توقفوا عن إهدار الحرارة أثناء صنع أجهزة الاستشعار البيولوجية
إذا كنتم قد قضيتم وقتًا في تصنيع أجهزة الاستشعار البيولوجية، فأنتم تعرفون أن الحرارة هي أفضل صديق لكم، وفي نفس الوقت أسوأ عدو لكم.
أحد أكبر المشاكل في تصميم الأجهزة هو ما نسميه “التسخين الزائد”. إنه أمر مزعج للغاية؛ فمعظم المصابيح الأشعة تحت الحمراء تنير كل الاتجاهات، مما يؤدي إلى تحويل الجدران الداخلية للجهاز إلى مصادر حرارية كبيرة.
هذا يعتبر إهدارًا للطاقة. والأسوأ من ذلك، أن ذلك يجعل جسم الجهاز ساخنًا للغاية، مما قد يشكل خطرًا على من يستخدم الجهاز، كما قد يؤدي إلى اختلال درجة حرارة العملية بأكملها.
توجيه الحرارة إلى المكان المناسب
الحل بسيط للغاية: توقفوا عن تسخين كل شيء، وبدلاً من ذلك، ركزوا الحرارة في مكان محدد.
بدلاً من استخدام أنبوب كوارتز عادي ينشر الحرارة في جميع الاتجاهات، نستخدم مصابيح أشعة تحت الحمراء مع مرايا مخصصة. يمكن اعتبار ذلك بمثابة التحول من استخدام لمبة عادية إلى استخدام مصباح يدوي. من خلال تضييق الشعاع، نضع كل الطاقة على السطح المراد تسخينه.
النتيجة؟ الطاقة تصيب الرد الكيميائي المطلوب، وليس جدران الجهاز.
الحفاظ على برودة الجهاز (وأمانه)
المشكلة هي أن مصابيح أشعة تحت الحمراء ذات القدرة العالية تنتج حرارة كبيرة. إذا لم تكن المرايا مضبوطة بشكل صحيح، فسوف يحدث تسخين غير متساوٍ في أجزاء الجهاز. نقضي الكثير من الوقت في ضبط خصائص انبعاث الطاقة من المصابيح، حتى نضمن أن الطاقة تُوجه إلى الاتجاه الصحيح.
سوف تشعرون بالفرق بالفعل؛ فالجزء الخارجي من الجهاز سيظل باردًا، مما يعني أن المشغلين يمكنهم تغيير الأجزاء دون القلق من الإصابة بحروق.
العيب
لكن هذا ليس حلًا سحريًا. عندما نضيق الشعاع، تزداد شدة الحرارة في نقطة التركيز. إذا كان السطح المراد تسخينه مائلاً قليلاً، أو إذا كان محور Z غير دقيق ببضعة ملليمترات، فسوف يحدث تسخين غير متساوٍ في أجزاء الجهاز.
يجب أن تجدوا التوازن المثالي بين زاوية الشعاع والدقة الميكانيكية للجهاز. إذا لم تفعلوا ذلك، فسوف ترى نقاط ساخنة على سطح الجهاز. وصدقوني، ضبط مسافة المصباح بدقة هو أمر لا يمكن تجاهله على الإطلاق.