IR-Sensoren und photonische ICs Gase und Flüssigkeiten kostengünstig aufspüren

MIR-PICS für den mittleren Infrarotbereich sollen im Rahmen von REDFINCH entwickelt werden, um Sensorsysteme für den Einsatz in Raffinerien, Pipelines und in der Molkereiindustrie aufzubauen.
MIR-PICS für den mittleren Infrarotbereich sollen im Rahmen von REDFINCH entwickelt werden, um Sensorsysteme für den Einsatz in Raffinerien, Pipelines und in der Molkereiindustrie aufzubauen.

Um Gase und Flüssigkeiten in der petrochemischen und Molkereiindustrie aufzuspüren, entwickelt das REDFINCH-Konsortium Sensoren mit photonischer Elektronik.

An dem Konsortium sind acht europäische Forschungseinrichtungen beteiligt. Es sollen preiswerte Sensoren sowie photonisch integrierte Silizium-ICs (PICs) entwickelt werden, die im mittleren infraroten Spektralbereich arbeiten (MIR-PICs). Bisher war das nur über Baugruppen mit Hilfe externer Einzelkomponenten realisierbar. Über die Integration sollen die Kosten nun um den Faktor 10 sinken und die Systeme darüber hinaus noch deutlich robuster und zuverlässiger werden.

Es kommt darauf an, diese Funktionen im Bereich der Wellenlängen von 2 bis 20 µm auf den ICs zu integrieren, weil die meisten Substanzen, auf die es in dem Anwendungsumfeld ankommt, das Licht in diesem Wellenlängenbereich bevorzugt absorbieren. So könnte dann viele Gase und Flüssigkeiten und Biomoloeküle aufgespürt werden, die in der Medizin für die Gesundheitsüberwachung und für die Überwachung chemischer Prozesse interessant sind.

Zunächst wird sich REDFINCH auf drei Arbeitsfelder konzentrieren: Die anayse von Gasen in Raffinerien, das Aufspüren von Lecks in der Petrochemie und in Pipelines sowie in der Proteinanalyse in der Produktion von Milcherzeugnissen.

Weil die ICs auf Basis der bekannten CMOS-Prozesse gefertigt werden sollen, erwarten die Forscher, kosteneffiziente Fertigungsverfahren entwickeln zu können

»Derzeit sind die Sesorsysteme für den Einsatz im mittleren Infrarotspetrum noch groß und empfndlich«, sagt Jean-Guillaume Coutard, Messtechnik-Spezialist am LETI, der das Projekt koordiniert. »Das werden wir über die hybride und monolithische Integration von III-V-Dioden ins Silizium ändern.«

Neben dem LETI, das die MRI-PICs entwirft und auf der eigenen 200-mm-Pilotlinie fertigt, sond folgende Institute an REDFINCH beteiligt:
 
Cork Institute of Technology (Irland) – PIC-Design und -Fertigung, hybride Integration
Université de Montpellier (Frankreich) – Laser auf Si, Photodetectoren
Technische Universität Wien (Österreich) – Spektroskopie von Füssigkeiten, Assembly und Test von Sensoren
mirSense (Frankreich) – MIR-Sensoren , Integration von Laser-Modulen
Argotech a.s. (Tschechien) –  Assembly/Packaging von PICs
Fraunhofer IPM (Deutschland) – Gas-Spektroskoie
Endress+Hauser (Deutschland) – Prozessgasanalyse und Validierung von Tests.