研究室で使うガラスが割れるのを防ぐためには、0.1℃という微妙な精度が鍵となります。
ガラスをアニーリングする際は、内部の応力と戦っているのです。冷却中に温度が数度でも変動してしまうと、ガラスにひび割れが生じてしまいます。一つ間違えば、一生懸命作ったガラスが台無しになってしまいます。
そうならないように、私たちは二重管式の赤外線ヒーターを使用しています。これによって、必要な微細な精度を実現できるのです。
なぜ二重管が一重管より優れているのか
考え方としては、二重管式の場合、スペースを増やすことなく表面積を2倍にできるということです。
一重管式の場合、過度に熱が集中し、ガラスが損傷してしまいます。しかし、二重フィラメント式の設計により、熱が均等に分散され、均一な加熱が可能になります。これが秘訣です。これにより、ガラスがアニーリングの適切な温度に到達でき、余分な応力が加わることもありません。
0.1℃という精度の重要性
なぜこんなに細かい精度を気にするのかと思うかもしれません。実は、ガラスの転移温度と応力が発生する温度との差は非常に小さいのです。
温度が高すぎるとガラスが変形し、逆に低すぎると残留応力が残ってしまいます。まさに綱渡りのような状態です。
そのため、私たちはプラチナ製のRTDや高速PIDコントローラーを使って、温度を安定させています。これにより、温度が設定値の周りで振動するのを防げます。
注意すべき点
高精度の赤外線ヒーターを使う際には、設置方法に注意が必要です。
赤外線の流れを維持するために、ヒーターは高温になります。そのため、十分な換気が必要です。もし換気を考慮せずにヒーターを密集させてしまうと、熱がセンサーに伝わってしまいます。そうなると、0.1℃という正確な測定値は得られなくなります。
また、熱電対もしっかりと保護する必要があります。そうでなければ、測定しているのはランプの温度であり、ガラスの温度ではありません。
最後に、すべての装置を安定した電源に接続しましょう。電圧の急激な変動は大敵で、出力ワット数が変わり、全体のプロセスに影響を与えます。