Proč používáme infračervené vysychání u biosenzorů a čipů
Při výrobě biosenzorů se pohybujeme na tenké hranici. Potřebujeme dostatek tepla k zahřátí polymerů a reagencií, ale pokud to přehnáme, poškodíme substrát a zničíme celou várku.
Proto používáme lampy s krátkovlnným infračerveným zářením. Místo ohřevu vzduchu v místnosti posílá IR energii přímo do materiálu. Je to efektivní a rychlé řešení.
„Zelená“ stránka vysychání
Vzpomeňte si na běžnou konvekční troubu – v podstatě ohříváte obrovské množství vzduchu jen proto, abyste vysušili malý kus zařízení. Je to plýtvání energií. Obvykle je potřeba použít chemické rozpouštědla, aby se věci rychleji odpařily.
IR to mění. Zaměřujeme se na ty části materiálu, které opravdu potřebují teplo. Výsledkem je mnohem rychlejší vysychání a zařízení nezabírá polovinu laboratoře. Navíc, jelikož se jedná o elektrické a termální řešení, můžeme se vyhnout katalyzátorům na bázi olova a těm odporným rozpouštědlům. Je to čistší způsob práce, což je právě to, po čem v současnosti usiluje průmysl polovodičů.
Správná teplota
Přehřátí je zde velkým problémem. Pokud se substrát přehřeje, senzor ztratí svou citlivost. V takovém případě máte jen velmi drahý „pesimetr“.
Vyřešení spočívá v úpravě výkonu a vlnové délky IR zdroje. Krátkovlnné IR je skvělé, protože proniká hluboko do povrchové vrstvy. Zajišťuje tak, že spodní vrstva vysychá stejnou rychlostí jako horní. Tím se eliminuje ten nepříjemný efekt, kdy se povrch ztvrdne a vlhká rozpouštědla zůstanou uvnitř. Nic není horší než senzor, který vypadá suchý zvenku, ale uvnitř je stále mokrý.
Kompromisy (protože nic není dokonalé)
IR není kouzelná hůlka. Největším problémem je to, že vyžaduje přímý pohled na objekt. Pokud má váš biosenzor nepravidelný 3D tvar nebo hluboké drážky, vzniknou stíny. Abychom to vyřešili, nemůžeme použít jen jednu lampu – potřebujeme více lamp nebo zařízení, které otáčí objektem, aby byly osvětleny všechny strany.
Ještě jedna věc: dbejte na chlazení. Protože IR vytváří velké množství tepla v malé oblasti, potřebujete silné ventilátory. Pokud chlazení nebude dostatečné, deska bude i po vypnutí lampy nadále pohlcovat zbytkové teplo. To vede ke zkreslení substrátu.