Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

ultrafemico
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Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da ultrafemico » 23/09/2018, 17:02

Cari tutti,
vorrei sapere se qualcuno di voi ha provato a costruire una camera a nebbia. Io ne vorrei costruire una grande (di almeno 1-1,5 m di lato). Ho accesso ad azoto liquido per raffreddare il sistema, ma vorrei sapere se qualcuno di voi ha già esperienze in questo campo. Io ho provato a costruirne una piccola ma non ci sono riuscito, probabilmente perché non isolavo alla perfezione il volume con il vapore di alcol isopropilico.
Aspetto suggerimenti.



lello98

Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da lello98 » 23/09/2018, 17:23

Ciao Ultrafemico, ben ritrovato!
Ti segnalo, se non l'hai già vista, questa discussione [Local Link Removed for Guests].



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eliocor
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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da eliocor » 24/09/2018, 1:15

Ho ripetuto più volte (anche 2 mesi fa) lo stesso esperimento con la stessa camera riportata nell'altro post: dopo pochi minuti si vedono le prime tracce.
Se dovessi ripeterlo apporterei le seguenti modifiche:
- illuminazione più radente e a LED (già fatto le ultime volte) al contrario di quella dei video
- posizionamento della telecamera PERPENDICOLARE al piano della camera a nebbia (era laterale)
- rifacimento della camera con una migliore applicazione della vernice nera (che ora, a contatto con l'alcool isopropilico e grazie alle basse temperature tende a "squamarsi"). Magari una lastra in alluminio anodizzato nero potrebbe essere la panacea!

Assolutamente non ti consiglio l'uso dell'azoto liquido (vedi l'altro link) perché troppo freddo.
L'uso delle celle peltier (anche a più stadi e con raffreddamento ad acqua) è una palla micidiale e veramente poco comodo. Avrebbe senso solo per una installazione permanente. Per provare, il buon vecchio ghiaccio secco è ancora il metodo più pratico e sicuro*.
Devo dire che non mi è chiara la ragione di una camera con superficie superiore a 1mq... Cosa avresti da guadagnare? Le dimensioni di una vaschetta per pesciolini sono più che sufficienti.
In base alla mia esperienza avrebbe senso SOLO per un museo MOLTO frequentato e per "molto" intendo un qualcosa che è al di fuori di qualsiasi museo italiano della scienza. Forse quelli tedeschi o inglesi necessiterebbero di simili dimensioni.
Evita di fare il passo più lungo della gamba: prima di arrivare ad una camera a nebbia che funziona già dai primi minuti (nella letteratura vedrai che di norma dicono che devi attendere almeno una ventina di minuti e ti suggeriscono di utilizzare l'alta tensione per rimuovere gli ioni) sono passato attraverso varie iterazioni e metodi di costruzione.
Se la costruisci come da miei suggerimenti non spenderai più di 30-40 euro (ghiaccio secco escluso). Mal che vada puoi sempre cercare di migliorarla in seguito.
Ripeto: non tentare di fare il passo più lungo della gamba!

*) in realtà ci sarebbe un OTTIMO sistema ibrido che potrebbe dare risultati ottimali e richiedere manutenzione quasi nulla, ma richiederebbe l'intervento di un frigorista per preparare parte dell'impianto.
Ma credo sia un po' troppo presto per descriverti la soluzione. Prima è meglio che tu riesca a farne funzionare una, meglio se abbastanza piccola!


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cicastol
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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da cicastol » 24/09/2018, 13:30

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
23/09/2018, 17:02
Io ho provato a costruirne una piccola ma non ci sono riuscito,
Se hai avuto già problemi a costruirne una piccola figurati una da 1-1,5m !!!
Seguirei i consigli di Elio.



ultrafemico
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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da ultrafemico » 27/09/2018, 8:25

Grazie Lello98 e grazie a tutti per i preziosi suggerimenti.
In realtà io voglio costruire una camera a nebbia veramente grande perché la voglio esporre in un museo (Museo Universitario di Scienze della Terra di Sapienza Università di Roma). Inutile costruire una camera piccola quando poi si persentano gruppi di 20-30 studenti (o più). Mi piacerebbe molto avere l'effetto di camere a nebbia professionali (ma in vendita a prezzi che vanno dai 50 ai 130 k€...) che sono molto basse e con un'ampia superficie orizzontale. In queste camere i visitatori si affacciano e guardano verso il basso. L'effetto è veramente strabiliante.

