I. Thiết kế bộ điều khiển
Phần này tập trung vào thiết kế bộ điều khiển cho hệ máy glovebox, sử dụng vi điều khiển ESP32 để tạo ra một hệ thống bán tự động. Bộ điều khiển được thiết kế để thay thế các nút bấm thủ công, giúp cải thiện quy trình vận hành và giảm thiểu sai sót. Các giao thức truyền thông như BLE và SPI được tích hợp để đảm bảo khả năng kết nối và điều khiển từ xa. Bộ điều khiển này không chỉ tối ưu hóa quy trình mà còn giúp tiết kiệm thời gian và chi phí vận hành.
1.1. Nguyên lý hoạt động
Bộ điều khiển hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển từ xa thông qua vi điều khiển ESP32. Các tín hiệu được truyền và nhận qua giao thức BLE, giúp người dùng có thể điều khiển hệ thống từ điện thoại thông minh. Quá trình này đảm bảo độ chính xác cao và giảm thiểu sự can thiệp thủ công.
1.2. Vật liệu thiết kế
Vật liệu chính được sử dụng để thiết kế bộ điều khiển bao gồm nhôm nguyên khối và vật liệu mica. Nhôm nguyên khối đảm bảo độ bền và khả năng chống ăn mòn, trong khi vật liệu mica giúp tăng cường khả năng quan sát bên trong hệ thống.
II. Xây dựng hệ thống glovebox
Phần này mô tả quy trình xây dựng hệ thống glovebox, bao gồm các bước thiết kế và lắp ráp các thành phần chính như buồng sạch, buồng đưa mẫu và hệ thống bơm chân không. Hệ thống được thiết kế để tạo ra một môi trường chân không sạch, phù hợp cho việc chế tạo các vật liệu nhạy khí. Các thông số kỹ thuật được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
2.1. Quy trình thiết kế
Quy trình thiết kế bao gồm việc lựa chọn vật liệu, thiết kế khung buồng và tích hợp các hệ thống phụ trợ như bơm chân không và van khí. Buồng sạch được thiết kế với vật liệu Inox 316 để đảm bảo độ bền và khả năng chống ăn mòn.
2.2. Phân loại glovebox
Glovebox được phân loại thành hai dạng chính: dạng tích hợp và dạng đơn giản. Dạng tích hợp phù hợp với các phòng thí nghiệm lớn, trong khi dạng đơn giản được thiết kế cho các phòng thí nghiệm nhỏ với chi phí thấp hơn.
III. Chế tạo màng vật liệu
Phần này tập trung vào chế tạo màng vật liệu cảm biến khí trong môi trường chân không của hệ thống glovebox. Quy trình bao gồm việc đưa mẫu vật liệu vào buồng sạch, tạo môi trường chân không và sử dụng khí trơ để ngăn chặn sự oxy hóa. Kết quả là các màng vật liệu có độ nhạy cao và ổn định, phù hợp cho các ứng dụng trong công nghiệp.
3.1. Quy trình chế tạo
Quy trình chế tạo bao gồm các bước: đưa mẫu vật liệu vào buồng sạch, tạo môi trường chân không bằng bơm chân không, và sử dụng khí trơ để ngăn chặn sự oxy hóa. Quá trình này đảm bảo độ tinh khiết và độ nhạy của vật liệu.
3.2. Ứng dụng thực tế
Các màng vật liệu được chế tạo có thể ứng dụng trong các cảm biến khí công nghiệp, giúp phát hiện và đo lường các loại khí độc hại trong môi trường làm việc.
IV. Hệ thống kiểm soát môi trường
Phần này mô tả hệ thống kiểm soát môi trường trong glovebox, bao gồm các thiết bị đo lường và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm và áp suất. Hệ thống này đảm bảo môi trường bên trong glovebox luôn ổn định và phù hợp với các yêu cầu của quy trình chế tạo vật liệu.
4.1. Thiết bị đo lường
Các thiết bị đo lường bao gồm đồng hồ đo khí Argon, đồng hồ đo chân không và các cảm biến nhiệt độ. Các thiết bị này giúp theo dõi và điều chỉnh các thông số môi trường một cách chính xác.
4.2. Điều khiển tự động
Hệ thống điều khiển tự động được tích hợp để điều chỉnh các thông số môi trường dựa trên dữ liệu thu thập từ các cảm biến. Quá trình này giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác của hệ thống.
V. Công nghệ chế tạo màng
Phần này giới thiệu công nghệ chế tạo màng vật liệu cảm biến khí, bao gồm các phương pháp phủ quay và bốc bay. Các công nghệ này được áp dụng để tạo ra các màng vật liệu có độ đồng đều cao và độ nhạy tốt, phù hợp cho các ứng dụng trong công nghiệp.
5.1. Phương pháp phủ quay
Phương pháp phủ quay được sử dụng để tạo ra các màng vật liệu có độ đồng đều cao. Quá trình này bao gồm việc phủ một lớp vật liệu lên bề mặt và quay với tốc độ cao để tạo độ mỏng đồng đều.
5.2. Phương pháp bốc bay
Phương pháp bốc bay được sử dụng để tạo ra các màng vật liệu có độ nhạy cao. Quá trình này bao gồm việc bay hơi vật liệu trong môi trường chân không và lắng đọng lên bề mặt.
