Diseño e implementación de instrumentación científica basada en tecnología de vacío: Inyección de disoluciones liquidas en ultra alto vacío y cámara de simulación de atmósferas planetarias. MARTE

Resumen

Hoy en día es prácticamente imposible adentrarse en cualquier área de conocimiento sin que la tecnología o los desarrollos técnicos tengan un peso importante sobre nuevas líneas de investigación científica. El vacío forma parte imprescindible de la mayoría de técnicas analíticas que existen actualmente en ciencia de materiales. Este conocimiento es fundamental para entender por ejemplo cómo interactúan dos cuerpos o sustancias cuando entran en contacto. La importancia de este fenómeno es vital para entender procesos como la catálisis, la organización y auto-organización molecular, así como otros procesos que se ponen de manifiesto en lo que se conoce como nanociencia y nanotecnología. En esta tesis se presentan dos nuevos desarrollos tecnológicos dentro de una misma área que es el de la ciencia e ingeniería del vacío. En este contexto se ha desarrollado un nuevo método de inyección especialmente interesante para estudiar moléculas en disoluciones líquidas. Muy importante para disoluciones de interés biológico, ya que este tipo de moléculas o macromoléculas pierden su estructura en el caso de que se sequen. Por este motivo tampoco pueden evaporarse directamente en vacío. Este sistema intenta resolver de manera sencilla, la imposibilidad de introducir muestras líquidas en un ambiente de ultra alto vacío (UHV), en el que la propia presión de vapor del disolvente hace imposible que la presión descienda. Todo este proceso se ha realizado en dos cámaras de vacío, diseñadas y construidas íntegramente en el Centro de Astrobiología . En la primera, conocida como SMS , se realiza el grueso de los experimentos en su fase avanzada, ya que posee las técnicas analíticas para ello (XPS, STM, TPD). La segunda cámara de vacío, IE3C, fue concebida como cámara experimental de pruebas para nuevos desarrollos tecnológicos en este área de conocimiento. En esta cámara se han desarrollado los protocolos y los procedimientos, sirviendo de pruebas antes de su integración definitiva en SMS. En IE3C es donde se ha realizado todo el trabajo tecnológico, como integración de hardware en cuanto a la válvula de inyección atómica, el espectrómetro de masas, la balanza de cuarzo, el medidor y las bombas de vacío, así como el software necesario para la captura de datos. La segunda parte de la tesis está íntimamente relacionada también con el vacío, pero desde otra escala de magnitud. En este caso se ha desarrollado una nueva cámara de vacío conocida como MARTE, destinada a la simulación de condiciones ambientales planetarias, principalmente como los del planeta Marte y de forma que sirva como banco de pruebas para nuevos desarrollos instrumentales. El contexto de este diseño es el de poder valorar nuevos dispositivos electromecánicos y equipos de detección biológica que han sido o serán enviados al espacio en misiones espaciales. En la cámara MARTE, se han realizado las pruebas de algunos de los dispositivos de la estación medioambiental REMS (Rover Environmental Monitoring Station), de la misión MSL (Mars Science Laboratory) que se encuentran a bordo del vehículo Curiosity de la NASA (National Aeronautics Space Administration). En concreto se han realizado las pruebas de los siguientes instrumentos: Dispositivo de medida de la presión. Dispositivo de medida de la temperatura del aire y las de deposición de polvo y lectura de los fotodiodos del dispositivo UV. En la cámara MARTE, se hizo un esfuerzo de diseño, para poder convertirla en una cámara funcional de pruebas más allá del planeta rojo, por lo que su concepción modular, ha permitido validar el protocolo de protección planetaria de la ESA (European Space Agency), así como de servir de pruebas funcionales a instrumentos de detección de vida que se están desarrollando para ser enviados al espacio en la siguiente década.