Perché sostituiamo l’aria calda con la radiazione infrarossa nella produzione di biosensori
Quando si costruiscono biosensori, è fondamentale gestire al meglio i processi di essiccazione e stabilizzazione del materiale utilizzato. Per anni, la maggior parte di noi ha utilizzato soltanto sistemi basati sull’uso di aria calda. È un metodo tradizionale, ma presenta dei limiti: bisogna riscaldare un intero ambiente per portare il substrato alla temperatura desiderata. Il processo è lento e noioso… e, onestamente, rappresenta uno spreco di tempo.
L’attesa è la parte peggiore.
Ed è qui che entrano in gioco le lampade a radiazione infrarossa. Invece di riscaldare l’aria intorno al substrato, queste lampade emettono radiazioni elettromagnetiche direttamente sul substrato stesso. È come passare da un ambiente freddo a uno illuminato dalla luce solare. Il tempo necessario per raggiungere la temperatura desiderata diminuisce notevolmente. Nel caso dei processi di lavorazione dei semiconduttori, aspettare che l’ambiente si riscaldi completamente è davvero un problema per la produttività. Con le lampade a radiazione infrarossa, invece, si raggiunge la temperatura desiderata quasi istantaneamente.
Per ottenere risultati ottimali
Per questo scopo utilizziamo lampade ad alta densità energetica. Tuttavia, c’è un trucco da seguire: bisogna regolare la lunghezza d’onda della radiazione in modo che corrisponda ai materiali utilizzati nel biosensore. In questo modo, la strato attivo viene trattato correttamente, senza che venga danneggiato il supporto su cui è posizionato.
Tuttavia, bisogna fare attenzione: se si utilizzano troppe energie in una piccola area, si creano zone troppo calde. Un errore può danneggiare i delicati strati presenti sul substrato. Per evitare questo, abbiniamo le lampade a pirometri a radiazione infrarossa e a controller PID a circuito chiuso. Questi dispositivi permettono di mantenere la temperatura superficiale entro valori compresi tra ±1°C. È un grande vantaggio sapere che la macchina controlla automaticamente la temperatura, così non dobbiamo farlo noi.
I compromessi (perché ci sono sempre dei limiti)
Le lampade a radiazione infrarossa sono estremamente veloci, ma funzionano solo in presenza di una linea di visuale libera. L’aria calda avvolge il substrato come una coperta, mentre le radiazioni infrarosse hanno bisogno di una linea di visuale diretta. Se il sensore ha una forma particolare o presenta scanalature profonde, si creano delle “zone d’ombra” dove il calore non riesce a raggiungere il substrato. Di solito risolviamo questo problema utilizzando riflettori per deviare le radiazioni o utilizzando più lampade per illuminare il substrato da diverse angolazioni.
Un ultimo punto importante: il sistema di raffreddamento deve essere efficace. Poiché il substrato si surriscalda molto rapidamente, è necessario assorbire il calore altrettanto velocemente. Altrimenti, si rischia che il substrato si deformi a causa del calore, e questo è un problema che nessuno vuole affrontare.