การทำให้กระจกมีคุณภาพดีด้วยการควบคุมด้วยแสงอินฟราเรด
ใครก็ตามที่เคยทำงานกับเครื่องประดับที่ทำจากกระจกหรืออุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ คงเข้าใจดีถึงความรู้สึกไม่สบายใจเมื่อเครื่องประดับนั้นแตก โดยปกติแล้ว สาเหตุมักเกิดจากความเครียดภายในกระจก นั่นคือกระจกถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วหรือไม่สม่ำเสมอ จนเกิดแรงดันสะสมขึ้น แค่มีจุดที่อุณหภูมิต่ำเพียงเล็กน้อย หรือมีการเพิ่มอุณหภูมิอย่างกะทันหัน กระจกก็อาจแตกได้ทันที
เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์นี้ เราจึงใช้อุปกรณ์ทำความร้อนแบบอินฟราเรด ซึ่งสามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำภายในช่วง 0.1 องศาเซลเซียส
ทำไมต้องใส่ใจเรื่องความแม่นยำขนาดนั้น?
การทำให้กระจกมีคุณภาพดีนั้นต้องทำภายในช่วงเวลาอันสั้นมาก หากอุปกรณ์ทำความร้อนมีความเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อย ก็อาจทำให้อุณหภูมิเกินขีดจำกัดได้ ในขั้นตอนนั้น กระจกจะไม่เพียงแต่อ่อนตัวลงเท่านั้น แต่อาจสูญเสียรูปร่างไปด้วย การควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ที่ 0.1 องศาเซลเซียสจะช่วยให้กระจกอยู่ในสภาพที่เหมาะสม โครงสร้างของโมเลกุลก็จะสงบลง และรายละเอียดของเครื่องประดับก็จะยังคงคมชัดอยู่
ความแตกต่างระหว่างการทำความร้อนอากาศกับการทำความร้อนกระจก
เครื่องทำความร้อนทั่วไปจะทำให้อากาศรอบๆ วัตถุร้อนขึ้นเท่านั้น แต่อินฟราเรดนั้นแตกต่างออกไป เพราะมันสามารถทำความร้อนกระจกได้โดยตรง
เราใช้อินฟราเรดคลื่นสั้น เพราะมันสามารถเจาะทะลุผิวหน้าของกระจกเข้าไปถึงส่วนกลางได้ วิธีนี้จะช่วยขจัดช่องว่างด้านอุณหภูมิระหว่างด้านนอกกับด้านในได้ ทำให้อุณหภูมิทั่วทั้งกระจกเท่ากัน ซึ่งเป็นสิ่งที่เราต้องการ
โดยปกติแล้ว เราจะใช้หลอดควอตซ์ที่มีกำลังสูงเพื่อรองรับการทำความร้อนนี้ มีเคล็ดลับหนึ่งคือ ต้องปรับตั้งค่า PID controller ให้เหมาะสมกับความเร็วในการตอบสนองของอินฟราเรดด้วย หากการตั้งค่าไม่เหมาะสม ระบบก็จะพยายามหาอุณหภูมิที่เหมาะสม ซึ่งอาจทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว และก่อให้เกิดความเสียหายได้
ความยากในการติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้
การติดตั้งหลอดอินฟราเรดเข้าไปในห้องปฏิบัติการนั้นอาจเป็นเรื่องที่ยากสักหน่อย เพราะพื้นที่มักจะจำกัด คุณต้องปรับระยะห่างระหว่างหลอดกับกระจกให้เหมาะสม หากระยะห่างใกล้เกินไป ก็จะเกิดจุดที่มีอุณหภูมิสูง หากระยะห่างไกลเกินไป ระยะเวลาในการทำความร้อนก็จะยาวนานขึ้น
โดยปกติแล้ว ผมมักแนะนำให้ใช้กระจกสะท้อนเพื่อส่งความร้อนที่สูญเสียไปกลับเข้ามาในห้องปฏิบัติการ แต่ต้องจำไว้ว่า อุปกรณ์เหล่านี้สร้างความร้อนได้มาก หากการระบายอากาศในห้องปฏิบัติการไม่ดีพอ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็อาจเสียหายได้