Detektion flüchtiger organischer Stoffe mittels MEMS basiertem Ionenmobilitätsspektrometer (DoSIs)

Projekt zur grundlegenden Entwicklung zur Detektion flüchtiger organischer Stoffe mittels MEMS basiertem Ionenmobilitätsspektrometer (DoSIs)

Projektdauer: 09/2019-02/2022

© Fraunhofer IPMS
Erste Technologieiteration mit erster Chipvariante ohne Guard.
© Fraunhofer IPMS
Prozessierter Wafer mit IMS-Chip-Design - abgebildet ist die Kontaktseite mit den Leiterbahnen.

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 eine MEMS- (Micro-Electro-Mechanical Systems) basierte 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.

Das Ziel im Rahmen ist die Umsetzung und Demonstration der Funktionalität eines experimentellen Laboraufbaus mit MEMS-Chip und allen erforderlichen Komponenten, das umfasst z.B. die Erforschung und Entwicklung der erforderlichen Technologien und Komponenten. Diese Tätigkeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit und Absprache mit dem Verbundpartner ZAFT e.V.  Als langfristiges Ziel ist eine Geräteentwicklung (in Zusammenarbeit mit Industriepartnern), die ein handgehaltene und portable Möglichkeit bietet, VOCs zu detektieren- Die angestrebte Technologie erlaubt die Realisierung größerer Stückzahlen.

Projektpartner

  • Zentrum für angewandte Forschung und Technologie e.V.

Unterstützt durch:

  • Teilvorhaben: 100376639
  • Verbundnummer: 3867