עצרו את שבירת הכלים שלכם במעבדה: הסוד נמצא בקרני האינפרא-אדום
האם קרה לכם שהבקבוק מחומר בורוסיליקט פשוט נשבר? אתם באמצע הניסוי, אולי יש עלייה קלה בטמפרטורה, או שהבקבוק נוגע בשולחן – והוא נשבר.
זה מתסכל. אבל בדרך כלל, הבעיה לא נוצרת במעבדה – היא נוצרת כבר בשלב הייצור.
כשהזכוכית מתקררת מהר מדי או באופן לא אחיד, נוצרים מתחים מיקרוסקופיים בתוך דפנות הזכוכית. אנו מכנים את זה “מתחים פנימיים”, והם למעשה כמו פצצות זמן. כדי למנוע זאת, אנו משתמשים במחממים שעובדים באמצעות קרני אינפרא-אדום, כדי שהזכוכית תוכל להירגע כראוי.
הדרישה לדיוק של 0.1°C
החלק הקשה הוא שלזכוכית יש טווח צר מאוד לחימום. אם הטמפרטורה גבוהה מדי, הזכוכית מאבדת את צורתה. אם הטמפרטורה נמוכה מדי, המתחים הפנימיים נשארים.
רוב המערכות הסטנדרטיות (מעגלי PID) נוטות להגיע לטמפרטורות גבוהות מדי או נמוכות מדי. לכן אנו שואפים לדיוק של 0.1°C. זה עשוי להישמע מוגזם, אך כשרואים את התוצאות – זה משתלם.
אנו משתמשים בקרני אינפרא-אדום בעלות גלים קצרים, כי הן לא מבזבזות זמן על חימום האוויר סביב הזכוכית. הן חודרות ישר לדפנות הזכוכית. על ידי שילוב זה עם תרמוקפל עם דיוק גבוה, אנו יכולים לשמור על הזכוכית במיקום הנכון. אין “נקודות קרות”, אין הפתעות.
זו בעיה של איזון
אי אפשר פשוט להגדיל את המתח ולהניח שהכל בסדר.
אם משתמשים במנורה חזקה מדי ביחס לגודל הבקבוק, החלק החיצוני של הזכוכית יתחמם, בעוד החלק הפנימי יישאר קר. זה יוצר הבדלי טמפרטורה, וזה בדיוק מה שאנו מנסים למנוע. צריך למצוא את האיזון הנכון בין עוצמת המנורה לבין מהירות התנועה של הבקבוק.
אנו בדרך כלל משתמשים בצינורות קוורץ-הלוגן. למה? כי הם מאפשרים שליטה מהירה בטמפרטורה. זו הדרך היחידה להגיע לדיוק של 0.1°C.
הפעלה בעולם האמיתי
כשמחברים את המערכת למקור האנרגיה, לעתים קרובות יש בעיות.
אם יש ירידות במתח או תנודות בטמפרטורה, הנתונים שלנו יהיו לא אמינים. כדי לפתור זאת, יש להשתמש במערכת SCR (Silicon Controlled Rectifier) כדי לשמור על יציבות המתח.
ועוד דבר: אל תשכחו את המאווררים. המערכות שעובדות באמצעות קרני אינפרא-אדום נהיות חמות מאוד. אם אין קירור מספיק לרכיבים האלקטרוניים, הם יפסיקו לעבוד כראוי, ואז נאבד את השליטה הקפדנית שהשגנו.