In the preceding articles (you see: "Dusts infumi: there are the ingredients” e “Dusts infumi: also the shape is a substance”) we have examined the historical passage, the productive process, the composition and the principal typology of the dusts infumi. We have done besides reference to the geometry of the wheats as aspect specifically tied to the dynamics of combustion of different propellant. Negli articoli precedenti (vedi: “Polveri infumi: ecco gli ingredienti” e “Polveri infumi: anche la forma è sostanza” ) abbiamo esaminato il passaggio storico, il processo produttivo, la composizione e le principali tipologie delle polveri infumi. Abbiamo inoltre fatto riferimento alla geometria dei grani come aspetto specificamente legato alla dinamica di combustione dei diversi propellenti.

As shown it is more than sufficient for a general vision of the dusts and for the meditated and conscious approach to the reloading but, we of Armi&Strumenti as often it happens, we try to go over the common manual and propose to follow images and absolutely unpublished analyses. We will show in fact the results obtained by means of the examination of some dusts to the electronic microscope to scansion, in succession more briefly indicated with the acronym SEM, at English “Scanning Electron's Microbroom”. Quanto esposto è più che sufficiente per una visione generale delle polveri e per l’approccio meditato e cosciente alla ricarica ma, noi di Armi&Strumenti come spesso accade, tentiamo di andare oltre la comune manualistica e proponiamo a seguire immagini ed analisi assolutamente inedite. Esporremo infatti i risultati ottenuti mediante l’esame di alcune polveri al microscopio elettronico a scansione, di seguito più brevemente indicato con l’acronimo SEM, dall’inglese “Scanning Electron Microscope”.

The examined dusts Le polveri esaminate

To follow, there is brought back the recapitulatory table of the dusts used for the carrying out of the numerous present images on the article. As well as finding a moderate variedness of photos obtained with traditional techniques, you will have way of appreciating the images to the SEM of 7 of 20 valued dusts. These seven dusts have been chosen favouring the variedness of the geometry of the wheats with exception of the Vhitavuori 3N38 considered in comparison to the N340. Both this propellant in fact, they have the same cylindrical geometry but, in the attempt to notice and to highlight on 3N38 the treatment flemmatizzante, probable principal diversity compared to the N340, we have considered her between the dusts to be submitted to the SEM. A seguire, viene riportata la tabella riassuntiva delle polveri utilizzate per la realizzazione delle numerose immagini presenti sull’articolo. Oltre a trovare una discreta varietà di foto ottenute con tecniche tradizionali, avrete modo di apprezzare le immagini al SEM di 7 delle 20 polveri valutate. Queste sette polveri sono state scelte privilegiando la varietà delle geometrie dei grani ad eccezione della Vhitavuori 3N38 considerata in comparazione alla N340. Entrambi questi propellenti infatti, hanno medesima geometria cilindrica ma, nel tentativo di rilevare ed evidenziare sulla 3N38 il trattamento flemmatizzante, probabile principale diversità rispetto alla N340, l’abbiamo considerata tra le polveri da sottoporre al SEM.

The photos Le foto

Here it reviews it to you photographic numerous dusts examined (click on the image to grow), it will be able to be used for you also at reference for the possible identification of not well-known propellant (staircase graduated in mm): Eccovi la rassegna fotografica delle numerose polveri esaminate (click sull’immagine per ingrandire), potrà anche servirvi da riferimento per l’eventuale identificazione di un propellente non noto (scala graduata in mm):

3N37 3N37	3N38 3N38	450 450	BLC2 BLC2
D032-04 D032-04	DN DN	Granular-f Granular-f	Granular-g Granular-g
HP38 HP38	N135 N135	N140 N140	N310 N310
N320 N320	N340 N340	Rex I Rex I	Rex II Rex II
Rex III Rex III	S060-02 S060-02	Sipe Sipe	SP8 SP8

The SEM (Scanning Electron Microbroom) Il SEM (Scanning Electron Microscope)

The SEM exploits the generation of an electronic bundle that by means of a system of electromagnetic lenses comes deflesso and focused on the sample to be examined. The so generated electronic brush is used to scan an area of the sample, the interaction bundle - sample generates several types of particles that are taken from opportune detectors and converted into electric signals. These last, subsequently elaborate, are used for forming an image at levels of grey that re-printed digitalmente, it is coloured to extol the characteristics it. Il SEM sfrutta la generazione di un fascio elettronico che mediante un sistema di lenti elettromagnetiche viene deflesso e focalizzato sul campione da esaminare. Il pennello elettronico così generato viene usato per scandire un’area del campione, l’interazione fascio-campione genera vari tipi di particelle che vengono rilevate da opportuni detector e convertite in segnali elettrici. Questi ultimi, successivamente elaborati, servono a formare un’immagine a livelli di grigio che rieditata digitalmente, viene colorata per esaltarne le caratteristiche.

