実際のところ、実験用のガラス器具にはこんな問題があります。ガラスが冷却される間に内部に蓄積された応力を除去しなければ、器具は壊れてしまいます。それだけです。わずか数度の温度変動でも、器具は自発的に破損してしまいます。本当に厄介な問題です。
これを防ぐために、高反射率のケースに入った赤外線ランプを使用します。これが、0.1℃という極めて高い精度を実現する唯一の方法です。
熱の問題 一般的な加熱素子は使い勝手が悪く、熱の集中が起きやすいです。精密なアニーリング処理においては、熱の集中は大敵です。
その代わりに、短波長の赤外線放射体を使用します。これにより、表面から内部へと熱が伝わります。しかし、本当の秘密は反射器にあります。金メッキまたは研磨されたアルミニウムを使用して、余分な光子を再びガラス内に反射させます。
反射器を使わないと、熱の約40％が機械の筐体に逃げてしまいます。その結果、ランプはより強く動作し、過度に発熱してしまいます。そうなると、0.1℃という精度を達成するのはほぼ不可能になります。
均一な加熱 ガラスが割れないようにするためには、容器全体に均一に熱が行き渡る必要があります。
単純に熱を当てるだけではダメです。それは災害を招く原因になります。ランプの出力密度をガラス壁の厚さに合わせ、PIDコントローラーを使って出力を調整します。コントローラーと反射器によってビームが集中されるおかげで、フラスコの上部と下部が同時に適切な温度になります。
トレードオフ このような高精度の処理には、スペースが必要です。
ランプを無理やり近づけることはできません。反射器が重なったり、ケースが狭すぎると、「熱の集中」が起き、センサーの読み取り値が狂ってしまいます。また、ランプの端部分にも効果的な冷却システムが必要です。そうでないと、フィラメントがすぐに焼き切れてしまいます。
つまり、熱密度と安定性のバランスを取る必要があります。時間を節約するためにランプを過度に稼働させると、精度が失われ、全ての製品が台無しになってしまいます。それは得策ではありません。