BMBF - QInd

Im Rahmen vom BMBF geförderten Projekt QInd (Quantensensoren für industrielle Anwendungen) sollen Drucksensoren sowie Füllstandssensoren für den Einsatz in der industriellen Prozesstechnik entwickelt werden. Ziel ist einerseits die Realisierung eines unter industriellen Prozessbedingungen (–60 bis 200 °C) robusten Drucksensors auf Basis von Quantensensorik für Drücke in einem Bereich von 10 kPa bis 200 MPa, sowie die Realisierung eines unter Prozessbedingungen robusten Füll-/ Grenzstandsensors für die Montage außerhalb eines Behälters oder frontbündig in einem Behälter und für Prozesse bis 250-450 °C und einen Druckbereich bis <100-300 bar. Um derartige Anforderungen zu erfüllen, müssen Sensorkonzepte, die Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) sowie die Integrationsstrategien entwickelt werden, welche die harschen Anforderungen erfüllen.

Zur Realisierung der Drucksensoren wird ein neuartiges Sensorkonzept entwickelt, welches auf Basis von NV-Zentren direkt den Druck erfassen kann. Hierfür wird eine optimierte Diamantschicht in ein siliziumbasiertes optisches Sender-Empfänger-Mikrosystemmodul integriert. Eine weitere Möglichkeit für eine indirekte Druckmessung soll getestet werden. Hier führt eine magnetostriktive Schicht zu einem sich druckproportional ändernden Magnetfeld. Dieses kann mit quantenphysikalischen Prinzipien erfasst werden.

Die Füll- bzw. Grenzstandssensorik zielt auf die Erfassung der Suszeptibilität ab, wenn ein Medienwechsel (z.B. Luft/Flüssigkeit) im Inneren eines Behälters stattfindet. Um die feinsten Variationen zu detektieren, kommen ebenfalls NV-Zentren zum Einsatz, wobei die Führung des Magnetfelds bzw. die Abschirmung ungewünschter elektromagnetischer Strahlung im Vordergrund steht. Beide Konzepte werden auf Basis von Mikromontageprozessen entwickelt, sodass sowohl die Basismaterialien (Al₂O₃, Si, Diamant, u.a.) als auch die Fügeverbindungen den Druck- und Temperaturanforderungen gewachsen sind.

Mit den Entwicklungen von QInd werden die Unique Selling Points (USPs) von Quantensensoren für die industrielle Prozesstechnik aufgezeigt. Mit der Verfügbarkeit derartiger Sensoren können bestehende Kundenanforderungen umfassend bedient und neue Einsatzgebiete erschlossen werden.

Projektname: QInd
Fördergeber: BMBF
Projektträger: Projektträger Jülich
Laufzeit: 01.12.2021 bis 30.11.2024
Reifegrad: Forschung
Projektpartner:
  -  IFM, Institut für Mikrointegration, Universität Stuttgart
  -  PI3, 3. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart
  -  IMS Chips, Institut für Mikroelektronik Stuttgart
  -  Endress+Hauser SE+Co. KG