การออกแบบและสร้างเตาสุญญากาศขนาดเล็ก

จุดมุ่งหมายของงานวิจัยนี้ คือ เพื่อออกแบบและสร้างเตาสุญญากาศขนาดเล็ก โดยใช้แกรไฟต์เป็นวัสดุในการสร้างเตา และใช้แผ่นอลูมิเนียมและทองแดงเป็นวัสดุกำบังการแผ่รังสีความร้อนจากเตาแกรไฟต์ที่จะส่งไปยังผนังแชมเบอร์ของระบบสุญญากาศ ระบบสุญญากาศนี้สามารถทำงานที่ความดัน 30 mTorr โดยใช้ปั๊มโรตารีและเมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้แก่ลวดความร้อน เตาสุญญากาศนี้จะทำอุณหภูมิได้สูงถึง 700 องศาเซลเซียส ในขณะที่ผนังของแชมเบอร์ยังคงมีอุณหภูมิต่ำ การวิเคราะห์ทางความร้อนเพื่อหาความร้อนที่สูญเสีย (heat loss) จากเตาแกรไฟต์โดยการนำ การพา และการแผ่รังสีความร้อน พบว่า เตาแกรไฟต์เกิดความร้อนสูญเสียจากการแผ่รังสีของเตาแกรไฟต์มากที่สุด เนื่องจากแกรไฟต์มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับวัตถุดำ ค่าความร้อนสูญเสียที่เกิดจากการแผ่รังสีนี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่ากำลังไฟฟ้าที่ต้องจ่ายให้แก่เตาแกรไฟต์เพื่อเตาทำอุณหภูมิเป้าหมายและรักษาอุณหภูมินั้นไว้ได้ เตาแกรไฟต์นี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 44 mm เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 60 mm สูง 45 mm และใช้กำลังไฟฟ้า 355.5 W เพื่อเข้าถึงอุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส เสถียรภาพของเตาได้แสดงให้เห็นเมื่อได้กำหนดอุณหภูมิเป้าหมายไว้ที่ 700 องศาเซลเซียส อุณหภูมิเฉลี่ยของเตาเป็น 701.95 องศาเซลเซียส ด้วยการกระเพื่อมอยู่ในพิสัย 698-705 องศาเซลเซียส พบว่า อุณหภูมิเกิดการโอเวอร์ชูท (overshoots) ไปถึง 698-705 องศาเซลเซียส อุณหภูมิสูงสุดภายในแชมเบอร์มีค่าเป็น 129 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิสูงสุดที่ผนังแชมเบอร์ ด้านนอกมีค่าเป็น 35 องศาเซลเซียส ผลการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่า ในขณะที่ภายในเตามีอุณหภูมิถึง 700 องศาเซลเซียส อุณหภูมิภายในและผนังด้านนอกแชมเบอร์ยังคงมีอุณหภูมิต่ำอย่างเห็นได้ชัด