ทำไมเราถึงเลือกใช้แสงอินฟราเรดแทนลมร้อนในการผลิตเซ็นเซอร์ชีวภาพ
เมื่อคุณผลิตเซ็นเซอร์ชีวภาพ คุณจะต้องจัดการกับชั้นวัสดุอินทรีย์ที่มีความละเอียดอ่อนมาก ชั้นวัสดุเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการอบแห้งให้เหมาะสม ตลอดหลายปีที่ผ่านมา วิธีมาตรฐานคือการใช้ลมร้อนในการอบแห้งวัสดุเหล่านี้
แต่จริงๆ แล้ว นั่นเป็นข้อจำกัดที่ใหญ่มากเลยทีเดียว
ลองนึกดูสิว่าการใช้ลมร้อนนั้นทำงานอย่างไร… คุณต้องให้ความร้อนกับอากาศก่อน แล้วอากาศนั้นจึงค่อยนำความร้อนไปสู่วัสดุ ซึ่งเป็นวิธีที่ไม่มีประสิทธิภาพเลย และใช้เวลานานมาก ก็เหมือนกับการพยายามทำให้ห้องอบอุ่นโดยการอุ่นที่ทางเดินก่อน
แต่หลอดไฟอินฟราเรดนั้นแตกต่างออกไป เพราะมันสามารถส่งพลังงานไปยังวัสดุโดยตรง โดยไม่ต้องผ่านอากาศกลาง คุณไม่ต้องรอให้อากาศอุ่นก่อน
ความยุ่งยากจากการรอ
หากคุณเคยใช้ระบบลมร้อนมาก่อน คุณคงรู้ดีว่ามันน่าหงุดหงิดแค่ไหน คุณต้องรอให้ห้องอบอุ่นก่อนที่วัสดุจะถึงอุณหภูมิที่ต้องการ ในกระบวนการผลิตชิป半導体 การสูญเสียเวลาเหล่านี้จะสะสมขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการผลิตอย่างมาก
แต่หลอดไฟอินฟราเรดนั้นสามารถส่งพลังงานได้ทันทีภายในไม่กี่มิลลิวินาที นั่นหมายความว่าคุณสามารถผลิตได้มากขึ้น โดยไม่จำเป็นต้องซื้อเครื่องจักรที่มีขนาดใหญ่ขึ้น หรือจัดพื้นที่มากขึ้น
การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
สำหรับการผลิตเซ็นเซอร์ชีวภาพ เราใช้หลอดไฟอินฟราเรดความยาวคลื่นสั้น เพราะมันสามารถส่งพลังงานไปยังบริเวณที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ เรายังใช้ฝาครอบที่ทำจากควอตซ์ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการปนเปื้อน
แต่มีข้อควรระวังอย่างหนึ่ง… หากคุณต้องการผลิตในปริมาณมาก คุณไม่สามารถเปิดเครื่องแล้วปล่อยให้มันทำงานไปเองได้ แสงอินฟราเรดมีประสิทธิภาพสูงมาก ดังนั้นคุณจึงจำเป็นต้องมีตัวควบคุมอุณหภูมิที่ดี เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม หากไม่มีตัวควบคุมนี้ อุณหภูมิอาจสูงเกินไป และทำให้ชั้นวัสดุเสียหายได้ ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดที่คุณไม่ควรทำอีก
ข้อดีและข้อเสีย
อินฟราเรดไม่ใช่สิ่งมหัศจรรย์ มันมีทิศทางการส่งพลังงานที่ชัดเจน
ลมร้อนนั้นดีตรงที่สามารถส่งพลังงานไปยังทุกส่วนได้ ไม่ว่าจะมีรูปร่างอย่างไรก็ตาม แต่อินฟราเรดนั้นเหมือนไฟฉาย คือสามารถส่งพลังงานไปยังบริเวณที่ต้องการเท่านั้น ดังนั้นคุณจึงต้องระวัง “จุดที่อุณหภูมิต่ำ” ด้วย
คุณอาจต้องจัดวางหลอดไฟในลักษณะที่เหมาะสม หรือใช้ตัวสะท้อนแสง เพื่อให้อุณหภูมิทั่วทั้งแผ่นวัสดุเท่ากัน และถ้าวัสดุมีรอยเว้าหรือรอยบุ๋มลึกๆ อินฟราเรดก็จะไม่สามารถส่งพลังงานไปถึงบริเวณนั้นได้ ในกรณีนี้ คุณควรใช้วิธีการผสมผสานเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น