Bronkhorst

MEMS-technologie ter ondersteuning van compacte gaschromatografie-apparatuur

2 April, 2019 Dion Oudejans

De halfgeleiderchiptechnologie verrijkt ons leven in vele opzichten. De MEMS-chiptechnologie, voortgekomen uit die halfgeleidertechnologie, is in de vorm van sensoren aanwezig in allerlei apparaten om ons heen. Zoals in je smartphone, die je stem opneemt en locatie, oriëntatie en beweging bepaalt door middel van Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). De toevoeging van deze functies heeft nauwelijks invloed op de afmetingen van een smartphone; die past nog steeds in je hand en broekzak.

Dit blog gaat over de miniaturisatie van instrumenten met behulp van de MEMS-technologie en de voordelen van geminiaturiseerde gas flowmeters voor toepassing in de gaschromatografie. Als MEMS Product Manager bij Bronkhorst High-Tech zie ik de voordelen van miniaturisatie door MEMS-technologie in dergelijke toepassingen.

IQ+FLOW oplossing gebaseerd op MEMS modulen

Miniaturisatie

In een laboratoriumomgeving is het handig om te werken met apparatuur met desktopafmetingen. Voordelen van toenemende functionaliteit in desktopapparatuur zijn bijvoorbeeld ruimtebesparing, meer bedieningsgemak en vaak lagere kosten.
Gaschromatografie-apparatuur is een goed voorbeeld van efficent en compact bouwen, waarbij veel functionaliteiten op een klein oppervlak samenkomen. Hiermee kunnen vele soorten gas- en dampsamenstellingen zeer nauwkeurig en in een zeer lage concentratie worden geanalyseerd. Bovendien komt er enige automatisering bij kijken. En dat allemaal letterlijk binnen het handbereik van een laboratoriumanalist.

Het principe van gaschromatografie
Het principe van gaschromatografie

Gaschromatografie

Een gaschromatograaf wordt gebruikt voor het bepalen en meten van de concentratie van gascomponenten in een gas- of vloeistofmonster. Wanneer ik verderop schrijf over ‘gasmonster’, kan dit ook gelezen worden als ‘vloeistofmonster’. In de gaschromatograaf (zie afbeelding) moet in veel gevallen de gasflow of de gasdruk worden geregeld. De afbeelding toont een gasflowregelaar voor de stroom van het transportgas (rood) en een drukregelaar voor de afgesplitste gasflow (geel).

Het principe van gaschromatografie behelst een gereguleerde stroom transportgas die langs een injector, een kolom en een detector loopt. Daarin wordt kortstondig het gasmonster toegevoerd, waardoor een gasmonsterwolkje ontstaat. Deze wordt in de kolom gescheiden in gascomponenten die bij de detectie als pieken verschijnen. De Afbeelding toont een voorbeeld van de output van een gaschromatograaf.

Outputsignaal
Outputsignaal
headspace sampling
Headspace sampling

Headspace sampling

We gaan wat dieper in op de dynamische headspace sampling die in combinatie met de gaschromatograaf wordt toegepast. Headspace sampling heeft betrekking op de damp boven een vloeistofmonster. Het vloeistofmonster is een oplosmiddel dat het te analyseren materiaal bevat, bijvoorbeeld vluchtige organische verbindingen in omgevingsmonsters, alcohol in bloed, oplosmiddelresten in farmaceutische producten, plastic, smaakstoffen in drank en voedsel, koffie, geuren in parfums en cosmetica.

Dit wordt verduidelijkt in de afbeelding. Dynamische headspace samplings worden genomen door de headspace en het adsorptiemateriaal te spoelen. Het adsorptiemateriaal vangt het gasmonster op. Na het transport wordt het adsorptiemateriaal opnieuw gespoeld om het gasmonster naar een gaschromatograaf te voeren.

De gasflowmeter komt in beeld bij het spoelen van de headspace en het adsorptiemateriaal met een constante stroom helium of stikstof. De gasflow, met daarin het gasmonster uit de headspace, loopt langs het adsorptiemateriaal dat het gasmonster opvangt.

Dan wordt het adsorptiemateriaal naar de inlaat van een gaschromatograaf getransporteerd. Daarna loopt opnieuw een geregelde stroom Helium of Stikstof langs het adsorptiemateriaal, zodat het gasmonster uit de heaspace naar de inlaat van de gaschromatograaf wordt gevoerd. De gaschromatograaf analyseert het monster en de verschillende pieken tonen de verschillende componenten en hun concentraties.

IQ+flow gas flowmeter

IQ+FLOW gas flowmeters en drukregelaars

Bij headspace sampling en gaschromatografie zijn een aantal specificaties voor flowinstrumenten van belang. De IQ+FLOW-productlijn, gebaseerd op de MEMS-chiptechnologie, voldoet aan deze specificaties dankzij zijn kleine afmetingen, snelle reactietijd, goede herhaalbaarheid, lage energieverbruik, lage kosten en de uitstekende ondersteuning die je van Bronkhorst gewend bent.

De toekomst van MEMS-technologie

Bronkhorst is voortdurend op zoek naar toepassingen die met de MEMS-chiptechnologie kunnen worden verbeterd. Neem gerust contact met ons op. We houden u op de hoogte!

Neem contact met ons op

Bronkhorst NEDERLAND

Lunet 10c
3905 NW Veenendaal
Tel. +31 (0)318 55 12 80
info@bronkhorst.nl

           Maatschappelijke verantwoordelijkheid
Copyright © 2021 Bronkhorst. All rights reserved.     Sitemap     Disclaimer     Privacy note