Hören Sie auf, Zeit mit dem Erwärmen der Luft zu verschwenden – der Vorteil von Infrarotstrahlung bei Biosensoren
Wer bereits Erfahrungen mit der Herstellung von Biosensoren gesammelt hat, kennt das Problem: Die meisten herkömmlichen Systeme arbeiten mit heißer Luft. Das ist zwar die Standardlösung – aber ehrlich gesagt: Es ist eine zeitaufwändige und energieintensive Methode. Um das Substrat auf die richtige Temperatur zu bringen, muss man zunächst jeden Kubikzentimeter der Luft im Raum erwärmen. Das ist langsam und verbraucht viel Energie. Im Grunde bezahlt man also dafür, einen Raum zu heizen, nur um ein winziges Stück Material zu erwärmen.
Hier kommt Infrarotstrahlung ins Spiel. Anstelle dessen, darauf zu warten, dass die Luft warm wird, strahlen Infrarotlampen die Energie direkt auf das Material ab. Es gibt keinen Zwischenweg – keine Wartezeit. Man schaltet die Lampe einfach ein, und die Wärme erreicht das Ziel fast sofort.
Für diejenigen unter uns, die mit Biosensorschichten arbeiten, bedeutet das einen riesigen Vorteil: Die Aushärtungszeiten, die früher Minuten dauerten, betragen jetzt nur noch Sekunden. Wenn man die Zykluszeiten um 60 % oder 80 % verkürzt, steigt die Produktionsleistung drastisch – und man muss dazu nicht einmal die Fläche des Reinraums erweitern.
Aber es geht nicht nur um Geschwindigkeit – es geht auch um Kontrolle. Je nachdem, aus was das Substrat besteht, können wir zwischen Kurzwellen- oder Mittelwellen-Infrarotemittern wählen. Der große Vorteil hier ist die Möglichkeit, die Wärme gezielt einzusetzen. Wenn der Mittelpunkt des Sensors mehr Wärme benötigt als die Ränder, kann man die Lampen entsprechend anordnen.
Aber seien wir realistisch: Infrarotstrahlung ist kein Zauberstab. Es gibt auch Nachteile. Da die Wärmeintensität sehr hoch ist, können starke thermische Gradienten entstehen. Wenn das Material die Wärme nicht gut leitet, kann die Oberfläche verbrennen, bevor der Kern überhaupt warm wird. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsproblem – man muss die Leistung und den Abstand genau richtig einstellen, damit das Substrat nicht beschädigt wird.
Außerdem muss man bei der Steuerung besonders sorgfältig vorgehen. Man kann nicht einfach „alles einstellen und vergessen“. Man braucht schnell reagierende Thermokoppeln sowie einen präzisen PID-Zyklus, damit die Temperatur nicht zu hoch wird und die Produkte beschädigt werden.
Dennoch wird Infrarotstrahlung für alle Anlagen, die in Richtung hoher Produktionsmengen gehen, immer beliebter. Es geht schließlich um Geschwindigkeit und Präzision – Dinge, die mit heißer Luft einfach nicht erreicht werden können.