Het voorkomen van explosies van kwartsbuizen bij de productie van carbonnanobuizen onder hoge belastingen
Wanneer je werkt met carbonnanobuizen, moet de thermische preciesheid optimaal zijn. Maar hier is het gevaarlijke: wanneer je de verhitters tot hun limiet drijft, maak je je niet alleen zorgen over het kapotgaan van de filamenten, maar ook over het feit dat de lamp zelf kan exploderen.
In een fabriek voor waferproductie is dit een nachtmerrie. Eén gebroken kwartsbuis zorgt er namelijk voor dat er glasscherven en stof over het oppervlak van de wafer terechtkomen. Dit vernietigt niet alleen de productie, maar ook de hele oogst in een paar seconden.
Het omgaan met het probleem
We lossen dit op door een tweede laag bescherming toe te passen. In plaats van ons alleen te verlaten op de kwartsbuizen, wikkelen we ze in een speciaal ontworpen beschermingsomhulsel. Dit kan worden gezien als een soort ‘safetynet’. Als de binnenste lamp explodeert, vangt het omhulsel de brokstukken op. Er komt geen glas op de wafer terecht. Om het nog beter te maken, gebruiken we een mengsel van hoogpuur gefuseerd silica. Dit materiaal is bestand tegen de hoge temperaturen die worden geproduceerd tijdens het snelle op- en neerregelen van de temperatuur.
Hitte en druk
IR-lampen met een hoge vermogenssterkte produceren enorm veel hitte. Als de stroomtoevoer plotseling toeneemt of de koellucht even wegvalt, kan de kwartsbuis gemakkelijk breken.
Om dit te voorkomen, gebruiken we versterkte eindkapjes en connectoren die goed passen. Hierdoor blijft de afsluiting stevig dicht, ongeacht of er vacuüm of hoge druk aanwezig is.
Een tip: let op de snelheid waarmee je de temperatuur verandert. Als je de spanning te snel verhoogt, kunnen er lokale warmtepunten ontstaan. Deze kunnen de buis vandaag misschien nog niet breken, maar ze verzwakken de wanden van de buis na verloop van tijd. Het is net een tikkende tijdbom.
Het compromis
Niets is perfect. Door dat beschermingsomhulsel te gebruiken, plaatst je iets tussen de hittebron en de wafer. Hierdoor zal de verwarmingsefficiëntie waarschijnlijk met ongeveer 5-8% dalen.
Maar eerlijk gezegd: dat is een prijs die ik graag betaal. Het verliezen van een paar watt is niets vergeleken met het verlies van een hele productieloop omdat een lamp is geëxplodeerd. Zorg er dus voor dat je PID-regelaars goed zijn afgesteld, zodat je de gewenste temperaturen niet overschrijdt. Anders zullen je lampen sowieso kapotgaan, ongeacht hoeveel bescherming je hebt.