Het juist toepassen van IR-technologie in biosensoren en halfgeleiders
Bij het maken van biosensoren is het beheersen van de hitte een uitdaging. Je hebt voldoende warmte nodig om de polymeren te laten harden en om te zorgen dat de biologische lagen op hun plek blijven. Maar als je te veel hitte gebruikt, kan het gebeuren dat het hele substraat beschadigd raakt. Daarom gebruiken we lampen die infraroodstraling van korte golflengte uitzenden. In plaats van de lucht in een grote ruimte op te warmen, wordt de energie rechtstreeks naar het materiaal gestuurd. Dit is efficiënter.
Geen chemicaliën meer nodig
Oude droogoven werken langzaam. Om ze sneller te maken, worden vaak zware metalen katalysatoren of chemische versnellers gebruikt. Maar als je wilt voldoen aan de ‘leadvrije’ of ‘groene’ standaarden voor halfgeleidertechnologie, zijn deze additieven een nachtmerrie. Met IR-technologie hoef je dit allemaal niet te gebruiken. Je richt de energie juist op de specifieke absorptiebanden van het bio-ink of de fotoresist. De hitte zorgt er vervolgens voor dat de bindingen tussen de moleculen snel ontstaan. Er zijn geen gevaarlijke chemicaliën meer nodig.
Energie besparen
Stel je eens voor hoeveel elektriciteit er verloren gaat in een traditionele oven: deze blijft urenlang heet, zelfs wanneer er niets in zit. Dat is een enorme verspilling van energie. IR-lampen zijn anders. Ze bereiken hun maximale temperatuur in miliseconden. Je kunt de lamp gemakkelijk aan en uit zetten, zodat de snelheid van het transportband overeenkomt met de snelheid van de lamp. Hierdoor kun je veel energie besparen. Bovendien worden deze lampen meestal gebruikt voor korte periodes op hoge intensiteit. Dit voorkomt het probleem dat de randen van de sensor beschadigen door te veel tijd in de hitte te verblijven.
De realiteit
Het is natuurlijk geen magische oplossing. IR-technologie heeft ook haar nadelen. De hittedichtheid is namelijk erg hoog. Als het transportband iets verschuift of de lamp maar een paar millimeters van zijn plek af wijkt, kan de bio-laag beschadigd raken. Om dit te voorkomen, heb je een goede PID-regelaar en goed gekalibreerde thermokoppels nodig. Verder is er nog het probleem van reflectie. Als het substraat te glanzend is, wordt de IR-energie gereflecteerd. Hierdoor wordt de lampverlichting juist warmer in plaats van het sensormateriaal. Je moet dus een geschikte golflengte kiezen, meestal een middellange tot korte golflengte, zodat de energie wel echt in het materiaal terechtkomt.