Tại sao chúng ta thay thế phương pháp sử dụng không khí nóng bằng tia hồng ngoại trong các phòng thí nghiệm chế tạo cảm biến sinh học?
Khi chế tạo cảm biến sinh học, các bước sấy khô và làm khô vật liệu thường là những công đoạn gây phiền toái nhất. Trong nhiều năm qua, phương pháp tiêu chuẩn vẫn là sử dụng không khí nóng để làm nóng vật liệu. Nhưng thực ra, đó là một cách làm rất tốn thời gian và năng lượng.
Vấn đề nằm ở chỗ, các hệ thống sử dụng không khí nóng mất quá nhiều thời gian để làm nóng không gian xung quanh cảm biến trước khi cảm biến được làm nóng. Đó là sự lãng phí thời gian và năng lượng.
Đó là lý do tại sao chúng ta chuyển sang sử dụng đèn hồng ngoại.
Vấn đề liên quan đến việc chờ đợi
Hãy tưởng tượng cách hoạt động của không khí nóng: bạn phải làm nóng không khí trước, sau đó mới dùng không khí đó để làm nóng cảm biến. Giống như việc cố gắng làm ấm một căn phòng bằng máy sưởi trước khi bước vào bên trong – có sự chậm trễ đáng kể.
Còn tia hồng ngoại thì khác. Đó là năng lượng bức xạ; các photon chiếu trực tiếp vào bề mặt cảm biến. Trong lĩnh vực chế tạo chip bán dẫn, điều này là một ưu điểm lớn. Bạn không cần phải chờ đợi cho đến khi buồng xử lý được làm nóng hoàn toàn. Quá trình làm nóng diễn ra gần như tức thì. Hơn nữa, vì các cảm biến sinh học có cấu trúc mỏng manh, việc làm nóng/chill chúng nhanh chóng giúp các lớp vật liệu hữu cơ không bị hư hại.
Tiết kiệm diện tích
Một ưu điểm nữa là diện tích cần thiết để lắp đặt giảm đi đáng kể. Bạn không cần phải sử dụng các quạt công suất lớn hay hệ thống ống dẫn để đưa không khí nóng đến các bộ phận cần xử lý. Thay vào đó, bạn chỉ cần kết nối đèn hồng ngoại trực tiếp với băng tải vận chuyển vật liệu. Rất đơn giản.
Tuy nhiên, bạn không thể sử dụng công suất tối đa của đèn hồng ngoại. Nếu sử dụng quá nhiều công suất tại một điểm, bạn sẽ tạo ra những vùng nóng quá mức, khiến bề mặt vật liệu bị biến dạng. Điều quan trọng là phải tìm được sự cân bằng giữa khoảng cách giữa các đèn và tốc độ di chuyển của băng tải.
Nhược điểm
Tia hồng ngoại có tốc độ xử lý nhanh, nhưng nó chỉ có thể làm nóng những vùng mà ánh sáng có thể chiếu tới. Nếu cảm biến có cấu trúc 3D phức tạp, sẽ có những vùng mà ánh sáng hồng ngoại không thể chiếu tới. Chúng ta thường sử dụng các tấm phản chiếu để truyền năng lượng đến những vùng đó.
Và điều quan trọng nhất là bạn phải kiểm soát tốt các khu vực làm mát. Vì tia hồng ngoại mang lại năng lượng rất cao, nên các bộ phận sẽ vẫn còn nóng sau khi rời khỏi khu vực tia hồng ngoại. Nếu không làm mát chúng nhanh chóng, nhiệt độ dư thừa có thể làm ảnh hưởng đến việc calibrating cảm biến. Bạn cần phải làm mát chúng ngay lập tức để giữ cho mọi thứ ổn định.