כיצד לבצע תהליך אנילינג של זכוכית באמצעות קרינת אינפרא-אדומה
האם קרה לכם שכלי זכוכית במעבדה התנפץ בבת אחת? אולי זה נגרם משריטה קטנה או משינוי מהיר בטמפרטורה – ופתאום הכלי נשבר לאלף חתיכות. זה קורה בגלל מתחים פנימיים בחומר. אם מקררים את הזכוכית מהר מדי או בצורה לא אחידה, נוצרים מתחים בתוך החומר. זו בעצם “פצצה מתקתקת”.
אנו מונעים זאת על ידי שימוש בחימום באמצעות קרינת אינפרא-אדומה, שמשמר את הטמפרטורה בטווח של 0.1°C בלבד.
למה חשוב לשמור על טווח של 0.1°C?
לזכוכית יש נקודה אופטימלית מסוימת שנקראת נקודת האנילינג. זו הנקודה בה המתחים פוחתים, אך הזכוכית עדיין לא נמסה או מתעוותת. עבור זכוכית בורוסיליקט, טווח זה קטן מאוד.
אם הטמפרטורה משתנה ב-2 או 5 מעלות בלבד, יש בעיה. או שהזכוכית מתעוותת, או שהמתחים נשארים בתוך החומר.
כדי לשמור על טמפרטורה יציבה, אנו משתמשים ברכיבי חימום בעלי צפיפות גבוהה, יחד עם מערכות בקרה מסוג PID. כך נמנעת “הלם תרמי” – כאשר החלק החיצוני של הזכוכית מתחמם הרבה לפני החלק הפנימי.
הטיפול בחום
היתרון של קרינת אינפרא-אדומה הוא שהיא פוגעת ישירות בזכוכית. אין צורך לחמם את כל נפח האוויר בתנור, ולכן יש פחות עיכובים.
אך יש בעיה אחת: אזורים חמים. כדי לפתור זאת, אנו משתמשים ברכיבי חימום עם ציפויים מיוחדים. כך החום מתפשט באופן אחיד בכל שטח הכלי. אין אזורים חמים בלתי צפויים.
והנה עוד טיפ: יש להשתמש בתרמוקפלים בעלי תגובה מהירה. אם החיישן איטי, לא משנה כמה החימום מדויק – המערכת תגיב רק למה שקרה לפני כמה שניות, ולא למה שקורה עכשיו.
הפשרות
אם רוצים רמת דיוק כזו, חיוני להשתמש במקור חשמל יציב. עליות פתאומיות במתח גורמות לרכיבי החימום להפסיק לעבוד. אולי לא ניתן לראות זאת, אך הזכוכית חשה בכך כשינויים בטמפרטורה. כדי למנוע זאת, יש צורך במקור חשמל יציב.
כמובן, זה גורם לארון הבקרה להיות גדול יותר. אך זו הדרך היחידה להבטיח שכלי הזכוכית לא יתנפצו בפעם הראשונה שהם נמצאים בתהליך חיטוי.