چگونه استرس ناشی از فشار روی شیشههای آزمایشگاهی را کنترل کنیم؟
هیچ چیز بدتر از این نیست که ساعتها وقت را صرف ساخت یک وسیله آزمایشگاهی از جنس شیشه کنیم، تا در نهایت بدون دلیل مشخصی خراب شود. معمولاً دلیل آن، وجود استرس حرارتی درونی است. اگر دمای محیط حتی چند درجه تغییر کند، در واقع شما در حال بازی با سرنوشت شیشه هستید.
به همین دلیل، ما از دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد برای کنترل دما استفاده میکنیم؛ این کار باعث میشود شیشه بتواند از آن نقطه حساس عبور کند، بدون اینکه مناطق جدیدی مبتلا به استرس ایجاد شود.
چرا دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد اهمیت دارد؟
شیشه بسیار حساس است؛ اگر دما بیش از حد بالا باشد، شیشه تحت فشار قرار گرفته و تغییر شکل میدهد. اگر دما خیلی پایین باشد، استرس حرارتی درون شیشه باقی میماند و در مناسبترین لحظه باعث ترک خوردن شیشه میشود.
ما برای کنترل این مشکل، از فرستندههای مادون قرمز با توان بالا و کنترلرهای PID با سرعت بالا استفاده میکنیم. به این ترتیب، انرژی مستقیماً به دیوارههای شیشه منتقل میشود؛ این تنها روش برای ایجاد تنظیمات دقیق در محدوده ۰.۱ درجه سانتیگراد است.
تجهیزات و مزایا/معایب
ما از فیلامنتهای تنگستنی درون پوششهای کوارتزی با خلوص بالا برای ساخت این تجهیزات استفاده میکنیم. کوارتز تنها ماده مناسب برای این کار است؛ زیرا اجازه میدهد امواج مادون قرمز بدون جذب گرما، از آن عبور کنند.
اما نمیتوانیم توان را به طور مستقیم افزایش دهیم؛ بین تراکم انرژی و طول لوله، تعادلی وجود دارد. البته، لولههای کوتاه و با توان بالا، سریع گرم میشوند؛ اما این کار باعث ایجاد نقاط داغ در شیشه میشود که میتواند در عرض چند ثانیه به شیشه آسیب برساند. ما معمولاً بار را بین لولههای بلندتر تقسیم میکنیم؛ این کار کمی زمانبرتر است، اما گرمای تولید شده در سراسر شیشه یکنواخت خواهد بود.
واقعیتهای مربوط به نصب این تجهیزات
مشکل اینجاست که سیستم سیمکشی باید کاملاً تمیز باشد؛ اگر در شبکه برق، نوسانات ولتاژی وجود داشته باشد، این نوسانات مستقیماً بر دمای شیشه تأثیر میگذارند و دقت کنترل دما را از بین میبرند.
شما به یک استابیلایزر مناسب یا کنترلر SCR با کیفیت بالا نیاز دارید تا دما یکنواخت بماند. همچنین باید مراقب فنهای خنککننده نیز باشید؛ اگر این فنها متعادل نباشند، نقاط سردی در شیشه ایجاد خواهد شد، و در این صورت مهم نیست که تجهیزات مادون قرمز شما چقدر گران باشند.