Introdução

Na nova fonte de luz sincrotron, Sirius, as câmaras de vácuo necessitam de ambientes com pressões na faixa de ultra alto vácuo (UHV – 10-9 a 10-12mbar), isso é necessário para que o feixe de elétrons tenha um nível aceitável de espalhamento devido ao choque com moléculas de gás e geração de radiação bremsstrahlung, e para as linhas de luz se deve a fatores que visam proteger os seus elementos ópticos como os monocromadores e os espelhos de contaminantes e por trabalharem em temperaturas criogênicas. Para conseguir atingir este nível de pressão de vácuo são necessários bombas adequadas e processos que permitam chegar nessas pressões.

Um dos processos, que utilizamos é o que denominamos bakeout. Este processo consiste em aquecer as câmaras de vácuo a temperaturas superiores a 100ºC, podendo chegar a até 200ºC, para promover a dessorção das moléculas de água que se encontram adsorvidas a superfície interna da câmara. Essas moléculas adsorvidas saem constantemente da superfície interna da câmara, limitando a pressão final da câmara por períodos de tempo que variam de dias até meses. Para reduzir esse tempo de bombeamento exponencialmente utiliza-se o processo de bakeout. Conforme figura 1, abaixo, exemplo de câmara preparada para realizar o processo de bakeout.

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Figura 1: Estação experimental preparada para bakeout (a) e detalhe da fita de aquecimento na preparação do bakeout (b).

No processo de bakeout é necessário enrolar na câmara fitas de aquecimento, distribuir medidores de temperatura para controle e também colocar sobre toda a superfície da câmara camadas de papel alumínio para realizar a homogeneização da temperatura em toda a superfície. Esse processo na maioria dos casos é demorado e depende da ação humana na distribuição das fitas e medidores de temperatura, trazendo problemas ao procedimento como na homogeneização da temperatura. Visando facilitar e melhorar o processo, idealmente podemos colocar a câmara em um ambiente de temperatura controlada, como uma estufa, como na figura 2, reduzindo assim a dependência por processos manuais, falhas na homogeneização e na montagem do bakeout.

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Figura 2: Cabana de bakeout modular (a) e detalhe de aquecedor com circulador de ar para aumentar a homogeneização da estufa (b).

Finalmente, o desafio é fornecer uma estufa de fácil montagem conforme a figura 3, com estrutura e mantas de isolamento, com aquecedores com circuladores de ar para aumentar a homogeneização da estufa e controladores para temperatura e tempo de bakeout. Elas devem ser confeccionadas conforme desenho da câmara enviada e atendendo a descrição abaixo.

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Figura 3: Exemplo de customização e facilidade de montagem das estufas tipo cabanas.

Parâmetros Técnicos

  • Sistema de controle de temperatura de 0 a 250ºC, com PID programável, sistemas de rampas de aquecimento e proteção para temperaturas superiores a 250ºC.
  • Controle do processo de bakeout por tempo, programável para horas e dias.
  • Controle local da temperatura da câmara por sensor modelo: termopar tipo K ou PT100.
  • Conexões elétricas que atendam a norma NBR 5410:2004 e NR10.
  • Sistema de aquecedores com recirculação de ar, com módulos com potência de 2500W e 220V e fluxo de ar de 200cbm/h, sendo que o número de módulos será definido por tamanho e necessidade de cada estufa.
  • As mantas de isolamento devem ser de fácil manuseio e dobráveis, para facilitar a montagem da estufa e o acondicionamento quando não estiverem em uso.
  • As mantas devem isolar o seu interior em 250ºC no máximo para o exterior a 24ºC, sendo que na superfície externa da estufa não ultrapasse os 60ºC.
  • Os encaixes entre mantas devem ser realizados via velcro e a fixação na estrutura de alumínio em olhais.
  • Estrutura em alumínio para suporte das mantas e sistemas de aquecimento.

Demanda

A demanda específica dessa classe de componentes para o Sirius, por sua vez, é estimada em torno de 20 estufas de diversos modelos atendendo as câmaras ultra alto vácuo para os monocromadores, espelhos, estações experimentais e trechos de caminho de vácuo. Elas serão distribuídas pelas linhas de luz do Sirius, que serão construídas ao longo das próximas décadas. Sem levar em conta câmaras adjacentes, que também necessitaram de estufas modulares.

Referências, quando aplicáveis, estão disponíveis no Anexo 1 do edital FAPESP/FINEP.

Perguntas Frequentes

Perguntas feitas pelas empresas durante o decorrer do período do Edital serão adicionadas aqui com a resposta dada pelo responsável pelo desafio. Clique na pergunta para abrir a resposta.

Pergunta 1

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