Het verminderen van de koolstofuitstoot bij de productie van biosensoorns met precisie-infraroodverwarming
Het maken van biosensoorns vereist grote precisie. Tijdens het drogen en harden van de sensor moet de temperatuur precies op het juiste niveau zijn; anders is het hele proces mislukt. Lang hebben we deze sensoren gewoon in grote convectieovens geplaatst. Maar dit heeft een groot nadeel: het opwarmen van een groot volume lucht alleen om één klein plaatje te verwarmen, is een enorme verspilling van energie.
Daarom hebben we deze ovens vervangen door infraroodlampen. Dit is een veel efficiëntere manier om warmte toe te passen. Bovendien maakt dit het mogelijk om de cleanroom wat milieuvriendelijker te maken.
De kracht van stralingsenergie
In plaats van te wachten tot de hete lucht zich verspreidt, stralen de infraroodlampen energie rechtstreeks naar het substraat. Dit gaat zeer snel. We gebruiken kortegolf-infraroodlicht, omdat dit licht zich dieper in de dunne filmlagen van de sensor bevindt, in plaats van alleen op het oppervlak te blijven liggen. Omdat de energiedichtheid zo hoog is, vindt het harden van de sensor in een stuk kortere tijd plaats. Hierdoor kunnen de machines kleiner worden, en daardoor ook de elektriciteitsrekeningen.
Het juiste apparaat kiezen
Je kunt niet zomaar iedere lamp gebruiken. We gebruiken kwartsomhulsels van hoge zuiverheid, zodat er niets lekt en de sensoren niet worden besmet. Aangezien biosensoorns vaak zeer kwetsbare organische lagen hebben, gebruiken we geklede emitters om de golflengte af te stemmen. Denk er maar aan als een dimmer voor warmte: dit zorgt ervoor dat het materiaal precies krijgt wat het nodig heeft, zonder dat de delicate delen beschadigen. Bovendien kunnen deze lampen gemakkelijk worden aangesloten op bestaande PLC-systemen, zodat de reactietijden in milliseconden gemeten kunnen worden.
Het nadeel (want dat is er altijd wel één)
Infraroodverwarming is geen magische oplossing. Wanneer je zoveel straling gebruikt, ontstaan er problemen: er kunnen ‘hotspots’ ontstaan. Meestal worden de randen van het plaatje te heet, waardoor het hele substraat kan worden beschadigd. Als de koelplaten en de luchtcirculatie niet goed zijn ingesteld, eindigt het ermee dat je alleen maar afval overhoudt. Je moet dus goed opletten met de koeling, anders zijn de energiebesparingen niet voldoende om de verspilling goed te maken.
Maar wanneer het wel werkt? Dan is het een echte verbetering. We vervangen de trage, energieverslindende methoden door gerichte warmteoverdracht, die alleen wordt gebruikt wanneer het echt nodig is.