क्यों 0.1°C का अंतर ग्लास में मौजूद तनाव को दूर करने में इतना महत्वपूर्ण है?
क्या आपने कभी ऐसा अनुभव किया है कि प्रयोगशाला में इस्तेमाल होने वाला ग्लास अचानक ही टूट गया? कोई चेतावनी नहीं, कोई झटका नहीं… बस नियमित स्टरलाइजेशन या रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान ही ग्लास टूट जाता है। यह वाकई एक भयावह स्थिति है।
आमतौर पर, ऐसा आंतरिक तनाव के कारण ही होता है। यदि बोरोसिलिकेट ग्लास को बहुत तेज़ी से या असमान रूप से ठंडा किया जाता है, तो उसमें तनाव उत्पन्न हो जाता है। यह तो ऐसा ही है, जैसे कोई सर्पिल वाला स्प्रिंग, जो किसी अवसर की प्रतीक्षा में है।
इस समस्या को दूर करने हेतु हम “प्रिसिजन एनीलिंग” विधि का उपयोग करते हैं। हम ग्लास को उसके उचित तापमान तक गर्म करते हैं, फिर उसका तापमान बहुत ही धीरे-धीरे कम करते हैं।
थर्मल ग्रेडिएंट्स की समस्या
जब हम जटिल आकृतियों वाले ग्लास के साथ काम करते हैं, तो स्थिति और भी जटिल हो जाती है। यदि ग्लास की किसी सतह का तापमान दूसरी सतह की तुलना में 1°C भी अधिक हो, तो वहाँ थर्मल ग्रेडिएंट उत्पन्न हो जाता है। विडंबना यह है कि जब हम पुराने तनावों को दूर करने की कोशिश कर रहे होते हैं, तब हम अनजाने में ही नए तनाव उत्पन्न कर रहे होते हैं।
इसीलिए हम इन्फ्रारेड (IR) तकनीक का उपयोग करते हैं।
सामान्य कन्वेक्शन ओवनों में तो केवल हवा ही गर्म होती है, जो धीमी गति से ही काम करती है। लेकिन इन्फ्रारेड तकनीक में ऊर्जा सीधे ही ग्लास की सतह पर पहुँचती है। यह तो बहुत ही प्रभावी तरीका है।
लेकिन यहाँ एक समस्या है – थर्मल शॉक से बचने हेतु, नियंत्रण प्रणाली को 0.1°C तक सटीक होना आवश्यक है। यही छोटा सा अंतर ही ग्लास को सही तापमान पर रखने में मदद करता है, ताकि अणु शांतिपूर्वक व्यवस्थित हो सकें, और पूरा ग्लास पिघल न जाए।
वास्तव में कौन-से उपकरण आवश्यक हैं?
इस काम को सस्ते उपकरणों से नहीं किया जा सकता। आपको उच्च गुणवत्ता वाले इन्फ्रारेड उत्सर्जक एवं तुरंत प्रतिक्रिया देने वाला PID नियंत्रक आवश्यक है।
हम आमतौर पर शॉर्ट-वेव इन्फ्रारेड का ही उपयोग करते हैं, क्योंकि यह तेज़ गति से काम करता है। लेकिन सावधान रहें – उच्च-घनत्व वाले इन्फ्रारेड उपकरणों में बहुत अधिक ऊर्जा खर्च होती है। यदि आप बड़े आकार के चैंबरों में काम कर रहे हैं, तो वायरिंग पर ध्यान दें। यदि वायरिंग पतली है, तो वोल्टेज में कमी आ जाएगी, और तापमान संबंधी आँकड़े भी सही नहीं रहेंगे।
व्यवहार में इसे कैसे उपयोग में लाया जाता है?
आप बस ग्लास पर गर्मी डालकर इसे ठीक नहीं कर सकते।
हम मल्टी-स्टेज रैंप-डाउन विधि का उपयोग करते हैं। इन्फ्रारेड उत्सर्जक, प्लैटिनम रेजिस्टेंस थर्मामीटरों से प्राप्त फीडबैक के आधार पर अपनी ऊर्जा को समायोजित करते हैं।
यदि कोई सेंसर खराब हो जाता है, या कोई उपकरण खराब हो जाता है, तो ग्लास पर “कोल्ड स्पॉट” बन जाते हैं। यह गुणवत्ता नियंत्रण हेतु बहुत ही खतरनाक है। इसीलिए हम इन्फ्रारेड उपकरणों को नियमित रूप से कैलिब्रेट करते हैं। आप चाहते हैं कि पूरे ग्लास पर तापमान समान ही रहे।