انواع آون آزمایشگاهی (Laboratory Oven) یا فور آزمایشگاهی تجهیزات استانداردی هستند که در بیشتر آزمایشگاه‌های بالینی، پزشکی قانونی، الکترونیک، سکوبندی ازمایشگاهی فرآوری مواد و تحقیقاتی یافت می‌شوند و می‌توانند حرارت یکنواخت و کنترل شده‌ای را برای گرم کردن، پخت، تبخیر، استریل و سایر عملکردهای آزمایشگاهی فراهم کنند. میخواهیم دقیقا بررسی کنیم که آون آزمایشگاهی چیست و چه انواعی دارد ؟ معمولا یک آون آزمایشگاهی بر حسب کاربری ویژه خود می‌تواند رنج دمایی بین دمای محیط تا بیش از 300 درجه سانتیگراد را ارائه دهد و نوعی از آن‌ها که می‌تواند دمای بیش از 300 درجه را فراهم کند؛ برای کاربردهای تخصصی‌تر در فیزیک، الکترونیک و فرآوری مواد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه این مطلب می‌توانید با جنبه‌های بیشتری از انواع آون آزمایشگاهی آشنا شوید.
انواع آون آزمایشگاهی
برحسب اینکه هر آزمایشگاه از حرارت بالای دستگاه آون در زمینه کاری خاص خود استفاده می‌کند؛ انواع فور یا آون آزمایشگاهی طراحی شده است که عبارتند از:
- آون‌های استاندارد دیجیتال (Standard Digital Ovens). این نوع از آون‌های آزمایشگاهی برای اهداف عمومی مانند گرم و خشک کردن ساخته شده‌اند تا دقت، کنترل و ایمنی لازم را در این زمینه فراهم کنند. دارای کنترل دما دیجیتالی هستند و دمای استاندارد 40 درجه سانتیگراد تا 300 درجه سانتیگراد را فراهم می‌کنند.
- آون‌های مخصوص کارهای سنگین (Heavy Duty Ovens). این آون‌های مقاوم که معمولا در صنعت برای آزمایش خاک یا سنگریزه استفاده می‌شوند، دارای اتصالات و تجهیزات سنگینی هستند تا بتوانند در برابر خشک کردن و پخت در دمای بالا مقاومت کنند. در آزمایشگاه‌های زیست شناسی نیز برای خشک کردن نمونه‌های بیولوژیکی کاربرد دارند.
- آون‌های با دمای بالا (High-Temperature Ovens). این آون‌های سفارشی می‌توانند تا دمای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد مقاومت کنند؛ چرا که دارای پوشش یا عایق اضافی در دیوارها و درب خود هستند. معمولا به طور گسترده‌ای در صنعت هوافضا استفاده می‌شوند.
- آون‌های خلا (Vacuum Ovens). که به آن‌ها آون‌های خشک کن نیز گفته می‌شود؛ برای حذف رطوبت از اجسام مختلف بدون پختن آن‌ها و به کمک خلا کاربرد دارند. در واقع گرما از دیواره‌های جانبی تولید می‌شود و به کمک یک پمپ خلا خارجی برای ایجاد یک محیط کم فشار، اثرات فرآیند اکسیداسیون هنگام خشک شدن به حداقل می‌رسد.
- آون‌های همرفتی با گردش هوا (Forced Air Convection Ovens). که به آن‌ها آون‌های همرفتی مکانیکی نیز گفته می‌شود؛ به کمک فن بلوئر یا دمنده هوای گرم به دور محفظه آن‌ها رانده می‌شود. این مساله باعث توزیع یکنواخت و سریع هوای گرم می‌شود. نکته قابل توجه این است که گاهی گرمایش همرفتی می‌تواند در اثر فشار فن باعث خشک شدن بیش از حد نمونه شود.
- آون‌های همرفتی جاذبه‌ای (Gravity Convection Ovens). هوای گرم به طور طبیعی وقتی منبسط می‌شود، بالا می‌رود چون تراکم آن نسبت به هوای اطراف کاهش می‌یابد. از آنجایی‌که مکانیسم عمل این نوع آون آزمایشگاهی ساده‌تر از نوع همرفتی با گردش هوا است؛ قیمت پایین‌تری دارد و به همین دلیل جایگزین خوبی برای آن است.
- آون‌های جعبه داغ (Hot Box Ovens). برای مواردی که در آزمایشگاه به دقت کافی برای تنظیم دما و حرارت نیاز نیست؛ کاربرد دارند و فقط نمونه‌های مورد آزمایش به طور مناسب پخته یا گرم می‌شوند.
- آون‌های ذوب موم (Wax Melting Ovens). در آزمایشگاه‌های زیست شناسی و بالینی برای ذوب و نگهداری موم به منظور بافت شناسی (مطالعه آناتومی میکروسکوپی سلول‌ها و بافت‌های گیاهان و حیوانات) استفاده می‌شوند.
