¿Cuánto tiempo se tarda en enfriar un horno de ambiente de muestra de 1000 grados C a 80 grados C? Respuesta:4,5 horas. Esto desperdicia mucho tiempo precioso del haz de neutrones, entonces, ¿qué ha estado haciendo SINE2020 al respecto?

Muchos experimentos de neutrones se realizan en el vacío, por lo que el equipo del entorno de la muestra debe estar bien aislado; esto causa un pequeño problema cuando desea volver a enfriar la muestra. ¡Las leyes de la física simplemente se interponen en el camino! Los últimos cientos de grados son particularmente difíciles y lentos. Actualmente, la rutina es llenar el horno una vez que llega a 150 ° C con un gas, deje que la temperatura se enfríe y nivele, y luego evacuar este gas más caliente antes de volver a llenar el recipiente. El proceso de llenado es manual y todo el proceso requiere mucho tiempo.

Afortunadamente, un equipo de ISIS Neutron y Muon Source ha estado trabajando en este problema para hacer que el proceso sea más rápido y eficiente.

Su primer paso fue establecer la temperatura máxima a la que se podía dejar entrar el gas al horno sin sobrecalentar la cola exterior. Después de una serie de pruebas, esto se estableció a 500 ° C. La siguiente etapa fue establecer un flujo de gas de enfriamiento en lugar de utilizar el proceso por lotes descrito anteriormente. Esto permite que el gas elimine el calor a medida que fluye. El equipo probó varios tipos de gases:helio, argón y nitrógeno, a temperatura ambiente y enfriado a través de un circuito de enfriamiento de nitrógeno líquido, pero descubrió que el gas tradicional utilizado, helio, fue el mejor (este se recupera después del proceso de enfriamiento para que no desperdicie helio).

A continuación, investigaron la mejor tasa de flujo a utilizar, es decir, la tasa que proporcionaría el enfriamiento más rápido. Demasiado rápido y no disipará muy bien el calor mientras que demasiado lento y lleva más tiempo. Se encontró que el mejor caudal era de 2 litros por minuto. Afortunadamente, Las pruebas sobre la vida útil del elemento y el escudo del equipo durante un período de 12 meses mostraron que no se vieron afectados negativamente por el enfriamiento rápido.

Durante el primer año de SINE2020, se logró un tiempo de enfriamiento de solo 45 minutos. Esto es 6 veces más rápido que el proceso existente. Este sistema se ha instalado en todos los hornos en ISIS de forma manual durante dos años y durante un período de 12 meses ha ahorrado 39 días de tiempo de haz. equivalente a hasta 13 experimentos de neutrones adicionales!

Por supuesto, el desarrollo no se detuvo allí. ¿Por qué no automatizarlo? Y, aun mejor, ¿Hacerlo controlable de forma remota? La configuración electrónica incluye una pantalla táctil fácil de usar para su funcionamiento y utiliza válvulas de control de flujo másico y solenoide de alta calidad. Estos podrían ampliar la adaptabilidad del equipo para futuras posibilidades, p.ej. un usuario que desea enfriar su muestra a una temperatura establecida o mediante una velocidad de enfriamiento establecida durante un experimento. La capacidad de control remoto de este equipo también beneficiará a los usuarios. Desde la comodidad de su hogar u hotel, pueden iniciar el proceso de enfriamiento de forma remota para que su muestra ya esté a la temperatura requerida cuando llegue. Esto les dará el lujo de 45 minutos adicionales en la cama. o quizás algunos párrafos más de su último artículo.

El estándar del protocolo SECoP, también definido dentro de SINE2020, se ha utilizado para este equipo. Esto facilitará la intercambiabilidad de todos los entornos de muestra para que puedan utilizarse en todas partes. Esto es muy importante para las empresas que considerarían producir este horno de enfriamiento rápido para la venta.

SINE2020 ha permitido el desarrollo de esta última mejora del entorno de muestra a través de su financiación. Ahora se pueden producir muchos más hornos para instrumentos en ISIS y otras fuentes de neutrones en todo el mundo.

De hecho, a través de la colaboración SINE2020, ILL ya los está produciendo para todos sus hornos resistivos para sus instrumentos y han logrado tiempos de enfriamiento 4 veces más rápidos. ESS también puede garantizar que se agreguen a sus capacidades para permitirles recopilar sus datos de manera rápida y eficiente desde los primeros neutrones en adelante.