La diffrattometria ai raggi X (X Ray Diffraction, XRD) è una metodologia per l'analisi mineralogica di campioni di diversa natura probabilmente tra le più antiche della scienza moderna ed usate preminentemente nel campo geologico/ambientale e tecnologico. In passato, le voluminose e complesse geometrie delle strumentazioni ed i lunghi tempi di acquisizione, rendevano ostico l’uso di tale metodologia; negli ultimi decenni, grazie a strumentazioni di elevata precisione ma di semplice utilizzo cui si interfacciano software sempre più sofisticati, la diffrattometria a raggi X ha trovato un enorme utilizzo in diversi campi scientifici e tecnologico-applicativi. Attualmente, il diffrattometro a raggi X è considerato uno strumento di base per l’identificazione e lo studio di materiali solidi, che vanno dai campioni di rocce ai minerali, dai suoli ai prodotti industriali, dai reperti archeologici ai materiali extraterrestri, ecc., Ciò è dimostrato dalla grandissima diffusione di tale strumentazione nei laboratori di molti istituti di ricerca, delle università e dell’industria. La versatilità della tecnica analitica e l’affinità con le attività svolte dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, nonché le competenze pre-esistenti presso l’Osservatorio Vesuviano, hanno incoraggiato l’acquisto di un diffrattometro a raggi X per polveri. Il diffrattometro X’ PERT PRO della PANalytical su polveri (X Ray Powder Diffraction, XRPD) installato a Napoli ad ottobre 2012, grazie al finanziamento del progetto VULCAMED, ha permesso di potenziare le infrastrutture di rilevanza scientifica e strategica esistenti per la ricerca vulcanologica e geotermica, per il monitoraggio dei pericoli naturali, per la sicurezza del territorio e per il controllo ambientale. Lo strumento consente l'analisi mineralogica sia qualitativa, che quantitativa su ridottissime porzioni di campioni multifasici opportunamente polverizzati, grazie all’acquisizione estremamente performante degli spettri di diffrazione e l’ottima capacità e praticità di elaborazione dei dati ottenuti mediante il software specifico di gestione dati (cfr. Hight Score Plus®). Questa strumentazione, grazie ad un upgrade futuro, potrà essere utilizzata per la determinazione di strutture cristalline, dimensioni e morfologia dei cristalliti e orientazioni cristallografiche, per l’analisi di campioni in camere termiche, su film sottili ed esemplari e campioni di rocce tal quali, quest’ultimi di volumi con peso fino al chilogrammo; quest’ultima applicazione sarà particolarmente interessante per uno studio mineralogico non distruttivo di reperti museali, archeologici e geologici. In questo lavoro, dopo un breve cenno sui principi teorici e le applicazioni della diffrazione ai raggi X, riportiamo le principali caratteristiche strumentali del diffrattomentro in dotazione all’Osservatorio Vesuviano e del software di gestione, nonché la procedura analitica dell’X’ PERT PRO – PANalytical. A titolo di esempio, si riportano altresì alcuni risultati diffrattometrici ottenuti su: 1) materiali da carotaggi di varia tipologia, quali carote dei pozzi realizzate nell’ambito del progetto dell’esplorazione geotermica dei vulcani campani effettuata dalle società AGIP ed ENEL e cuttings estratti durante la realizzazione del pozzo pilota presso Bagnoli nell’ambito dl progetto internazionale CFDDP; 2) campioni provenienti da giacimenti minerari auriferi, analizzati su richiesta del Natural History Museum di Londra (NHM) nell’ambito della convenzione tra OV-INGV e NHM (Protocollo Generale U-0011938 del 09/09/2013); 3) pomici e scorie dell’attività flegrea, nell’ambito di una collaborazione scientifica con l’Università di Camerino e il SYRMEP Group-Elettra-Sincrotrone di Trieste; 4) rocce mineralizzate del giacimento minerario ad ossidati di Zn di Jabali (Yemen), per la quantificazione dei componenti metalliferi e non-metalliferi.

Published: 2024-02-12