- Example of SEM (model JSM-6701F of the JEOL ltd). -- Esempio di SEM (modello JSM-6701F della JEOL ltd.) -

The SEM produces images to high resolution, this means which very near details between them can be examined to high enlargements. For this reason the SEM it can realise an image that is a good tridimensional representation of the surface of the sample, exceeding the limits of the classic optic microscopy. For example, a modern optic microscope can arrive up to about 1000 enlargements and this lets solve, "distinguish", distant separate objects at least 0.2 µm (1µm or micron is equal to a millimetre thousandth), while the SEM, it has a resolutive power inferior to the 20 nm (1nm or nanometro it is equal to a micron thousandth) and a maximum enlargement of 300.000x. Il SEM produce immagini ad alta risoluzione, ciò significa che particolari molto vicini tra loro possono essere esaminati ad alti ingrandimenti. Per questa ragione il SEM può realizzare un’immagine che è una buona rappresentazione tridimensionale della superficie del campione, superando i limiti della microscopia ottica classica. Per esempio, un microscopio ottico moderno può arrivare fino a circa 1000 ingrandimenti e questo permette di risolvere, “distinguere”, oggetti separati distanti almeno 0.2 µm (1µm o micron è pari ad un millesimo di millimetro), mentre il SEM, ha un potere risolutivo inferiore ai 20 nm (1nm o nanometro è pari ad un millesimo di micron) ed un ingrandimento massimo di 300.000x.

- Functional scheme of a SEM -- Schema funzionale di un SEM -

Also the field depth with the SEM is cleanly better, or rather to simplify, the vertical interval within which the observed object can move, without turning out to be put out of focus. To an enlargement of 100x it goes away field depth in the order of the micron for the optic microscope, to the millimetre for the SEM. As far as said, this lets to a wide part of the sample be to fire at the same time. Of against, compared to the traditional microscopy, in the SEM, the sample to be examined must be positioned in an opportune chamber in vain pushed (10^-5 Torr) since the air would interfere with the electronic scansion bundle. Besides the revealers are cooled mediated nitrogen or liquid air to improve the answer (reduction thermic noise) it. Anche la profondità di campo con il SEM è nettamente migliore, ossia per semplificare, l’intervallo verticale entro cui l’oggetto osservato può muoversi, senza risultare sfuocato. Ad un ingrandimento di 100x si va da profondità di campo nell’ordine del micron per il microscopio ottico, al millimetro per il SEM. Per quanto detto, questo permette ad una vasta parte del campione di essere a fuoco contemporaneamente. Di contro, rispetto alla microscopia tradizionale, nel SEM, il campione da esaminare deve essere posizionato in una opportuna camera a vuoto spinto (10^-5 Torr) poiché l’aria interferirebbe con il fascio elettronico di scansione. Inoltre i rivelatori vengono raffreddati mediate azoto od aria liquida per migliorarne la risposta (riduzione rumore termico).

The combination of high enlargements, great resolution, wide depth of field, makes the SEM one of the tools the majority strongly got a job with many fields of the research. La combinazione di alti ingrandimenti, grande risoluzione, larga profondità di campo, rende il SEM uno degli strumenti più fortemente impiegati in molti campi della ricerca.

The spectroscopy EDX (Energy Dispersive X-ray analysis) La spettroscopia EDX (Energy Dispersive X-ray analysis)

The SEM, moreover for the images acquisition, can be also used for that one that is called a spectroscopy. In other words, it is possible to determine qualitatively and quantitativamente, the whole of the elements that constitute the examined substance. In extreme simplification we can say that the bundle of electrons generated by the SEM, when the sample was striking on observation, gives place to the emission of numerous particles and radiation, between the particles we will have the secondary electrons used for the rebuilding of the image and between the radiation we will have also rays X that if opportunely prominent they allow a kind of not destructive chemical analysis of the sample. To explicative headline, we bring back side by side the obtained spectre subjecting to EDX an old currency 100lire. As visible there are noticed two elements that constitute the league of the currency, chromium (Cr) and I shoe (Faith). The width of the woodpeckers on the spectre is correlabile to the concentration of that specific element inside the sample. In the image such concentration is brought back after an opportune mathematic elaboration. Il SEM, oltre che per l’acquisizione di immagini, può essere anche usato per quella che si chiama spettroscopia. In altri termini, è possibile determinare qualitativamente e quantitativamente, l’insieme degli elementi che costituiscono la sostanza esaminata. In estrema semplificazione possiamo dire che il fascio di elettroni generato dal SEM, colpendo il campione in osservazione, dà luogo all’emissione di numerose particelle e radiazioni, tra le particelle avremo gli elettroni secondari usati per la ricostruzione dell’immagine e tra le radiazioni avremo anche dei raggi X che se opportunamente rilevati permettono una sorta di analisi chimica non distruttiva del campione. A titolo esplicativo, riportiamo a fianco lo spettro ottenuto sottoponendo ad EDX una vecchia moneta da 100lire. Come visibile vengono rilevati i due elementi che costituiscono la lega della moneta, cromo (Cr) e ferro (Fe). L’ampiezza dei picchi sullo spettro è correlabile alla concentrazione di quello specifico elemento all’interno del campione. Nell’immagine è riportata tale concentrazione dopo una opportuna elaborazione matematica.

