Ambiti di applicazione pratica per forni a tubi di piccole dimensioni (2)

4. Analisi dei gas e ricerca sui sensori

I sensori di gas, i sensori catalitici, gli elementi ceramici e i film sottili funzionali vengono in genere testati in condizioni di riscaldamento con flusso di gas controllato.piccoli forni tubolariÈ possibile creare un ambiente localizzato ad alta temperatura attorno all'elemento sensibile, mantenendo al contempo i cablaggi, i collegamenti del gas e le apparecchiature di misurazione al di fuori della zona ad alta temperatura.

UN20 mm tubo al quarzoOffre una buona visibilità ottica e un volume interno relativamente piccolo. Ciò riduce la quantità di gas di prova necessaria per modificare l'atmosfera intorno al campione. Velocità di scambio del gas più elevate sono vantaggiose per confrontare le risposte del sensore a diverse concentrazioni, ma il tempo di scambio specifico dipende da fattori quali la portata, il volume del tubo di quarzo, i dispositivi di fissaggio e i vincoli a valle.

Per misurare con precisione la risposta al gas, è necessario misurare o calibrare individualmente la temperatura dell'elemento sensibile. Il regolatore del forno controlla la temperatura della camera di riscaldamento, ma la temperatura effettiva dell'elemento può variare a causa di fattori quali la conduzione del filo, il flusso del gas, l'irraggiamento e il montaggio del campione. Pertanto, potrebbe essere necessario utilizzare una termocoppia dedicata o un metodo di misurazione della resistenza calibrato.

5. Ricottura sottovuoto di piccoli elementi

piccoli forni tubolariSono dotate di flange sigillate in acciaio inossidabile e interfacce KF25 per il collegamento diretto a sistemi a vuoto. In condizioni adeguate, le pompe meccaniche convenzionali possono raggiungere livelli di vuoto di circa 20 mTorr, mentre i sistemi di pompe turbomolecolari possono raggiungere circa 10⁻⁵ Torr. Ciò le rende adatte per la ricottura sotto vuoto di fili metallici sottili, lamine, contatti, campioni in polvere e microcomponenti.

La ricottura sottovuoto può ridurre l'ossidazione, rimuovere gli adsorbenti, rilasciare le tensioni e modificare la microstruttura. Grazie al piccolo volume del campione, i forni compatti possono raggiungere le condizioni di processo richieste senza riscaldare camere di grandi dimensioni. Il design con tubi sottili riduce inoltre il volume del vuoto e, a condizione che il sistema sia pulito e ben sigillato, può abbreviare i tempi di evacuazione.

Le prestazioni del vuoto sono influenzate da fattori quali le condizioni degli O-ring, l'allineamento delle flange, l'olio della pompa, la pulizia dei tubi, il degassamento del campione e l'idoneità di valvole e soffietti. La pressione nominale finale descrive la configurazione di pompaggio, non la pressione garantita per ogni ciclo di riscaldamento. Il degassamento in genere aumenta con l'aumentare della temperatura del campione e dei tubi.

6. Studi di vagliatura delle polveri e di formazione di fase

I progetti di sviluppo di materiali spesso mettono a confronto diverse formulazioni, selezionandone infine una per la produzione su larga scala. Ogni formulazione può richiedere solo pochi grammi o anche meno. I piccoli forni sono ideali per lo screening perché possono operare su piccoli lotti con un minore consumo energetico e un ingombro ridotto.

I ricercatori possono utilizzare programmi di riscaldamento programmabili e fasi di mantenimento per studiare i processi di formazione di fase, decomposizione, cristallizzazione o ossidazione. Piccole barchette di quarzo o allumina possono essere collocate all'interno della zona isotermica. Tappi in fibra di allumina a entrambe le estremità del tubo contribuiscono a ridurre le perdite per irraggiamento e devono essere installati prima del riscaldamento.

La coerenza nell'impacchettamento dei campioni è fondamentale quando si confrontano più campioni. È necessario utilizzare lo stesso tipo di contenitore per campioni, la stessa massa del campione, la stessa profondità del letto, la stessa posizione, la stessa portata del gas e lo stesso programma di riscaldamento. I microsistemi possono garantire una buona ripetibilità quando queste variabili sono controllate, ma la loro zona di riscaldamento più corta e uniforme rende il posizionamento del campione più critico rispetto ai forni con zone di riscaldamento più lunghe.