Die richtige Temperatur bei der Herstellung von Biosensoren
Wenn man Biosensoren herstellt, weiß man, wie schwierig das ist. Die Temperatur muss genau richtig sein – weder zu hoch noch zu niedrig. Sonst verformt sich das Substrat und die chemischen Bindungen halten nicht mehr stand.
Lange Zeit haben wir einfach alles in Konvektionsöfen erhitzt. Doch bei der Produktion in modernen, digitalisierten Anlagen ist das viel zu langsam. Deshalb haben wir auf Infrarot-Systeme umgestellt. Diese heizen und kühlen sehr schnell ab – das ist die einzige Möglichkeit, damit die Produktion weiterläuft, ohne dass es zu Problemen kommt.
Details zu Temperatur und Wellenlänge
Wenn ich ein Infrarot-System auswähle, schaue ich zunächst auf die Wellenlänge. Kurzwelliges Infrarot eignet sich, wenn die Wärme tief in das Substrat vordringen soll. Mittelwelliges Infrarot hingegen wird verwendet, wenn nur die Oberfläche behandelt werden muss. Um eine ausreichende Leistung zu erzielen, verwenden wir meist Quarzlampen mit hoher Leistung.
Doch hier liegt oft das Problem: Das Stromnetz muss stabil sein. Egal ob 220 V oder 380 V – die Spannung darf nicht schwanken. Selbst eine kleine Schwankung von 2 % kann dazu führen, dass ganze Serien von Sensoren beschädigt werden. Das ist frustrierend und kostspielig.
So funktioniert das Hardware-Modul wirklich
Niemand möchte drei Stunden damit verbringen, während der Schicht eine Lampe auszutauschen. Deshalb verwenden wir Standardanschlüsse wie R7 oder SK15. Man tauscht einfach die alte Lampe gegen eine neue aus – ganz einfach.
Damit diese Systeme mit dem Rest der Produktionsanlage kommunizieren können, werden sie mit PID-Reglern verbunden. Die Lampe ist dann nicht mehr nur ein einfacher Heizer, sondern liefert uns echte Echtzeitdaten.
Noch ein Trick: Wir lackieren das Quarzglas oft. Dadurch werden die „schlechten“ Anteile des Spektrums herausgefiltert – so werden die organischen Schichten des Sensors nicht versehentlich zerstört.
Der Kompromiss (Denn nichts ist perfekt)
Das Problem ist: Hochintensives Infrarot erzeugt viel Abwärme. Die Lampen sind zwar gut darin, das Ziel zu erreichen – doch das Gehäuse wird dadurch stark belastet. Wenn man auf günstige Kühllüfter oder wassergekühlte Systeme verzichtet, ruft man Probleme hervor.
Wenn die Umgebungstemperatur aufgrund unzureichender Kühlung ansteigt, geht die Kalibrierung der Sensoren verloren. Das ist einfach der Preis, den man für solche hohen Temperaturen zahlen muss.