GC-on-chip : module intégré avec colonne et détecteur de photoionisation

Cet article présente un module unique GC-on-chip comprenant une colonne de micro-séparation semi-empilée (μSC) intégrée monolithiquement et un détecteur de photoionisation à micro décharge d'hélium (μDPID) très sensible. Alors que la μSC semi-empilée avec de l'alumine déposée en couches atomiques (ALD) comme phase stationnaire offre une haute performance de séparation, le μDPID mis en œuvre pour la première fois dans une architecture en silicium-verre hérite des caractéristiques souhaitables d'être universel, non destructif, à faible consommation d'énergie (1,4 mW) et réactif. La puce intégrée mesure 1,5 cm × 3 cm et nécessite un processus de fabrication à deux masques. L'intégration monolithique évite le besoin de lignes de transfert entre la colonne et le détecteur, ce qui améliore la performance des composants individuels tout en réduisant les coûts de fabrication et d'implémentation. La puce est capable de fonctionner dans des conditions isothermes ainsi que de programmation de température et de débit pour réaliser une analyse chromatographique rapide. La performance de la puce a été étudiée avec deux échantillons : 1) un mélange gazeux multi-analyte comprenant huit composés avec des points d'ébullition allant de 98 °C à 174 °C et 2) un mélange contenant des alcanes supérieurs (C9-C12). Nos expériences indiquent que la puce est capable de fournir une séparation chromatographique rapide et une détection de ces composés (<1 min) grâce à l'optimisation des conditions de programmation de débit et de température. Le GC-on-chip a démontré une limite de détection minimale d'environ 10 pg, ce qui est comparable au détecteur ionisation de flamme destructif (FID) largement utilisé.