Sensoren mit extrem hoher Detektivität für mehr Sicherheit, Gesundheit und Umweltschutz

Die Messe Sensor+Test 2016 stellt die gesamte messtechnische Systemkompetenz für die Mess-, Prüf- und Über-wachungsaufgaben aller Branchen in den Fokus und lädt jährlich zum Innovationsdialog ein.

DIAS präsentiert vom 10. bis 12. Mai neben einem großen Spektrum an Pyrometern und Wärmebildkameras auch seine „sensiblen Fühler“ – Infrarotsensoren.

Hochempfindliche pyroelektrische Infrarotsensoren und Arrays werden bei DIAS Infrared GmbH auf der Basis des bewährten Pyroelektrikums Lithiumtantalat konzipiert und finden hauptsächlich in der Gasanalytik und Spektroskopie, aber auch in der berührungslosen Temperaturmessung und Sicherheitstechnik Anwendung.

Seit mehr als zwei Jahrzehnten ist DIAS in der Forschung und Entwicklung dieser hochwertigen Sensoren mit extrem hoher Detektivität von 109 cm Hz1/2 W-1 tätig. Durch die Verwendung sehr dünner LiTaO3-Sensorchips wird diese hohe Nachweisempfindlichkeit erreicht. Mit der modernen Ionenstrahlätztechnologie verfügen die Sensoren der PYROSENS-Typenreihe von DIAS über ein überdurchschnittliches Signal-Rausch-Verhältnis. Das heißt, dass Informationen sicher aus dem Signal extrahiert werden können, da sich das Nutzsignal deutlich vom Hintergrundrauschen abhebt.
Diese sehr hohe Qualität der DIAS-Sensoren ist Voraussetzung insbesondere für die sichere und anspruchsvolle Anwendung in der Gassensorik und Spektrometrie. So kann z. B. bei Untersuchungen in der Lebensmittelindustrie nicht nur festgestellt werden, ob ein bestimmter Stoff im Lebensmittel enthalten, sondern auch in welcher Konzentration er vorhanden ist. Damit wird u. a. nachgewiesen wie viel „Bio“ in der Nahrung steckt oder wie hoch der Nährstoffanteil ist.

Bei Spezialanwendungen in der Temperaturmessung, Lasercharakterisierung, Flammendetektion, Medizin-, Sicherheits- und Umweltmesstechnik sind die Langzeitstabilität und höchste Empfindlichkeit wichtige Kriterien. So finden die „sensiblen Fühler“ auch Anwendung in der Agrarindustrie. Beispielsweise kann festgestellt werden, wie hoch die Dosis und die Art von Dünger beim Ausbringen auf die Felder sein muss. So bekommen die Pflanzen ausreichend Nährstoffe, überflüssiger Dünger gelangt nicht in die Gewässer und die Umwelt wird geschützt. In der Prozessautomation und -überwachung sowie Qualitätssicherung in allen Industriezweigen finden die Sensoren ebenfalls breite Verwendung. Egal ob es um die Kontrolle von Temperaturen an kleinsten Produkten oder die Positionierung von Roboterarmen geht – DIAS-Sensoren ermöglichen einen hohen Automatisierungsgrad von Prozessen.

DIAS fertigt ein großes Spektrum verschiedener pyroelektrischer Einelementsensoren, pyroelektrischer Mehrka-nalsensoren und pyroelektrischer linearer Arrays.

Die PYROSENS-Typenreihe der linearen Arrays mit 128, 256 oder 510 in einer Reihe angeordneten Pixeln (Zeilenlänge 12,8 mm) beinhalten neben dem pyroelektrischen Chip einen CMOS-Ausleseschaltkreis zur rauscharmen Verstärkung und Serialisierung der Signale der einzelnen Pixel. Diese linearen Arrays sind besonders für kompakte Spektrometerlösungen geeignet. Für hohe Signal/Rausch-Abstände sind besonders lange Elemente (typisch 0,5 mm oder 1 mm) erhältlich. Gegenüber den Standardarrays sind Varianten mit bis zum Faktor 16 erhöhter Empfindlichkeit verfügbar. Neu sind jetzt Varianten mit einer auch bei niedrigen Strahlungsmodulationsfrequenzen hohen spektralen Auflösung. Das geschieht durch eine sehr gute thermische Isolation zwischen den einzelnen Sensorpixeln mit mikromechanisch hergestellten 3D-Strukturen.

Für alle linearen PYROSENS-Arrays steht ein Evaluation-Kit zur Verfügung, das dem Anwender den unkomplizierten Betrieb der genannten Arrays am USB-Anschluss eines Windows-Computers ermöglicht. Die überarbeitete Software gestattet neben der Synchronisation mit weiteren Komponenten, z. B. zur Strahlungsmodulation und der Wahl der Auslesegeschwindigkeit im Bereich zwischen 1 und 80 Zeilen/s selbstverständlich auch das Speichern der Messdaten zur späteren Analyse.

Die Fertigung der Sensoren erfolgt nach höchsten Qualitätsstandards ausnahmslos am Firmenstandort im sächsi-schen Dresden. Mit einer außerordentlich flexiblen Technologie können sowohl kleine Stückzahlen als auch Sonderkonstruktionen problemlos realisiert werden. Daneben steht mit mehr als 60 Ein- und Mehrkanalsensortypen sowie mehr als 10 verschiedenen linearen Arrays ein umfangreiches Standard-Typenspektrum mit vergleichsweise kurzen Lieferzeiten zur Verfügung.