کاربرد آون آزمایشگاهی
از کاربردهای انواع آون آزمایشگاهی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- خشک کردن. معمولا برای خشک کردن از آون‌های همرفتی با گردش هوا و جاذبه‌ای و خلا استفاده می‌شود تا رطوبت از نمونه گرفته شود. این کاربرد در بسیاری از آزمایشگاه‌های زیست محیطی، بیولوژیکی و بالینی رایج‌تر است.
- بازپخت یا انیلینگ. فرآیند انیلینگ شامل گرم کردن و سپس خنک کردن موادی مانند شیشه یا فولاد، به منظور کاهش سختی و افزایش شکل‌پذیری است. معمولا از آون‌های با دمای بالا برای انجام این فرآیند در آزمایشگاه‌های متالورژی، ساخت دستگاه‌های پزشکی (سرنگ و کاتتر) و صنایع علوم مواد استفاده می‌شود.
- استریل کردن. از ابتدایی‌ترین کاربرد آون‌ها می‌توان به استریل کردن تجهیزات آزمایشگاهی و ظروف شیشه‌ای اشاره کرد. معمولا این کار در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 45 تا 60 دقیقه انجام می‌شود!
- تبخیر کردن. از این کاربرد آون برای تبخیر حلال‌های اضافی مانند آب از محلول، برای تولید محلول غلیظ یا اندازه‌گیری نقطه ذوب آن‌ها استفاده می‌شود.
- افزایش مقاومت پیوند. در این فرآیند از طریق ترکیبی از خشک کردن و پخت، می‌توان مقاومت ترکیب شیمیایی مواد را برای تولید چسب، پلاستیک و لاستیک در تحقیقات پلیمر، فناوری نانو و صنایع نظامی، فضایی و پزشکی افزایش داد.
اجزای تشکیل دهنده آون آزمایشگاهی
معمولا اجزای تشکیل‌دهنده یک آون آزمایشگاهی عبارتند از:
- محفظه داخلی. اغلب از جنس استیل ضد زنگ می‌باشد، مقاوم در برابر حرارت بالا است و در آن سنسور دما و ترموکوپل دستگاه قرار دارد.
- المنت‌های گرم‌کننده. عامل اصلی تامین حرارت آون‌ها همین المنت‌ها هستند که اغلب از نوع فنری می‌باشند و برای جلوگیری از اتصال الکتریکی درون یک عایق سرامیک نسوز قرار می‌گیرند.
- عایق‌های حرارتی. این عایق‌ها که اغلب از جنس پشم شیشه هستند، به منظور جلوگیری از هدر رفتن حرارت و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محفظه خارجی تعبیه شده‌اند.
- سیستم کنترل و سیستم نشان‌دهنده دمای داخل محفظه. بسته به شرکت سازنده می‌توانند این دو سیستم مجزا یا یکپارچه باشند. سیستم کنترل معمولا شامل ترموکوپل یا سیستم‌های میکروپروسسوری دارای سنسور و سیستم نشان‌دهنده دما شامل دماسنج عقربه‌ای یا جیوه‌ای و یا یک برد الکتریکی دارای سنسور است.
- سیستم‌های حفاظتی. سیستم‌های حفاظتی الکتریکی (مانند فیوزهای الکتریکی) و حرارتی (برای قطع جریان در هنگام بالا رفتن غیر قابل کنترل دما) دستگاه اصولا در شرایط اضطراری به راه می‌افتند.
تفاوت آون آزمایشگاهی با انکوباتور
از آنجایی‌که از انکوباتور برای رشد و حفظ حیات سلول یا حتی میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود، نهایتا تا 50 درجه افزایش دما دارد؛ در حالی که آون آزمایشگاهی برای کاربردهای دیگر که در بالا ذکر شده است (مثل استریل کردن و از بین بردن میکروارگانیسم‌ها)، می‌تواند تا 300 درجه افزایش دما داشته باشد.
تعمیرات انواع آون آزمایشگاهی
تعمیر و سرویس تجهیزات آزمایشگاهی مثل آون کار ساده‌ای نیست و نیاز به تجربه و تخصص کافی در این زمینه دارد. بنابراین پیشنهاد می‌کنیم به تنهایی برای این کار اقدام نکنید و حتما از شرکت‌های معتبر برای تعمیر در شرایطی مانند دستگاه روشن نمی‌شود، المنت آن خراب است، سنسورهای نمایش یا تنظیم‌کننده‌ها درست کار نمی‌کنند، تهویه آون گرفته است، واشرها خراب یا مستهلک شده‌اند و غیره کمک بگیرید.
