Waarom we hete lucht vervangen door infraroodlicht bij het maken van biosensoren
Bij het maken van biosensoren moet men omgaan met organische lagen die zeer gevoelig zijn. Ze moeten op de juiste manier worden gedroogd en verhard. Jarenlang werd hiervoor gebruik gemaakt van hete lucht. Maar eerlijk gezegd is dat een groot nadeel.
Stel je voor hoe geforceerde convectie werkt: je verwarmt eerst de lucht, en pas daarna wordt het materiaal verwarmd. Het is een indirect proces, waardoor het langzaam gaat. Het is net alsof je probeert een kamer op te warmen door eerst de gang op te warmen.
Infraroodlampen veranderen dit proces. De energie gaat rechtstreeks van de lamp naar het materiaal. Er is geen tijdverlies door wachten tot de lucht op temperatuur is.
Het frustrerende wachten
Als je ervaring hebt met systemen die gebruikmaken van hete lucht, weet je hoe frustrerend het kan zijn. Je moet wachten tot de hele ruimte op temperatuur is, voordat het materiaal überhaupt dicht in de buurt komt van de gewenste temperatuur. In de halfgeleiderindustrie leidt dit tot veel verspilde tijd. Dat is erg storend voor het schema.
Infraroodlampen bereiken hun volle capaciteit al na enkele milliseconden. Dat betekent dat je veel meer producten kunt verwerken, zonder dat je een grotere machine hoeft te kopen of meer ruimte nodig hebt.
Het perfecte resultaat
Voor het maken van biosensoren gebruiken we kortegolflange infraroodemitters. Hierdoor wordt de energie gericht op het materiaal, zodat deze precies daar terechtkomt waar de chemische reactie moet plaatsvinden.
Om vuil te voorkomen, gebruiken we kwartsomhullingen rondom de lampen. Zo wordt er geen besmetting veroorzaakt.
Eén ding moet je wel onthouden: als je met grote volumes werkt, kun je niet zomaar een schakelaar omzetten en weglopen. Infraroodlicht werkt snel – misschien zelfs te snel. Je hebt dan een goede PID-controller nodig om de temperatuur onder controle te houden. Zonder deze regeling kan het gebeuren dat de temperatuur te hoog wordt en de bio-actieve laag wordt beschadigd. En dat is een fout die je maar één keer mag maken.
De trade-offs
Infraroodlicht is geen magisch oplossing. Het heeft een bepaalde richting. Hete lucht is beter, omdat deze zich overal kan verspreiden, ongeacht de vorm van het materiaal. Infraroodlicht werkt meer als een zaklamp: het bereikt alleen degene waar het op gericht is. Hierdoor moet je oppassen voor ‘koude plekken’.
Je moet dus eventueel meerdere lampen gebruiken of reflectoren, zodat het hele materiaal gelijkmatig wordt verhit. En als het materiaal diepe puttes of inkepingen heeft, zal het infraroodlicht de bodem niet bereiken. In zulke gevallen is het beter om een hybride oplossing te gebruiken, zodat er geen defecten ontstaan.