Forschungsbericht 2009



Treibmittelvakuumpumpe mit integrierter Druckmessung in Mikrosystemtechnik

Institut: Mikrosystemtechnik
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Müller
Stellvertretende Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Müller
Mitarbeiter/innen: Dipl.-Ing. Marco Doms
Projektnummer: E.4-07.035
Laufzeit: 01.10.2003 - 30.09.2007
Finanzierung: DFG


 
Bild

Ziel des Projektes ist der Entwurf, die Realisierung und die Untersuchung einer Hochvakuumpumpe in Mikrosystemtechnik, die auf dem Prinzip der Treibmittelpumpen basiert. Hierbei wird ein dampfförmiges Treibmittel durch eine Düse expandiert und stark beschleunigt; die Gasteilchen im zu evakuierenden Rezipienten gelangen in diesen Treibstrahl und erhalten durch Stöße mit den Treibmittelmolekülen einen Impuls in Pumprichtung. Dieses Prinzip war über lange Jahre das Zugpferd der makroskopischen Hochvakuumpumpen und soll nun in einem Mikrosystem realisiert werden und in z.B. Mikroanalysesystemen zum Einsatz kommen. Auf Grund der Vermeidung von bewegten Teilen und der Nutzung der Eigenschaften der laminaren Strömungsausbildung in Mikrokanälen ist anzunehmen, dass sich langzeitstabile Pumpensysteme hoher Pumpleistung aufbauen lassen, mit denen der Druckbereich von Normaldruck bis zu einigen Pascal zugänglich sein wird. Die Systeme sollen in anodisch gebondeten Silizium- und Glassubstraten realisiert werden und sowohl experimentell als auch in Simulationen untersucht werden. Versuche mit einfachen Pumpenstrukturen und extern zugeführtem gas- oder dampfförmigem Treibmittel (Stickstoff, Wasserdampf)waren bereits erfolgreich. Erste Versuche, einen geschlossenen Treibmittelkreislauf innerhalb der Mikrostrukturen durch lokal definierbare hydrophobe Monolayer (MVD SAMs) und nanoporöse Siliziummembranen zu realisieren, sind vielversprechend.Die Integration eines auf Messung der gasdruckabhängigen Wärmeleitfähigkeit basierenden Drucksensors (Pirani) ist bereits realisiert. Eine komplette Mikropumpe ist in der zugehörigen Abbildung zu sehen.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommen.

 

Publikationen
  • 4-07.132V

    M. Doms, J. Müller, A micromachined vapor-jet pump, Sens. & Act. A, Vol. 119/2 (2005), 462-467

  • 4-07.133V

    M. Doms, A. Bekesch, J. Müller,Micro Pirani Pressure Sensor for Atmospheric Pressure, Proc. Sensor 2005, 12th International Conference Mai 2005, Vol. 1, 115-120

  • 4-07.155V

    M. Doms, A. Bekesch, J. Müller, A Microfabricated Pirani Pressure Sensor Operating Near Atmospheric Pressure, J. Micromech. Microeng.,Vol. 15/8 (2005), 1504-1510

  • 4-07.156V

    M. Doms, J. Müller, A Microfabricated Vapor-Jet Pump for Low Pressure Generation, Proc. uTAS, 9th International Conference Oct. 2005

  • 4-07.157V

    M. Doms, J. Müller; A Micromachined Vapor-Jet Pump Generating Low pressure and High Pumping Speed; Proc. MME, 16th Workshop Göteborg 2005, 350-353

  • 4-07.158V

    M. Doms, J. Müller; Treibmittel-Vakuumpumpe mit integrierter Druckmessung in Mikrosystemtechnik; Proc. VDE Mikrosystemtechnikkongress Freiburg 2005, 333-336

  • 4-07.193V

    M. Doms, J. MüllerDesign, Fabrication and Characterization of a Fully Integrated Micro Vapor-Jet Vacuum PumpASME FEDSM2006, 2006 Fluids Engineering Summer Meeting, July 17-20, 2006, Miami, FL


Stichwörter

  • Diffusion
  • Mikrosystemtechnik
  • Pumpe
  • Treibmittelpumpe
  • Vakuum