Controluce - Figure per descrivere
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L'immagine
Cristalli di ruggine
Legandosi con l’ossigeno presente nell’aria, la superficie di un oggetto di ferro tende a trasformarsi in ossido di ferro, prendendo un colore più scuro. L’umidità, che accelera il processo di ossidazione, trasforma poi l’ossido di ferro in ossido idrato di ferro, la sostanza dal caratteristico colore rossastro che normalmente chiamiamo ruggine.
L’arrugginimento è un tipico processo di corrosione che intacca la superficie dell'oggetto metallico. Per aumentare la resistenza del ferro ed evitare questa corrosione, questo metallo viene legato con il carbonio e altri elementi tra cui il cromo, in modo da formare diversi tipi di acciai, più o meno inossidabili.
Gli acciai possono comunque essere soggetti a fenomeni di corrosione, sia stando all’aperto (esposizione all'ossigeno dell'aria), sia in ambiente acquoso (esposizione all'ossigeno contenuto nell'acqua). Quest’ultimo è il caso per esempio dei componenti dei motori, che vengono continuamente bagnati dall’acqua di raffreddamento.
Per evitare i problemi di corrosione collegati con l’ossidazione, l'acqua di raffreddamento viene di solito additivata con specifici inibitori della corrosione. La foto associata mostra la superficie di un componente di acciaio (basso legato) che è stata esposta ad acqua di raffreddamento non additivata di inibitori di corrosione. Il componente, un polverizzatore, è stato sezionato per mettere in evidenza i canali di raffreddamento. Questi canali hanno preso un colore rossastro: la superficie dei canali, esposta all'acqua, si è infatti arrugginita.
Sulla scala dei micrometri, la superficie arrugginita esibisce in alcuni punti una elegante conformazione cristallina. Nell’immagine principale, che inquadra un’area di 270 µm di base sono chiaramente visibili dei cristalli a forma di rosetta (visualizzati ancora meglio nell’associata immagine di dettaglio), la cui composizione, all’analisi spettrografica, è risultata prevalentemente di ossido di ferro idrato.
L’arrugginimento è un tipico processo di corrosione che intacca la superficie dell'oggetto metallico. Per aumentare la resistenza del ferro ed evitare questa corrosione, questo metallo viene legato con il carbonio e altri elementi tra cui il cromo, in modo da formare diversi tipi di acciai, più o meno inossidabili.
Gli acciai possono comunque essere soggetti a fenomeni di corrosione, sia stando all’aperto (esposizione all'ossigeno dell'aria), sia in ambiente acquoso (esposizione all'ossigeno contenuto nell'acqua). Quest’ultimo è il caso per esempio dei componenti dei motori, che vengono continuamente bagnati dall’acqua di raffreddamento.
Per evitare i problemi di corrosione collegati con l’ossidazione, l'acqua di raffreddamento viene di solito additivata con specifici inibitori della corrosione. La foto associata mostra la superficie di un componente di acciaio (basso legato) che è stata esposta ad acqua di raffreddamento non additivata di inibitori di corrosione. Il componente, un polverizzatore, è stato sezionato per mettere in evidenza i canali di raffreddamento. Questi canali hanno preso un colore rossastro: la superficie dei canali, esposta all'acqua, si è infatti arrugginita.
Sulla scala dei micrometri, la superficie arrugginita esibisce in alcuni punti una elegante conformazione cristallina. Nell’immagine principale, che inquadra un’area di 270 µm di base sono chiaramente visibili dei cristalli a forma di rosetta (visualizzati ancora meglio nell’associata immagine di dettaglio), la cui composizione, all’analisi spettrografica, è risultata prevalentemente di ossido di ferro idrato.
La tecnica
Microscopio elettronico a scansione (SEM)
I microscopi elettronici utilizzano un fascio di elettroni, anziché di luce visibile. Ciò permette a questi strumenti di raggiungere una risoluzione vari ordini di grandezza superiore a quella che si può ottenere con il normale microscopio ottico (che non può andare molto sotto l'ordine dei micrometri).
Esistono due tipi principali di microscopi elettronici: il microscopio elettronico a scansione (SEM) e il microscopio elettronico a trasmissione (TEM).