انواع آون آزمایشگاهی (Laboratory Oven) یا فور آزمایشگاهی تجهیزات استانداردی هستند که در بیشتر آزمایشگاه‌های بالینی، پزشکی قانونی، الکترونیک، سکوبندی ازمایشگاهی فرآوری مواد و تحقیقاتی یافت می‌شوند و می‌توانند حرارت یکنواخت و کنترل شده‌ای را برای گرم کردن، پخت، تبخیر، استریل و سایر عملکردهای آزمایشگاهی فراهم کنند. میخواهیم دقیقا بررسی کنیم که آون آزمایشگاهی چیست و چه انواعی دارد ؟ معمولا یک آون آزمایشگاهی بر حسب کاربری ویژه خود می‌تواند رنج دمایی بین دمای محیط تا بیش از 300 درجه سانتیگراد را ارائه دهد و نوعی از آن‌ها که می‌تواند دمای بیش از 300 درجه را فراهم کند؛ برای کاربردهای تخصصی‌تر در فیزیک، الکترونیک و فرآوری مواد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه این مطلب می‌توانید با جنبه‌های بیشتری از انواع آون آزمایشگاهی آشنا شوید.
انواع آون آزمایشگاهی
برحسب اینکه هر آزمایشگاه از حرارت بالای دستگاه آون در زمینه کاری خاص خود استفاده می‌کند؛ انواع فور یا آون آزمایشگاهی طراحی شده است که عبارتند از:
- آون‌های استاندارد دیجیتال (Standard Digital Ovens). این نوع از آون‌های آزمایشگاهی برای اهداف عمومی مانند گرم و خشک کردن ساخته شده‌اند تا دقت، کنترل و ایمنی لازم را در این زمینه فراهم کنند. دارای کنترل دما دیجیتالی هستند و دمای استاندارد 40 درجه سانتیگراد تا 300 درجه سانتیگراد را فراهم می‌کنند.
- آون‌های مخصوص کارهای سنگین (Heavy Duty Ovens). این آون‌های مقاوم که معمولا در صنعت برای آزمایش خاک یا سنگریزه استفاده می‌شوند، دارای اتصالات و تجهیزات سنگینی هستند تا بتوانند در برابر خشک کردن و پخت در دمای بالا مقاومت کنند. در آزمایشگاه‌های زیست شناسی نیز برای خشک کردن نمونه‌های بیولوژیکی کاربرد دارند.
- آون‌های با دمای بالا (High-Temperature Ovens). این آون‌های سفارشی می‌توانند تا دمای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد مقاومت کنند؛ چرا که دارای پوشش یا عایق اضافی در دیوارها و درب خود هستند. معمولا به طور گسترده‌ای در صنعت هوافضا استفاده می‌شوند.
- آون‌های خلا (Vacuum Ovens). که به آن‌ها آون‌های خشک کن نیز گفته می‌شود؛ برای حذف رطوبت از اجسام مختلف بدون پختن آن‌ها و به کمک خلا کاربرد دارند. در واقع گرما از دیواره‌های جانبی تولید می‌شود و به کمک یک پمپ خلا خارجی برای ایجاد یک محیط کم فشار، اثرات فرآیند اکسیداسیون هنگام خشک شدن به حداقل می‌رسد.
- آون‌های همرفتی با گردش هوا (Forced Air Convection Ovens). که به آن‌ها آون‌های همرفتی مکانیکی نیز گفته می‌شود؛ به کمک فن بلوئر یا دمنده هوای گرم به دور محفظه آن‌ها رانده می‌شود. این مساله باعث توزیع یکنواخت و سریع هوای گرم می‌شود. نکته قابل توجه این است که گاهی گرمایش همرفتی می‌تواند در اثر فشار فن باعث خشک شدن بیش از حد نمونه شود.
- آون‌های همرفتی جاذبه‌ای (Gravity Convection Ovens). هوای گرم به طور طبیعی وقتی منبسط می‌شود، بالا می‌رود چون تراکم آن نسبت به هوای اطراف کاهش می‌یابد. از آنجایی‌که مکانیسم عمل این نوع آون آزمایشگاهی ساده‌تر از نوع همرفتی با گردش هوا است؛ قیمت پایین‌تری دارد و به همین دلیل جایگزین خوبی برای آن است.
- آون‌های جعبه داغ (Hot Box Ovens). برای مواردی که در آزمایشگاه به دقت کافی برای تنظیم دما و حرارت نیاز نیست؛ کاربرد دارند و فقط نمونه‌های مورد آزمایش به طور مناسب پخته یا گرم می‌شوند.
- آون‌های ذوب موم (Wax Melting Ovens). در آزمایشگاه‌های زیست شناسی و بالینی برای ذوب و نگهداری موم به منظور بافت شناسی (مطالعه آناتومی میکروسکوپی سلول‌ها و بافت‌های گیاهان و حیوانات) استفاده می‌شوند.
