MEMS-Halbleitertechnologien: Ein Spiel

Von Kapil Bardeja, CEO und Mitbegründer von Vehant Technologies

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind eine bahnbrechende Technologie, die den Markt für Mikrosensoren und Mikroaktoren im Sturm erobert hat. Diese Technologie wird schnell als Mikrosensor eingesetzt und hat auch Eingang in den Bau von Sprengstoffspurendetektoren (ETD) gefunden. Das auf einem MEMS-Mikroerhitzer basierende ETD-Instrument erfüllt alle Anforderungen einer effektiven Plattform zur Spurendetektion, detektiert Sprengstoffe in sensiblen Bereichen und spielt somit eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der nationalen Sicherheit. Große Fortschritte in der rauscharmen Elektronik und Instrumentierung sowie ausgefeilte KI/ML-Algorithmen haben den Einsatz von MEMS bei der Erkennung von Spuren, Dämpfen und Abstandssprengstoffen ermöglicht. Aufgrund der geringen Größe, des geringen Stromverbrauchs und der niedrigen Produktionskosten ist es möglich, dass sich der zukünftige Markt für Sprengstoffdetektion ausschließlich auf Mikrosensoren statt auf teure IMS/ITMS-Technologien verlagert

Der Bedarf an einem System zur Erkennung von Sprengstoffspuren ist von größter Bedeutung, um die erschreckende Zunahme des auf Sprengstoff basierenden Terrorismus einzudämmen. Die MEMS-Technologie verändert die Sprengstoffspurenerkennung grundlegend, da sie den Masseneinsatz von Miniatursensoren unterstützt, die ausreichend empfindlich, selektiv, kostengünstig und für die Massenproduktion geeignet sind. Die auf dieser Technologie basierenden Geräte revolutionieren die ETD-Branche. Darüber hinaus ist die MEMS-Technologie in physikbasierten Sensoren eine bahnbrechende Kombination bei der Detektion von Sprengstoffspuren. Das Funktionsprinzip des physikbasierten Halbleiters ist dafür verantwortlich, dass der Sensor die Objekte erkennt und unterscheidet. Sie sind für hohe Betriebstemperaturen ausgelegt und bieten eine hohe Empfindlichkeit und Selektivität gegenüber explosiven Spuren. Diese Technologie wird eingesetzt, um kleinste Mengen an Sprengstoffspuren in Gegenständen oder an Personen aufzuspüren, um etwaige Vorfälle zu widerlegen. MEMS kommuniziert effektiv mit elektrischen Komponenten in Halbleiterchips und die Industrie zur Erkennung von Sprengstoffspuren wird mithilfe dieser Technologie durch die Kombination mechanischer, chemischer und elektronischer Vorgänge revolutioniert.

Die Hauptvorteile MEMS-basierter Sensoren, die für die steigende Nachfrage auf dem ETD-Markt für die kommerzielle Fertigung verantwortlich sind, sind die geringen Kosten und der einfache Herstellungsprozess. Sie sind unter Berücksichtigung eines geringen Stromverbrauchs, einer hohen Empfindlichkeit, einer deutlich geringen Größe und der Möglichkeit einer vielfältigen Herstellung konzipiert. Diese Sensoren sind leicht, haben eine hohe Auflösung, bieten eine stabile Leistung und können problemlos in andere Systeme und Geräte integriert werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt, der die Effizienz von ETDs steigert, ist ihre Räumzeit. Die Löschausfallzeit ist die Zeit, die ein Detektor benötigt, um sich von einem Alarm durch eine wiederholte Sequenz automatischer Reinigung zu erholen, um die restliche Probe aus der Maschine zu entfernen, bis das Signal unter den Schwellenwert sinkt. Die jetzt erhältlichen Maschinen haben eine sehr kurze Reinigungszeit, bei der der Analyt aus dem MEMS-Sensor entfernt wird.

MEMS-basierte ETDs können problemlos mitgeführt und in temperaturkontrollierten Umgebungen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich eingesetzt werden und funktionieren auch bei strahlendem Sonnenschein und extremen Temperaturen gut. Sie werden mit wiederaufladbaren Batterien betrieben. Darüber hinaus sind sie in der Lage, Massenmaterial zu screenen und verfügen über die exklusive Möglichkeit, sowohl Dampf- als auch Wischproben zu analysieren. Die Innovation und Forschung zu dieser Technologie hat die Effizienz und Genauigkeit der Detektoren und ihrer Spektralbibliotheken bei der Analyse von Spurensprengstoffen verbessert.

Die MEMS-basierten ETD-Geräte sind im Gegensatz zu den ETD-Geräten ohne diese Technologieintegration in der Lage, anorganische und peroxidbasierte Sprengstoffe, militärische und kommerzielle Sprengstoffe sowie rudimentäre und selbstgemachte Sprengstoffe zu erkennen, die im „Hinterhof“ hergestellt werden. Das Sortiment umfasst Sprengstoffe wie RDX, PETN, TNT, AN, PEK usw. Diese Technologieintegration von MEMS und ETD-System ist ein Wundermittel in kommerziell erhältlichen Sprengstoffspurenerkennungsgeräten, die in der Lage sind, potenzielle Sprengstoffe einfach zu identifizieren. Es hat sich als äußerst genau erwiesen und liefert bei Versuchen konsistente Ergebnisse. Es handelt sich um eine einzige Einheit mit der Fähigkeit, fast alle Arten von Sprengstoffen mit hoher Selektivität und Empfindlichkeit und minimalen Fehlalarmen zu erkennen. Ein weiterer großer Vorteil dieser Technologie ist die Geschwindigkeit, mit der sie die funktionelle Überprüfung von Personen und Objekten in Bereichen mit hohem Durchsatz wie Flughäfen, Bahnhöfen usw. durchführt. Solche All-in-One-Erkennungsgeräte waren vor ein paar Jahren ein Traum, aber jetzt sind sie es sind an zahlreichen sicheren Standorten auf der ganzen Welt im Einsatz und haben ETD zu einer Realität für den Heimatschutz gemacht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit der zunehmenden terroristischen Bedrohung unterschiedlicher Art die Erkennung verschiedener Formen von Sprengstoffen erheblich an Dynamik gewonnen hat. Mit MEMS-Technologie ausgestattete ETD-Geräte sind zur Erkennung von Sprengstoffspuren an Personen und Gegenständen sehr gefragt. Nanosensoren sind vielseitig einsetzbar bei der Durchführung rezeptorfreier und rezeptorbasierter Detektion und können in multiplexierte multimodale Sensorsysteme integriert werden. Die Technologie ist neben verschiedenen anderen Technologien für denselben Zweck vielversprechend für die Stärkung und Verbesserung der inneren Sicherheit.