مجالات التطبيق العملي لأفران الأنابيب الصغيرة (2)

4. تحليل الغازات وبحوث أجهزة الاستشعار

عادةً ما يتم اختبار أجهزة استشعار الغاز، وأجهزة استشعار المحفزات، والعناصر الخزفية، والأغشية الرقيقة الوظيفية في ظل ظروف تسخين تدفق الغاز المتحكم بها.أفران الأنابيب الصغيرةيمكن إنشاء بيئة ذات درجة حرارة عالية موضعية حول عنصر الاستشعار مع إبقاء الأسلاك ووصلات الغاز ومعدات القياس خارج منطقة درجة الحرارة العالية.

أ20 مم أنبوب كوارتزيتميز هذا الجهاز برؤية بصرية جيدة وحجم داخلي صغير نسبيًا، مما يقلل من كمية غاز الاختبار اللازمة لتغيير الغلاف الجوي المحيط بالعينة. وتُعدّ معدلات تبادل الغاز الأسرع مفيدة لمقارنة استجابات المستشعر لتركيزات مختلفة، إلا أن زمن التبادل المحدد يعتمد على عوامل مثل معدل التدفق، وحجم أنبوب الكوارتز، والتجهيزات، والقيود اللاحقة.

لقياس استجابة الغاز بدقة، يجب قياس درجة حرارة عنصر الاستشعار أو معايرتها بشكل منفصل. يتحكم جهاز التحكم في الفرن بدرجة حرارة حجرة التسخين، ولكن قد تختلف درجة حرارة العنصر الفعلية تبعًا لعوامل مثل توصيل الأسلاك، وتدفق الغاز، والإشعاع، وطريقة تثبيت العينة. لذا، قد يكون من الضروري استخدام مزدوج حراري مخصص أو طريقة مقاومة معايرة.

5. التلدين الفراغي للعناصر الصغيرة

أفران الأنابيب الصغيرةمزودة بحواف محكمة الإغلاق من الفولاذ المقاوم للصدأ ووصلات KF25 للتوصيل المباشر بأنظمة التفريغ. في ظل ظروف مناسبة، يمكن للمضخات الميكانيكية التقليدية الوصول إلى مستويات تفريغ تصل إلى 20 ملي تور تقريبًا، بينما يمكن لأنظمة المضخات التوربينية الجزيئية الوصول إلى 10⁻⁵ تور تقريبًا. وهذا مناسب للتلدين بالتفريغ للأسلاك المعدنية الدقيقة، والرقائق، والموصلات، وعينات المساحيق، والمكونات الدقيقة.

يمكن للمعالجة الحرارية بالتفريغ أن تقلل الأكسدة، وتزيل المواد الممتزة، وتخفف الإجهاد، وتغير البنية المجهرية. وبفضل صغر حجم العينة، تستطيع الأفران المدمجة تحقيق ظروف المعالجة المطلوبة دون الحاجة إلى تسخين حجرات كبيرة. كما يقلل تصميم الأنابيب الرقيقة من حجم الفراغ، ويمكنه، شريطة أن يكون النظام نظيفًا ومحكم الإغلاق، تقصير وقت التفريغ.

يتأثر أداء التفريغ بعوامل مثل حالة الحلقات المطاطية، ومحاذاة الفلنجات، وزيت المضخة، ونظافة الأنابيب، وإزالة الغازات من العينة، ومدى ملاءمة الصمامات والمفاصل المرنة. يصف الضغط النهائي الاسمي تكوين الضخ، وليس الضغط المضمون لكل دورة تسخين. عادةً ما تزداد إزالة الغازات مع ارتفاع درجة حرارة العينة والأنابيب.

6. دراسات الفرز المسحوقي وتكوين الطور

غالبًا ما تقارن مشاريع تطوير المواد بين تركيبات متعددة، لاختيار إحداها في النهاية للإنتاج على نطاق واسع. قد لا تتطلب كل تركيبة سوى بضعة غرامات أو حتى أقل. تُعد الأفران الصغيرة مثالية للفحص لأنها قادرة على العمل بكميات صغيرة باستهلاك أقل للطاقة ومساحة أصغر.

يستطيع الباحثون استخدام برامج تسخين قابلة للبرمجة ومراحل تثبيت لدراسة عمليات تكوين الأطوار، والتحلل، والتبلور، أو الأكسدة. ويمكن وضع قوارب صغيرة من الكوارتز أو الألومينا داخل المنطقة متساوية الحرارة. وتساعد سدادات ألياف الألومينا الموجودة على طرفي الأنبوب في تقليل فقدان الإشعاع، ويجب تركيبها قبل التسخين.

يُعدّ اتساق تعبئة العينات أمرًا بالغ الأهمية عند مقارنة عينات متعددة. يجب استخدام نفس نوع وعاء العينة، وكتلة العينة، وعمق طبقة العينة، وموضعها، ومعدل تدفق الغاز، وبرنامج التسخين. توفر الأنظمة الدقيقة قابلية تكرار جيدة عند التحكم في هذه المتغيرات، ولكن منطقة التسخين الأقصر والأكثر تجانسًا فيها تجعل تحديد موضع العينة أكثر أهمية من الأفران ذات مناطق التسخين الأطول.