왜 바이오센서 제작에는 열풍 대신 적외선을 사용할까?
바이오센서를 제작할 때 가장 중요한 것은 적절한 온도 조절입니다. 오랫동안 우리는 열풍을 이용해 온도를 조절해왔습니다. 하지만 이 방식의 문제점은, 아주 작은 표면을 적절한 온도로 만들기 위해 엄청난 양의 공기를 가열해야 한다는 점입니다. 이는 매우 느리고 번거로운 방법이며, 시간 낭비라 할 수 있습니다.
가장 문제가 되는 것은 기다리는 시간입니다.
여기서 적외선 램프가 유용합니다. 적외선은 주변의 공기를 가열하는 대신, 전자기파를 직접 표면으로 보냅니다. 마치 방 안의 온도가 오르기를 기다리는 것과, 햇살 속으로 들어가는 것의 차이와 같습니다.
목표 온도에 도달하는 데 걸리는 시간이 거의 없습니다.
첨단 반도체 제조 과정에서는 오븐이 안정될 때까지 기다려야 하는데, 이는 생산성을 크게 저하시킵니다. 하지만 적외선을 사용하면 목표 온도에 거의 즉시 도달할 수 있습니다. 더 이상 지연이 없습니다.
적절한 온도 조절을 위한 팁
이를 위해 고밀도 에너지 램프를 사용하지만, 반드시 주의해야 합니다. 파장을 조절하여 바이오센서의 재료와 맞게 설정해야 합니다. 그렇지 않으면 활성층이 손상될 수 있습니다.
하지만 너무 많은 에너지를 한 점에 집중시키면 과열될 수 있습니다. 실수하면 섬세한 바이오코팅이 손상될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 적외선 온도계와 PID 제어 장치를 함께 사용합니다. 이를 통해 표면 온도를 ±1°C 범위 내로 유지할 수 있습니다. 기계가 온도를 계속 감시해주니, 우리는 별로 신경 쓸 필요가 없습니다.
단점도 있습니다.
적외선은 매우 빠르지만, 방향성이 있습니다. 열풍은 부품 주위를 감싸주지만, 적외선은 명확한 광선 경로가 필요합니다.
만약 센서의 형태가 복잡하거나 깊은 홈이 있다면, 열이 닿지 않는 ‘그림자 구역’이 생길 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 반사체를 사용하여 광선을 반사시키거나, 여러 개의 램프를 사용해 다양한 각도에서 빛을 비춥니다.
마지막으로, 냉각 시스템도 함께 작동해야 합니다. 표면이 너무 빨리 뜨거워지므로, 그 열을 빠르게 제거해야 합니다. 그렇지 않으면 부품이 변형될 수 있습니다. 이는 아무도 원하지 않는 문제입니다.