Posizionamento di Campioni in Ambiente Criogenico in Vuoto

Caratterizzazione In-Situ della Deposizione Laser Pulsata (PLD) con Fasci di Sincrotrone

Per la ricerca sui cambiamenti climatici e la glaciologia basata sulla polvere contenuta nei campioni di ghiaccio più profondi dell'Antartide e delle Alpi, erano necessari ambienti di campionamento freddi e privi di contaminazione. Lo strumento lavora in un ambiente criogenico, a temperature di -50 °C in una camera ad alto vuoto (10-7 hPa).

Spettroscopia di assorbimento dei raggi X, fluorescenza dei raggi X ed esperimenti di diffrazione dei raggi X sono stati eseguiti per analizzare la struttura e la composizione della polvere. L'analisi ha richiesto una mappatura della superficie dei campioni, estremamente complessa e disomogenea, con una precisione nell'ordine del micrometro.

Le attività sono state risolte utilizzando un robot per il posizionamento SpaceFAB che consente il movimento a sei gradi di libertà in tutte le direzioni lineari e angolari. Realizzato su misura per l'uso in alto vuoto, lo SpaceFAB è molto compatto, dotato di motori passo-passo compatibili con il vuoto, e adattato per l'uso in un range di temperatura da -50 a +80 °C.

L'esperimento faceva parte del progetto CryoAlp dell'INFN LNF di Frascati, in Italia. Parte di questa ricerca è stata condotta presso la SSRL, una struttura nazionale gestita dall'Università di Stanford per conto degli Stati Uniti. Dipartimento di Energia, Ufficio delle Scienze Energetiche di Base.

Specifiche TecnicheSpaceFAB
Asse AttivoX, Y, Z 
Range di movimento±25 mm (X, Z), ±12.5 mm (Y), ±5 (θX, θY, θZ)
Ripetibilità Bidirezionale±0.5 μm (X, Y, X, θY , θZ)
Pressione operativa minima10-7 hPa
Intervallo di temperatura operativa-50 / +80 °C
Massimo carico1kg
AzionamentiMotori stepper Compatibili per Vuoto

La precisione assoluta della posizione è stata misurata a 10 μm (lineare) e 50 μrad (angolare), con una ripetibilità di soli 100 nm e 10 μrad. Le prove interferometriche hanno mostrato una stabilità statica media fino a 20 nm per 1 minuto, il che rende possibile un esame approfondito dei campioni.

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