29 mrt. 2011
2 minuten
TNO heeft twee typen uiterst kleine fotonische sensoren ontwikkeld, 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.
Het is TNO gelukt om de bekende Fiber Bragg Grating sensoren (glasvezels met een ingeëtste tralie) waarmee temperatuur en druk kunnen worden gemeten, 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 worden gemeten:
- Acceleratie (μg /√Hz noise level);
- Temperatuur van -190 ºC tot > +300 ºC;
- Temperatuurvariatie van ongeveer 1 mΚ;
- 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 -200 ºC tot +200 ºC;
- Temperatuurvariatie van ongeveer 1 mΚ;
- Druk -10 to 300 mmHg relative to sealevel;
- Drukvariatie van ongeveer 0.35 mmHg.
Anderen lazen ook
