Entwicklung eines MEMS-basierten Ionenmobilitätsspektrometers für die Detektion flüchtiger organischer Stoffe

Seit dem 01.06.2024 wird am ZAFT das Projekt EMSIg bearbeitet. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines miniaturisierten Gerätes zur Detektion leicht flüchtiger organischer Komponenten bei geringen Konzentrationen.

In der Umweltanalytik, Medizintechnik, Produktions- und Sicherheitstechnik sowie in vielen anderen Lebens- und Arbeitsbereichen ist die Detektion leicht flüchtiger organischer Komponenten, so genannter VOCs (volatile organic compounds), bei geringen Konzentrationen erforderlich. Zur qualitativen und quantitativen Bestimmung derartiger Substanzen und Substanzgemischen eignen sich Messverfahren auf Basis der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS). Diese Art von Geräten ist bereits erfolgreich in verschiedenen Bereichen etabliert, wie beispielsweise bei der Sprengstoff- und Drogendetektion an Flughäfen.

Der wachsende Bedarf an kleinen und tragbaren Gasmesssystemen kann durch diese Technik nicht bedient werden. EMSIg baut auf einer chipbasierten IMS-Komponente auf. Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) wurden in einem vorgelagerten Forschungsprojekt (DoSIs) essenzielle Komponenten zum Betrieb dieses Chips entwickelt. Durch die Nutzung von Halbleitertechnologien können sowohl die künftigen technischen Anforderungen bezüglich Miniaturisierung und Funktionalität abgedeckt als auch die Fertigung in großen Stückzahlen ermöglicht werden.

Die Überwindung der aktuell bestehenden Herausforderungen verspricht zukunftsrelevante und wirtschaftlich attraktive Märkte anzusprechen. Dafür hat sich innerhalb des Freistaats Sachsens ein Konsortium aus renommierten wissenschaftlichen Einrichtungen (ZAFT e.V., IPMS) und Firmen (dresden elektronik ingenieurtechnik gmbh, STEP Sensortechnik und Elektronik Pockau GmbH, GRAUPNER medical solutions GmbH) zusammengetan.Das Ziel des aktuellen Vorhabens besteht darin, die grundlegenden Komponenten zu entwickeln, in ein System zu integrieren und die Leistungsfähigkeit anhand von realistischen Anwendungsbedingungen zu untersuchen. Dieses innovative System soll am Projektende in der Lage sein, organische Luftbestandteile kontinuierlich zu detektieren, zu analysieren und selbst in sehr geringen Konzentrationen zu quantifizieren. Gleichzeitig sollen diese zukünftigen Geräte mobil, kostengünstig und energieeffizient im Betrieb sein.