NDIR Gasmessung in rauen Umgebungen durch optimierte Infrarotkomponenten

Micro-Hybrid: NDIR-Gassensoren werden erfolgreich zur Erfassung und Messung und Regelung der Konzentration von infrarotaktiven Gasen in breit gefächerten Feldern wie Umwelttechnik, chemische Industrie, Biotechnologie und Medizintechnik eingesetzt. Vorteil dieser Technologie sind die hohe Messgenauigkeit, die Langzeit- und Systemstabilität. Die maximale Lager- und Arbeitstemperatur üblicher NDIR Gasmesssystemen liegt bei ca. +60 °C und limitiert somit mögliche Anwendungsfelder bei denen der Sensor höheren Temperaturen ausgesetzt ist. Diese Grenzen zu überwinden war unsere Motivation, einen NDIR Gassensor für Harsh Environment Applikationen zu entwickeln.

Kernkomponenten des neuen Sensors sind unsere hochperformanten und temperaturstabilen MEMS basierten Detektoren, die beste Detektivitäten auch bei hohen Temperaturen aufweisen sowie leistungsstarke Infrarotemitter auf Basis spezieller Nano-Amorpher-Kohlenstoffschichten. Voraussetzung für die Langzeitstabilität unter rauen Bedingungen ist jedoch das vollständig hermetische Kapseln der eingehenden Komponenten (Bild 1). Gängige Klebetechnologien sind für solche Herausforderungen nicht geeignet. Um einen temperaturstabilen hermetischen Verschluss ohne defizitäre Permeation zu gewährleisten, hat die MHE spezielle mikrosystemtaugliche anorganische Packaging-Technologien entwickelt. Auf dieser Grundlage konnte ein neuartiger NDIR Gassensor (Bild 2) entwickeln, der für den Einsatz in einem Temperaturbereich bis +190 °C und außergewöhnlich rauen Umgebungsbedingungen, wie hohen Wasserdampfpartialdrücken (800 mbar) und Lösemittelatmosphären geeignet ist. Beispielhaft ist die Verwendung des Sensors zur Regelung der CO2 Atmosphäre und des Messens der Raumfeuchte in heißluftsterilisierbaren CO2 Inkubatoren.