Kostengünstig und einfach zu integrieren
Miniatur-Spektrometer im Chipformat
Der am Fraunhofer IIS entwickelte nanoSPECTRAL-Chip ermöglicht spektrale Messungen auf kleinstem Raum und zu geringen Kosten – ein echter Durchbruch für eine Vielzahl von Anwendungen von der Landwirtschaft bis zur Medizintechnik.
Hersteller von optischen Sensormodulen stehen oft vor der Herausforderung, präzise spektrale Messungen realisieren zu müssen, ohne die Kosten in die Höhe zu treiben. Aktuell verfügbare optische Spektrometer stellen an diesem Punkt ein Hindernis dar: Sie sind zwar sehr leistungsfähig, aber teuer und sperrig. Das beschränkt ihre Einsatzmöglichkeiten, besonders in Anwendungen, bei denen nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht.
Hier setzt der nanoSPECTRAL-Chip an: Er reduziert das gesamte Spektrometer – d.h. sämtliche Komponenten wie die optischen Filter und Detektoren, die Signalverarbeitung und Schnittstellen – auf die Größe eines Chips von 2,3 mm x 3,4 mm.
Möglich wird dies, weil es den Fraunhofer-IIS-Forschern mit ihrer nanoSPECTRAL-Technologie gelungen ist, optische Filter direkt im CMOS-Halbleiterprozess zu fertigen und damit in einen Chip zu integrieren. Das Besondere daran ist, dass die Produktionskosten unabhängig von der Anzahl der spektralen Kanäle konstant niedrig bleiben. So ist es erstmals möglich, hochwertige spektrale Messungen nicht nur besonders platzeffizient, sondern auch zu einem Bruchteil der bisherigen Kosten durchzuführen.
Das Chip-Size-Spektrometer deckt Wellenlängen von 400 bis 1000 nm ab. Mit einer Filtertransmission von bis zu 40 % und der Verarbeitung von 270 spektralen sowie 30 Polarisations-Kanälen, bietet es einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil für alle, die auf präzise spektrale Messungen in verschiedensten Umgebungen und Anwendungen angewiesen sind. Ein Beispiel ist der Einsatz bei der Flüssigkeitsanalyse: Analysiert der nanoSPECTRAL-Chip Reagenzien für die Messung von pH-Werten, identifiziert er über das vollständige Spektrum chemische Veränderungen genauer als herkömmliche RGB-Sensoren. Diese detektieren meist nur deutliche Farbunterschiede.
Dank seiner kompakten Bauweise und Vielseitigkeit kann der nanoSPECTRAL-Chip in zahlreichen Branchen eingesetzt werden: Von der Analyse von Reifegrad und Frische in der Lebensmittelbranche bis zur Flüssigkeitsanalyse in der Medizintechnik. Die hohe Temperaturbeständigkeit und einfache Integration machen ihn zur praxisgerechten Lösung für präzise Messungen auch unter anspruchsvollen Bedingungen.
Unternehmen, die den Chip in ihre Produkte integrieren möchten, können ab sofort Evaluierungskits anfordern. Anpassungen sind möglich, sodass der Chip passgenau auf technische und wirtschaftliche Anforderungen zugeschnitten werden kann.
Der nanoSPECTRAL-Chip wird auf der electronica 2024 in München vorgestellt.
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