Ottenere la temperatura ideale nella fabbricazione di biosensori
Se si vuole costruire biosensori, bisogna fare attenzione alla temperatura: deve essere esattamente quella giusta, né troppo alta né troppo bassa. Altrimenti il substrato si deforma e i legami chimici che lo compongono non resistono.
Per molto tempo si è utilizzati soltanto forni a convezione per riscaldare i materiali. Ma se si vuole utilizzare linee di produzione moderne e digitalizzate, questo metodo è troppo lento. Ecco perché abbiamo passato all’uso di sistemi a infrarossi. Questi sistemi permettono un riscaldamento e un raffreddamento rapidi. È l’unico modo per mantenere la linea di produzione in funzione senza problemi.
I dettagli riguardanti temperatura e lunghezza d’onda
Quando sceglievo un sistema a infrarossi, prestavo attenzione innanzitutto alla lunghezza d’onda. I raggi infrarossi a breve lunghezza d’onda sono ideali quando è necessario che il calore penetri profondamente nel substrato. Quelli a lunghezza d’onda media invece sono utilizzati per trattare solo la superficie del substrato. Per ottenere una potenza elevata, di solito si utilizzano lampade a quarzo ad alta potenza.
Ma qui sta il problema: la rete elettrica. Che si tratti di 220V o 380V, la tensione deve essere stabile. Se la tensione diminuisce anche di poco – parliamo di una variazione del 2% – si può rovinare l’intero lotto di sensori. È frustrante e costoso.
Far funzionare correttamente l’hardware
Nessuno vuole perdere tre ore al giorno per sostituire le lampade durante il turno di lavoro. Ecco perché utilizziamo connettori standard come R7s o SK15. Basta semplicemente sostituire la lampada vecchia con quella nuova. È semplice.
Per far sì che questi sistemi comunicino con il resto della linea di produzione, li collegiamo a controller PID. La lampada non è più semplicemente un elemento riscaldante: fornisce dati in tempo reale.
Un altro trucco: spesso rivestiamo il vetro di quarzo con uno strato speciale. Questo filtra le parti “pericolose” dello spettro luminoso, evitando così che le layer organiche presenti nei sensori vengano distrutte.
I compromessi (perché niente è perfetto)
Il problema è che i raggi infrarossi ad alta intensità generano moltissimo calore inutilizzato. Le lampade sono ottime per riscaldare i materiali, ma il corpo del sensore ne risente. Se si utilizzano ventole di raffreddamento insufficienti o sistemi di raffreddamento ad acqua inadeguati, si creano problemi. Quando la temperatura ambientale aumenta a causa di un raffreddamento insufficiente, la calibrazione dei sensori viene compromessa. È il prezzo da pagare per un livello di intensità termica così elevato.