Treibmittelvakuumpumpe mit integrierter Druckmessung in Mikrosystemtechnik
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. Publikationen
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