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 COMPAMED 2016 vernetzte medizinische Systeme und Menschen
23.11.2016 | IVAM Fachverband für Mikrotechnik

nachricht Kompakter und individuell einstellbarer Schutz für alle Anwendungen
18.11.2016 | PHOENIX CONTACT 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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie