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Grundlegende Entwicklung für die Detektion flüchtiger organischer Stoffe mittels MEMS basiertem Ionenmobilitätsspektrometer (DoSIs)
Drittmittelprojekt (ZAFT-Projekt) mit Industriebeteiligung

Prof. Dr.-Ing. habil. Günter Rösel

M. Sc. Torsten Wichert
Dipl.-Ing (FH) Ronny König

Die Detektion von leicht flüchtigen organischen Komponenten (engl.: volatile organic compounds, VOC) im ppm und ppb Konzentrationsbereich spielt unter anderem in den Bereichen Umweltanalytik, Medizintechnik, Produktionstechnik und Sicherheitstechnik eine große Rolle. Am Markt haben sich bereits verschiedene Lösungen etabliert, welche die Ionenmobilität zum Nachweis und zur Quantifizierung nutzen. Diese Geräte sind derzeit kaum mobil einsetzbar, messen zumeist nur diskontinuierlich und sind zudem recht teuer. DoSIs hat daher das Ziel eine auf der Ionenmobilität beruhende Analysemethode zu erforschen die einen MEMS basierten Lösung verfolgt. Hierzu soll, auf Vorarbeiten aufbauend, eine konzeptionelle Überarbeitung eines MEMS basierten Ansatzes erfolgen und in ein universell nutzbares Ionenmobilitätsspektrometer (IMS)-MEMS-Design überführt werden. Daraus wird ein geeignetes Prozesskonzept abgeleitet und in einem MEMS-Reinraum auf 200 mm Wafern umgesetzt. Parallel erfolgen die Erforschung eines Ionisationsmoduls zur Ionisation von organischen, gasförmigen Materialien in luftähnlicher Atmosphäre sowie grundlegende Untersuchungen zur Realisierbarkeit einer Ansteuerung des Analysechips hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften und Anforderungen. Darüber hinaus wird eine Integration der Komponenten in ein Gas-Ionisationsmodul entwickelt. Zielstellung des Teilprojekt ZAFT ist es, anhand neu zu entwickelnder Elektronikkomponenten sowie Steuer- und Signalverarbeitungsalgorithmen den Messprozess dieses Moduls vollständig zu automatisieren. Hierzu zählen insbesondere die Entwicklung von miniaturisierten Schaltungslösungen für die Signalgenerierung des Filtersignals und die Signalauswertung sowie Algorithmen zur Rauschminderung und Störsignalentkopplung für die Optimierung des Messsystems. Die Ergebnisse und Lösungen können anschließend verwendet werden, das von IPMS entwickelte AVT-Konzept in einen experimentellen Laboraufbau zu integrieren.


EFRE, SMWK

Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS)

01.09.2019 bis 28.02.2022