การให้ความร้อนในสภาพสุญญากาศ: วิธีการใช้แสงอินฟราเรด
เมื่อคุณทำงานกับแผ่นสารกึ่งตัวนำ สิ่งสุดท้ายที่คุณไม่อยากเจอก็คือฝุ่นหรือโมเลกุลที่อาจมาทำลายผลิตภัณฑ์ได้ แต่คุณก็ยังจำเป็นต้องใช้ความร้อนอยู่ดี ปัญหาก็คือคุณไม่สามารถพัดลมร้อนไปรอบๆ ในสภาพสุญญากาศได้ เพราะไม่มีอากาศเลย
นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ต้องใช้เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดที่เหมาะสมกับสภาพสุญญากาศ แทนที่จะพยายามทำให้สภาพแวดล้อมรอบๆ ร้อนขึ้น เราก็แค่ส่งพลังงานรังสีตรงไปยังวัตถุที่ต้องการให้ร้อน วิธีนี้สะอาด มีประสิทธิภาพ และไม่ส่งผลกระทบต่อสภาพสุญญากาศเลย
หลักการทางฟิสิกส์ (โดยไม่ต้องอาศัยตำราเรียน)
เนื่องจากคุณไม่สามารถใช้หลักการการถ่ายเทความร้อนได้ ดังนั้นการใช้แสงรังสีจึงเป็นวิธีเดียวที่มีประสิทธิภาพ เรามักเลือกใช้หลอดไฟอินฟราเรดแบบคลื่นสั้น เพราะหลอดไฟชนิดนี้สามารถทำให้วัสดุร้อนขึ้นได้เร็วกว่าหลอดไฟแบบคลื่นยาวมาก
เมื่อเลือกหลอดไฟมาใช้ เราจะพิจารณาถึงความหนาแน่นของพลังงานที่หลอดไฟสามารถส่งออกมาได้ เราใช้หลอดไฟที่มีกำลังสูง เพื่อให้สามารถทำให้วัตถุร้อนขึ้นได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น
มันรวดเร็วมาก และนั่นก็ส่งผลดีต่อเวลาในการผลิตอย่างมาก เมื่อคุณไม่ต้องรอให้อุณหภูมิสูงขึ้น คุณก็จะใช้พลังงานน้อยลงต่อแผ่นวัสดุหนึ่งแผ่น ง่ายมากเลย
ข้อควรระวัง: วัสดุและการปล่อยก๊าซออกมา
คุณไม่สามารถใช้หลอดไฟธรรมดาๆ ได้ แก้วธรรมดาจะพังได้ง่ายในสภาพสุญญากาศ หรืออาจปล่อยก๊าซสกปรกออกมา ซึ่งจะส่งผลเสียต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์
เราจึงเลือกใช้ Quartz ที่มีความบริสุทธิ์สูง นอกจากนี้เรายังใช้ไส้หลอดที่ทำจากทังสเตน เพื่อไม่ให้หลอดไฟแตกขณะที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว แม้แต่ส่วนประกอบอื่นๆ ก็ต้องเหมาะสมกับสภาพสุญญากาศด้วย หากมีการรั่วไหลเพียงเล็กน้อย ความดันในห้องก็จะลดลง และผลิตภัณฑ์ของคุณก็จะเสียหายไปเลย
แต่สิ่งที่คุณต้องระวังจริงๆ ก็คือ การสะสมความร้อน เนื่องจากไม่มีอากาศมาช่วยระบายความร้อนออกจากตัวหลอดไฟ ดังนั้นตัวหลอดไฟเองก็จะร้อนมาก หากการทำความเย็นไม่ดีพอ ก็อาจทำให้ส่วนประกอบอื่นๆ ในห้องเสียหายได้ นี่เป็นปัญหาที่คุณควรหลีกเลี่ยงอย่างยิ่ง
การลดการใช้พลังงาน
วิธีการเดิมๆ คือการใช้เตาอบที่มีการใช้พลังงานสูง ซึ่งหมายความว่าคุณต้องใช้พลังงานมากมายเพื่อทำให้วัสดุร้อนขึ้น นั่นเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานอย่างมาก
แต่ด้วยการใช้แสงอินฟราเรด เราสามารถทำให้เฉพาะส่วนที่ต้องการให้ร้อนขึ้นได้เท่านั้น คุณจะไม่ต้องใช้พลังงานกับส่วนอื่นๆ ของห้องเลย วิธีนี้จึงช่วยลดการใช้พลังงานได้อย่างมาก และยังช่วยให้กระบวนการผลิตมีความยั่งยืนมากขึ้นอีกด้วย