Het voorkomen van warmtestress bij de productie van biosensors
Wanneer je biosensor-substraten verwarmt, moet de energie precies daar heen gaan waar het nodig is.
Maar hier zit het probleem met de meeste halfgeleiderapparaten: standaard infraroodlampen stralen warmte in alle richtingen uit. Het is een soort ‘360-graden-verwarming’. De meeste energie raakt het substraat zelfs niet eens – deze energie komt eerder terecht in de binnenmuren van het apparaat. Als je de buitenkant van het apparaat niet kunt aanraken zonder dat je je hand brandt, dan heeft het apparaat een warmtestress-probleem.
Het zorgen dat de warmte echt naar waar je wilt gaat
We lossen dit op door gebruik te maken van gerichte infraroodtechnologie. In plaats van alleen een gewone kwartsbuis te gebruiken, maken we gebruik van lampen met reflectoren of speciale coatings. Stel je voor dat je een spuitmond op een slang plaatst: zo wordt de infraroodstraling rechtstreeks op het substraat gericht. Door het bereik van de straal te beperken, voorkomen we dat de energie ergens anders terechtkomt.
Het resultaat? Het substraat bereikt de gewenste temperatuur veel sneller, en het apparaat blijft koel aanraken.
De nadelen (en hoe je deze kunt omzeilen)
Er is echter ook een nadeel. Omdat al die energie in één punt wordt geconcentreerd, is de intensiteit zeer hoog. Dit is goed voor het apparaat, maar het zorgt wel voor meer stress op het biosensormateriaal. Als je de temperatuur te snel verhoogt, kan het materiaal beschadigen of er kan sprake zijn van thermische schokken.
Je moet dus wat tijd investeren in het afstemmen van de PID-regelaar, zodat de temperatuurstijging soepel verloopt.
Een kleiner en veiliger apparaat
Het verminderen van de ‘onnodige warmte’ heeft niet alleen invloed op de energierekening, maar maakt het laboratorium ook veiliger. Doordat de binnenmuren geen energie meer opnemen, daalt de temperatuur van het apparaat zelf. Hierdoor hoef je geen grote, lawaaierige koelpadden of zware koelsystemen te gebruiken. Bovendien kun je deze lampen op kleinere plekken plaatsen. Omdat de warmte gericht wordt gestuurd, kun je de lamp dichterbij het werkstuk plaatsen, zonder risico op beschadiging van plastic onderdelen of sensoren. Als je de lamp aansluit op een precisie-stroomvoorziening, heb je volledige controle over waar elke watt naartoe gaat.