Our images to the microscope Le nostre immagini al microscopio

The harvesting of the images obtained to the SEM has been inserted into the video to be followed. As said, giving priority to different geometry of the wheats, it has been examined 7 typology of dusts (above you list). Like curiosity, thanks to the extreme resolution allowed by the electronic microscope, between several details, you will be able to notice: the superficial wrinkledness of the wheats of dust; a passing court of about 50µm, not visible to naked eye, on the wheats of 3N38; on the wheats of cylindrical shape it is possible to notice besides the "flowing" on the extremities of the wheats we suppose caused, during the production, at the cut of the blade you rotate after extrusion. La raccolta delle immagini ottenute al SEM è stata inserita nel video a seguire. Come detto, dando priorità alla diversa geometria dei grani, sono state esaminate 7 tipologie di polveri (sopra elencate). Come curiosità, grazie all’estrema risoluzione concessa dal microscopio elettronico, tra i vari dettagli, potrete notare: la rugosità superficiale dei grani di polvere; un foro passante di circa 50µm, non visibile ad occhio nudo, sui grani di 3N38; sui grani di forma cilindrica si può inoltre rilevare lo “scorrimento” sulle estremità dei grani supponiamo provocato, durante la produzione, dal taglio della lama rotate dopo estrusione.

The spectroscopy of the dusts La spettroscopia delle polveri

The images to be followed show the spectroscopy noticed for Vihtavuori N340 and for the Vihtavuori 3N38. Since we were expecting we find high concentrations of carbon (the fuel) and oxygen (the comburent). We find besides the nitrogen, evidence that the oxygen is "trapped" in the substance mediated oxides nitrogen note. Le immagini a seguire mostrano le spettroscopie rilevate per la Vihtavuori N340 e per la Vihtavuori 3N38. Come ci aspettavamo troviamo alte concentrazioni di carbonio (il carburante) ed ossigeno (il comburente). Troviamo inoltre l’azoto, evidenza che l’ossigeno viene “intrappolato” nella sostanza mediante ossidi appunto di azoto.

Unfortunately the spectroscopy, for the extreme majority of the substances base what they constitute the propellant in examination, does not allow us to notice the traces of the treatment flemmatizzanti that should differentiate it 3N38 the N340. Purtroppo la spettroscopia, per l’estrema maggioranza delle sostanze base che costituiscono il propellente in esame, non ci consente di rilevare le tracce dei trattamenti flemmatizzanti che dovrebbero differenziare la 3N38 dalla N340.

Also regulating the SEM to reduce the energy of the electrons of scansion, in order to examine the most superficial layers of the wheats (smaller penetration of the particles), those where the concentration of the additive ones should be greater, the elements constituted the treatment do not manage to be distinguished flemmatizzante. Anche regolando il SEM per ridurre l’energia degli elettroni di scansione, al fine di esaminare gli strati più superficiali dei grani (minore penetrazione delle particelle), quelli dove dovrebbe essere maggiore la concentrazione degli additivi, non si riescono a distinguere gli elementi costituenti il trattamento flemmatizzante.

Being conclusive Concludendo

The images picked up in this occasion, let us glimpse the remarkable complexity contained in the processes and in the productive techniques of the propellant. Le immagini raccolte in questa occasione, ci lasciano intravedere la notevole complessità racchiusa nei processi e nelle tecniche produttive dei propellenti.
We hope what as brought back above a new "point of view" has supplied to the reloading lover and it has satisfied at the same time the curiosity of observing really from close up, it is the case of saying it, some propellant for munitions. Ci auguriamo che quanto riportato sopra abbia fornito un nuovo “punto di vista” all’appassionato di ricarica ed abbia soddisfatto nel contempo la curiosità di osservare veramente da vicino, è il caso di dirlo, alcuni propellenti per munizioni.

We are still elaborating the images obtained to the SEM by it to improve the returned one in details terms and the reduction of the noise, in a near publication we will show the results it. Stiamo ancora elaborando le immagini ottenute al SEM per migliorarne la resa in termini di dettagli e la riduzione del rumore, in una prossima pubblicazione ne mostreremo i risultati.

We conclude the article in the hope of being able to keep on offering new and interesting cues in field oplologico. Concludiamo l’articolo nella speranza di poter continuare ad offrire nuovi ed interessanti spunti in ambito oplologico.