หยุดการสูญเสียความร้อนได้แล้ว: เหตุใดอุปกรณ์แบบซีมิคอนดักเตอร์จึงจำเป็นต้องมีตัวสะท้อนความร้อนที่ทำจากอลูมิเนียม
ปัญหาของหลอดไฟอินฟราเรดก็คือ มันจะปล่อยความร้อนออกมาในทุกทิศทาง 360 องศา แต่สำหรับอุปกรณ์แบบซีมิคอนดักเตอร์แล้ว เราสนใจเพียงแค่ความร้อนที่ตกกระทบกับวัตถุที่เราต้องการประมวลผลเท่านั้น
หากไม่มีตัวสะท้อนความร้อน ก็เท่ากับว่าเรากำลังทิ้งพลังงานไปครึ่งหนึ่ง ความร้อนเหล่านั้นไม่ได้หายไปไหน แต่จะซึมเข้าไปในโครงสร้างของอุปกรณ์ ในไม่ช้า ผนังด้านในก็จะร้อนจนอาจทำให้ผู้ปฏิบัติงานได้รับบาดเจ็บ และโครงสร้างของอุปกรณ์ก็จะเสียรูปไปด้วย ซึ่งไม่ใช่เรื่องที่ดีเลย
การส่งความร้อนไปยังจุดที่ต้องการ
เราใช้ตัวสะท้อนความร้อนที่ทำจากอลูมิเนียมคุณภาพสูงเพื่อแก้ปัญหานี้ โดยการทำให้โลหะมีรูปร่างเป็นรูปพาราโบลาหรือรูปวงรี เราก็เท่ากับบอกกับคลื่นอินฟราเรดว่า “ไม่ได้นะ ให้ไปทางนี้แทน”
วิธีนี้จะช่วยให้ความร้อนมุ่งไปยังจุดที่เราต้องการ ส่วนส่วนอื่นๆ ของอุปกรณ์ก็จะยังคงเย็นอยู่ มันเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่าย แต่ก็ให้ผลลัพธ์ที่ดีมาก
ทำไมถึงเลือกอลูมิเนียม?
เราเลือกใช้อลูมิเนียมเพราะมันไม่เสื่อมสภาพเมื่ออยู่ภายใต้ความร้อนสูง มันจะยังคงรูปร่างเดิมไว้ได้ และสามารถสะท้อนคลื่นอินฟราเรดได้เหมือนกระจก สิ่งสำคัญคือการขัดผิวให้เรียบ เพื่อให้โฟตอนสะท้อนออกมา ไม่ให้ซึมเข้าไปในโลหะ
แต่ก็ต้องระวังเรื่องค่าความเข้มของแสงด้วย หากนำหลอดไฟที่มีกำลังสูงมาใส่ในตัวสะท้อนความร้อนที่มีขนาดเล็ก ก็จะทำให้เกิดจุดร้อนขึ้นมา หากจุดที่เราต้องการประมวลผลอยู่ใกล้เกินไป ก็จะทำให้อุปกรณ์ร้อนเกินกว่าที่กำหนดไว้ได้
การแก้ปัญหา “ผนังร้อน”
เมื่อเราออกแบบอุปกรณ์เหล่านี้ จุดมุ่งหมายหลักคือการรักษาอุณหภูมิของ “ผิวหน้า” ของอุปกรณ์ให้เย็นอยู่ โดยการป้องกันไม่ให้ความร้อนแผ่ออกไปด้านหลัง ทำให้โครงสร้างของอุปกรณ์ไม่ทำหน้าที่เหมือนฉนวนกันความร้อนอีกต่อไป
และนั่นหมายความว่าเราไม่จำเป็นต้องใช้พัดลมขนาดใหญ่หรือใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำอีกต่อไป
แต่ก็มีสิ่งหนึ่งที่ต้องระวัง นั่นก็คืออลูมิเนียมสามารถเกิดการออกซิเดชันได้ หากอุปกรณ์อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นด่างสูง ความสามารถในการสะท้อนความร้อนก็จะลดลง และความร้อนก็จะแผ่ออกมาอีกครั้ง ดังนั้นจึงควรมีกำหนดการทำความสะอาดหรือเปลี่ยนอลูมิเนียมเป็นระยะๆ เพื่อให้อุปกรณ์ยังคงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