Projekt: EMSIg - MEMS-basierter Ionenmobilitätsspektrometer

In der Umweltanalytik, Medizintechnik, Produktions- und Sicherheitstechnik sowie in vielen anderen Lebens- und Arbeitsbereichen ist die Detektion leicht flüchtiger organischer Komponenten, so genannter VOC (VOC: volatile organic compounds) bei geringen Konzentrationen erforderlich. Zur qualitativen und quantitativen Bestimmung derartiger Substanzen und Sub-stanzgemischen im ppm und ppb Bereich eignen sich Messverfahren auf Basis der Ionenmobilität (IMS). In vielen Bereichen sind derartige Geräte bereits erfolgreich etabliert, zum Beispiel als Sprengstoff- und Drogendetektionsgeräte an Flughäfen.

Für ortsfeste Anwendungen, bei denen die Baugröße nicht im Vordergrund steht, kann die darauf ausgerichtete Nachfrage bedient werden. Der zunehmende Bedarf an baukleinen und portablen Gasanalysesystemen, bei denen auch die Notwendigkeit zur Bereitstellung von größeren Stückzahlen gefragt ist, kann von den aktuellen Geräten und Baugruppen nicht gedeckt werden.

Elementare Voraussetzung für eine erhebliche Erweiterung der Anwendungsfelder des Messverfahrens ist daher die Miniaturisierung derartiger Gerätelösungen. Zudem ist die Herstellung der Systeme an eine Realisierung mittels massentauglicher Technologien gekoppelt, um zukunftsrelevante und wirtschaftlich attraktive Märkte adressieren zu können. Es ist Ziel dieses Vorhabens, ein neuartiges MEMS-basiertes Ionenmobilitätsspektrometer (MEMS-IMS) auf Basis eines monolithisch integrierten Ionenfilters inklusive Ionendetektor für die Detektion flüchtiger organischer Stoffe zu entwickeln, welches den mobilen Einsatz erlaubt, in großen Stückzahlen hergestellt werden kann und die genannten vielfältigen Anwendungsbereiche abdeckt. Für die Umsetzung dieser Zielstellungen stellt die Nutzung siliziumbasierter Mikrotechnologien eine aussichtsreiche Basis dar.

Es wird eine Entwicklung angestrebt, durch welche das hervorgehende, hoch innovative Produkt in der Lage sein soll, kontinuierlich organische Luftbestandteile zu detektieren, zu analysieren und selbst in geringsten Konzentrationen zu quantifizieren. Gleichzeitig sollen künftige Geräte mobil, kostengünstig und energieeffizient im Betrieb sein.

Das Vorhaben EMSIg ermöglicht eine kompakte Bauweise von Messgeräten auf Basis der Ionenmobilitätsspektrometrie. Mit der Miniaturisierung geht neben der Verringerung des Volu-mens und den damit verbunden Gewichts- und Materialeinsparungen auch eine Optimierung des Energiebedarfs während des Betriebs einher, gleichzeitig wird der energetische und lo-gistische Aufwand für den Transport bzw. den mobilen Einsatz verringert.

Der Anwendungsbereich der Geräte beispielsweise in der Umweltmesstechnik ermöglichen neben anderen die Detektion von Umweltgiften bei geringsten Konzentrationen und so können frühzeitige Maßnahmen ergriffen und Schäden durch Umweltgifte vermieden werden.