کنترل گرما: از تعمیرات شبکههای برقی تا تولید تراشههای کوانتومی
وقتی که از تعمیر لوازم الکترونیکی معمولی به ساخت تراشههای کوانتومی میپردازیم، روش کنترل گرما نیز باید تغییر کند؛ یعنی کاملاً تغییر کند. نمیتوانیم از گرمای زیاد برای گرم کردن قطعات استفاده کنیم و امیدوار باشیم که همه چیز خوب پیش برود.
در اینجاست که لامپهای مادون قرمز کوتاهامواج نقش مهمی ایفا میکنند. این لامپها راه حلی برای چسباندن قطعات یا جوشکاری آنها بدون اینکه سایر قطعات صفحه الکترونیکی آسیب ببینند، هستند.
نحوه عملکرد لامپهای مادون قرمز
برای ساخت این گرمکنها، از لولههای کوارتز با خلوص بالا استفاده میشود. نکته مهم این است که مادون قرمز کوتاهامواج، گرما را به عمق بیشتری در ماده منتقل میکند؛ در حالی که گرمای حاصل از گرمکنهای معمولی، فقط در سطح قطعات ایجاد میشود.
به جای اتلاف وقت برای گرم کردن هوای اطراف قطعات، گرما مستقیماً به سطح قطعات اعمال میشود. در کارخانههای تولید تراشههای کوانتومی، مقدار گرمای موجود بسیار کم است؛ اگر اجازه دهیم گرما بیش از حد وارد قطعات شود، سطح قطعات تحت تأثیر گرما قرار گرفته و هزینههای زیادی برای تعمیر آنها صرف خواهد شد.
مشکلات مربوط به تجهیزات
بیشتر لامپهای با توان بالا، با ولتاژ بالا کار میکنند؛ این تنها راه برای تولید توان زیاد بدون کنترل جریان الکتریکی است. اگر از لامپهایی با توان بیشتر از ۲۰۰۰ وات استفاده کنید، منبع تغذیه باید بسیار قوی باشد؛ هیچ نوسانی در تغذیه نباید وجود داشته باشد.
ما معمولاً از اتصالات R7s یا SK15 استفاده میکنیم؛ چرا؟ چون این اتصالات در اثر گرما، از جای خود خارج نمیشوند.
اما مشکل اینجاست که باید به فضای مورد نیاز برای قرار دادن لامپها توجه کرد؛ قرار دادن لامپهای با توان بالا در یک جعبه کوچک، باعث ایجاد گرمای بسیار زیادی میشود. اگر فنهای خنککننده کافی نباشند، بردهای کنترلی آسیب خواهند دید.
کاربرد واقعی
در کارخانههای تعمیر شبکههای برقی، این لامپها واقعاً مفید هستند؛ آنها جایگزین فرهای قدیمی میشوند. زمان گرم شدن قطعات از دقایق به ثوانی کاهش مییابد؛ این موضوع باعث صرفهجویی زمانی زیادی میشود.
در تولید تراشههای کوانتومی، از کوارتزهای پوششدار برای تنظیم طول موج استفاده میشود؛ این کار باعث میشود انرژی دقیقاً به هدف برسد و دوباره به سمت عنصر گرمایشی برنگردد.
این یک تعادل دقیق بین افزایش سریع دما و عدم فراتر رفتن از محدوده مجاز است؛ باید کنترلکنندههای PID را به خوبی تنظیم کرد. در غیر این صورت، دما از حد مجاز فراتر خواهد رفت و قطعات آسیب خواهند دید.