Salve, Recentemente ho visitato un’ Osservatorio Astronomico e mi hanno fatto vedere la campana di alluminatura dicendomi che nel vuoto della campana usavano una scarica ionica per una migliore pulizia interna. Saprebbe dirmi quale e’il fenomeno fisico di questa pulizia? grazie, Erica

Etimologia [5]:

Campana: dal latino tardo campana(m),
da (vasa) campana, propriamente “vasi di bronzo” della
Campania.

Alluminatura: (ant. o tosc.) illuminare,
lat. volgare alluminare: Chim. Ricoprire di uno strato di alluminio.

Ioni: s. m. (chim., fis.) atomo, gruppo
di atomi o molecola dotati di carica elettrica positiva (cationi) o negativa
(anioni).| Dall’inglese ion, e questo da l greco ivn,
part. pres. neutro di ienai ‘andare’,
perché si muove da un polo all’altro.

Processo di alluminatura1:

Le
superfici ottiche riflettenti (specchi) utilizzate in astronomia professionale
per i grandi telescopi moderni sono gli oggetti lavorati con più
accuratezza, precisione, controllo e pulizia del mondo2 [3]
; subito dopo vengono i microchip per computer. Il salto di qualità
può apparire impressionante considerando che i moderni specchi
hanno ordini di grandezza che va dal metro alla decina di metri per un
peso di qualche decina tonnellata (Fig.1), mentre i microcip hanno ordini
di grandezza dal millimetro al centimetro ed un peso dell’ordine del grammo.
La superficie dello specchio viene ricoperta da uno strato di alluminio
(alluminatura) praticamente uniforme su tutta la superficie.Lo specchio
viene posto sotto una campana nella quale si applica un vuoto molto spinto
(10-4 -10-6 atmosfere), quindi attraverso un filo
di alluminio purissimo (99,999%) avvolto a spirale si fa passare una corrente
elettrica impulsiva molto intensa, provocando l’evaporazione dell’alluminio
che si va a depositare uniformemente sulla superficie fredda dello specchio.
Dopo diversi cicli di alluminatura per garantire la necessaria resistenza
e riflettività allo specchio (95%), si procede al trattamento della
superficie levigata con strati protettivi di SiO o MgF2. Con
la stessa tecnica si possono applicare strati di metalli differenti per
modificare le caratteristiche riflettenti dello specchio [1].

Pulizia della campana
e Precipitazione elettrostatica:

Visto la sofisticatissima tecnica
di ricoprimento dello specchio, appare chiaro che la pulizia della campana
di alluminatura deve essere estremamente controllata ed accurata, poiche
la minima particella di polvere che si andasse a depositare sulla superficie
in vetro durante il processo di rivestimento comprometterebbe irrimediabilmente
la capacità dello specchio di avere distorsioni minime2.
Allo scopo di garantire la necessaria pulizia ed assenza di particelle
si applica un vuoto spinto nella camera di alluminatura, ottenendo il
duplice scopo di abbassare notevolmente la quantità delle particelle
sospese nell’aria e di garantire la rapida diffusione degli atomi di alluminio
verso la superficie di vetro. Infine prima di procedere alla vaporizzazione
dell’alluminio si procede ad applicare alla campana una scarica elettrica
ad alto voltaggio (Fig.2).

 

Questo sistema combina la ionizzazione
delle particelle in sospensione, mediante una forte differenza di potenziale,
al deposito delle particelle stesse. Il precipitatore elettrostatico è
formato da due elettrodi isolati uno dall’altro, di cui uno (interno)
generalmente è un filo, mentre l’altro (esterno, attorno al primo)
può essere una superficie interna alla campana , oppure una parete
stessa della campana, messa a terra. Facendo passare una corrente continua
tra i due elettrodi, si forma un campo elettrico non uniforme nell’ambiente
della campana sufficientemente intenso da provocare un arco elettrico
di scarico. Questo campo elettrico “elettrizza” (provoca la
formazione di cariche nette, ioni, da cui “scarica ionica” nella
domanda) le particelle di polvere che in questo modo si depositano sulla
superficie dell’elettrodo con carica opposta depositandosi su di essa
e lasciando sgombra la campana. Per particelle liquide di aerosol si ricorre
talvolta ad un ricoprimento liquido sugli elettrodi. Le tensioni applicate
agli elettrodi sono di 50000-75000 Volt e gli elettrodi sono in genere
di acciaio al carbonio. Questo sistema viene applicato per depurare i
gas industriali dalle particelle in sospensione, ma viene utilizzato anche
nelle camere di lavorazione dei microchip applicando leggere tensioni
ai tappetini ed alle superfici delle pareti.

Pagine web di iteresse
[4]:

Notizie sulla storia dei telescopi
e dei processi di costruzione si trovano alle pagine:

Note:

  1. Il numero all’apice “1
    indica il riferimento alla nota, queloo tra parentesi tonde indica
    il riferimento ad una figura (Fig.1), mentre quello tra parentesi
    quadre [1] indica il riferimento bibliografico

  2. Ciascuno specchio primario
    del Large Binocular telescope pesa16 tonnellate, ha un diametro di
    8,4 m, ed è fatto in vetro borosilicato (il tipo di vetro migliore)
    con struttura interna a nido d’ape; il telescopio ha un progetto costruttivo
    che gli permette l’alluminatura senza essere smontato riducendo rischi
    e costi (costo totale del telescopio 100 milioni di dollari). I 672
    attuatori posti sotto gli specchi secondari consentono di correggere
    gli effetti di distorsioni dell’atmosfera in un millisecondo con un’accuratezza
    di un milionesimo di millimetro [3].

Bibliografia:

  1. Appunti di ottica astronomica [Luigi
    Ferioli, HOEPLI,1987]

  2. Appunti dalle lezioni di chimica industriale
    [Prof. Giancarlo Albanesi, Studium Parmense – Società cooperativa
    editrice libraria a.r.l. , Parma 1971

  3. Large binocular telescope, il più
    potente telescopio dell’emisfero nord
    [Giovanni Caprara, ORIONE
    n. 112 settembre 2001]

  4. La vetrina del software [Luigi
    Fontana, ORIONE n.113 ottobre 2001]

  5. Dizionario della lingua italiana [Garzanti,
    1980]