Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat nach eigenen Angaben „einen weiteren Meilenstein in der chemischen Flüssigkeitsanalytik“ erreicht. Die zur Ansteuerung der Ionensensitiven Feldeffekttransistoren (ISFET) erforderlichen Elektroniken konnten um ein Vielfaches miniaturisiert werden. Gleichzeitig ist es gelungen, die Herstellungskosten zu senken und die Leistungsaufnahme zu reduzieren. Die neuen Elektroniken können zur direkten Nutzung oder zur Integration in eigene Messsysteme bereitgestellt werden.

ISFETs ermöglichen die kontinuierliche und präzise Messung von pH-Werten, indem sie in Echtzeit die Konzentration bestimmter Ionen in Wasser oder anderen wässrigen Medien bestimmen.

Nach der herausragenden Entwicklung von Niobpentoxid-basierten ISFET-pH-Sensoren vermeldet das Fraunhofer IPMS abermals einen großen Erfolg: Die neuen Messsysteme arbeiten mit einem noch geringeren Stromverbrauch als zuvor. »Nach fast einem Jahr Entwicklungszeit ist es uns gelungen, unsere Nb2O5-ISFETs so anzusteuern, dass sie mit einer Leistungsaufnahme von kleiner als 1,3 mW inklusive Elektronik kontinuierlich messen können«, freut sich Geschäftsfeldleiter für Chemische Sensorik am Fraunhofer IPMS, Dr. Olaf R. Hild. Die Leistungsaufnahme des Sensorsystems beträgt dabei lediglich 190 µW. Die Leistungsaufnahme und die Baugröße sind essenzielle Parameter für mobile Messsysteme.

Anwendungen ergeben sich in der kontinuierlichen Gewässerüberwachung und Umweltanalytik. Aber auch langfristig adressierte Anwendungen in der Medizintechnik, wie die Analyse verschiedenster Körperflüssigkeiten, bedürfen leistungseffizienten und kleinen Messsystemen.

Die neuen Ansteuerelektroniken, die im Mai auf der Messe »Sensor und Test« in Nürnberg vorgestellt werden, sind besonders leistungsarm und damit energieeffizienter, zudem sind sie sehr einfach handhabbar und sofort einsatzbereit. Es handelt sich um eine Analogelektronik (<1,3 mW) und eine mittels USB-C anschließbare Digitalelektronik (ca. 100 mW), welche eine zügige Vor-Ort-Kalibrierung möglich macht: »Da die Fraunhofer IPMS-ISFETs äußerst driftarm sind und nahezu eine perfekte Nernst-Abhängigkeit zeigen, ist für die allermeisten Anwendungen eine Einpunktkalibrierung ausreichend,« erläutert Elektronikentwickler Hans-Georg Dallmann. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit, auch über längere Zeitspannen hinweg garantiert.

Interessierte sind herzlich eingeladen, sich mit den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen auf der Sensor + Test auszutauschen. Vom 6. bis 8. Mai 2025 werden am Stand 1-317 in Nürnberg die neusten Entwicklungen und Anwendungsmöglichkeiten vorgestellt. Messetermine mit den Experten und Expertinnen des Fraunhofer IPMS können vorab auf der Webseite des Instituts vereinbart werden.

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Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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