ทำไมเราถึงใช้แสงอินฟราเรดในการหลอมเหลววัสดุสำหรับเซ็นเซอร์ชีวภาพที่ปราศจากสารตะกั่ว
เมื่อสร้างเซ็นเซอร์ชีวภาพ ความร้อนถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องควบคุมอย่างระมัดระวัง เราต้องใช้ความร้อนเพื่อหลอมเหลววัสดุยึดติดและสารที่ใช้ในการถ่ายโอนภาพ แต่ถ้าใช้ความร้อนมากเกินไป ก็จะทำให้ชั้นวัสดุทางชีวภาพเสียหายได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการควบคุมความร้อนอย่างเหมาะสม
นั่นคือเหตุผลที่เราเลือกใช้หลอดไฟอินฟราเรด แทนที่จะใช้เตาอบธรรมดา หลอดไฟอินฟราเรดจะส่งพลังงานเข้าไปในวัสดุโดยตรง ซึ่งช่วยให้กระบวนการหลอมเหลวเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังไม่มีการสูญเสียพลังงานไปกับการทำให้อากาศในห้องร้อนขึ้น ซึ่งช่วยให้การผลิตเซ็นเซอร์ที่ปราศจากสารตะกั่วเป็นไปได้ง่ายขึ้นมาก
อินฟราเรดกับเตาอบแบบเดิม
ลองนึกถึงเตาอบแบบธรรมดาดูสิ มันจะทำให้อากาศร้อนขึ้น แล้วอากาศนั้นก็จะทำให้วัสดุร้อนขึ้น ซึ่งเป็นกระบวนการที่ช้ามาก ยิ่งไปกว่านั้น ยังมีบริเวณที่วัสดุไม่ได้รับความร้อนเพียงพออีกด้วย
แต่อินฟราเรดนั้นแตกต่างออกไป มันใช้รังสีคลื่นสั้นที่สามารถซึมเข้าไปในวัสดุได้โดยตรง เราเรียกกระบวนการนี้ว่า “การทำให้วัสดุร้อนแบบโมเลกุล” ผลลัพธ์ก็คือ วัสดุจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว และอุปกรณ์ก็ไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่มากมายเหมือนเตาอบธรรมดา นอกจากนี้ ยังไม่มีก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้หรือสารละลายที่อาจก่อให้เกิดปัญหาอีกด้วย ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตเซ็นเซอร์ที่ปราศจากสารตะกั่ว
ข้อจำกัดในการนำมาใช้งาน
อย่าเข้าใจผิดนะครับ นี่ไม่ใช่อุปกรณ์ที่ใช้แล้วลืมไปเลย หลอดไฟอินฟราเรดที่มีความเข้มสูงจะสร้างความร้อนได้มากในพื้นที่เล็กๆ ดังนั้น หากไม่มีระบบระบายความร้อนที่ดี ก็อาจทำให้วัสดุเสียหายได้ นอกจากนี้ ยังมีความเสี่ยงที่หลอดไฟจะละลาย หรือทำให้เซ็นเซอร์เสียหายได้เช่นกัน
โดยปกติแล้ว เรามักจะใช้ตัวควบคุม PID เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิจะไม่สูงเกินไป นอกจากนี้ ยังต้องเลือกความยาวคลื่นให้เหมาะสมด้วย หากเลือกความยาวคลื่นผิด พลังงานก็จะสะท้อนกลับมาแทนที่จะซึมเข้าไปในวัสดุ
ผลลัพธ์ที่ได้
สิ่งที่ดีที่สุดก็คือเวลา กระบวนการหลอมเหลวจะลดลงจากหลายชั่วโมงเหลือเพียงไม่กี่นาทีเท่านั้น สำหรับวิศวกรที่ควบคุมกระบวนการผลิต ก็ถือเป็นเรื่องที่ดีมาก เพราะไม่ต้องมานั่งรอเวลานาน หรือต้องทิ้งวัสดุที่ผลิตได้เพราะมีบริเวณที่วัสดุไม่ได้รับความร้อนเพียงพอ
นี่คือกระบวนการที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ทำให้ได้ผลผลิตมากขึ้น ค่าใช้จ่ายในการใช้พลังงานลดลง และลดความเครียดในการทำงานได้อีกด้วย.