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

STEP #19 - L'abbecedario

A come  Allocchio Bacchini & C. sul finire degli anni '30 fu una delle poche case costruttrici italiane a realizzare il pirometro elettrico.

B come Burslem (Inghilterra) luogo di nascita dell'inventore Josiah Wedgwood.

C come Camicia di protezione e/o di raffreddamento serve a protegge lo strumento da elevate temperature, polvere e umidità.  

D come Digitale, ai  giorni nostri la maggior parte dei pirometri è completamente digitale.

E come Elettrico, è una categoria di pirometri.

F come Forno Bassini, luogo di ritrovamento di un pirometro risalente agli anni della Seconda Guerra Mondiale.

G come General Electric Company, nota multinazionale statunitense e una delle case costruttrici del pirometro.

H come Hitzemesser, pirometro in tedesco.

I come Infrarosso, Il pirometro riesce a misurare la temperatura di un corpo grazie alla radiazione elettromagnetica nella gamma dell'infrarosso emessa dal corpo.

L come Laser, usato per tracciare il punto di misura dello strumento.

M come Max Planck, il funzionamento dello strumento si basa sulla Legge di Planck.

N come Nessun contatto, le temperature vengono misurate senza che vi sia contatto tra lo strumento e il corpo in esame.

O come Ottica,  componente  che permette allo strumento di funzionare ad una distanza più o meno grande dal punto di misura.

P come Pirometria, tecnica relativa alla misurazione delle alte temperature.

Q come Qualità nelle misurazioni che garantisce la rilevazione delle temperature in modo reale e preciso.

R come Rivoluzione industriale, è  nel periodo della Prima Rivoluzione Industriale che si colloca l'invenzione del primo pirometro.

S come Sensore, componente elettronico del pirometro che capta la radiazione infrarossa che arriva allo strumento. 

T come Temperatura, il pirometro è un particolare termometro  atto alla misurazione delle temperature ,anche superiori all'incandescenza.

U come Usb, quei pirometri con interfaccia e cavo usb.

V come Velocità nella rilevazioni delle temperature.

Z come Zero, temperatura minima dei pirometri da forno.

STEP #08 - I materiali

I primi termometri ottici non erano elettronici ed erano strumenti artigianali e molto costosi. Erano composti prevalentemente da una parte meccanica che sosteneva la fondamentale parte ottica. La parte di misura era rappresentata da circuiti molto elementari , composti da una pila, una lampadina e un potenziometro. L'utilizzo di questi strumenti richiedeva molta esperienza e collaborazione da parte degli operatori, che dovevano girare ghiere e rotelle. 

 Ai  giorni nostri la situazione è totalmente cambiata, non esiste infatti pirometro infrarosso che non sia totalmente elettronico ed in larga maggioranza sono digitali, dove il ruolo del circuito è fondamentale. Le lenti utilizzate sono fondamentali e di vario tipo. La parte ottica permette allo strumento di misurare temperature catturando la radiazione infrarossa emessa dal corpo.  L'avvento delle nuove tecnologie e l'utilizzo dei laser ha portato questi strumenti ad essere sempre più precisi , semplificandone l'utilizzo. 

Per maggiori informazioni visitare il sito:https://www.sensorstore.it/files/Manuali/CEAM-Infra-1_IT_N1.compressed.pdf