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Ref.-Nr. 6128

Photoakustischer Gassensor - Monolithischer integrierter (NDIR)Sensor

Keywords: Gassensorik, photoakustischer Gassensor, Herstellung von monolithisch integriertem (NDIR)Sensor, CO2-Sensor, CO-Sensor, Methan-Sensor

Die selektive und empfindliche Detektion von Gasen mit Hilfe von Mikrosystemen ist seit lagem eine große Herausforderung. Dabei kommen häufig resistive Messverfahren zum Einsatz, deren Signalwerte aber oft eine alterungsbedingte Drift aufweisen und eine schlechte Selektivität aufweisen. Anders ein neuartiger, monolithisch in Mikrosystemtechnik herstellbarer photoakustischer Gassensor (PAS) aus der Technischen Universität Dortmund: Er detektiert Zielgase sehr genau und selektiv. Das photoakustische Messprinzip funktioniert dabei wie folgt: Bestrahlt man eine zu untersuchende Gasprobe in einer Messzelle mit einer gepulsten Lichtquelle, so absorbieren die Gasmoleküle das Licht und die Gasprobe erwärmt sich. Bei konstanter Volumengröße der Messzelle entstehen auf diese Weise Druckwellen, deren Frequenz mit der Modulationsfrequenz der Lichtquelle übereinstimmt. Diese Druckwellen – sprich das photoakustische Signal – können mit schallempfindlichen Elementen wie Mikrofonen detektiert werden. Die Signalamplitude korreliert mit der Stärke der Absorption und gibt somit Aufschluss über die Gaskonzentration in der Messzelle. Aufgrund des Aufbaus ist kein weiterer Photodetektor notwendig. Das universelle Herstellungsprinzip eines photoakustischen Gassensors auf Basis eines SOI-Wafers ermöglicht es, alle benötigten Komponenten des Sensors monolithisch zu integrieren. Mit derartigen Sensoren können alle Gase nachgewiesen werden, die eine deutliche Absorption im IR aufweisen, etwa Kohlenstoffdioxid und Methan.

Vorteile

  • Kostengünstiges Herstellungsverfahren für Gassensensoren
  • Kein Photodetektor erforderlich 
  • Miniaturisierung
  • Gute Skalierbarkeit des Herstellungsverfahrens
  • Hohe Messgenauigkeit
  • Breites Anwendungsfeld

Kommerzielle Anwendung

Durch die Miniaturisierung und sehr gute Skalierbarkeit des Herstellungsverfahrens wird der Einsatz von photoakustischen Gassensoren in einer Vielzahl von Anwendungsfeldern ermöglicht, so könnten CO2-Sensoren im Handy die Luftqualität in Räumen messen oder CO-Warnsensoren auf Leckagen bei Gas- bzw. Heizungsanlagen hinweisen. Auch die Detektion des Gefahrstoffs Schwefelhexafluorid (SF6), der als Isoliergas in der Mittel- und Hochspannungstechnik oder in Höchstspannungsanlagen häufig eingesetzt wird, lässt sich auf diese Weise kostengünstig realisieren.

Aktueller Stand

Eine Anmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt ist erfolgt. Weitere Nationalisierungen sind im Prioritätsjahr bzw. einer späteren PCT-Anmeldung möglich. Wir bieten interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizenzierung und insbesondere auch die Weiterentwicklung der Technologie in Zusammenarbeit mit den Erfindern an der Technischen Universität Dortmund an.

Eine Erfindung der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund.

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Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.