لماذا نستخدم الإشعاع تحت الأحمر في تصنيع أجهزة الاستشعار البيولوجية والشرائح الإلكترونية؟
عند بناء أجهزة الاستشعار البيولوجية، يكون من الصعب الحفاظ على ثبات الطبقات العضوية والبوليمرات الموصلة في مكانها. لذلك، نحتاج إلى استخدام الحرارة لتثبيت كل شيء، لكن الطريقة التقليدية تعتبر غير فعالة.
لهذا السبب نستخدم أجهزة الإشعاع تحت الأحمر. بدلاً من تسخين فرن كبير، يتم إرسال الطاقة مباشرة إلى السطح المراد تعديله. هذه الطريقة فعالة للغاية.
التخلص من المواد السامة
في عالم أشباه الموصلات، بدأ الناس أخيرًا في الاهتمام بالمعايير “الخضراء” واستخدام مواد خالية من الرصاص. لفترة طويلة، كان الحل الوحيد لخفض درجات الحرارة المستخدمة في عملية التعديل هو استخدام محفزات كيميائية أو مواد تسريع تحتوي على معادن ثقيلة. لكن هذه الطريقة ليست جيدة للبيئة أو للعاملين في المختبرات.
يحل الإشعاع تحت الأحمر هذه المشكلة. نستخدم أشعة تحت حمراء قصيرة الموجة لجعل الجزيئات داخل الطبقة المراد تعديلها تهتز. الحرارة تنشأ من داخل المادة نفسها.
هذه الطريقة سريعة للغاية؛ نتحدث عن ثوانٍ بدلاً من ساعات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التخلي عن استخدام تلك المواد الضارة، ولا حاجة للقلق بشأن الآثار البيئية الناتجة عن استخدام الفرن.
التوازن المثالي
للحصول على كثافة حرارية مناسبة لأجهزة الاستشعار البيولوجية، لا نستخدم أي مصابيح عادية. بل نستخدم أغلفة من الكوارتز مع مواد مالئة من نوع الهالوجين. هذا يسمح لنا بزيادة درجة الحرارة بسرعة. بمجرد أن تدخل الرقاقة إلى المنطقة المراد تعديلها، تبدأ الحرارة في التأثير عليها، وعندما تخرج الرقاقة، يتوقف تدفق الطاقة. لا يوجد هدر في الطاقة.
لكن هناك مشكلة واحدة…
بما أن الإشعاع تحت الأحمر قوي جدًا، قد يحدث ما يسمى بـ “التصلب السطحي”. يحدث ذلك عندما تتصلب الطبقة العلوية بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى حبس المذيبات داخل الطبقة. إنه توازن دقيق للغاية. إذا كانت المصابيح قريبة جدًا، فقد يتلف السطح المراد تعديله. وإذا كانت بعيدة جدًا، فلن نحصل على الكفاءة المرجوة. يجب تحديد قوة المصابيح والمسافة بينها بدقة.
الاستخدام في البيئات العادية
أفضل شيء في هذه الأنظمة هو أنها بديل مثالي للأفران التقليدية. عند استخدام الإشعاع تحت الأحمر، يقل حجم المعدات المستخدمة. يمكن التخلي عن المراوح الضخمة التي تستخدم لطرد الهواء الساخن من المبنى. كل ما عليك فعله هو توصيل الأجهزة بالكهرباء، وضبط الوقت المناسب، وترك الفيزياء تقوم بالعمل.