ทำไมความแตกต่างเพียง 0.1°C ถึงมีความสำคัญมากในการกำจัดความเครียดในแก้ว?
คุณเคยมีประสบการณ์กับอุปกรณ์แก้วในห้องปฏิบัติการที่แตกขึ้นมาอย่างกะทันหันไหม? ไม่มีสัญญาณเตือนใดๆ เลย ไม่มีแรงกระแทกใดๆ ก็แค่แก้วแตกขึ้นมาในระหว่างการฆ่าเชื้อหรือการทำปฏิกิริยาทางเคมี มันเป็นเรื่องที่น่ากลัวมาก
โดยปกติแล้ว ปัญหานี้เกิดจากความเครียดภายในวัสดุ หากคุณทำให้แก้วบอร์โรซิลิเคตเย็นลงอย่างรวดเร็วหรือไม่สม่ำเสมอ ก็จะทำให้เกิดแรงดึงในวัสดุ มันก็เหมือนกับสปริงที่พร้อมจะแตกออกมาทันทีที่มีโอกาส
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราจึงใช้วิธีการอบแก้วด้วยความร้อนอย่างแม่นยำ เราจะทำให้แก้วกลับมาอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสมอีกครั้ง จากนั้นจึงค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ
ปัญหาเกี่ยวกับความแตกต่างของอุณหภูมิ
เมื่อคุณทำงานกับวัสดุที่มีรูปร่างซับซ้อน ก็จะมีปัญหาเกิดขึ้น หากมีส่วนหนึ่งของแก้วมีอุณหภูมิสูงกว่าอีกส่วนหนึ่งเพียง 1°C ก็จะเกิดความแตกต่างของอุณหภูมิขึ้น ปัญหาก็คือ ในขณะที่คุณพยายามกำจัดความเครียดเก่าๆ คุณกลับสร้างความเครียดใหม่ขึ้นมาโดยไม่รู้ตัว
นั่นคือเหตุผลที่เราใช้เทคโนโลยีอินฟราเรด (IR) ในการแก้ไขปัญหานี้
เตาอบแบบธรรมดาจะทำให้อากาศร้อนขึ้น ซึ่งเป็นวิธีที่ช้าและไม่มีประสิทธิภาพ แต่อินฟราเรดนั้นแตกต่างออกไป มันเป็นพลังงานรังสีที่ส่งผลต่อพื้นผิวแก้วโดยตรง ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากกว่า
แต่ก็มีข้อจำกัดอยู่ นั่นคือ หากต้องการหลีกเลี่ยงความเครียดทางอุณหภูมิ คุณต้องมีระบบควบคุมที่แม่นยำถึง 0.1°C นั่นคือช่วงเวลาสั้นๆ ที่จะทำให้แก้วอยู่ในสภาพที่เหมาะสม เพื่อให้โมเลกุลสามารถจัดเรียงตัวได้ โดยไม่ทำให้แก้วละลายไปเลย
อุปกรณ์ที่จำเป็นจริงๆ
คุณไม่สามารถใช้อุปกรณ์ราคาถูกในการทำสิ่งนี้ได้ คุณต้องมีอุปกรณ์อินฟราเรดที่มีคุณภาพสูง และต้องมีระบบควบคุม PID ที่สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว
โดยปกติแล้ว เรามักจะใช้อินฟราเรดคลื่นสั้น เพราะมีประสิทธิภาพสูง แต่ก็ต้องระมัดระวังด้วย เพราะอินฟราเรดความหนาแน่นสูงจะใช้พลังงานมาก หากคุณใช้สายไฟที่มีขนาดเล็กเกินไป ก็จะทำให้มีแรงดันไฟฟ้าลดลง และค่าอุณหภูมิที่วัดได้ก็จะไม่ถูกต้องอีกต่อไป
การทำงานจริง
คุณไม่สามารถใช้ความร้อนกับแก้วโดยไม่มีการควบคุมได้
เราจึงใช้วิธีการลดอุณหภูมิทีละขั้นตอน อุปกรณ์อินฟราเรดจะปรับพลังงานในแต่ละขั้นตอนได้อย่างแม่นยำ โดยอาศัยข้อมูลจากเทอร์โมมิเตอร์แบบพลาทินัมเรซิสเตนซ์ (PRT)
หากเซ็นเซอร์มีความผิดพลาด หรืออุปกรณ์เริ่มเสื่อมสภาพ ก็จะเกิดจุดที่มีอุณหภูมิต่ำขึ้นบนแก้ว ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่สำหรับการควบคุมคุณภาพ นั่นคือเหตุผลที่เราต้องมีการปรับเทียบอุปกรณ์อินฟราเรดอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิจะสม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นแก้วในทุกครั้งที่ใช้งาน