การควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสมสำหรับการวิจัยและพัฒนาแก้ว
หากคุณกำลังทดลองกับวัสดุแก้วชนิดใหม่ๆ คุณคงจะรู้ดีว่าหลอด IR ทั่วไปนั้นไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานนี้ หลอดเหล่านี้ให้กราฟอุณหภูมิที่ “ใช้ได้” สำหรับคนส่วนใหญ่ แต่สำหรับการวิจัยและพัฒนาแล้ว ความ “ใช้ได้” นั้นยังไม่เพียงพอ คุณจำเป็นต้องควบคุมอย่างแม่นยำว่าพลังงานจะถูกส่งไปยังวัสดุที่คุณกำลังทดลองอย่างไร
นั่นคือเหตุผลที่เราไม่สนใจเพียงแค่ค่ากำลังไฟฟ้ารวมอีกต่อไป แต่เรามองไปที่ ความหนาแน่นของพลังงาน แทน มันก็เหมือนกับการใช้เครื่องมือที่มีขอบคมกับเครื่องมือที่มีขอบทึบนั่นเอง
ทำไมการกระจายตัวของพลังงานถึงมีความสำคัญ
ค่ากำลังไฟฟ้ารวมนั้นเป็นเพียงตัวเลขที่ดูดีเท่านั้น มันดูดีในบัญชีรายละเอียดทางเทคนิค แต่มันไม่บอกอะไรเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับแก้วจริงๆ สิ่งที่สำคัญจริงๆ คือค่ากำลังไฟฟ้าต่อตารางเซนติเมตรบนท่อควอตซ์นั้นเอง
ด้วยการปรับเปลี่ยนวิธีการพันฟิลาเมนต์ และเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อควอตซ์ เราสามารถควบคุมการกระจายตัวของความร้อนได้ หากคุณต้องการให้มีความร้อนสูงที่จุดหนึ่งเพื่อทำให้วัสดุนั้นนุ่มลง ก็สามารถทำได้ หรือหากคุณต้องการให้ความร้อนกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ เพื่อไม่ให้ท่อควอตซ์แตกเพราะความร้อนสูง ก็ทำได้เช่นกัน
เราสามารถปรับค่าเหล่านี้ให้เหมาะสมกับอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของแก้วได้ หากวัสดุของคุณมีความไวต่อความร้อน และเริ่มมีฟองอากาศเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป เราก็สามารถลดความหนาแน่นของพลังงานในบริเวณนั้นได้
ข้อเสียของการทำเช่นนี้
ปัญหาก็คือ เมื่อคุณปรับเปลี่ยนโปรไฟล์ความร้อน ค่ากระแสไฟฟ้าก็จะเปลี่ยนไปด้วย หากคุณต้องการให้มีความร้อนสูงในพื้นที่ขนาดเล็ก คุณจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านได้โดยไม่ทำให้ฟิลาเมนต์ละลาย ก่อนที่คุณจะเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน คุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแหล่งจ่ายไฟและสายไฟของคุณสามารถรองรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ คุณคงไม่อยากให้ฟิวส์ขาดกลางการทดลองหรอกใช่ไหม?
นอกจากนี้ เรายังใช้ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง เพื่อให้แสง IR สามารถผ่านเข้าไปได้อย่างราบรื่น แต่อย่าลืมว่าความหนาแน่นของพลังงานที่สูงจะสร้างแรงกดดันมากต่อปลายท่อควอตซ์ ดังนั้นคุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าการติดตั้งของคุณมั่นคงพอ มิฉะนั้นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วอาจทำให้เกิดความเสียหายได้
ทำไมต้องทำแบบนี้ในห้องปฏิบัติการด้วย?
ข้อดีก็คือ คุณสามารถจำลองกระบวนการผลิตขนาดใหญ่ได้ในห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก คุณสามารถดูได้ว่าส่วนผสมของแก้วชนิดใหม่จะมีปฏิกิริยาอย่างไรเมื่ออยู่ภายใต้สภาพอุณหภูมิที่แตกต่างกัน โดยไม่จำเป็นต้องทำลายเตาเผาทั้งหมดไปเลย นอกจากนี้ คุณยังสามารถควบคุมตัวแปรต่างๆ ได้ และกำหนดกราฟอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ ทำให้คุณไม่ต้องเดาว่าเมื่อไหร่ถึงเวลาเริ่มการผลิตจริงๆ