Mentre il TEM permette di osservare il campione “in trasparenza” e quindi può essere utilizzato solo con fettine ultra-sottili del campione mantenute perpendicolari al fascio di elettroni, con il SEM si osservano anche oggetti spessi, che possono venire orientati e ingranditi durante l'osservazione. La superficie del campione viene infatti "spazzolata" da un fascio di elettroni e l'immagine viene costruita indirettamente a partire dagli elettroni riflessi e diffusi dalla superficie dell'oggetto. Appositi dispositivi consentono sia di orientare il fascio di elettroni che scansiona il campione, sia il campione rispetto al fascio. L’oggetto deve però essere inserito in una camera a vuoto, per evitare il "rumore" causato dall’interazione degli elettroni con gli atomi che compongono i gas presenti nell’aria, nonché con la polvere e altre impurità. Nella camera possono essere posizionati anche diversi campioni di dimensioni relativamente grandi (dell'ordine dei centimetri).
L’immagine è stata realizzata (a un ingrandimento di 330x) utilizzando il microscopio elettronico a scansione del Laboratorio di Microscopia del Centro Servizi Polivalenti di Ateneo dell'Università di Trieste.
Il Laboratorio dispone di un microscopio a sistema integrato LEICA STEREOSCAN 430i per microscopia elettronica a scansione con microanalisi a raggi X a dispersione di energia. La determinazione dello spettro dei raggi X prodotti su ogni punto permette di effettuare l'analisi composizionale ad alta risoluzione spaziale (microanalisi), cioè di riconoscere la predenza e la percentuale delle diverse sostanze chimiche sulla superficie del campione.
Esistono due tipi principali di microscopi elettronici: il microscopio elettronico a scansione (SEM) e il microscopio elettronico a trasmissione (TEM).
Mentre il TEM permette di osservare il campione “in trasparenza” e quindi può essere utilizzato solo con fettine ultra-sottili del campione mantenute perpendicolari al fascio di elettroni, con il SEM si osservano anche oggetti spessi, che possono venire orientati e ingranditi durante l'osservazione. La superficie del campione viene infatti "spazzolata" da un fascio di elettroni e l'immagine viene costruita indirettamente a partire dagli elettroni riflessi e diffusi dalla superficie dell'oggetto. Appositi dispositivi consentono sia di orientare il fascio di elettroni che scansiona il campione, sia il campione rispetto al fascio. L’oggetto deve però essere inserito in una camera a vuoto, per evitare il "rumore" causato dall’interazione degli elettroni con gli atomi che compongono i gas presenti nell’aria, nonché con la polvere e altre impurità. Nella camera possono essere posizionati anche diversi campioni di dimensioni relativamente grandi (dell'ordine dei centimetri).
L’immagine è stata realizzata (a un ingrandimento di 330x) utilizzando il microscopio elettronico a scansione del Laboratorio di Microscopia del Centro Servizi Polivalenti di Ateneo dell'Università di Trieste.
Il Laboratorio dispone di un microscopio a sistema integrato LEICA STEREOSCAN 430i per microscopia elettronica a scansione con microanalisi a raggi X a dispersione di energia. La determinazione dello spettro dei raggi X prodotti su ogni punto permette di effettuare l'analisi composizionale ad alta risoluzione spaziale (microanalisi), cioè di riconoscere la predenza e la percentuale delle diverse sostanze chimiche sulla superficie del campione.
Cos'e' controluce
Controluce è una raccolta di immagini scientifiche provenienti dai laboratori di ricerca.
La scienza procede per modelli e anche per immagini. L'osservazione dei fenomeni, gli esperimenti di laboratorio, l'intuizione matematica, le simulazioni al computer utilizzano in molti casi la sintesi e la capacità evocativa di un'immagine. Sopratutto, le immagini sono un irrinunciablile ingrediente della comunicazione della scienza, sia interna che esterna a una certa disciplina.
Le immagini di Controluce vengono scelte e descritte da Ulisse con un lavoro di confronto e di dialogo con gli scienziati che le hanno prodotte. Si tratta di immagini che nascono direttamente dall'attività di ricerca, ma che hanno un alto potenziale comunicativo anche per un pubblico più ampio.