کاربرد آون آزمایشگاهی
از کاربردهای انواع آون آزمایشگاهی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- خشک کردن. معمولا برای خشک کردن از آون‌های همرفتی با گردش هوا و جاذبه‌ای و خلا استفاده می‌شود تا رطوبت از نمونه گرفته شود. این کاربرد در بسیاری از آزمایشگاه‌های زیست محیطی، بیولوژیکی و بالینی رایج‌تر است.
- بازپخت یا انیلینگ. فرآیند انیلینگ شامل گرم کردن و سپس خنک کردن موادی مانند شیشه یا فولاد، به منظور کاهش سختی و افزایش شکل‌پذیری است. معمولا از آون‌های با دمای بالا برای انجام این فرآیند در آزمایشگاه‌های متالورژی، ساخت دستگاه‌های پزشکی (سرنگ و کاتتر) و صنایع علوم مواد استفاده می‌شود.
- استریل کردن. از ابتدایی‌ترین کاربرد آون‌ها می‌توان به استریل کردن تجهیزات آزمایشگاهی و ظروف شیشه‌ای اشاره کرد. معمولا این کار در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 45 تا 60 دقیقه انجام می‌شود!
- تبخیر کردن. از این کاربرد آون برای تبخیر حلال‌های اضافی مانند آب از محلول، برای تولید محلول غلیظ یا اندازه‌گیری نقطه ذوب آن‌ها استفاده می‌شود.
- افزایش مقاومت پیوند. در این فرآیند از طریق ترکیبی از خشک کردن و پخت، می‌توان مقاومت ترکیب شیمیایی مواد را برای تولید چسب، پلاستیک و لاستیک در تحقیقات پلیمر، فناوری نانو و صنایع نظامی، فضایی و پزشکی افزایش داد.
اجزای تشکیل دهنده آون آزمایشگاهی
معمولا اجزای تشکیل‌دهنده یک آون آزمایشگاهی عبارتند از:
- محفظه داخلی. اغلب از جنس استیل ضد زنگ می‌باشد، مقاوم در برابر حرارت بالا است و در آن سنسور دما و ترموکوپل دستگاه قرار دارد.
- المنت‌های گرم‌کننده. عامل اصلی تامین حرارت آون‌ها همین المنت‌ها هستند که اغلب از نوع فنری می‌باشند و برای جلوگیری از اتصال الکتریکی درون یک عایق سرامیک نسوز قرار می‌گیرند.
- عایق‌های حرارتی. این عایق‌ها که اغلب از جنس پشم شیشه هستند، به منظور جلوگیری از هدر رفتن حرارت و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محفظه خارجی تعبیه شده‌اند.
- سیستم کنترل و سیستم نشان‌دهنده دمای داخل محفظه. بسته به شرکت سازنده می‌توانند این دو سیستم مجزا یا یکپارچه باشند. سیستم کنترل معمولا شامل ترموکوپل یا سیستم‌های میکروپروسسوری دارای سنسور و سیستم نشان‌دهنده دما شامل دماسنج عقربه‌ای یا جیوه‌ای و یا یک برد الکتریکی دارای سنسور است.
- سیستم‌های حفاظتی. سیستم‌های حفاظتی الکتریکی (مانند فیوزهای الکتریکی) و حرارتی (برای قطع جریان در هنگام بالا رفتن غیر قابل کنترل دما) دستگاه اصولا در شرایط اضطراری به راه می‌افتند.
تفاوت آون آزمایشگاهی با انکوباتور
از آنجایی‌که از انکوباتور برای رشد و حفظ حیات سلول یا حتی میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود، نهایتا تا 50 درجه افزایش دما دارد؛ در حالی که آون آزمایشگاهی برای کاربردهای دیگر که در بالا ذکر شده است (مثل استریل کردن و از بین بردن میکروارگانیسم‌ها)، می‌تواند تا 300 درجه افزایش دما داشته باشد.
تعمیرات انواع آون آزمایشگاهی
تعمیر و سرویس تجهیزات آزمایشگاهی مثل آون کار ساده‌ای نیست و نیاز به تجربه و تخصص کافی در این زمینه دارد. بنابراین پیشنهاد می‌کنیم به تنهایی برای این کار اقدام نکنید و حتما از شرکت‌های معتبر برای تعمیر در شرایطی مانند دستگاه روشن نمی‌شود، المنت آن خراب است، سنسورهای نمایش یا تنظیم‌کننده‌ها درست کار نمی‌کنند، تهویه آون گرفته است، واشرها خراب یا مستهلک شده‌اند و غیره کمک بگیرید.
اختراعات غیر قابل ثبت