ter wereld
28 maart 2011
Nieuwe toepassingen mogelijk, bijvoorbeeld in menselijk lichaam
TNO ontwikkelt kleinste fotonische druksensor ter wereld
Op 29 en 30 maart 2011 presenteert TNO tijdens de Fotonica beurs in
Nieuwegein twee typen uiterst kleine fotonische sensoren die -voor
zover bekend- de kleinste ter wereld zijn. De eerste is de bekende
Fiber Bragg Grating sensor. De tweede is de optische temperatuursensor
op een chip. Dit is een miniatuurversie van de Fiber Bragg Grating
sensor. De verkleining maakt een flink aantal nieuwe toepassingen
mogelijk, bijvoorbeeld in het menselijk lichaam.
Fiber Bragg Grating Sensor
TNO is in staat geweest om de bekende Fiber Bragg Grating sensoren
(glasvezels met een ingeëtste tralie) waarmee temperatuur en druk
gemeten kunnen worden, nog kleiner te maken. De traditionele afmeting
met een lengte in ordegrootte van centimeters is door TNO-onderzoekers
teruggebracht tot een lengte in ordegrootte van enkele millimeters. Dit
is, voor zover bekend, een wereldrecord voor Fiber Bragg Grating
sensoren. Hierdoor wordt het aantal nieuwe toepassingen flink
uitgebreid, bijvoorbeeld in het menselijk lichaam. Via bloedvaten kan
nu de druk en temperatuur in bijvoorbeeld de hersenen of het hart
gemeten worden. Ook toepassingen in de olie- en gasindustrie, bouw,
auto-industrie, dijkbewaking, vliegtuigindustrie en vele andere
sectoren kunnen baat hebben bij de minimale omvang en de mogelijkheid
om verschillende fysische grootheden op één enkele fiber te meten. Het
is mogelijk om de sensor tegen lage kosten op grote schaal te
produceren.
De volgende parameters kunnen gemeten worden:
* Acceleratie (µg / SQRT Hz noise level);
* Temperatuur van -190ºC tot > +300ºC;
* Temperatuurvariatie van ongeveer 1 mK;
* Strain/Rek-meting tot nanorek/strain (10^-^9);
* Druk tot GPa;
* Luchtvochtigheid.
Sensor op chip
De nog kleinere druk- en temperatuursensor op een chip is ook
ontwikkeld door TNO. Op een gewone silicium-on-insulator wafer zijn
ringresonatoren geëtst met een diameter van enkele micrometers. Deze
zijn na enkele aanpassingen geschikt om druk en temperatuur te meten.
De sensorkoppen zijn bijzonder licht (minder dan 10 milligram) en omdat
ze optisch werken, zijn ze ongevoelig voor elektromagnetische velden en
kunnen ze geen vonken veroorzaken. Dat maakt ze geschikt voor allerlei
bijzondere toepassingen. Bijvoorbeeld in het menselijk lichaam, in een
MRI of andere scanner. Ook toepassing in de petrochemie, fijnchemie,
kernfusie, ruimtevaart en andere situaties waar sprake is van
intensieve straling of waar de minimale omvang en massa van waarde is,
liggen voor de hand.
De volgende parameters kunnen gemeten worden:
* Temperatuur van -200ºC tot +200ºC;
* Temperatuurvariatie van ongeveer 1 mK;
* Druk -10 to 300 mmHg relative to sealevel;
* Drukvariatie van ongeveer 0.35 mmHg.
bericht 2011-15
Fotonica Evenement 2011