Het bereiken van de juiste temperatuur voor kwantumchips
Bij het bouwen van kwantumchips is ‘bijna goed’ niet voldoende. Het samenstellen van standaardelektronica is daarentegen een fluitje van een cent vergeleken met dit proces. Er is een zeer hoge temperatuurstabiliteit nodig.
Om dit te bereiken, gebruiken we digitale temperatuurregelaars in combinatie met infrarode lampen met hoge intensiteit. Op deze manier kunnen we de kloof overbruggen tussen de grove verwarming die wordt gebruikt in gewone apparaten en de nauwkeurige controle die nodig is voor kwantumchips.
Waarom PID-regeling belangrijk is
Als je een simpele aan/uit-schakelaar gebruikt, creëer je problemen. Er kunnen plotselinge temperatuurstijgingen optreden, waardoor de chip beschadigd kan raken in een paar seconden. Alleen al één graad verschil kan al genoeg zijn om alles kapot te maken.
Daarom gebruiken we PID-regelaars. In plaats van de stroom gewoon aan en uit te zetten, regelen ze de hoeveelheid energie die wordt geleverd. De warmte kan snel worden verhoogd, maar daarna blijft de temperatuur constant. Er zijn geen schommelingen of oscillaties meer. Alleen maar een stabiele en betrouwbare warmtebron.
De kracht van kortegolfgroene infrarode straling
We gebruiken kortegolfgroene infrarode lampen omdat ze de energie rechtstreeks in het materiaal kunnen brengen. Langegolfgroene lampen hechten zich alleen maar aan het materiaal.
Met deze lampen kunnen we de energie gericht gebruiken op een klein gebied. Hierdoor kan de chip zelf worden verwarmd, zonder dat het hele apparaat oververhit raakt. Dit voorkomt dat andere onderdelen van het apparaat uitzetten of verschuiven.
De nadelen
Hoge warmtedichtheid heeft ook nadelen. Als de lampen op volle kracht draaien, wordt er veel stralingswarmte geproduceerd. Als je niet voorzichtig bent, kan deze warmte de sensoren beschadigen.
Je moet goed nadenken over de bescherming en koeling van de apparaten. Als de koeling niet goed werkt, zal de thermokoppel de hete lucht om zich heen meten in plaats van het echte product. Hierdoor zal de PID-regeling proberen de omgevingswarmte te compenseren. Voor je het weet, zijn de lampen al kapot.
Het instellen van alles
Wat betreft de bedrading: houd het simpel en gebruik kabels met lage impedantie. Je wilt geen spanningsschommelingen die de precisie beïnvloeden.
Ik raad altijd aan om kabels te gebruiken die beschermd zijn tegen elektromagnetische storingen. De digitale regelaar kan namelijk veel elektromagnetische storingen veroorzaken. Dat wil je natuurlijk niet hebben in je gevoelige meetapparatuur.
Het is een goede alternatief voor die ouderwetse droogoven. Hierdoor kun je overgaan van convectieve warmte naar stralingswarmte, waardoor de tijd die nodig is om de chip te verhitten drastisch wordt verminderd. Het gaat gewoon sneller.