giovedì 31 dicembre 2020

STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Una delle parti fondamentali del pirometro è la parte ottica costituita da lenti di vetro ottico. La parte ottica è sempre stata di fondamentale importanza per un termometro infrarosso, essendo necessaria per catturare e concentrare la radiazione infrarossa emessa dal corpo che intendiamo misurare, fino a convogliarla sul sensore del pirometro.

A seconda del tipo e dell’applicazione del pirometro, le ottiche possono essere diverse, in particolare possono permettere allo strumento di operare ad una distanza più o meno grande tra strumento e punto di misura, oppure possono permettere di effettuare una misura su una superficie più o meno ampia a parità di distanza. L’ottica serve solo per permettere al termometro di andare a prendere la radiazione quindi a poter effettuare la misura su di un area più o meno piccola ad una distanza più o meno grande, tra il termometro e il corpo o la superficie da misurare.

Il principale componente del vetro con cui sono fatte lenti è la sabbia silicea (SiO2). Il suo punto di fusione si situa nell'intorno dei 1700°C e la sua consistenza a questa temperatura è simile a quella del miele liquido. La struttura cristallina del silicio ha la forma di un tetraedro, al cui centro vi è un atomo di silicio, collegato simmetricamente ai quattro vertici di atomi di ossigeno: la formula chimica è quindi SiO4 ed ha una carica negativa.

Raffreddando velocemente la silice fusa, si forma una struttura casuale di tetraedri, uniti tra di loro agli angoli, che dà luogo ad un materiale amorfo, conosciuto come silice vetrosa.


Struttura cristallina del silicio, 
immagine tratta da: www.chimica-online.it/composti/silice




Il campo delle lenti è molto vasto ed esistono anche lenti particolari adeguatamente trattate, che oltre ad assorbire una quantità di energia (quindi operare da attenuatore) possono anche essere utilizzate da filtro ottico, lasciano passare solo una ben precisa banda di frequenze. In pratica operano come occhiali da sole dove le lenti scure per proteggere gli occhi, filtrano alcune radiazioni pericolose come ultravioletti ed anche infrarossi ma lasciano passare quelle visibili pur attenuandole, grazie a questo fenomeno riusciamo a vedere bene senza danneggiare gli occhi anche sotto il sole pieno. Le lenti per pirometri funzionano esattamente nello stesso modo. 

Quando parliamo di lenti non intendiamo solo quelle che vengono usate sul pirometro, ma il concetto deve essere esteso anche a tutto quello che viene interposto tra strumento e corpo da misurare. Non è raro dover effettuare delle misure all’interno di macchine o anche dentro stanze attraverso delle finestrelle o oblò di protezione, in questo caso è sempre necessario verificare se lo strumento che stiamo usando è compatibile con il materiale della finestra che desideriamo attraversare.

Lenti oftalmiche, immagine tratta da:www.occhiali24.it


In alcune applicazioni, come materiale per le lenti, è possibile utilizzare anche alcune plastiche, chiaramente sempre prima verificando la loro effettiva trasparenza e ovviamente se sono compatibili con le condizioni dell’applicazione.

Fonti:

https://www.sensorstore.it/files/Manuali/CEAM-Infra-1_IT_N1.compressed.pdf

https://www.pilkington.com/it-it/it/architetti/il-vetro/aspetti-chimici-del-vetro




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