Umgang mit Wärme in Halbleiter-Gloveboxes
Das Problem ist folgendes: Wenn man versucht, etwas im Inneren einer Glovebox zu erhitzen, ist die Konvektion im Grunde der größte Feind. Wenn man Standardwiderstandsheizer verwendet, wird die gesamte Luft im Inneren aufgewärmt. Dadurch werden die Wände der Anlage zu riesigen Wärmesonden. Schon bald ist die Außenhülle der Anlage so heiß, dass sie sich nicht mehr berühren lässt. Das stellt eine Sicherheitsgefahr für die Bediener dar – und außerdem ist es eine Verschwendung von Energie. Warum soll man die Hülle der Anlage erhitzen, wenn man nur das Werkstück erwärmen will?
Eine bessere Methode zur Wärmeübertragung
Wir haben festgestellt, dass kurzwellige Infrarot-Elemente die bessere Lösung sind. Stellen Sie sich dazu Sonnenlicht vor: Anstatt die Luft zu erhitzen, nutzt Infrarotstrahlung die Strahlung selbst. Die Photonen bewegen sich in geraden Linien und erhitzen nur das, was sie tatsächlich treffen. Durch die Einstellung des Fokuspunkts der Lampe sowie den Einsatz reflektierender Schilde kann man die Energie genau dorthin lenken, wo sie benötigt wird. Der Vorteil: Die Luft und die Wände bleiben relativ kühl, da sie diese spezifische Wellenlänge nicht absorbieren.
Optimale Konstruktion
Um mit der hohen Leistung umzugehen, verwenden wir Wolframfäden, die in Quarz eingehüllt sind. Zudem nutzen wir Gold- oder Aluminiumreflektoren, um die Wärme gezielt zu lenken. Dadurch wird verhindert, dass die Energie in die Anlagenhülle abgeleitet wird.
Eines sollte man beachten: Man muss die Leistung an die Masse des zu erwärmenden Objekts anpassen. Eine höhere Leistung führt zwar zu einer schnelleren Erwärmung – doch wenn der PID-Regler nicht richtig eingestellt ist, besteht die Gefahr, dass die gewünschte Temperatur überschritten wird.
Die schwierigen Aspekte
Die Installation ist keine einfache Angelegenheit – man muss präzise vorgehen. Schon ein paar Grad Abweichung können dazu führen, dass die Wände der Glovebox statt des Werkstücks erhitzt werden. Das vereitelt dann den ganzen Zweck.
Außerdem sollten Sie bedenken, dass diese Lampen mit der Zeit verschleißen. Im Laufe einiger Tausend Stunden nimmt die Spektralstruktur der Ausstrahlung ab. Dadurch nimmt auch die Erwärmungsgeschwindigkeit leicht ab.
Mein Rat: Bauen Sie solche Halterungen, sodass man einfach Ersatzteile einsetzen kann. Das macht die Wartung viel einfacher und reduziert die Stillstandszeiten auf ein Minimum.