Ziel der Entwicklung

Logo: Feder Masse Schwinger aus Silizium © CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik
Feder Masse Schwinger aus Silizium © CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik

Im Mittelpunkt stand die Entwicklung eines Konzeptes für ein hochsensibles und stabiles Micro Electro Mechanical Systems Gravimeters mit weitem Einsatzbereich und hoher Fertigungstauglichkeit.

Vorteile und Lösungen

Es wurden mikrotechnische Herstellungsprozesse entwickelt, um einen integrierten Dreifach Chipstapel aus LED Beleuchtung, Feder Masse Sensor und Photodioden Array herzustellen. Der Sensor besitzt dabei extrem weiche nichtlineare Federn und weist eine große Masse auf, so dass Gravitationsänderungen eine Auslenkung der Masse hervorrufen, die dann durch die optische Strahler Empfänger Einheit detektiert werden kann.

Zielgruppe und Zielmarkt

Eine wirtschaftliche Verwertung der Sensoren ist nach der Weiterentwicklung zu einem massentauglichen Gesamtsystem in vielen Bereichen möglich. Zu nennen ist beispielsweise die feinmaschige gravitationale Kartographierung zum Zwecke der Rohstofferkundung. Oft gehen Rohstoffvorkommen mit Dichteschwankungen im Erdreich einher. Im Sektor der Archäologie sind Teilbereiche vorhanden bei denen die Detektion von wenigen Metern unter der Erdoberfläche liegenden Hohlräumen beziehungsweise Dichteschwankungen von Bedeutung sind. Verdeckte Tunnel, ehemalige Stollen, Schächte oder auch andere verschüttete Bauwerke lassen sich bereits bei wenigen Quadratmetern Querschnittsfläche detektieren. Ebenfalls kann es in einigen Gebieten von sicherheitsrelevanter Bedeutung sein, Erdfalllöcher vor ihrer Entstehung zu detektieren. Oft geht den Erdfällen die Bildung eines Hohlraumes beispielsweise durch das Ausspülen von Gipsvorkommen voraus. Bisher kann das Auftreten von Senkungen in den gefährdeten Gebieten nicht vorhergesagt werden. Ein regelmäßiges gravimetrisches Mapping in den akut bedrohten Gebieten könnte derartige Entwicklungen bereits frühzeitig aufdecken. Es wäre dann möglich, bereits vor dem Auftreten hoher Sachschäden oder Personenschäden Gegenmaßnahmen zu treffen. Großbauvorhaben wie Infrastrukturprojekte im Eisenbahnverkehr oder Kraftfahrzeugfernverkehr können ebenfalls von einer feinmaschigen gravimetrischen Voraufklärung profitieren. Geologische Probebohrungen zur Analyse des Baugrundes könnten effizient und kostengünstiger gestaltet werden durch die Identifikation interessanter Bereiche im Vorfeld. In Gebieten mit erhöhter vulkanischer Aktivität kann mit einem Netzwerk an Sensoren oder einer regelmäßigen Kartographierung der Magmaeinfluss überwacht werden und bei Veränderungen die Vorwarnzeit für gefährdete Gebiete erhöhen.