di San Rocco (Cornaredo, Milano), l'Affresco della Fecondità (Massa Marittima, Grosseto), la Chiesa di S.Ignazio (Ponte in Valtellina, Sondrio), e il Duomo di Monza.