لماذا اخترنا استخدام الأشعة تحت الحمراء في تصنيع أجهزة الاستشعار البيولوجية؟
عند تصنيع أجهزة الاستشعار البيولوجية، فإن خطوات التجفيف والتعديل الحراري تُعتبر مهمة للغاية. لفترة طويلة، كان الجميع يستخدمون أفران التسخين التقليدية. لكن المشكلة هي أن تسخين غرفة كبيرة من أجل معالجة رقاقة صغيرة يُعتبر مضيعة للوقت والطاقة. لذلك، اخترنا استخدام أنظمة الأشعة تحت الحمراء. بدلاً من تسخين الهواء، تقوم أشعة الأشعة تحت الحمراء بإرسال الطاقة مباشرة إلى الرقاقة. هذه الطريقة أكثر كفاءة وسرعة.
عامل السرعة
عادةً ما نستخدم مصابيح الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية القصيرة. فهي توفر طاقة كبيرة في مساحة صغيرة جداً. عند استخدام مصابيح الكوارتز ذات القدرة العالية، يحدث التسخين بشكل فوري. لا حاجة للانتظار حتى يصل المبرد إلى درجة الحرارة المطلوبة. نسمي ذلك “المعالجة الحرارية السريعة”. هذه الطريقة مفيدة جداً، لأنها تجنب تلف المواد البيولوجية الحساسة بسبب التسخين الزائد.
تحديد الطول الموجي المناسب
التلوث يُعتبر عدواً في الغرف النظيفة. لمنع تسرب أي غازات غريبة، نستخدم أغلفة من الكوارتز عالية النقاء للمصابيح. لكن هناك حيلة لجعل هذا يعمل بشكل صحيح: يجب تعديل طبقة الطلاء على سطح المصباح، حسب نوع الحبر البيولوجي أو المادة المستخدمة. هذا يساعد في توجيه طيف الضوء بشكل صحيح ليتناسب مع ما تحتاجه المادة لامتصاصه. إذا كان الطول الموجي خاطئاً، فإن الطاقة ستنعكس عن سطح المادة. في هذه الحالة، يكون الاستثمار في الضوء عديم الفائدة. أما إذا كان الطول الموجي صحيحاً، فإن الطاقة ستصل إلى الهدف بشكل مثالي.
العيوب
من الجانب الإيجابي، فإن هذه الطريقة مفيدة للبيئة، لأن استخدام طاقة أقل يعني انبعاث كميات أقل من الكربون، مما يرضي مفتشي المصانع الخضراء. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الأجهزة تشغل مساحة أقل، ولا تحتاج إلى أنظمة تبريد قوية. لكن الأمر ليس سهلاً دائماً. يجب الحرص على عدم حدوث نقاط ساخنة في المصابيح. إذا لم يتم تدوير الرقاقة بشكل صحيح، فقد يحدث تسخين غير متساوٍ. وإذا حاولنا رفع القدرة الكهربائية لتسريع العملية، فقد يتضرر حواف أجهزة الاستشعار. يجب استخدام أجهزة تحكم من نوع PID للحفاظ على استقرار العملية. نظراً لأن الكوارتز يتفاعل بسرعة كبيرة، فيجب أن تكون أجهزة التحكم سريعة أيضاً للحفاظ على استقرار العملية.