Zeer gevoelige infraroodsensor op basis van nanotechnologie
Infrarooddetectoren zijn onmisbaar in de chemische analyse, astronomie en vele andere gebieden. Aan de TU Wenen is nu een IR-detector ontwikkeld die de verwarming van een membraan door trilling meet. De nieuwe sensor moet zonder koeling kunnen worden gebruikt.
Hoe werken mechanische trillingen samen met elektromagnetische trillingen? Prof. Silvan Schmid van de TU Wenen houdt zich al jaren met deze vraag bezig. Bij het Instituut voor Sensor- en Actuatorsystemen (Faculteit Elektrotechniek en Informatietechnologie) werkt hij met zijn team aan microscopisch kleine sensoren waarin de subtiele wisselwerking tussen zeer verschillende soorten oscillaties wordt benut.
"Infrarooddetectoren zijn op veel gebieden onmisbaar", zegt Silvan Schmid. "Ze worden gebruikt in chemische analyses, milieu-analyses, kwaliteitscontrole in de farmaceutische industrie en zelfs voor fundamenteel astronomisch onderzoek. Het is echter moeilijk om zeer gevoelige sensoren te produceren die reageren op infrarode golven. Gewone fotodiodes, zoals die voor digitale camera's, werken niet goed genoeg in het infraroodbereik.
Maar de TU Wenen gebruikt een heel ander concept – nanomechanica: Een piepklein membraan, slechts enkele nanometers dik, is bekleed met een dunne laag die bijzonder goed infraroodstraling absorbeert. Wanneer infrarood licht op dit membraan valt, warmt het op en verandert zo zijn oscillatiefrequentie – net zoals het geluid van een trommel licht verandert wanneer het membraan wordt verwarmd.
"Door dit mechanische trillingsgedrag elektronisch vast te leggen, kunnen we vaststellen of het membraan is verlicht met infraroodstraling – en met een ongekende gevoeligheid", zegt Silvan Schmid. Bovendien moesten de vorige detectoren op zeer lage temperaturen worden gebracht – de nieuwe sensor moet bij kamertemperatuur kunnen worden gebruikt zonder enige koeling.
Beslissende voorafgaande tests zijn al succesvol geweest. "We weten nu dat het concept werkt", legt Silvan Schmid uit. "De volgende stap is het ontwikkelen van een functioneel prototype dat ook commercieel kan worden geëxploiteerd.
Bron: TU Wien
"Infrarooddetectoren zijn op veel gebieden onmisbaar", zegt Silvan Schmid. "Ze worden gebruikt in chemische analyses, milieu-analyses, kwaliteitscontrole in de farmaceutische industrie en zelfs voor fundamenteel astronomisch onderzoek. Het is echter moeilijk om zeer gevoelige sensoren te produceren die reageren op infrarode golven. Gewone fotodiodes, zoals die voor digitale camera's, werken niet goed genoeg in het infraroodbereik.
Maar de TU Wenen gebruikt een heel ander concept – nanomechanica: Een piepklein membraan, slechts enkele nanometers dik, is bekleed met een dunne laag die bijzonder goed infraroodstraling absorbeert. Wanneer infrarood licht op dit membraan valt, warmt het op en verandert zo zijn oscillatiefrequentie – net zoals het geluid van een trommel licht verandert wanneer het membraan wordt verwarmd.
"Door dit mechanische trillingsgedrag elektronisch vast te leggen, kunnen we vaststellen of het membraan is verlicht met infraroodstraling – en met een ongekende gevoeligheid", zegt Silvan Schmid. Bovendien moesten de vorige detectoren op zeer lage temperaturen worden gebracht – de nieuwe sensor moet bij kamertemperatuur kunnen worden gebruikt zonder enige koeling.
Beslissende voorafgaande tests zijn al succesvol geweest. "We weten nu dat het concept werkt", legt Silvan Schmid uit. "De volgende stap is het ontwikkelen van een functioneel prototype dat ook commercieel kan worden geëxploiteerd.
Bron: TU Wien