Io proponevo l'azoto liquido perché ho accesso libero a questa sostanza. Ho anche provato a mischiarlo con il normale alcol etilico denaturato. In questo modo si abbassa di molto la temperatura e il mix ha una consistenza di melassa. Per la CO2 solida mi è più difficile procurarmela, e dovrei andarla ad acquistare più volte a settimana, in un'azienda piuttosto lontana (ma sempre a Roma).

Ho provato con una camera più piccola ma penso di non esserci riuscito perché non isolavo perfettamente la vaschetta dei pesci dall'esterno. Per questo motivo, prima di partire con un progetto più importante, chiedevo se qualcuno/a di voi si fosse cimentato/a su un progetto di dimensioni metriche.

Io ho poi bisogno di una camera che permetta l'introduzione di materiale radioattivo (es. campioni di minerali con U-Th o siringate di radon), quindi il sistema proposto da eliocor non è molto funzionale per i miei scopi.
Saluti



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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da eliocor » 27/09/2018, 9:46

Penso che non ti siano chiare alcune cose:
- se non riesci a far funzionare una camera piccola, scordati di ottenere risultati con una grande
- non capisco perché tu abbia utilizzato alcool etilico (e per di più denaturato!) quando ovunque si usa l'isopropilico [IPA] PURO (almeno al 99%) e attento che non sia una miscela azeotropa! Per esperienza personale non sono mai riuscito a combinare nulla: dipende sicuramente dal fatto che che come per l'IPA, normalmente si trova miscelato con almeno il 10% di acqua.
- ho già spiegato perché l'azoto liquido è inutile (beh, si potrebbe utilizzare ma in maniera indiretta ma sarebbe comunque una palla!)
- hai tenuto conto della potenziale pericolosità dell'azoto liquido? sia come ustioni che per asfissia? Non faresti un bella figura asfissiando una scolaresca senza che essa se ne accorga!
- per fare funzionare (almeno per poco tempo) una camera a nebbia non c'è assolutamente bisogno di isolamento termico: puoi farla con una capsula petri e senza usare alcun isolante.
- ho fatto camere più grandi (almeno 50x60cm) ma le considero poco pratiche e sono passato a dimensioni minori: senza troppi patemi d'animo una scolaresca riesce a vedere senza troppi problemi. Parlo per esperienza personale, avendo presentato il dispositivo alla notte dei ricercatori, l'Immaginario Scientifico, degli istituti nel periodo di visita da parte degli studenti delle medie.
- deduco che tu non abba visto i video, altrimenti non ti saresti lamentato della PRESUNTA impossibilità di mettere materiali radioattivi nella camera. Se costruita bene, le tracce ritornano a vedersi dopo 20-30 secondi dalla apertura completa della camera. Altrimenti è sufficiente mettere un sportellino laterale e mettere il campione con una bacchettina.
- e tu in un luogo pubblico vorresti portare siringhe piene di Radon? Ho qualche dubbio che te lo facciano fare: in molti musei persino l'esposizione di minerali radioattivi (pur chiusi in teca) è vietata!
- ricordati che gli emettitori alfa (generano dei bellissimi pennacchi) vengono in poco tempo coperti dall'IPA presente in sospensione nella camera, riducendo di moltissimo l'effetto a causa della schermatura fatta dal leggerissimo strato di alcool.
- è chiaro che non hai mai usato il ghiaccio secco: 8kg sono sufficienti (se conservati secondo tutti i crismi) per almeno 3 giorni. Se prendi una confezione da 15 kg riesci a "lavorare" per circa 5 giorni.
- come faresti la manutenzione della camera? l'alcool condensato devi rimuoverlo dal fondo con periodi che dipendono da comem è stata costruita la camera. Come smaltisci i "fumi" dell'IPA? Una camera a nebbia la puoi riconoscere a naso mentre entri nella stanza!
- le camere da museo costano e per svariate ragioni! Non solo perché sono pezzi quasi unici ma anche perché per funzionare a lungo necessitano di molti accorgimenti "ingegnosi".

Potrei andare avanti ad elencare punti per un bel pezzo ma la sostanza è:
non sei riuscito a farne funzionare una piccola (e ti posso garantire che non è poi così difficile usando i materiali giusti) e vorresti farne una gigantesca?
Lascia perdere i voli pindarici e mantieni i piedi per terra. Comincia con qualcosa di semplice e poi passa a realizzazioni più complicate. Scoprirai che i problemi e i costi aumenteranno in maniera esponenziale alle dimensioni della camera!

