IMES Lecture über einen Durchbruch in der Miniaturisierung von Sensoren

28.05.2024

Das IMES Institut für Mikroelektronik, Embedded Systems und Sensorik lädt regelmässig zu den IMES Lectures ein, um Interessierten Einblicke in aktuelle Forschung und Entwicklungen zu bieten. Die Veranstaltung im Mai 2024 widmete sich den Herausforderungen im Bereich der Gas-Sensoren.

Thomas Uehlinger von der Firma Sensirion präsentierte das photoakustische Messprinzip, das massgeblich zur Miniaturisierung des von Sensirion entwickelten CO2-Sensorsystems beigetragen hat.
Die IMES Lectures werden auch genutzt, um News aus dem Institut bekannt zu machen.
Die IMES Lectures werden jeweils mit einem Apéro und Zeit für den Austausch abgerundet.

Multigas-Sensorik zur Lungenfunktionsprüfung

Prof. Guido Keel, Professor für (Mikro-)Elektronik und Sensorik am IMES, eröffnete den Abend mit einem spannenden Vortrag über ein innovatives Projekt zur Lungenfunktionsprüfung. In Zusammenarbeit mit der Firma Ecomedics entwickelte das IMES ein System, das mithilfe von Ultraschallsensoren die Luftmenge und -geschwindigkeit während der Ein- und Ausatmung misst. Zur detaillierten Diagnose der Lungenfunktion kommt die Multiple-Breath-Washout-Technik zum Einsatz. Dabei wird die Zusammensetzung der Atemgase O2, CO2, N2 und des Tracer-Gases SF6 mit hoher Präzision und kurzer Latenzzeit analysiert. Die Messung der O2-Konzentration erfolgt mittels Wellenlängenmodulations-Spektroskopie, während die Gase CO2 und SF6 mit einem Nicht-Dispersiven Infrarotsensor detektiert werden.

Besondere Herausforderungen bei diesem Projekt waren die Verarbeitung kleiner Signale, kurze Messzeiten, Rauschen sowie Temperaturdrifts.

Prof. Keels Vortrag bot den Teilnehmern einen tiefen Einblick in die technischen Grundlagen und Herausforderungen, die zur Entwicklung dieses fortschrittlichen Systems geführt haben.

Durchbruch in der Miniaturisierung von CO2-Sensoren

Dr. Thomas Uehlinger von der Firma Sensirion präsentierte als nächster Referent das photoakustische Messprinzip, das massgeblich zur Miniaturisierung des von Sensirion entwickelten CO2-Sensorsystems beigetragen hat. Um die Systemgrösse zu reduzieren, hat Sensirion eigens eine Infrarot-Lichtquelle auf Basis einer MEMS-Micro-Heatplate, sowie einen ASIC zur Signalauswertung entwickelt. Ein MEMS-Mikrofon detektiert Druckänderungen im Gehäuse, die durch die Lichtabsorption von CO2 und die resultierende erhöhte Translationsenergie der CO2-Moleküle entstehen.

Diese innovative Kombination ermöglicht die Entwicklung deutlich kleinerer und kostengünstiger CO2-Sensoren für vielfältige Anwendungen in der Luftqualitätsüberwachung, Sicherheit und Emissionskontrolle.

Dr. Uehlinger präsentierte eindrucksvoll die Evolution des weltweit kleinsten spektroskopischen CO2-Sensors von Sensirion. Der Vortrag zeigte die Evolution vom grösseren Vorgängersystem über die ersten Prototypen bis hin zum fertigen Endprodukt, welches nun in Millionenstückzahlen produziert wird.

Die IMES Lecture bot den Teilnehmern wertvolle Einblicke in die neuesten Entwicklungen und Herausforderungen im Bereich der Sensorik. Abgerundet wurde die Veranstaltung durch einen Apéro, der den Teilnehmern die Möglichkeit bot, mit den Referenten und untereinander ins Gespräch zu kommen.

Infos zu den IMES Lectures: IMES Lectures | OST
Zur Website des Instituts: IMES