Gas-Injektor für Mikroanalyse-Systeme

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Ziel des Vorhabens ist der Entwurf, Aufbau und die Charakterisierung eines neuartigen Gasinjektionssystems für die Mikroanalyse in Gasanalysesystemen auf Basis eines mikrostrukturierten Schlittens mit vergrabenen Gaskanälen für Anwendungen in der Gaschromatographie, der Massenspektrometrie, Flammenionsationsdetektion oder -spektrometrie. Dieser Schlitten verbindet die zuführenden Kanäle für Proben- und Trägergase mit den abrührenden für die Injektion in den Analysator bzw. in den Abgaskanäle, die in einer Silizium-Glas-Struktur realisiert sind, über geeignet verzweigte bzw. z.B. in Schlaufen oder Mäandern verlaufende vergrabene Kanäle, die durch eine Abfolge von anisotroper und isotroper Ätzung in Silizium und anschließendem Verschluss in einem CVD-Verfahren erzeugt werden. Zur Abdichtung und Minimierung der Reibung bei der Bewegung werden durch Plasmapolymerisation konform abgeschiednen PTFE-Schichten verwendet, die für die auf dem Split-Prinzip beruhenden Injektion eine hinreichende Dichtigkeit der Übergänge gewährleisten und aufgrund ihrer hohen Vernetzung keinen Memoryeffekt aufweisen. Zum Antrieb des Schlittens sollen unterschiedliche Verfahren untersucht werden, neben den in der Mikrosystemtechnik üblichen, allerdings sehr voluminösen piezoelektrischen Antrieben zwei neuartige Antriebe: einen pneumatische Antrieb mit integrierten Membranventilen sowie einen symmetrischen Bi-Metallantrieb mit aus der Vertikalen umgelenkten Bewegungsrichtung, jeweils kombiniert mit Federstrukturen aus Silizium zur Rückstellung. Neben umfassenden Neuentwicklungen und Untersuchungen bezüglich der Strukturen und dafür nutzbaren Technologien für solche Systeme sind besonders umfangreiche Simulationen zu den Bewegungsabläufen und erforderlichen Kräften für die Bewegung des Schlittens, den Strömungsverhältnissen an den Schnittstellen zwischen Schlitten und den Zuführungskanälen sowie den neuartigen Antriebe durchzuführen und anhand der experimentellen Ergebnisse zu verifizieren.