Làm thế nào để quá trình gia nhiệt bằng tinh thể thạch anh diễn ra hiệu quả?
Khi chế tạo kính dùng trong phòng thí nghiệm, không có gì tồi tệ hơn việc chiếc bình chứa kính vỡ ngay trong môi trường chân không. Điều này thật đáng lo ngại. Thông thường, điều này xảy ra do áp lực nội bộ tích tụ lại trong quá trình tạo hình kính. Nếu không loại bỏ áp lực này bằng cách ngâm kính trong môi trường có nhiệt độ ổn định, thì kính sẽ trở thành “quả bom nổ chậm”.
Đó là lý do tại sao chúng ta sử dụng các bộ phát tia hồng ngoại với độ chính xác lên đến 0,1°C. Điều này giúp kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác.
Tại sao độ chính xác 0,1°C lại quan trọng?
Hầu hết các bộ phát nhiệt đều có độ biến đổi nhiệt độ khá lớn. Nếu nhiệt độ tăng quá 5°C, áp lực nội bộ trong kính sẽ lại được tạo ra.
Thạch anh rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Hệ số giãn nở nhiệt của thạch anh rất thấp; nói cách khác, thạch anh không thích những sự thay đổi nhiệt độ đột ngột. Chúng ta cần một nguồn nhiệt có khả năng duy trì nhiệt độ ổn định – không có sự thay đổi nhiệt độ nào xảy ra.
Chúng ta kết hợp các bộ phát tia hồng ngoại với bộ điều khiển PID tần số cao để giải quyết vấn đề này. Nguồn nhiệt sẽ tác động ngay lập tức lên bề mặt kính, giúp tạo ra độ đồng đều về nhiệt độ trên toàn bộ bề mặt kính. Không còn điểm lạnh hay sự chênh lệch nhiệt độ nữa. Chỉ cần có nhiệt độ ổn định thôi.
Việc cân bằng nhiệt độ
Mục tiêu là duy trì nhiệt độ của kính ở mức chính xác để các áp lực nội bộ được giải tỏa. Kính cần đủ mềm để các áp lực nội bộ được giải tỏa, nhưng cũng không được quá mềm đến mức kính bị cong. Đó là một khoảng cân bằng rất nhỏ. Nếu bộ phát tia hồng ngoại có sai số, thì áp lực nội bộ sẽ vẫn còn trong kính.
Các hệ thống này được thiết kế để có kích thước nhỏ gọn. Các bộ phát tia hồng ngoại có khả năng tạo ra nhiệt độ cao nhanh chóng. Nhưng vấn đề là toàn bộ năng lượng này tạo ra rất nhiều nhiệt thừa. Nếu không có hệ thống làm mát phù hợp, thì các linh kiện điện tử sẽ bị hư hại.
Làm thế nào để hệ thống hoạt động hiệu quả?
Để hệ thống hoạt động hiệu quả, chúng ta cần kết nối các bộ phát tia hồng ngoại vào một hệ thống vòng khép kín, kèm theo máy đo nhiệt độ. Ưu điểm của phương pháp này là tốc độ phản ứng rất nhanh. Bộ phát tia hồng ngoại phản ứng ngay lập tức với tín hiệu từ cảm biến. Điều này giúp tránh được sự chậm trễ thường gặp khi sử dụng các bộ phát nhiệt truyền thống. Đây là cách đơn giản để ngăn chặn các vết nứt do áp lực nội bộ gây ra.