Fraunhofer-Gesellschaft

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HTCC-Multilayerbasierte Ionensensitive Sensoren für die Wasseranalyse

 
: Feller, Claudia; Partsch, Uwe; Körner, Stefan

:

VDI/VDE-Gesellschaft Meß- und Automatisierungstechnik -GMA-, Düsseldorf; Informationstechnische Gesellschaft -ITG-:
20. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2019 : 25. und 26. Juni 2019, Nürnberg Convention Center
Wunstorf: AMA Service, 2019
ISBN: 978-3-9819376-0-2
pp.588-593
Fachtagung Sensoren und Messsysteme <20, 2019, Nürnberg>
Bundesministerium fur Wirtschaft und Energie BMWi (Deutschland)
ZIM; KF2087359KM4; SSB-Chalk
Schwermetallionen-Sensor auf Basis einer miniaturisierten Chalkogenidglas-ISE
German
Conference Paper
Fraunhofer IKTS ()
Ionenselektive Elektroden; Dickschichtmembranen; HTCC-Multilayertechnologie; HTCC

Abstract
Gewässer sind als Trinkwasserquelle und natürlicher Lebensraum, als Einleitungsort verschiedenster Abfallprodukte von Mensch und Industrie in besonderem Maße schutzbedürftig. Die Überwachung ihrer Wasserqualität ist für den Schutz von Umwelt und Gesundheit unerlässlich. In den Bereichen Trinkwasser- und Abwasserüberwachung, intelligente Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie usw. sind die Bestimmung unterschiedlicher Ionenkonzentrationen wie z. B. pH-Wert, Schwermetallionen und Pflanzennährstoffe NH4+, Ca2 +, K+ sowie Leitfähigkeitsmessungen erforderlich. Nach dem Stand der Technik werden meistens potentiometrische Sensoren für Ionenkonzentrations-messungen, d. h. sogenannte ionenselektive Elektroden (ISE), verwendet. Diese ISE basieren auf verschiedenen, meist feinmechanischen Fertigungstechnologien. Ihre Herstellung ist daher recht teuer und das Miniaturisierungspotenzial ist begrenzt. Ziel mehrerer Projekte war es, diese Einschränkungen zu überwinden und Technologien der keramischen Mehrlagentechnologie einzusetzen, um kostengünstige und miniaturisierte Multisensoren für die Wasseranalyse herzustellen. Komponenten aus keramischer Mehrlagentechnologie haben breite Anwendungsgebiete in verschiedensten Bereichen der Elektronik und Mikrosystemtechnik erobert. Durch die ausgezeichneten dreidimensionalen Strukturierungs- und Funktionalisierungsmöglichkeiten der Keramik sind robuste Sensorlösungen realisierbar. Mit der Sensorminiaturisierung bietet die keramische Mehrlagentechnologie einen weiteren wirtschaftlichen Aspekt der Sensorfertigung. Auf Basis einer mehrlagigen HTCC-Sensorplattform wurden am IKTS verschiedene elektrochemische Sensoren entwickelt, die den oben genannten Messaufgaben gerecht werden (Abbildung 1). Zur Erfassung der verschiedenen Messgrößen sind spezielle Dickschichtpasten entwickelt worden, die auf die Oberfläche der HTCC-Plattform siebgedruckt wurden. Die Präsentation beschreibt die Entwicklung der genannten Pasten, d. h. der verwendeten Materialien, spezifische Verfahrensaspekte sowie die erzielten Schichteigenschaften und Messleistungen der elektrochemischen Sensoren.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-578385.html