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A2.2 - Drucksensorkonzept basierend auf NV-Zentren in Diamant

Event
22. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2024
2024-06-11 - 2024-06-12
Nürnberg
Band
Vorträge
Chapter
A2 - Innovative Sensorik für mechanische Messgrößen
Author(s)
M. Bähr, A. Grün, T. Frank, T. Ortlepp - CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH,Erfurt, R. Kuhnen - Endress+Hauser SE+Co. KG,Maulburg, C. Wild - Diamond Materials GmbH & Co. KG,Freiburg, W. Knolle - Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V.,Leipzig
Pages
52 - 57
DOI
10.5162/sensoren2024/A2.2
ISBN
978-3-910600-01-0
Price
free

Abstract

In vielen industriellen Prozessen muss der Druck mit einer hohen Genauigkeit kontrolliert werden. Quantensensoren haben das Potenzial, bestimmte in der Prozesstechnik verwendete Sensoren zu revolutionieren. NV-Zentren sind stickstoffkorrelierte Defekte in Diamant die sich für die Herstellung von Quantensensoren (u.a. Magnetfelder, Temperatur, mechanischer Stress) und Quantencomputern eigenen. Im Gegensatz zu anderen „Quantenmaterialien“ können NV-Zentren bei Raumtemperatur betrieben werden. Es wurde ein Drucksensorkonzept untersucht, für das syntetische Diamantplättchen mit NV-Zentren auf einen industrietypischen Keramik-Druckumformer aufgebracht und im Druckbereich (0-5) bar getestet wurden. Hierbei kann durch die form- und kraftschlüssige Montage mittels Glasfrittbonden durch die Membranwölbung eingebrachten mechanischen Spannungen in den Diamant übertragen werden. Diese eingetragenen Spannungen waren im Bereich bis 4·107 N/m². Die NVZentren reagieren durch diese zusätzlichen Spannungen mit einer Aufspaltung der optisch detektierten Magnetfeldresonanzen, welche experiementell mit (10.6±0.18) MHz/GPa bestimmt wurde. Die Demonstration der Funktionalität umfasst die verwendeten Methoden der Herstellung des Sensors sowie die verwendeten Diamantplättchen, welche aus kosteneffizientem HPHT-Material gewonnen wurden.

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