4.3.4 - FBARs (Film Bulk Acoustic Resonators) als CO2-Sensoren mit der Möglichkeit zur akustischen Eliminierung von Querempfindlichkeiten

Event
18. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2016
2016-05-10 - 2016-05-11
Nürnberg, Germany
Chapter
4.3 Akustische Sensoren
Author(s)
R. Hoffmann, M. Schreiter - Siemens Corporate Technology, München (Deutschland), J. Heitmann - TU Bergakademie Freiberg, Freiburg (Deutschland)
Pages
295 - 301
DOI
10.5162/sensoren2016/4.3.4
ISBN
978-3-9816876-0-6
Price
free

Abstract

FBARs (engl. Film Bulk Acoustic Resonator) können durch eine entsprechende Oberflächenfunktionalisierung sensitiv für bestimmte Moleküle gemacht werden. Die Moleküle lagern sich an der Oberfläche an und bewirken somit eine Resonanzveränderung, welche als gasempfindliche Größe gemessen werden kann. Für die vorliegende Arbeit haben wir FBARs mit Aminopolysiloxanen beschichtet, um sie für die spezifische Detektion von CO2-Gas in der Atmosphäre nutzbar zu machen. Für günstige und kleine CO2-Sensoren gibt es einen großen Mark, aber ein bestehendes Problem sind Querempfindlichkeiten, insbesondere zu sich ändernder Luftfeuchtigkeit. Wir zeigen, wie man die Eigenschaften von akustischen Bauteilen nutzt, um solche Querempfindlichkeiten zu eliminieren. Das Prinzip auf dessen Basis diese Unterscheidung von Gasen beruht, ist die individuelle Änderung der elastischen Eigenschaften eines Materials, wenn es mit bestimmten Gasen in Kontakt kommt. Solche Änderungen können zum Beispiel durch chemische Vernetzung oder physikalische Behinderung von Bewegungen hervorgerufen werden. Wir zeigen an einem Beispiel, wie unter Anwendung verschiedener Polymere der Einfluss der Luftfeuchtigkeit von dem CO2-Signal getrennt werden kann. Eine zukünftige Herausforderung für die Entwicklung solcher CO2-Sensoren wird die Stabilität der funktionellen Materialien und deren lokale Abscheidung in verschiedenen Dicken sein.

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