ทำไมค่า 0.1°C ถึงมีความสำคัญในการอบแก้วด้วยความร้อน
เมื่อคุณผลิตอุปกรณ์ทำจากแก้วในระดับห้องปฏิบัติการ คุณกำลังเล่นเกมที่มีความเสี่ยงสูง ความแตกต่างระหว่างแก้วที่มีคุณภาพสมบูรณ์กับแก้วที่แตกขณะอยู่ในสภาพสุญญากาศนั้น มักขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงไม่กี่สิบส่วนในหนึ่งองศาเท่านั้น
นั่นคือเหตุผลว่าทำไมเราถึงต้องใช้หลอดไฟอินฟราเรดที่มีความแม่นยำสูง เราต้องหาจุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการอบแก้ว ซึ่งก็คือจุดที่ความเครียดภายในแก้วหายไปโดยที่แก้วไม่แตกออกมาเป็นชิ้นๆ
ปัญหาเรื่องความแม่นยำ
ปัญหาก็คือ แก้วไม่สามารถนำความร้อนได้ดีนัก หากอุณหภูมิของอุปกรณ์ให้ความร้อนเปลี่ยนแปลงไปเพียง 2°C เท่านั้น ก็จะเกิดปัญหาขึ้น นั่นคือเกิด “ความแตกต่างของอุณหภูมิ” ซึ่งก็คืออุณหภูมิที่ผิวนอกกับส่วนกลางของแก้วไม่เท่ากัน ความแตกต่างนี้จะทำให้เกิดความเครียดขึ้นภายในแก้ว
เราจึงต้องใช้หลอดไฟอินฟราเรดที่มีความแม่นยำถึง 0.1°C เพราะเราไม่สามารถยอมรับความคลาดเคลื่อนนั้นได้ หากอุณหภูมิไม่อยู่ในช่วงที่กำหนด ก็จะเกิดความเครียดภายในแก้ว แก้วอาจดูดีในตอนนี้ แต่เมื่อถูกนำไปใช้ในเครื่องฆ่าเชื้อหรือสารเคมีที่รุนแรง แก้วก็จะแตกออกมา ไม่มีใครอยากให้เกิดเรื่องแบบนั้นหรอก
อุปกรณ์ที่ใช้
เพื่อให้สามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ เราจึงใช้หลอดไฟอินฟราเรดคลื่นสั้น ซึ่งแตกต่างจากหลอดไฟอินฟราเรดคลื่นยาว หลอดไฟคลื่นสั้นสามารถทะลุเข้าไปในแก้วได้ และสามารถส่งความร้อนเข้าไปในส่วนกลางของแก้วได้อย่างรวดเร็ว โดยปกติแล้ว หลอดไฟเหล่านี้จะถูกเชื่อมต่อกับตัวควบคุม PID ที่มีความถี่สูง เพื่อให้อุณหภูมิคงที่
แต่ก็มีข้อเสียอยู่ นั่นคือหลอดไฟเหล่านี้ต้องการพลังงานมาก หากแหล่งจ่ายไฟมีความไม่สม่ำเสมอ ความแม่นยำ 0.1°C ก็จะหายไปทันที คุณจึงต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่สม่ำเสมอ หากแหล่งจ่ายไฟไม่สม่ำเสมอ อุณหภูมิก็จะไม่สม่ำเสมอเช่นกัน
วิธีหยุดการแตกของแก้ว
ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการทำให้แก้วเย็นลง หากคุณรีบทำให้แก้วเย็นลง หรืออุณหภูมิไม่สม่ำเสมอ ผิวนอกของแก้วก็จะหดตัวเร็วกว่าส่วนกลาง ซึ่งจะทำให้เกิดความเครียดภายในแก้ว ด้วยการควบคุมอุณหภูมิด้วยหลอดไฟอินฟราเรดอย่างแม่นยำ เราสามารถลดอุณหภูมิลงได้อย่างช้าๆ และอย่างระมัดระวัง มันก็เหมือนกับการค่อยๆ ลดความดันออกไป หากไม่มีการควบคุมอุณหภูมิแบบนี้ ก็เท่ากับว่าคุณไม่ได้ทำการออกแบบอุปกรณ์จริงๆ แต่กำลังเสี่ยงกับอัตราการผลิตของตัวเองเท่านั้น