Как увеличить количество тепла, поступающего на поверхность при производстве углеродных нанотрубок
Если вы выращиваете углеродные нанотрубки на кремниевых пластинах, вы знаете, с какими трудностями приходится сталкиваться. Необходимо огромное количество тепловой энергии, причем она должна быть сосредоточена именно там, где это необходимо. Проблема в том, что энергия любит ускользать.
Поэтому мы перестали использовать обычные отражатели и начали применять золотое покрытие. В такой конфигурации каждый ватт имеет огромное значение.
Почему именно золото?
Большинство людей начинают с алюминия. Он дешев, но является своего рода „губкой“ для инфракрасного излучения – он поглощает слишком много тепла, которое нужно использовать. Золото же отлично отражает инфракрасное излучение обратно на пластину. Благодаря использованию высокочистого золотого покрытия мы можем направить больше тепла на единицу площади. Это простое решение, но оно позволяет быстрее достичь необходимой температуры. К тому же расходы на электроэнергию снижаются, поскольку не тратится энергия на нагрев стенок устройства.
Борьба с „холодными точками“
Настоящая проблема заключается не только в том, чтобы доставить тепло на нужное место, но и в том, чтобы оно распределялось равномерно. Если кривизна отражателя отклоняется хотя бы на несколько миллиметров, возникают „холодные точки“ на поверхности пластины. Это приводит к неравномерному росту углеродных нанотрубок.
Можно сказать, что золотое покрытие создает своего рода тепловую камеру. Оно задерживает фотоны, отражая их туда-сюда между нагревателем и подложкой, пока вся поверхность не станет очень горячей.
Компромиссы и ограничения
Проблема в том, что при таком интенсивном сосредоточении тепла возникают серьезные нагрузки на систему охлаждения. Если увеличивать мощность без усиления системы охлаждения, это может привести к проблемам. Может повредиться корпус отражателя или сама лампа. Необходимо убедиться, что система охлаждения способна справиться с теплом, которое не попадает на пластину.
Эти устройства разработаны так, чтобы их можно было легко вставить в существующие камеры для производства углеродных нанотрубок. Необходимо лишь обеспечить правильную выровненность. Если фокус не будет совпадать с центром пластины, тепло будет распределяться неравномерно.