La historia detrás del vacuómetro Pirani
Marcello Pirani: un héroe del vacío
Nacido en Berlín en 1880, de ascendencia italiana, Marcello Pirani estaba destinado a aportar una gran contribución a la tecnología de vacío desde muy temprana edad. Finalizó sus estudios en Matemáticas y Física y luego se graduó en investigación en 1904, después se incorporó a la fábrica de lámparas incandescentes Siemens & Halske (Gluhampenwerk). Se dedicaba principalmente a las fuentes de luz, pero también a la fabricación de lámparas de tántalo, cuya fabricación requería un vacío más alto que las lámparas de filamento de carbono.
Un problema particular fue el uso de los medidores de vidrio McLeod para la medición del vacío. Presentaban problemas al ser operados manualmente y especialmente sensibles a la rotura; derramando mercurio venenoso al hacerlo. Pirani consideró este problema y, como resultado, en 1906 publicó su artículo titulado “Directly Indicating Vacuum Gauge” (Medidor de vacío de indicación directa), conocido como “Pirani gauge” (medidor Pirani): el primer medidor de lectura automática.
El vacuómetro Pirani se diseñó para medir bajas presiones utilizando la variación de la pérdida de calor de un cable con la presión del entorno. Un filamento metálico calentado (normalmente platino en los calibres modernos) pierde calor al gas debido a las colisiones de las moléculas de gas con el alambre. La pérdida de calor depende del número de colisiones realizadas con el cable y, por lo tanto, de la presión/densidad del gas. A medida que aumente el nivel de vacío, el número de moléculas presentes disminuirá proporcionalmente. Esto tiene un efecto de enfriamiento reducido para el cable.
La resistencia eléctrica de un cable varía con su temperatura. El vacuómetro Pirani funciona en uno de tres modos: tensión constante, corriente constante o resistencia constante (es decir, temperatura). El circuito de puente de Wheatstone se suele utilizar cuando el filamento del vacuómetro Pirani es un brazo de un puente de cuatro brazos. Las lecturas del manómetro deben corregirse o calibrarse para diferentes gases (que tienen diferentes conductividades térmicas). En comparación con el indicador McLeod, el indicador Pirani tiene la ventaja de ser automático. Los manómetros modernos pueden medir desde 100/10 hasta 10-4 mbar con una extensión a una presión más alta aprovechando la dependencia de la presión de las pérdidas por convección.
- Célula de compensación
- Alimentación eléctrica
- Al registrador
- Célula de medición (cámara del manómetro Pirani)
- Filamento (platino)
- Presión aplicada (desconocida) vacío
Pirani continuó trabajando en mediciones ópticas de altas temperaturas y luego se unió a Osram en 1919 como jefe de la oficina científica y técnica. Allí realizó amplias investigaciones sobre temas que van desde la sorción de gases por tántalo hasta la transición de las lámparas incandescentes a las de descarga de gas. Durante su tiempo en la industria, ocupó varios puestos en la Universidad Técnica y la Escuela Superior Técnica, ambas en Berlín.
Desde 1936, Pirani despertó en el Reino Unido actividades tan variadas como la utilización de materiales resistentes a altas temperaturas y polvo fino de carbón. Volvió a Alemania en 1953 asesorando a Osram antes de fallecer a los 88 años en la ciudad donde nació.
