Come costruire riscaldatori a infrarossi che non mettano a rischio il proprio laboratorio chimico
Siamo onesti: utilizzare un riscaldatore a infrarossi in una stanza piena di sostanze chimiche volatili è una soluzione piuttosto rischiosa. Se si lavora con solventi infiammabili, una lampada a elemento aperto non è solo uno strumento utile, ma rappresenta anche una fonte di pericolo. Basta una scintilla per causare disastri.
Per ovviare a questo problema, noi incapsuliamo il riscaldatore in un involucro protettivo. Utilizziamo sistemi di chiusura ermetici per isolare completamente l’elemento riscaldante dall’aria circostante.
Il segreto della chiusura ermetica
Ecco come procediamo: avvolgiamo il emittente a infrarossi in un involucro di quarzo o zaffiro ad alta purezza, e lo fissiamo con giunzioni ermetiche. Si tratta, in sostanza, di una “parete fisica” che separa il filamento riscaldante dai vapori chimici pericolosi. Riempiendo quel tubo con vuoto o con gas inerti, si evita che il filamento venga ossidato o che possano verificarsi scintille.
Il problema principale riguarda proprio la chiusura ermetica: la maggior parte delle lampade si rompe perché il vetro e il metallo si espandono a velocità diverse. Per evitare questo, utilizziamo giunzioni rivestite d’oro o di Kovar. Queste giunzioni riescono a resistere alle variazioni di temperatura da 0°C a 800°C senza rompersi.
Affrontare i problemi legati alle sostanze corrosive
Gli agenti chimici utilizzati per la pulizia sono molto pericolosi: emanano vapori che possono danneggiare i cavi e i connettori tradizionali. Per contrastare questo problema, utilizziamo involucri resistenti ai chimici e giunzioni più robuste. Grazie al design compatibile con il vuoto, non c’è rischio che i gas penetrino nella lampada o che le particelle termiche finiscano nel bagno di pulizia. In questo modo, l’intero processo rimane pulito.
Gli svantaggi (perché niente è perfetto)
Voglio essere onesto riguardo a alcuni inconvenienti. Tutti questi sistemi di protezione aumentano il peso del dispositivo. Di conseguenza, il riscaldatore non raggiunge la temperatura desiderata così velocemente come una lampada normale. Inoltre, l’incapsulamento riduce leggermente l’intensità dei raggi infrarossi emessi. Potrebbe essere necessario aumentare la potenza del riscaldatore o concedergli più tempo per raggiungere la temperatura desiderata. Inoltre, bisogna prestare attenzione all’alimentazione elettrica: la corrente richiesta all’avvio è leggermente più elevata, e non vogliamo certo essere noi a far scattare il interruttore di sicurezza per tutto il laboratorio.