Waarom we infraroodverwarming gebruiken voor biosensors en chips
Bij het maken van biosensors moet je goed opletten. Je hebt voldoende hitte nodig om de polymeren en reagentia te laten drogen, maar als je te veel hitte gebruikt, kan het substraat beschadigen en wordt de hele productie verpest.
Daarom gebruiken we lampen met kortegolf-infraroodlicht. In plaats van de lucht in een ruimte op te warmen, stuurt het infraroodlicht de energie rechtstreeks naar het materiaal. Het is efficiënt en snel. Bovendien is het logisch om dit te doen.
Het ‘groene’ aspect van drogen
Stel je een gewone convectieoven voor: je verwarmt eigenlijk een enorme hoeveelheid lucht alleen maar om een klein stukje hardware te drogen. Dat is verspilling van energie. Meestal moet je ook nog chemische oplosmiddelen gebruiken om het proces te versnellen.
Infraroodverwarming verandert dit. We richten de hitte precies op de delen van het materiaal die deze nodig hebben. Het resultaat? Een snellere droogtijd, en je apparatuur inneemt minder ruimte in het laboratorium. Bovendien kunnen we geen katalysatoren of schadelijke oplosmiddelen meer gebruiken. Het is een schoner manier van werken, precies wat de halfgeleiderindustrie momenteel nastreeft.
Het bereiken van de juiste temperatuur
Overtekening is hier het grootste probleem. Als het substraat te heet wordt, verliest de sensor zijn gevoeligheid. We lossen dit op door de sterkte en golflengte van het infraroodlicht aan te passen. Kortegolf-infraroodlicht is ideaal, omdat het diep in het materiaal doordringt. Hierdoor droogt de onderste laag op dezelfde manier als de bovenste laag.
Dit voorkomt het vervelende effect dat het oppervlak hard wordt, terwijl er nog vochtige stoffen onderin zitten. Er is niets ergers dan een sensor die van buitenaf droog lijkt, maar nog steeds vochtig is van binnenuit.
De nadelen (want niets is perfect)
Infraroodverwarming is geen magische oplossing. Het grootste probleem is dat het licht alleen richting het materiaal kan gaan als er geen obstakels in de weg staan. Als je biosensor een vreemde 3D-vorm heeft of diepe groeven, ontstaan er schaduwen. Om dit op te lossen, moet je meerdere lampen gebruiken of een apparaat dat het materiaal rond kan draaien, zodat alle kanten worden bereikt.
Nog één punt: let goed op de koeling. Omdat infraroodverwarming veel hitte in een klein gebied genereert, moeten de ventilatoren sterk genoeg zijn. Als de koeling niet goed genoeg is, blijft het substraat warm, zelfs nadat de lamp is uitgezet. Dit kan leiden tot beschadigd materiaal.