لماذا نستخدم الأشعة تحت الحمراء بدلاً من الهواء الساخن في تصنيع أجهزة الاستشعار البيولوجية؟
عند تصنيع أجهزة الاستشعار البيولوجية، فإن التحكم في درجة الحرارة وعملية التجفيف تُعد أمرًا مهمًا للغاية. لسنوات عديدة، اعتمد معظمنا على استخدام الهواء الساخن لتسخين الأجزاء المطلوبة. لكن المشكلة هي أن ذلك يتطلب تسخين كمية كبيرة من الهواء فقط لرفع درجة حرارة الجزء المطلوب إلى المستوى المناسب. هذه الطريقة بطيئة ومعقدة، وفي الحقيقة، إنها مضيعة للوقت.
الانتظار هو أسوأ جزء في هذه العملية.
هنا تأتي أهمية الأشعة تحت الحمراء. بدلاً من تسخين الهواء المحيط بالجزء المطلوب، ترسل الأشعة تحت الحمراء إشعاعًا كهرومغناطيسيًا مباشرة إلى الجزء المطلوب. هذا يشبه الفرق بين الانتظار حتى يسخن الغرفة، والدخول إلى شعاع الشمس المباشر.
يختفي وقت الانتظار تقريبًا. في معالجة أشباه الموصلات، يعتبر الانتظار حتى يستقر الفرن أمرًا مزعجًا للغاية. مع الأشعة تحت الحمراء، يمكن الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة بسرعة، دون أي تأخير.
نستخدم مصابيح ذات كثافة طاقة عالية لهذا الغرض، لكن هناك حيلة يجب اتباعها: يجب ضبط طول الموجة بحيث يتناسب مع خصائص المواد المستخدمة في جهاز الاستشعار. بهذه الطريقة، يمكن تسخين الطبقة النشطة دون تدمير الطبقة الأساسية.
لكن يجب الحذر، فإذا تم استخدام كمية كبيرة من الطاقة في منطقة صغيرة، فسينتج عن ذلك نقاط ساخنة. أي خطأ قد يؤدي إلى تدمير الطبقات الحساسة في جهاز الاستشعار. لمنع ذلك، نستخدم أجهزة قياس درجة الحرارة وأجهزة تحكم PID للحفاظ على درجة حرارة السطح ضمن نطاق ±1 درجة مئوية. من الرائع أن تعرف أن الجهاز يراقب درجة الحرارة باستمرار، حتى لا يكون عليك القلق بشأن ذلك.
هناك بعض العيوب أيضًا… الأشعة تحت الحمراء سريعة جدًا، لكنها تحتاج إلى خط رؤية واضح. إذا كان شكل جهاز الاستشعار غريبًا أو كان به أخاديد عميقة، فسيكون هناك مناطق باردة لا يمكن للحرارة الوصول إليها. نحن نحل هذه المشكلة عن طريق استخدام مرايا لعكس الإشعاع، أو استخدام مصابيح متعددة لضرب الجزء المطلوب من زوايا مختلفة.
أخيرًا، يجب أن يكون نظام التبريد فعالًا أيضًا. نظرًا لأن الجزء المطلوب يسخن بسرعة، فيجب إزالة الحرارة بنفس السرعة. وإلا، فسيحدث تشوه في الجزء المطلوب، وهو أمر لا يرغب أحد في حدوثه.