Integriertes Massenspektrometer in Mikrosystemtechnik
Massenspektrometer gehören zu den genauesten Analysesystemen in der Umweltmesstechnik. Bisher realisierte Geräte sind sehr teuer und voluminös und werden deshalb nur dort eingesetzt, wo sich keine alternativen Methoden anbieten.Ziel des Projektes ist die Dimensionierung, Realisierung und Charakterisierung eines Massenspektrometers in Mikrosystemtechnik, in das alle für seine Funktion notwendigen Teilsysteme in einer Kombination von Silizium-, Glas-, und UV-Liga-Technik integriert sind. Im Einzelnen sind dies die Mikrowellen-Plasma-Elektronenquelle mit Glühemitter-Zündung, der Elektronenbeschleuniger, die Ionisationskammer, die Ionenoptik, der Ionenbeschleuniger mit anschließendem Massenseparator sowie ein Ionenfänger mit nachgeschaltetem Elektronenvervielfacher. Die in den Teilsystemen erforderlichen unterschiedlichen Drücke werden durch Elektrodenanordnungen erreicht, die gleichzeitig als Druckblenden fungieren. Die Probengaszufuhr und die Zufuhr der Gasmischung für die Plasmaquelle werden durch Kapillaren und Kanäle mit vorgeschalteten Mikromembranventilen und Flusssensoren zur Flussregelung realisiert. In der Ionisationskammer und in der Plasmakammer sind Pirani-Druckaufnehmer vorgesehen die eine Drucküberwachung und, zusammen mit den Mikromembranventilen, eine Druckregelung zulassen.Da das Gesamtsystem nur Dimensionen von wenigen 10 mm³ aufweist, kann es in ein hermetisch dichtes Gehäuse - ähnlich denen für integriert optische Systeme - integriert werden, das auf einen Druck um 1 Pa evakuiert wird.Das beschriebene Massenspektrometer in Mikrosystemtechnik eignet sich sowohl zum mobilen Einsatz als auch zur kontinuierlichen Prozessüberwachung. Es ist in den Abmessungen nicht nur stark verringert, sondern auch wesentlich kostengünstiger als herkömmliche Geräte. Publikationen
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