Почему мы заменяем горячий воздух на инфракрасное освещение в лабораториях по производству биосенсоров
При создании биосенсоров этапы зажигания и высыхания часто оказываются самыми сложными. На протяжении многих лет стандартом было использование горячего воздуха. Но, честно говоря, это довольно неэффективный способ.
Проблема заключается в том, что системы, использующие горячий воздух, тратят слишком много времени на нагрев пустого пространства вокруг сенсора до тех пор, пока сам сенсор не нагреется. Это лишняя трата времени и энергии.
Поэтому мы переходим на использование инфракрасных ламп.
Проблема ожидания
Подумайте о принципе работы горячего воздуха: сначала нужно нагреть воздух, а затем уже он будет нагревать сенсор. Это похоже на попытку подогреть комнату с помощью обогревателя перед тем, как войти в нее — возникает значительная задержка.
Инфракрасное излучение работает иначе. Это излучательная энергия; фотоны напрямую попадают на поверхность сенсора.
В производстве полупроводников это огромный преимущество. Не нужно ждать, пока камера нагреется. Процесс нагрева происходит почти мгновенно. К тому же, поскольку тонкопленочные биосенсоры очень чувствительны, быстрое введение их в зону нагрева предотвращает повреждение органических слоев.
Экономия пространства
Одним из преимуществ является сокращение площади, необходимой для размещения оборудования. Не нужно использовать большие вентиляторы и сложную систему трубопроводов для подачи горячего воздуха. Достаточно просто подключить лампы непосредственно к конвейерной ленте.
Но нельзя использовать максимальную мощность ламп. Если сосредоточить слишком большое количество энергии в одной точке, это может привести к перегреву поверхности сенсора. Нужно найти оптимальный баланс между расстоянием между лампами и скоростью движения конвейера.
Недостатки
Инфракрасное излучение действует быстро, но имеет направленный характер. В отличие от горячего воздуха, который нагревает всю поверхность, инфракрасное излучение нагревает только те участки, которые он может видеть. Если у сенсора сложная трехмерная форма, будут возникать «тени» — участки, куда не достигает тепло. Обычно это решается с помощью отражателей, которые направляют энергию в эти участки.
Но самое важное — необходимо правильно организовать зоны охлаждения. Поскольку инфракрасное излучение передает очень концентрированную энергию, детали остаются горячими. Если не удалить этот жар быстро, остаточное тепло может повлиять на калибровку сенсора. Необходимо быстро охладить его, чтобы все параметры остались правильными.