Sensorik Nano-Sensor misst durch Vibrationen Infrarotstrahlung

Wie interagieren mechanische Schwingungen mit elektromagnetischen Schwingungen? Mit dieser Frage beschäftigt sich Prof. Silvan Schmid seit Jahren. Gemeinsam mit seinem Team hat er ein Konzept für einen mikroskopisch kleinen Infrarot-Detektor entwickelt.

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TU Wien

Mit dem „European Research Council (ERP) Proof of Concept Grant“ will Prof. Silvan Schmid am Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Wien, anhand von mikroskopisch kleinen Sensoren, in denen das subtile Wechselspiel zwischen ganz unterschiedlichen Arten von Schwingungen ausgenutzt wird, einen hochsensitiven Infrarot-Detektor entwickeln.

Durch Vibrationen Infrarotstrahlung messen

„Infrarot-Detektoren sind in vielen Fachbereichen unverzichtbar“, sagt Silvan Schmid. „Man braucht sie in der chemischen Analytik, in der Umweltanalytik, zur Qualitätskontrolle in der Pharmaindustrie, oder sogar für die astronomische Grundlagenforschung.“ Allerdings ist es schwierig, hochsensitive Sensoren herzustellen, die auf Infrarotwellen reagieren. Gewöhnliche Fotodioden, wie man sie etwa für Digitalkameras verwendet, funktionieren im Infrarotbereich nicht gut genug, weiß der Wissenschaftler

BUCHTIPPDas Buch „Industriesensorik“ beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Wissenschaftler setzt auf Nanomechanik

Eine winzige Membran, mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern, wird mit einer dünnen Schicht überzogen, die Infrarotstrahlung besonders gut absorbiert. Wenn nun Infrarotlicht auf diese Membran fällt, erwärmt sie sich und verändert dadurch ihre Schwingfrequenz – ähnlich wie sich der Klang einer Trommel leicht verändert, wenn man die Trommelmembran erwärmt. „Indem wir dieses mechanische Schwingungsverhalten elektronisch erfassen, können wir ermitteln, ob die Membran mit Infrarotstrahlung beleuchtet wurde – und zwar mit beispielloser Empfindlichkeit“, sagt Silvan Schmid. Außerdem musste man bisherige Detektoren auf sehr niedrige Temperaturen bringen – der neue Sensor soll sich ganz ohne Kühlung bei Zimmertemperatur verwenden lassen. Entscheidende Vorversuche waren bereits erfolgreich. „Wir wissen nun, dass das Konzept funktioniert“, erklärt Silvan Schmid. „Nun geht es darum, einen funktionsfähigen Prototypen zu entwickeln, den man dann auch kommerziell verwerten kann.“

Sensorik

TU Wien entwickelt kleinsten Sensor zum Messen von Kräften

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