Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Sensor verspricht bessere Handy-Navigation

19.10.2012
Beschleunigungsmesser auf optischer Basis für höchste Präzision

Forscher am California Institute of Technology (Caltech) haben einen Beschleunigungsmesser entwickelt, der im Gegensatz zu den unter anderem in Smartphones gängigen Modellen auf optischer Basis arbeitet.


Unter dem Mikroskop: Beschleunigungsmesser mit Testmasse (Foto: Martin Winger)

Der Prototyp ist extrem kompakt, hochpräzise und kann Beschleunigungen tausendmal schneller erfassen als die besten derzeitigen Sensoren. Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass derart empfindliche Mikrosensoren gewaltiges Anwendungspotenzial haben - von besserer Handy-Navigation in Innenräumen bis hin zur Suche nach Öl- und Gasvorkommen tief unter der Erde.

Optisch genau, aber kompakt

Beschleunigungsmesser sind heute allgegenwärtig, sie kommen unter anderem in Airbag-Systemen und für die Bewegungserkennung in Smartphones zum Einsatz. Die Sensoren funktionieren durch die Messung von Verschiebungen einer flexibel befestigten Testmasse. Bislang ist der dazu genutzte Detektor normalerweise elektronisch, doch das Caltech-Team setzt auf eine optische Messung.

Denn das verspricht höchste Präzision: Der Sensor bemerkt schon Verschiebungen von wenigen Femtometern - etwa der Radius eines Protons - innerhalb einer Sekunde.

"Was unsere Arbeit wirklich zeigt, ist, dass wir einen Silizium-Mikrochip hernehmen und das Konzept eines großskaligen optischen Interferometers bis auf die Nanoskala reduzieren können", betont Oskar Painter, Professor für Experimentalphysik am Caltech. Denn das Funktionsprinzip ähnelt den mehrere Kilometer großen Sensoren des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory http://www.ligo.caltech.edu , welche die in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Gravitationswellen nachweisen sollen. Der neue Sensor kommt aber mit einem optischen Resonator einiger Mikrometer Größe aus.

Präzises Potenzial garantiert

Wie das Team in Nature Photonics berichtet, bietet ihr System mit Lichtsensor und einer entsprechend winzigen Testmasse einen weiteren interessanten Vorteil. "In unserem Gerät wirkt das Licht mit einer Kraft, die die thermische Bewegung reduziert und das System kühlt", erklärt Painter. Durch die Kühlung auf effektiv etwa drei Kelvin (minus 270 Grad) gibt es praktisch kein thermisches Rauschen und somit höchste Präzision. Der Sensor kann dadurch sowohl extrem große wie auch sehr kleine Beschleunigungen sehr genau messen.

Den Wissenschaftler schwebt nun vor, den optischen Beschleunigungsmesser mit Laser und Detektor in einen Silizium-Mikrochip zu integrieren. Da Mikroelektronik-Unternehmen seit über einem Jahrzehnt an der Integration optischer Elemente in Chips arbeiten, hält Painter das für prinzipiell machbar, doch werde es noch einiges an Arbeit erfordern. Langfristig könnte das aber entsprechende Verbesserungen in Elektronikprodukten bedeuten. Ein Beispiel ist eben eine wirklich präzise Innenraum-Navigation mittels Smartphones - hier ist die relative Ungenauigkeit heutiger Beschleunigungsmesser ein Hindernis.

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.caltech.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht „Sachen machen mit KI“: Automatisches Kassensystem für Kantinen
04.12.2019 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Optimaler Kundenservice durch künstliche Intelligenz
04.12.2019 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Das 136 Millionen Atom-Modell: Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Die Arbeit, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht wurde, ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Das Projekt geht zurück auf eine Initiative des inzwischen verstorbenen, deutsch-US-amerikanischen Physikprofessors Klaus Schulten von der University of...

Im Focus: Developing a digital twin

University of Texas and MIT researchers create virtual UAVs that can predict vehicle health, enable autonomous decision-making

In the not too distant future, we can expect to see our skies filled with unmanned aerial vehicles (UAVs) delivering packages, maybe even people, from location...

Im Focus: Freiformflächen bis zu 80 Prozent schneller schlichten: Neue Werkzeuge und Algorithmen für die Fräsbearbeitung

Beim Schlichtfräsen komplexer Freiformflächen können Kreissegment- oder Tonnenfräswerkzeuge jetzt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugen mit Kugelkopf besser ausspielen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im Forschungsprojekt »FlexiMILL« gemeinsam mit vier Industriepartnern passende flexible Bearbeitungsstrategien und implementierte diese in eine CAM-Software. Auf diese Weise lassen sich große frei geformte Oberflächen nun bis zu 80 Prozent schneller bearbeiten.

Ziel im Projekt »FlexiMILL« war es, für die Bearbeitung mit Tonnenfräswerkzeugen nicht nur neue, verbesserte Werkzeuggeometrien zu entwickeln, sondern auch...

Im Focus: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

RNA-Modifikation - Umbau unter Druck

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Der Versteppung vorbeugen

06.12.2019 | Geowissenschaften

Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics