การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำด้วยควอตซ์ใส
หากคุณกำลังพัฒนาวัสดุแก้วชนิดใหม่ คุณคงรู้ดีว่าหลอดไฟที่มีขายตามท้องตลาดนั้นไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานจริง โดยปกติแล้ว หลอดไฟเหล่านี้จะแผ่ความร้อนออกมาอย่างเท่าๆ กัน แต่ในห้องปฏิบัติการแล้ว นั่นไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการจริงๆ เพราะโดยปกติแล้ว เราต้องการให้มีความแตกต่างของอุณหภูมิเพื่อทราบว่าจุดใดของวัสดุมีแรงดันมากที่สุด หรือวัสดุนั้นมีการเปลี่ยนแปลงสถานะอย่างไร
เราไม่ได้เพียงแค่ปรับขนาดของหลอดเท่านั้น แต่เรายังออกแบบวิธีการกระจายพลังงานในหลอดด้วย
การวางแผนการแผ่ความร้อน
หลอดไฟธรรมดามักจะมีจุดที่มีอุณหภูมิสูงสุดอยู่ตรงกลาง ซึ่งเป็นปัญหาสำหรับการวิจัยจริงๆ เราแก้ปัญหานี้โดยการปรับวิธีการพันลวดฟิลาเมนต์และระยะห่างระหว่างลวดฟิลาเมนต์
ลองคิดว่าเป็นการสร้างแผนที่ความร้อนที่เฉพาะเจาะจงขึ้นมาเอง เราสามารถรวมพลังงานไว้ในบริเวณเล็กๆ ที่มีอุณหภูมิสูงมาก หรือทำให้อุณหภูมิกระจายออกมาอย่างสม่ำเสมอ เพื่อไม่ให้เกิดจุดที่มีอุณหภูมิสูงเกินไปจนทำให้ตัวอย่างวัสดุแตกได้ นั่นคือการนำพลังงานไปไว้ในจุดที่จำเป็นจริงๆ
หลักการทางฟิสิกส์
เราเลือกใช้ควอตซ์ใสที่มีความบริสุทธิ์สูง เพราะควอตซ์ใสชนิดนี้สามารถให้รังสีอินฟราเรดผ่านเข้ามาได้ ดังนั้นพลังงานจึงสามารถเข้าไปในวัสดุได้จริงๆ แทนที่จะทำให้พื้นผิวของวัสดุร้อนเกินไป
สิ่งหนึ่งที่ต้องจำไว้คือ เมื่อเราปรับความหนาแน่นของพลังงาน แรงดันไฟฟ้าที่ผ่านลวดฟิลาเมนต์ก็จะเปลี่ยนไปด้วย คุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแหล่งจ่ายไฟของคุณสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้ มิฉะนั้นลวดฟิลาเมนต์ก็อาจเสียหายก่อนเวลาอันควรได้
ข้อเสีย
การควบคุมอุณหภูมิได้อย่างสมบูรณ์นั้นเป็นเรื่องที่ดี แต่มันไม่ใช่เรื่องง่ายเลย มีข้อเสียอยู่บ้าง
บริเวณที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงจะทำให้เกิดความร้อนสูงมาก หากคุณไม่ทำการระบายความร้อนให้ดี ก็จะเกิดปัญหาได้ ดังนั้นคุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบระบายอากาศหรือระบบระบายความร้อนด้วยน้ำนั้นทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เราสร้างอุปกรณ์เหล่านี้ขึ้นมาเพื่อช่วยวิศวกรที่เบื่อหน่ายกับการคาดเดาต่างๆ คุณเพียงแค่บอกเราว่าคุณต้องการเส้นโค้งอุณหภูมิแบบไหน เราก็จะออกแบบลวดฟิลาเมนต์ให้เหมาะสมกับความต้องการของคุณ วิธีนี้จะช่วยให้คุณไม่ต้องคาดเดาอะไรอีกต่อไป และสามารถมุ่งเน้นไปที่การวิจัยเกี่ยวกับวัสดุแก้วของคุณได้เลย