P.S.: non so il tuo rapporto con le scolaresche, ma di quelli che, obbligati, fanno visita ai musei/mostre/fiere/... direi che meno del 20% hanno uno span attentivo superiore ai due minuti! Parlo per esperienza personale. E quelli che fanno domande intelligenti (dopo la presentazione e spiegazione) sono ancora di meno!
P.P.S.: [IIRC] hai provato a chiedere al tuo dipartimento se ti finanzia il progetto?


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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da lodovico » 27/09/2018, 16:17

Ciao,
anche io ho fatto qualche esperienza con una camera a nebbia. Ai link sotto trovate le descrizioni della camera che ho realizzato :
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La mia camera va a ghiaccio secco (neve carbonica) che compro da un rivenditore di gas tecnici, me la prepara facendo espandere la C02 da un bombolone e raccogliendo la "neve" in un contenitore termico, devo dire che è abbastanza comodo ed economico.

Sono d'accordo con Elio, fare una camera a nebbia è relativamente facile ma ci vogliono parecchi accorgimenti per farla funzionare bene e, almeno nel mio caso, ho dovuto fare un pò di prove andate a vuoto prima di trovare la giusta combinazione di alcol, resistenze, ghiaccio secco, etc ...

Farne una da 1 metro secondo me è da "fantascienza" , inoltre verrebbe a costare uno sproposito. Molto megio sarebbe mettere una telecamera su di uno camera più piccola e proiettare l'immagine su di un schermo a parete.

Lodovico


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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da ultrafemico » 30/09/2018, 14:38

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
Penso che non ti siano chiare alcune cose:
- se non riesci a far funzionare una camera piccola, scordati di ottenere risultati con una grande
Grazie per il supporto eliocor! (ironico...)
Dico che se avessi tutto chiaro non avrei postato questo argomento sul forum, non trovi?
Riguardo la camera piccola io ho usato un approccio veramente fai-da-te (con la vasca in plastica per l'acquario, mentre ora ho in mente un progetto più serio, fatto con tutti i crismi.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- non capisco perché tu abbia utilizzato alcool etilico (e per di più denaturato!) quando ovunque si usa l'isopropilico [IPA] PURO (almeno al 99%) e attento che non sia una miscela azeotropa! Per esperienza personale non sono mai riuscito a combinare nulla: dipende sicuramente dal fatto che che come per l'IPA, normalmente si trova miscelato con almeno il 10% di acqua.
Evidentemente c'è stato un misunderstanding. Io ho usato alcool isopropilico puro. Ho scritto di avere usato un mix tra azoto liquido e alcool etilico (denaturato) per produrre una sostanza che si trova a una temperatura più alta dell'azoto liquido puro (a metà strada tra l'azoto liquido e il ghiaccio secco.
In realtà ho fatto un esperimento anche con il ghiaccio secco e con l'azoto liquido puro. In tutti e tre i casi non sono riuscito a vedere la formazione della nebbiolina. Come unica soluzione devo quindi pensare che l'alco0l isopropilico (vendutomi puro al 99,9%) era un bidone. L'ho acquistato qui: [External Link Removed for Guests].
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- ho già spiegato perché l'azoto liquido è inutile (beh, si potrebbe utilizzare ma in maniera indiretta ma sarebbe comunque una palla!)
Dire che è inutile è una parolona grossa. Raffredda forse tanto, ma l'effetto lo si ottiene lo stesso (perché l'effetto richiesto è quello di condensare i vapori di alcool isopropilico.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- hai tenuto conto della potenziale pericolosità dell'azoto liquido? sia come ustioni che per asfissia? Non faresti un bella figura asfissiando una scolaresca senza che essa se ne accorga!
Certo che sì. Ovviamente i visitatori non vedrebbero né toccherebbero mai l'azoto liquido. Poi 2-3 litri di azoto liquido in uno spazio di oltre 2000 metri cubi non penso possano essere considerati un pericolo.

