Petite histoire de la micro chromatographie

By 24 février 2017Innovation, Micro GC

On peut considérer que les inventeurs de la microGC sont Terry SC, Jerman JH, Angell JB¹. C’est eux en effet qui en 1979 ont publié le premier article présentant la fabrication d’un GC complet sur une plaque de silicium.

Premier MicroGC on a chip (1979)

Un système d’analyse de gaz miniature a été construit sur la base des principes de la chromatographie en phase gazeuse (GC). Les principaux composants on été fabriqués dans le silicium en utilisant la photolithographie et les techniques de gravure chimique, ce qui permet des réductions de taille par 1000 rapport aux instruments de laboratoire classiques. Le système de chromatographie est alors constitué d’une « soupape » d’injection de l’échantillon dans une colonne capillaire de séparation de 1,5 m de long, qui sont fabriqués sur une plaquette de silicium de substrat. Le détecteur de conductivité thermique (TCD) de sortie est fabriqué séparément par lots et monté de manière intégrable sur la plaquette. Les séparations de mélanges d’hydrocarbures gazeux sont réalisées en moins de 10 s! Le système devait trouver une application dans les domaines des moniteurs de qualité de l’air ambiant portables, des expériences biologiques implantées et des sondes planétaires. Ce qui fût un peu le cas, nous le verrons plus tard.

Microsensor Technology, Inc MTI Analytical Instruments, créé en 1981, a été le pionnier dans l’utilisation de systèmes microélectromécaniques (MEMS) pour le développement de chromatographes en phase gaz miniatures. Dès son origine, interfacé avec un ordinateur portable, le micro-GC était capable de fonctionner sur le terrain.

En 1990, William R. Higdon rachète  Micro-sensor Technology, Inc au bord de la faillite. MTI possède alors sa propre fabrique de capteurs et systèmes e micro-vannes en silicium. Dès lors, les fondamentaux de la technologie sont actés. Un injecteur micro-usiné dans le silicium, une colonne capillaire et un détecteur nano-TCD forme le module d’analyse. 30 ans plus tard, le concept ultra-novateur pour l’époque demeure identique.

photo du premier MTI

Les produits MTI Analytical Instruments ont été utilisés dans les applications portables, dans les environnements conventionnels de laboratoire et dans les environnements plus industriels pour des applications en ligne, tels que le forage off-shore, la mesure d’émissions et la surveillance de procédé. MTI, pionnier de la discipline a été la première entreprise au monde a faire de la chromatographie en phase gaz sur le terrain.

En 1994, MTI Microsensor Technology Inc. commercialise le premier microGC portable P200 avec réserve de gaz et batterie, puis introduit le P200H avec entrée échantillon chauffée à 100°C permettant l’analyse des composés organiques volatils et autres molécules de point d’ébullition plus élevé (jusqu’à 220°).

 

photo d’un module analytique MTI

C’est ce même modèle P200 qui après quelques légères modifications sera embarqué pour la mission spatiale opérée par la NASA le 1er Juillet 1997.

Le MicroGC sera utilisé pour l’analyse des gaz de combustion expérimentaux à bord de la navette spatiale Columbia pour la mission STS-94

Décollage de la fusée mission STS-94

En 1998, MTI fabrique des micro-chromatographes. C’est une société de 45 personnes.

MicroGC MTI 4 modules

 MTI est vendu à Hewlett-Packard qui commercialise le même MicroGC pendant quelques années M200, P200, P200H. Le produit est alors développé à Little Falls Analytical Division, situé à Wilmington USA. C’est ici que sera développé la génération suivante : M3000.

HP deviendra par la suite Agilent Technologies qui continuera de commercialiser le microGC 3000.

Inficon rachètera cette technologie en 2010.

INFICON 3000 2 modules

En 2014, INFICON introduit le premier microGC avec colonne programable en température. Le modèle Fusion est donc le dernier de la gamme des microGC issus de MTI.

(1) A gas chromatographic air analyzer fabricated on a silicon wafer. IEEE Transactions on Electron Devices. 1979;26:1880–6.

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