Perché stiamo sostituendo l’aria calda con le lampade a infrarossi nei laboratori di bio-sensori
Quando si costruiscono i bio-sensori, le fasi di essiccazione e raffreddamento rappresentano spesso dei passaggi noiosi e complicati. Da anni, il metodo standard è quello di utilizzare aria calda per riscaldare la zona intorno al sensore. Ma, onestamente, è un processo lento e inefficiente.
Il problema è che i sistemi basati sull’aria calda impiegano troppo tempo per riscaldare lo spazio circostante il sensore, prima che il sensore stesso diventi caldo. È uno spreco di tempo ed energia.
Ecco perché stiamo passando alle lampade a infrarossi.
Il problema legato all’attesa
Pensate a come funziona l’aria calda: bisogna prima riscaldare l’aria, e poi l’aria deve riscaldare il sensore. È come cercare di riscaldare una stanza con un termosifone, prima ancora di entrare nella stanza stessa: c’è un ritardo enorme.
Le lampade a infrarossi funzionano in modo diverso: emettono energia radiante. I fotoni colpiscono direttamente il substrato su cui si trova il sensore.
Nel mondo della produzione di semiconduttori, questo rappresenta un grande vantaggio: non bisogna aspettare che la camera di trattamento si riscaldi completamente. Il riscaldamento avviene quasi istantaneamente. Inoltre, poiché i bio-sensori a film sottile sono estremamente delicati, farli entrare e uscire dalla zona di riscaldamento più rapidamente significa che gli strati organici presenti nel sensore non hanno il tempo di danneggiarsi.
Risparmio di spazio
Uno dei vantaggi principali è che si riduce lo spazio necessario per il funzionamento del sistema. Non è più necessario utilizzare ventilatori potenti o sistemi complessi per far circolare l’aria calda. Basta semplicemente collegare le lampade direttamente sopra la cinghia trasportatrice. È molto semplice.
Tuttavia, non si può utilizzare tutta la potenza disponibile delle lampade. Se si applica troppa energia in un’unica zona, si creano zone calde che possono danneggiare il substrato. Bisogna quindi trovare il giusto equilibrio tra la distanza tra le lampade e la velocità di movimento della cinghia trasportatrice.
I limiti (perché ci sono sempre dei limiti)
Le lampade a infrarossi sono veloci, ma agiscono in modo diretto. A differenza dell’aria calda, che riscalda tutto intorno, le lampade a infrarossi riscaldano soltanto quelle zone che riescono a “vedere”. Se il sensore ha una forma 3D complessa, ci saranno delle zone in cui il calore non arriva. Di solito per risolvere questo problema si utilizzano riflettori per dirigersi verso quelle zone nascoste.
E infine, c’è un altro aspetto importante: bisogna assicurarsi che le zone di raffreddamento funzionino correttamente. Poiché le lampade a infrarossi forniscono un’energia molto concentrata, le parti interessate rimangono calde. Se non si elimina rapidamente quel calore, esso può influire negativamente sulla calibrazione del sensore. È quindi necessario raffreddare rapidamente il sensore per mantenere tutti i parametri stabili.