Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleinste Oberflächensensoren mittels MEMS-Technik

28.04.2011
Mikro- und Nanokraftsensoren auf der Sensor + Test 2011 in Nürnberg

Wie rau, wie eben, wie hart, wie verformbar? Exakte Oberflächenmesstechnik ist in vielen Bereichen der Forschung und Produktion von großer Bedeutung. Vor allem in der Mikrosystemtechnik und der Nanotechnologie müssen geometrische Maße und Oberflächeneigenschaften mit hoher Genauigkeit erfasst werden.

Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben ein ganzes Portfolio an MEMS-basierten Oberflächenmessgeräten entwickelt, mit denen sich kleinste Weglängenänderungen und Kräfte auf einfache Weise messen lassen.

MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) werden heutzutage millionenfach eingesetzt, zum Beispiel im Automobilbau. Jetzt werden diese MEMS erstmals auch für Ultrapräzisionssensorik genutzt. Zu sehen sind die MEMS-basierten Oberflächenmessgeräte vom 7. bis 9. Juni auf der Nürnberger Messe Sensor + Test 2011 in Halle 12, Stand 376.

Bei der Präzisionsfertigung kleiner Bauteile und der Kontrolle von Produktionsabläufen können schon kleinste Abweichungen von den zulässigen Werten zu Störungen, Funktionsausfall oder sogar Schädigungen führen. Für eine bessere Qualitätssicherung hat die PTB rückführbare Messtechniken für Oberflächenkenngrößen wie Härte, Schichtdicke und Rauheit entwickelt. Zu den auf der Messe Sensor + Test 2011 präsentierten Verfahren gehören unter anderem:

Nanoindentor zur Härtemessung mikroskopisch dünner Schichten
Dieser MEMS-basierte Nanoindentor ermöglicht die gleichzeitige Messung von Eindringtiefe und Eindringkraft. Ein nachfolgendes Abtasten des Indentationseindrucks entfällt und spart Zeit. Aufgrund der Kompaktheit und der Möglichkeit zur präzisen Massenfertigung ist auch ein Einsatz einer großen Zahl von parallel angeordneten Sensoren möglich. Das Gerät wird vor allem zur Bestimmung der elastisch-plastischen Eigenschaften von ultradünnen Schichten mit einer Dicke zwischen 10 nm und 1 µm eingesetzt, die in der Optik, in der Mikroelektronik oder bei der Fertigung von Mikrosystemteilen eine wesentliche Rolle spielen. Ferner sind auch Messungen an Zellmembranen möglich. Die wesentliche Komponente der Krafterzeugung ist ein elektrostatischer Kammantriebsaktuator, der die erforderliche Prüfkraft mit einer hohen Auflösung von 1 nN realisiert. Gleichzeitig erlaubt das System hinsichtlich der Eindringtiefe eine Auflösung im Subnanometerbereich. Das Verfahren befindet sich bei der PTB im Einsatz, ein Patent wurde erteilt.
Mikro-SPM-Matrix
Rastersondenmikroskope (SPM = scanning probe microscopes) werden für höchstauflösende Messungen an Mikro- und Nanostrukturen auf Oberflächen eingesetzt. Vielfach rastert dabei nur eine einzige feine Spitze an einem Cantilever die feinen Strukturen ab. Bei großen Oberflächen ist das sehr zeitaufwendig. Die von der PTB entwickelte, MEMS-basierte Methode schafft günstige Voraussetzungen für den Einsatz von parallel arbeitenden Cantileverspitzen in einem Multi-SPM-Kopf, denn die Mikro-SPM-Matrix kommt ohne Laserdioden als Strahlquelle und Photodioden als optische Detektoren für die Detektion der Cantileverauslenkung aus. Stattdessen wird für die Nachführungsmessung im SPM-Modus die mit MEMS mögliche, kapazitive Messtechnik genutzt. Anwendungen der Mikro-SPM-Matrix sind in unterschiedlichen Bereichen möglich, so z. B. bei Messungen an technischen Oberflächen, um eine Vielzahl von notwendigen Daten simultan, hochaufgelöst und in kürzerer Zeit als sonst üblich zu erfassen. if/ptb
Kontakt:
• Dr. Uwe Brand, Arbeitsgruppe Härte- und Schichtdickenmesstechnik, Tel.: (0531) 592-5111, E-Mail: uwe.brand@ptb.de (ab 9. Mai 2011)

• Dr. Bernhard Smandek, Technologietransfer, Tel.: (0531) 592-8303, E-Mail: bernhard.smandek@ptb.de

Auf der Sensor und Test:
Messezentrum Nürnberg, Halle 12, Stand 376, Telefon am Stand vom 7. bis 9. Juni: 0911-8606 2004

Imke Frischmuth | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Safety first – höchstmöglicher IT-Schutz
06.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Schaltschrank-Standards zum Anfassen
06.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EU-Projekt: Bilder leistungsstark und energieeffizient verarbeiten

24.01.2017 | Förderungen Preise

„Allen Unkenrufen zum Trotz“ Neues Projekt sorgt für Schutz der Gelbbauchunken in Bayern

24.01.2017 | Förderungen Preise

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten