Warum wir auf Infrarotstrahlung für die Aushärtung von Biosensoren umgestiegen sind
Beim Herstellen von Biosensoren muss man eigentlich auf einem schmalen Grat balancieren. Man braucht genügend Wärme, um die empfindlichen organischen Schichten zu härten – doch wenn man zu viel Wärme verwendet, wird das Substrat zerstört. Deshalb haben wir auf die Verwendung von Infrarotlampen umgestellt.
Konvektionsöfen sind unpraktisch: Sie heizen den ganzen Raum auf, nur um einen kleinen Bereich zu erwärmen. Zudem führt das Blasen von heißer Luft in einem Reinraum dazu, dass Kontaminanten entstehen, die man auf keinen Fall in der Nähe der Sensoren haben möchte. Infrarotstrahlung hingegen nutzt Strahlung, um Energie genau dorthin zu bringen, wo sie benötigt wird. Kein Wind, kein Staub – nur Wärme.
Es geht sehr schnell. Eigentlich sogar blitzschnell.
Statt Stunden zu warten, bis die Sensoren ausgehärtet sind, reichen jetzt Sekunden aus. Da die Sensormaterialien die Energie direkt aufnehmen, wird keine Zeit oder Energie verschwendet, indem man die Luft um das Werkstück erhitzt.
Der Trick liegt in der Justierung
Leiterfreie Materialien sind schwierig in der Handhabung – der Temperaturbereich, in dem sie stabil bleiben, ist sehr eng. Wenn man diesen Bereich überschreitet, verformt sich die Basis des Sensors, und die ganze Charge wird unbrauchbar. Mit Infrarotstrahlung kann man die Wellenlänge genau einstellen – Kurzwellen oder Mittelwellen –, damit sie zur jeweiligen Beschichtung passt. Es ist, als würde man ein Radio justieren, bis das Signal perfekt klar ist.
Aber es ist nicht ganz ohne Herausforderungen
Es gibt einen Trade-off: Hochintensive Infrarotstrahlung wirkt stark und schnell. Wenn der Sensor aus Materialien besteht, die sich unterschiedlich stark ausdehnen, kann diese schnelle Erwärmung dazu führen, dass die Schichten voneinander getrennt werden. Das nennt man Delamination – und das ist ein Albtraum.
Das Geheimnis liegt in der Abkühlung. Man muss sorgfältig darauf achten, wie man die Temperatur wieder senkt, damit das Material nicht geschädigt wird.
Falls Sie immer noch diese alten Widerstandsheizer verwenden, eignen sich diese Lampen hervorragend als Ersatz. Man steckt sie einfach in den vorhandenen PLC ein – und schon funktioniert alles. Das Beste daran: Die Stromrechnung sinkt, denn die Energieverbrauch erfolgt nur dann, wenn tatsächlich eine Aushärtung stattfindet – nicht während der langwierigen Vorheizphase.