ทำไมเราถึงเปลี่ยนจากการใช้ลมร้อนมาใช้แสงอินฟราเรดในการผลิตเซ็นเซอร์ชีวภาพ
เมื่อเราสร้างเซ็นเซอร์ชีวภาพ สิ่งสำคัญที่สุดก็คือการทำให้วัสดุแห้งและสมบูรณ์ตามที่ต้องการ ตลอดหลายปีที่ผ่านมา พวกเราส่วนใหญ่ยังคงใช้วิธีการใช้ลมร้อนในการอบวัสดุ ซึ่งเป็นวิธีแบบดั้งเดิม แต่ปัญหาก็คือ วิธีนี้ต้องใช้พลังงานมากมายเพื่อทำให้อากาศรอบๆ วัสดุร้อนขึ้น เพื่อให้วัสดุมีอุณหภูมิที่เหมาะสม ซึ่งเป็นวิธีที่ช้าและน่ารำคาญ และยังเป็นการเสียเวลาอีกด้วย
การรอคอยคือสิ่งที่แย่ที่สุด
นี่คือจุดที่แสงอินฟราเรดมีประโยชน์ แทนที่จะทำให้อากาศรอบๆ วัสดุร้อนขึ้น แสงอินฟราเรดจะส่งรังสีไฟฟ้าโดยตรงเข้าไปในวัสดุ ซึ่งเหมือนกับการรอให้ห้องอุ่นขึ้น กับการเดินเข้าไปในแสงแดดโดยตรง ดังนั้นเวลาที่ใช้ในการอบวัสดุจึงลดลงอย่างมาก ในกระบวนการผลิตชิป semiconductors การรอให้เตาอบมีอุณหภูมิสม่ำเสมอเป็นสิ่งที่ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง แต่ด้วยแสงอินฟราเรด คุณสามารถทำให้อุณหภูมิของวัสดุอยู่ในระดับที่ต้องการได้ทันที ไม่มีความล่าช้าอีกต่อไป
การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
เราใช้หลอดไฟที่มีพลังงานสูงในการอบวัสดุ แต่ก็มีเทคนิคเล็กน้อยที่ต้องระวัง นั่นก็คือการปรับความยาวคลื่นของแสงให้เหมาะสมกับวัสดุที่ใช้ในการผลิตเซ็นเซอร์ชีวภาพ วิธีนี้จะช่วยให้เราสามารถทำให้ชั้นวัสดุที่มีคุณสมบัติพิเศษแห้งได้โดยไม่ทำให้แผ่นวัสดุเสียหาย แต่ก็ต้องระวังด้วย หากใช้พลังงานมากเกินไปในพื้นที่เล็กๆ ก็จะเกิดจุดร้อนขึ้น ซึ่งอาจทำให้วัสดุเสียหายได้ เพื่อป้องกันปัญหานี้ เราจึงใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดร่วมกับตัวควบคุม PID เพื่อให้อุณหภูมิของวัสดุอยู่ในระดับ ±1°C การมีเครื่องมือที่คอยควบคุมอุณหภูมิจึงช่วยให้เราไม่ต้องกังวลเรื่องอุณหภูมิอีกต่อไป
ข้อเสียของการใช้แสงอินฟราเรด
แสงอินฟราเรดมีความเร็วสูงมาก แต่มันมีทิศทางการส่งแสงที่ชัดเจน ลมร้อนจะห่อหุ้มวัสดุไว้รอบๆ แต่แสงอินฟราเรดต้องการเส้นทางการส่งแสงที่ชัดเจน หากวัสดุมีรูปร่างแปลกๆ หรือมีร่องลึก ก็จะเกิดจุดที่ไม่มีความร้อนขึ้น เรามักจะแก้ปัญหานี้โดยใช้กระจกสะท้อนแสง เพื่อให้แสงส่องเข้าไปในวัสดุจากหลายทิศทาง อีกข้อหนึ่งก็คือ ระบบระบายความร้อนต้องทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพราะวัสดุจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงต้องระบายความร้อนออกไปอย่างรวดเร็วเช่นกัน หากไม่ทำเช่นนั้น วัสดุก็จะเกิดการบิดเบี้ยวจากความร้อน ซึ่งเป็นปัญหาที่ไม่มีใครอยากเจอเลย