Wykorzystanie ciepła podczerwonego w biosensorach
Podczas produkcji biosensorów kluczowe jest prawidłowe utwardzenie i wysuszenie materiału. Przez długi czas jako narzędzie do tego celu używano dużych pieców konwekcyjnych znajdujących się w sterylnych pomieszczeniach. Ale teraz rezygnujemy z tego rozwiązania. Zamiast tego używamy lamp podczerwonych o krótkich falach.
Dlaczego? Ponieważ ogrzewanie ogromnej ilości powietrza tylko po to, aby wysuszyć mały element, to marnotrawstwo energii. To powoduje dużą emisję dwutlenku węgla przy niewielkim efekcie.
Skierowanie ciepła tam, gdzie jest najpotrzebniejsze
Ciekawe jest to, że promieniowanie podczerwone nie wpływa na powietrze. Energia jest kierowana bezpośrednio na elementy, które mają zostać utwardzone. Jest to szybkie rozwiązanie – naprawdę szybkie. Zamiast czekać, aż piec się nagrzeje, uzyskujemy natychmiastowe ogrzanie. Ustawiamy lampy tak, aby emitowały konkretne długości fal, które są przyjmowane przez warstwy aktywne. Dzięki temu powierzchnia jest doskonale utwardzona, a element pod spodem nie ulega uszkodzeniu. W bardzo małym obszarze uzyskujemy dużą ilość energii.
Sprzęt
Nie oszczędzamy na sprzęcie. Używamy kwarcowych opraw o wysokiej czystości, aby nic nie przenikało do środowiska półprzewodnikowego i nie psuło produktu. Żarniki są dostrojone tak, aby ich temperatura pozostawała stała. Nie chcemy mieć „gorących punktów” na powierzchni sensora – to grozi katastrofą. Używamy również standardowych konektorów. Jeśli lampa się zepsuje, wystarczy ją zastąpić i kontynuować pracę. Nikomu nie podoba się czas przestoju.
Uwaga: Musimy dokładnie kontrolować moc zasilania. Jeśli napięcie lub moc jest błędna, żarnik będzie się spalał zbyt szybko. Wszystko kontrolujemy za pomocą regulatorów PID, aby utrzymać stabilność.
Kompromis
Przejście na technologię podczerwoną to korzyść dla planety. Nie musimy walczyć z systemem klimatyzacji w budynku – po prostu ogrzewamy tylko ten element, który jest potrzebny. Proste.
Ale istnieje jeden problem. Ponieważ promieniowanie podczerwone działa tak szybko, istnieje bardzo cienka granica pomiędzy „doskonałym wynikiem” a „zniszczonym produktem”. Jeśli temperatura przekroczy określony próg, cała partia produktu zostanie zniszczona. Dlatego należy mieć pyrometr o szybkim czasie reakcji, który będzie monitorował temperaturę. Jeśli informacje zwrotne są wolne, lampa będzie nadal emitować ciepło długo po osiągnięciu celu. System musi natychmiast wyłączyć dopływ energii, gdy tylko temperatura osiągnie właściwy poziom.