Treibmittel-Hochvakuumpumpe mit integrierter Druckmessung in Mikrosystemtechnik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jörg Müller
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5401366

Ziel des Vorhabens ist der Entwurf, die Realisierung und die Untersuchung einer Hochvakuumpumpe in Mikrosystemtechnik, die auf dem Prinzip der Treibmittelpumpe arbeitet, im Makroskopischen eines der klassischen Hochvakuum-Pumpsysteme. Aufgrund der Venneidung von bewegten Teilen und der Nutzung der Eigenschaften der laminaren Strömungsausbildung in Mikrokanälen lassen sich damit langzeitstabile Pumpsysteme aufbauen, mit denen der Druckbereich von Norinaldruck bis unter lPa zugänglich sein wird. Als Treibmittel können die auch in makroskopischen Systemen eingesetzten synthetischen Öle benutzt werden, insbesondere niederviskose Medien. Aufgrund der Realisierung in anodisch gebondeter, hermetisch dichter Silizium-Glas-, ggf. auch einer dem LIGA-Verfahren verwandten MetallGlas-Technologie lassen sich die Systeme hochvakuumdicht auch bei großen thermischen Gradienten verschließen und die beheizten und gekühlten Bereiche eines solchen Systems wirksam thermisch entkoppeln, so dass auf engstem Raum und mit sehr kleinen Heizleistungen hohe Pumpraten erwartet werden. Unter Ausnutzung der Kapillarkräfte des Treibmittels auf geeignet dimensionierten und beschichteten Rückflusskanälen ist auch eine sichere Abdichtung zwischen Hoch- und Niederdruckseite möglich. Aufgrund des vorgesehenen Aufbaus sind diese Systeme technologisch auch mit typischen Mikroanalysesystemen kompatibel. Sie lassen sich mehrfach in der Ebene parallel oder in Kaskade realisieren und betreiben und damit auf die spezifischen Anforderungen solcher Mikrosysteme bezüglich Saugleistung und Druck anpassen. Falls erforderlich kann außerdem auf der Hochdruckseite z.B. eine Membranpumpe in kompatibler Technologie integriert und so das Kompressionsverhältnis weiter gesteigert werden. Integriert in das Pumpsystem wird auf der Hoch- und der Niederdruckseite jeweils ein Druckmesssystem auf Basis eines Wärmeleitungsdetektors, um so ohne weitere Peripherie und Totvolumina eine Druck- und Funktionskontrolle zu gewährleisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen