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Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie

mit Fertigungstechnologien der Mikrosystemtechnik

Martin Aicher
Wissenschaftliche Arbeiten, Fachbücher

Die Miniaturisierung von Sensoren schreitet voran. Die Mikroelektronik eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich einer kompakten Bauform und wirtschaftlicher Technologien. Der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter der Leitung von Prof. Dr. habil. Bernhard Wolf der Technischen Universität München forscht seit vielen Jahren in diesem Bereich. Ein Beispiel stellt die Forschungsarbeit für das Projekt Medizin 4.0 dar. Mikrosensoren aus Dick- und Dünnschichttechnologien kommen im Umfeld der Ionenmessung in wässrigen Lösungen zum Einsatz. Im Trinkwasserbereich richtet sich das Augenmerk auf die Wasserhärtemessung zur Überwachung hoher Konzentrationen als Ursache für Kalkablagerungen und Nährboden für Mikroben. Eine flächendeckende Messung durch kompakte und wirtschaftliche Sensoren gewinnt an Bedeutung und leistet hier einen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität.
Aus dieser Motivation heraus hat sich der Autor das Ziel gesetzt, ein neues Sensorkonzept vorzuschlagen, zu realisieren und zu verifizieren. Diese Sensoren haben den Vorteil, dass sie ohne Reagenzien und Referenzelektroden auskommen. Solch eine ionensensitive Substratfunktionalisierung ersetzt herkömmliche ionensensitive Membranen und verringert dadurch die Anzahl der Komponenten. Dieser neue Sensor in Integralbauweise ermöglicht eine rationelle Fertigung und erleichtert die Handhabung. Teile dieser Arbeit wurden in dem Journal Sensors and Actuators B: Chemical unter dem Titel „A Novel Thin Film Impedance Ca Ion Sensor for Drinking Water“ veröffentlicht.
Die Sensoren wurden mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie charakterisiert.

Rezensionen

Interessant, aufschlussreich und lehrreich

TUM
★★★★★

Inhalt
Dieses Fachbuch beschreibt ein neuartiges Sensorkonzept zur Messung von Ionen in Flüssigkeiten am Beispiel von Kalzium und Magnesium Ionen. Das erste Kapitel führt den Leser mit anschaulichen Abbildungen in die Thematik ein. Im nachfolgenden Kapitel gewinnt der Leser einen Einblick in den Stand der Technik. Hier erfährt der Leser mehr über Trinkwasser und Messprinzipien.
Das dritte Kapitel, der Hauptteil bildet das Kernstück des Werks. Es offenbart das neue Sensorkonzept und zeigt die Verifikation der Funktion. Die Materialien und Methoden, die für die Experimente mit dem Sensor zum Einsatz kommen, sind darin ausführlich gezeigt. Dieses Kapitel erklärt die Messergebnisse des Sensors. Das letzte Kapitel diskutiert den Ergebnisteil und vergleicht es mit dem Stand der Technik.
Die Gliederung ist klar strukturiert. Das Buch führt den Leser durch das neue Sensorkonzept in Analogie zur Biologie und veranschaulicht das Funktionsprinzip. Die Messdaten verifizieren die Funktion des Sensors und Messdiagramme legen die Kenndaten offen. Auf die 24 Diagramme in Farbe und 21 Farbabbildungen geht der Text detailliert ein.

Meinung
Der neuartige chemische Sensor zur Messung von Ionen beschreibt der Autor objektiv, liefert Messdaten, vergleicht den Sensor mit dem Stand der Technik und zeigt die Vor- und Nachteile auf. Das Buch ist wissenschaftlich fundiert gehalten mit ausführlichen farbigen Illustrationen und Messgraphen. Der Sprachstil ist sachlich, wie es für ein Sachbuch üblich ist. Die farbigen und beschriebenen Abbildungen erleichtern die Verständlichkeit. Das große Format A4 mit 136 Seiten davon 45 in Farbe ermöglicht ein angenehmes Lesen. Die Erklärung der Fachbegriffe im Anhang bringt eine Bereicherung für den Wortschatz.

Eine Empfehlung für
Studenten und Fachkräfte aus den Bereichen Produktentwicklung und Prozesstechnologie in der Sensorik und Elektrotechnik.

Fazit
Veröffentlichung eines neuen Sensorkonzepts auf wissenschaftlich fundierte Weise anschaulich dargelegt. Die Ergebnisse liefern einen Beitrag zur Wissenschaft und Stand der Technik in der Mikroelektronik.