การควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสมในกระบวนการอบแก้วในห้องปฏิบัติการ
ความจริงก็คือ หากไม่กำจัดความเครียดภายในของวัสดุแก้วในห้องปฏิบัติการออกไป วัสดุนั้นก็จะพังได้ มันเป็นเรื่องง่ายๆ เลย หากขวดแก้วชนิดบอโรซิลิเกตมีอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอ ก็จะเกิดรอยแตกได้
นั่นคือเหตุผลที่เราใช้หลอดไฟอินฟราเรด เพราะเราไม่จำเป็นต้องรอให้เตาอบร้อนขึ้นจนทั่วทุกส่วนของอากาศ เราสามารถควบคุมอุณหภูมิของแก้วได้โดยตรง ซึ่งทำให้กระบวนการเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ทำไมเราถึงให้ความสำคัญกับความแม่นยำถึง 0.1°C
กระบวนการอบแก้วเกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น หากอุณหภูมิผิดเพี้ยนเพียงไม่กี่องศา ก็จะเกิดปัญหาได้ อาจทำให้มีความเครียดฝังอยู่ในผนังแก้ว หรือทำให้แก้วบิดเบี้ยวได้
เราจึงพยายามควบคุมอุณหภูมิให้มีความแม่นยำถึง 0.1°C เพื่อให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุด
เมื่อควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ ก็จะไม่มี “จุดร้อน” เกิดขึ้น จุดร้อนก็คือบริเวณที่มีการขยายตัวของแก้ว และเมื่อแก้วเย็นลง บริเวณนั้นก็จะหดตัวในอัตราที่แตกต่างจากบริเวณอื่นๆ นั่นคือสาเหตุที่ทำให้เกิดรอยแตกได้
หลักการทางฟิสิกส์ (โดยไม่ต้องอ่านตำรา)
คลื่นอินฟราเรดความยาวคลื่นสั้นจะซึมเข้าไปในพื้นผิวแก้วได้อย่างรวดเร็ว แต่เราไม่สามารถใช้ความร้อนมากเกินไปได้ เราต้องควบคุมอุณหภูมิอย่างระมัดระวัง เราจึงใช้หลอดไฟอินฟราเรดร่วมกับตัวควบคุม PID ที่มีความเร็วสูง เพื่อให้อุณหภูมิไม่สูงเกินไป
สิ่งที่ดีที่สุดก็คือ ความเร็วในการตอบสนองนั้นเกือบจะทันที หากเซ็นเซอร์ตรวจจับพบว่าอุณหภูมิลดลง 0.2°C หลอดไฟก็จะตอบสนองทันที แต่หลอดไฟแบบเก่าๆ นั้นไม่สามารถทำได้ เพราะต้องใช้เวลานานในการอุ่นหรือเย็นลง ซึ่งจะทำให้กระบวนการเสียหายได้
ข้อเสีย
ระบบที่มีความแม่นยำสูงเหล่านี้ไม่ใช่ระบบที่ใช้งานได้ทันทีหลังจากเชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์อื่นๆ หากคุณต้องการความแม่นยำถึง 0.1°C แหล่งจ่ายไฟของคุณต้องมีความเสถียรมาก หากมีความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย ก็จะส่งผลต่ออุณหภูมิได้เลย
เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ คุณควรใช้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูง หากแรงดันไฟฟ้าไม่เสถียร ความแม่นยำของหลอดไฟก็ไม่มีประโยชน์อะไรเลย คุณก็เพียงแค่เสียเครื่องมือที่ดีไปเปล่าๆ เท่านั้น