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- per fare funzionare (almeno per poco tempo) una camera a nebbia non c'è assolutamente bisogno di isolamento termico: puoi farla con una capsula petri e senza usare alcun isolante.
Io la devo far funzionare per circa 5-7 ore al giorno.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- ho fatto camere più grandi (almeno 50x60cm) ma le considero poco pratiche e sono passato a dimensioni minori: senza troppi patemi d'animo una scolaresca riesce a vedere senza troppi problemi. Parlo per esperienza personale, avendo presentato il dispositivo alla notte dei ricercatori, l'Immaginario Scientifico, degli istituti nel periodo di visita da parte degli studenti delle medie.
Le camere che ho visto io (professionali) hanno un lato superiore a 1 metro e quelle sono il mio target (da costruire fai-da-te, però).
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- deduco che tu non abba visto i video, altrimenti non ti saresti lamentato della PRESUNTA impossibilità di mettere materiali radioattivi nella camera. Se costruita bene, le tracce ritornano a vedersi dopo 20-30 secondi dalla apertura completa della camera. Altrimenti è sufficiente mettere un sportellino laterale e mettere il campione con una bacchettina.
Sì, ho visto quei video e tanti altri in giro. La camera che hai costruito tu è complessa da smontare per inserire e spostare vari tipi di sorgenti. Quello di cui ho bisogno io è inserire e allontanare sorgenti radioattive (serie, non la bacchetta da saldatori al 2% di Th...). Parlo di minerali veri (uraninite, sklodowskite, etc.). Intendo anche la possibilità di inserire siringate di radon nella camera.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- e tu in un luogo pubblico vorresti portare siringhe piene di Radon? Ho qualche dubbio che te lo facciano fare: in molti musei persino l'esposizione di minerali radioattivi (pur chiusi in teca) è vietata!
Ti piaccia o non ti piaccia di radon ne abbiamo fin troppo. Nei musei di mineralogia ci sono anche campioni radioattivi con tutto il figliolame di contorno.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- ricordati che gli emettitori alfa (generano dei bellissimi pennacchi) vengono in poco tempo coperti dall'IPA presente in sospensione nella camera, riducendo di moltissimo l'effetto a causa della schermatura fatta dal leggerissimo strato di alcool.
Questa non l'ho capita.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- è chiaro che non hai mai usato il ghiaccio secco: 8kg sono sufficienti (se conservati secondo tutti i crismi) per almeno 3 giorni. Se prendi una confezione da 15 kg riesci a "lavorare" per circa 5 giorni.
In realtà lavoro da 25 anni nei laboratori scientifici di molte nazioni (fare una lista sarebbe noiosa, ma se vuoi te la mando in privato). Se ti dico che per me è scomodo lo dico con cognizione di causa. Perché devo fare 20 km per acquistare ghiaccio secco quando ho a disposizione tutto l'azoto liquido di cui ho bisogno?
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- come faresti la manutenzione della camera? l'alcool condensato devi rimuoverlo dal fondo con periodi che dipendono da comem è stata costruita la camera. Come smaltisci i "fumi" dell'IPA? Una camera a nebbia la puoi riconoscere a naso mentre entri nella stanza!
Questa è una delle cose che chiedevo quando ho chiesto aiuto in questo forun, non trovi? Ad ogni modo ho la possibilità di smaltire qualsiasi tipo di fumi o vapori.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
- le camere da museo costano e per svariate ragioni! Non solo perché sono pezzi quasi unici ma anche perché per funzionare a lungo necessitano di molti accorgimenti "ingegnosi".
No se sono semplici da costruire. Il principio è elementare e non le ritengo postazioni complesse (di complesso c'è ben altro).
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
Potrei andare avanti ad elencare punti per un bel pezzo ma la sostanza è:
non sei riuscito a farne funzionare una piccola (e ti posso garantire che non è poi così difficile usando i materiali giusti) e vorresti farne una gigantesca?
Lascia perdere i voli pindarici e mantieni i piedi per terra. Comincia con qualcosa di semplice e poi passa a realizzazioni più complicate. Scoprirai che i problemi e i costi aumenteranno in maniera esponenziale alle dimensioni della camera!
Di nuovo: grazie per l'incoraggiamento. Non avrei bisogno di scrivere su questo forum se ricevessi suggerimenti di questo tipo. Ti assicuro che i piedi li ho ben piantati per terra (non per niente sono un geologo). Ripeto che per me questa non è una postazione complicata.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
P.S.: non so il tuo rapporto con le scolaresche, ma di quelli che, obbligati, fanno visita ai musei/mostre/fiere/... direi che meno del 20% hanno uno span attentivo superiore ai due minuti! Parlo per esperienza personale. E quelli che fanno domande intelligenti (dopo la presentazione e spiegazione) sono ancora di meno!
Anche io ho una modesta esperienza in ambito di divulgazione scientifica in vari settori e ti assicuro che con le giuste parole i ragazzi a partire dalla terza elementare restano a bocca aperta se sai raccontare loro una bella storia.
[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 9:46
P.P.S.: [IIRC] hai provato a chiedere al tuo dipartimento se ti finanzia il progetto?
Sì, ho accesso a fondi, per questo la mia intenzione è quella di costruire una postazione seria.



