Fermando le perdite termiche nella fabbricazione dei biosensori
Quando si riscalda il substrato del biosensore, è necessario che l’energia vada esattamente dove deve andare.
Tuttavia, nel caso della maggior parte dei sistemi a semiconduttori, le lampade a infrarossi emettono calore in tutte le direzioni. In pratica, l’energia non arriva mai sul substrato stesso, ma riscalda soltanto le pareti interne dell’apparecchiatura. Se non si può nemmeno toccare l’esterno dell’apparecchio senza bruciarsi la mano, allora c’è una perdita termica.
Come far sì che il calore vada effettivamente dove vogliamo
Per risolvere questo problema, utilizziamo tecnologie a infrarossi direzionali. Invece di utilizzare semplicemente tubi di quarzo, utilizziamo lampade dotate di riflettori o rivestimenti speciali. È come mettere un ugello su un tubo: in questo modo, i raggi infrarossi vengono diretti esattamente sul substrato. Riducendo la dimensione del fascio di luce, si evita che l’energia vada dispersa e colpisca le pareti della camera di lavoro.
Il risultato? Il substrato raggiunge più rapidamente la temperatura desiderata, e l’apparecchiatura rimane fresca al tatto.
I limiti e come affrontarli
C’è però un compromesso da considerare: poiché tutto il calore viene concentrato in un unico punto, l’intensità è molto alta. Questo è vantaggioso per l’apparecchiatura stessa, ma mette a dura prova il materiale del biosensore. Se si aumenta troppo rapidamente la temperatura, si può causare deformazioni nel materiale o shock termici. È quindi necessario regolare con attenzione il controller PID, per assicurarsi che l’aumento di temperatura avvenga in modo graduale.
Un impatto minore e più sicuro
Evitare le perdite termiche non serve solo a ridurre i costi energetici, ma rende anche il laboratorio più sicuro. Quando le pareti interne non assorbono energia inutile, la temperatura del telaio esterno diminuisce. Questo significa che non è più necessario utilizzare ventilatori grandi e rumorosi o dissipatori termici ingombranti che occupano metà dello spazio disponibile. Inoltre, è possibile posizionare queste lampade in spazi molto più ristretti. Poiché il calore è diretto, è possibile avvicinare la lampada alla parte da trattare, senza temere che i componenti plastici si scaldino o che i sensori vicini vengano danneggiati. Collegando la lampada a una fonte di alimentazione precisa, si ha completo controllo su dove va ogni singolo watt di energia.