لماذا اخترنا استخدام الحرارة بالأشعة تحت الحمراء في أجهزة الاستشعار البيولوجية؟
عند تصنيع أجهزة الاستشعار البيولوجية، يُعتبر الحرارة عاملاً مهماً للغاية. فهو ضروري لتصليب المواد البوليمرية وتفعيل الطبقات الكيميائية الموجودة فيها، لكن إذا زادت درجة الحرارة أكثر من اللازم، فسوف يتضرر السطح المستخدم في التصنيع. إنها حالة من التوازن الدقيق للغاية.
لفترة طويلة، كان الجميع يستخدمون أفران التسخين التقليدية. لكن في الحقيقة، فإن تسخين الغرفة بأكملها من أجل تسخين قرص صغير جداً هو أمر مضيع للطاقة. لذلك اخترنا استخدام مصابيح الأشعة تحت الحمراء. بدلاً من تسخين الغرفة بأكملها، نوجه الحرارة إلى المكان المطلوب بالضبط.
السرعة والدقة
الميزة الحقيقية هي السرعة. نستخدم مصابيح تعمل في نطاق طول موجي يتراوح بين 0.76 و1.5 ميكرومتر. وبسبب ذلك، تنتقل الحرارة إلى المادة بسرعة كبيرة. لم نعد بحاجة إلى الانتظار لدقائق لتسخين القرص، بل يكفي الانتظار لثوانٍ فقط.
كما أن ذلك يجعل درجة الحرارة أكثر استقراراً على سطح القرص. وبما أن وقت الاستجابة سريع جداً، فإن أجهزة التحكم في درجة الحرارة يمكنها الحفاظ على استقرار درجة الحرارة ضمن نطاق ±1 درجة مئوية. إذا كنت قد تعاملت مع مشاكل في حساسية أجهزة الاستشعار، فأنت تعرف أن هذا الفارق الصغير له أهمية كبيرة.
تقليل الهدر في الطاقة
هناك أيضاً الجانب البيئي. معظم أفران التسخين تستهلك كميات كبيرة من الطاقة، لأنها يجب أن تظل ساخنة لساعات، حتى عندما لا تكون قيد الاستخدام. أما أنظمة الأشعة تحت الحمراء، فهي تعمل على الفور. كل ما عليك فعله هو تشغيل المصباح، وسيصبح ساخناً مباشرة. لا حاجة للتسخين المسبق، ولا هدر في استهلاك الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، سيكون فريق التهوية سعيداً بذلك، لأنك لا تطلق كميات كبيرة من الحرارة الزائدة في الغرفة، وبالتالي لا يحتاج نظام التبريد إلى العمل بجهد كبير.
العيوب (لأن لا شيء مثالي)
لكن الأمور ليست مثالية دائماً. مصابيح الأشعة تحت الحمراء عالية الكثافة تصبح ساخنة جداً في الأطراف. إذا لم تتم معالجة مشكلة التبريد بشكل صحيح، فقد تحترق الأسلاك أو تتشوه الأجزاء المستخدمة في تثبيت المصابيح.
عادةً ما نستخدم غلافات من الكوارتز وطلاءات خاصة لإعادة توجيه الحرارة إلى الهدف المطلوب. لكن يجب الانتباه إلى المواد المستخدمة في التنظيف، فإذا كانت شديدة الفعالية، فقد تدمر تلك الطلاءات.
لكن الفوائد تبرر العيوب. بالإضافة إلى توفير الطاقة، فإن ذلك يسمح بتوفير المساحة. يمكنك التخلص من الأفران الضخمة واستخدام وحدات الأشعة تحت الحمراء الصغيرة التي يمكن تركيبها في المكان المناسب. وهذا يوفر مساحة أكبر للأدوات الأخرى.