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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da ultrafemico » 30/09/2018, 14:42

[Local Link Removed for Guests] ha scritto: [Local Link Removed for Guests]
27/09/2018, 16:17
Farne una da 1 metro secondo me è da "fantascienza" , inoltre verrebbe a costare uno sproposito. Molto megio sarebbe mettere una telecamera su di uno camera più piccola e proiettare l'immagine su di un schermo a parete.
Lodovico
Perché parli di fantascienza? Camere di queste dimensioni ne esistono tante, anche se è vero che se le fanno pagare un botto (da 70 a 130 k€). Il grosso del costo sta nel sistema di raffreddamento (che non utilizza componenti esterni quali ghiaccio secco o azoto liquido) ma solo impianti elettrici.
Eliminando la sorgente di freddo, costruire una camera a nebbia è veramente poco costoso. Bastano delle lastre di vetro sufficientemente spesse, plastica, colla, luci, l'alcool isopropilico giusto e poco altro. Diciamo che un budget di 2-3 k€ io penso che sia più che sufficiente per ottenere un buon prodotto.



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Re: Camera a nebbia - Cloud Chamber - Camera di Wilson

Messaggio da eliocor » 30/09/2018, 15:26

Noto una notevole serie di contraddiazioni in ciò che scrivi...
Da una parte ti presenti come un neofita (e fai domande che lo confermano), da una altra dici che sei più che addentro nell'argomento e ti poni "ai piani alti".
Non credi che potrebbe esserti d'aiuto spiegare chiaramente e dettagliatamente cosa hai fatto sino ad ora e quali sono gli scogli che hai dovuto affrontare?
A tutti gli effetti della tua realizzazione hai parlato in maniera più che vaga.
Infatti neanche riesco a capire come tu non sia riuscito a farne funzionare una piccola: bene o male a me hanno funzionato SEMPRE, sin dalla prima prova! Tutti gli esperimenti successivi mi sono semplicemente serviti ad affinare il dispositivo perché potesse funzionare per almeno 12 ore di seguito, esclusi i pochi minuti di manutenzione (necessari sempre e comunque) ogni qualche ora di funzionamento.
Non conosco neppure le tue capacità realizzative/meccaniche: se già ti poni problemi su come posizionare un campione nella camera... beh, siamo messi male! Ci sono possibili soluzioni semplicissime ed estremamente efficienti.
Una volta che avrai realizzato una camera FUNZIONANTE (anche piccola) e l'avrai fatta andare per svariate ore, incomincierai a scoprire i loro punti deboli, ad esempio: chi pulisce la condensa che si forma all'esterno della camera? Qualcuno lo deve fare: sei sempre presente quando è attiva?
Ad esempio: fai tanto il figo perché puoi avere a portata di mano l'LN2 (che come ho già scritto, raffredda troppo e ti troveresti con una bella "crosta" bianca che ridurrebbe troppo il contrasto) e poi ti procuri dell'IPA ("ufficialmente" puro!) via Amazon, senza neanche sapere che esso è igroscopico ed il tappo di quella confezione non è sufficiente a proteggerlo! Per la conservazione dell'IPA puro si usano altri contenitori (generalmente metallici) con doppio tappo!

ma tanto vedo che ti sei già risposto da solo: non so perché ma la tua risposta mi fa venir in mente la "sindrome di Gundam"...
Perché parli di fantascienza? Camere di queste dimensioni ne esistono tante, anche se è vero che se le fanno pagare un botto (da 70 a 130 k€). Il grosso del costo sta nel sistema di raffreddamento (che non utilizza componenti esterni quali ghiaccio secco o azoto liquido) ma solo impianti elettrici.
Eliminando la sorgente di freddo, costruire una camera a nebbia è veramente poco costoso. Bastano delle lastre di vetro sufficientemente spesse, plastica, colla, luci, l'alcool isopropilico giusto e poco altro. Diciamo che un budget di 2-3 k€ io penso che sia più che sufficiente per ottenere un buon prodotto.
Bene: quando la avrai costruita e la farai funzionare, invitami a Roma: sarò il primo a farti pubblicità.

P.S.: il rapportodi espansione del LN2 è di "solo" 1:694... A me darebbe un po' da pensare...
Ultima modifica di eliocor il 30/09/2018, 16:25, modificato 1 volta in totale.


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