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Lidar

LIDAR (acronimo di “Light Detection and Ranging” o “Laser Imaging Detection and Ranging”) è una tecnica di telerilevamento che permette di determinare la distanza di un oggetto o di una superficie utilizzando un impulso laser, ma è anche in grado di determinare la concentrazione di specie chimiche nell’atmosfera e nelle distese d’acqua.

La distanza dell’oggetto è determinata misurando il tempo trascorso fra l’emissione dell’impulso e la ricezione del segnale retrodiffuso. La sorgente di un sistema LIDAR è un laser, ovvero un fascio coerente di luce a una precisa lunghezza d’onda, inviato verso il sistema da osservare. La tecnologia LIDAR ha applicazioni in geologia, sismologia, archeologia, aero-spazio, telerilevamento e fisica dell’atmosfera.

La principale differenza fra LIDAR e radar è che il lidar usa lunghezze d’onda ultraviolette, nel visibile o nel vicino infrarosso; questo rende possibile localizzare e ricavare immagini e informazioni su oggetti molto piccoli, di dimensioni pari alla lunghezza d’onda usata. Perciò il LIDAR è molto sensibile agli aerosol e al particolato in sospensione nelle nuvole ed è molto usato in meteorologia e in fisica dell’atmosfera.

Affinché un oggetto rifletta un’onda elettromagnetica deve produrre una discontinuità dielettrica; alle frequenze del radar (radio o microonde) un oggetto metallico produce una buona eco, ma gli oggetti non-metallici come pioggia e rocce producono riflessioni molto più deboli e alcuni materiali non ne producono affatto, risultando invisibili ai radar. Questo vale soprattutto per oggetti molto piccoli come polveri, molecole e aerosol.

I laser forniscono la soluzione: la coerenza e densità del fascio laser è ottima, la lunghezza d’onda è molto più breve dei sistemi radio e va dai 10 micron a circa 250 nm. Onde di questa lunghezza d’onda sono riflesse bene dai piccoli oggetti, con un comportamento detto retrodiffusione; il tipo esatto di retrodiffusione sfruttato può variare: in genere si sfruttano la diffusione Rayleigh, la diffusione Mie e la diffusione Raman, oltre che la fluorescenza. Le lunghezza d’onda dei laser sono ideali per misurare fumi e particelle in sospensione aerea (aerosol), nuvole e molecole nell’atmosfera.

Un laser ha in genere un fascio molto piccolo e collimato che permette la mappatura di caratteristiche fisiche con risoluzione molto alta se paragonata a quella del radar. Inoltre molti composti chimici interagiscono più attivamente con le lunghezze d’onda del visibile che non con le microonde, permettendo una definizione anche migliore: adatte combinazioni di laser permettono la mappatura remota della composizione dell’atmosfera rilevando le variazioni dell’intensità del segnale di ritorno in funzione della lunghezza d’onda.