Fermate la rottura dei vasi di vetro in laboratorio: perché 0,1°C è davvero importante
Se avete mai avuto problemi con il distacco di un tubo di quarzo durante un ciclo di riscaldamento al vuoto, sapete bene quanto possa essere frustrante. È uno spreco di tempo. E di solito il problema dipende dalla curva di trattamento termico utilizzata.
Quando la temperatura varia troppo rapidamente, si creano delle tensioni all’interno del vetro. È qui che entriamo in gioco noi: utilizziamo elementi infrarossi ad alta precisione per mantenere la temperatura stabile, in modo che i vasi rimangano intatti.
Il vero vantaggio di un controllo preciso fino a 0,1°C
La maggior parte degli elementi termici supera leggermente la temperatura desiderata. Ma nel caso di un trattamento termico preciso, anche un piccolo aumento di temperatura di 2°C può far superare al quarzo il suo punto di rottura.
Utilizziamo emettitori infrarossi abbinati a controller PID ad alta frequenza per mantenere la temperatura entro i 0,1°C. È una sfida difficilissima, ma funziona. In questo modo il vetro riesce a rilassarsi uniformemente, dal centro fino alla superficie.
Nessun “colpo termico”. Nessuna rottura spontanea dopo l’uscita del vaso dal forno. Solo vetro stabile.
Perché gli emettitori infrarossi sono migliori dei metodi tradizionali
Abbiamo scelto gli emettitori infrarossi a onde corte perché riescono effettivamente a penetrare nella parete di quarzo. Il calore convenzionale agisce solo sulla superficie, mentre gli emettitori infrarossi agiscono in profondità. Questo elimina quella differenza di temperatura tra l’esterno e l’interno del tubo.
Tuttavia, bisogna assicurarsi che la densità di potenza sia adeguata al diametro del tubo. Le soluzioni ad alta potenza permettono di raggiungere rapidamente la temperatura desiderata. È utile per i cronometri, ma esercita molta pressione sui ventilatori di raffreddamento. Se il sistema di raffreddamento non funziona correttamente, la temperatura ambiente inizierà a influenzare i valori misurati. E una volta che ciò accade, la precisione di 0,1°C scompare.
Come impostare correttamente il sistema in laboratorio
Impostare correttamente il sistema non è complicato, ma bisogna fare attenzione. È necessario utilizzare cavi a bassa impedenza. Altrimenti si verificheranno cadute di tensione che influenzeranno negativamente le letture della temperatura. Consigliamo anche di posizionare i termocoppie il più vicino possibile al quarzo. Perché? Per eliminare eventuali ritardi nelle letture. Il controller deve conoscere esattamente cosa sta succedendo non appena l’emittente inizia a funzionare.
È un equilibrio delicato tra potenza e feedback. Se la posizione dei componenti non è corretta, la temperatura inizierà a oscillare, e i risultati ottenuti saranno instabili. Nessuno vuole questo.