Fraunhofer IPMS utvikler neste generasjons infrarød sensorteknologi

Et samarbeidsprosjekt mellom Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems, Heimann Sensor og Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden har som mål å etablere et nytt teknologisk grunnlag for termoelektriske infrarøde sensorarrayer. Samarbeidet integrerer høyeffektive termoelektriske materialer i en CMOS-kompatibel produksjonsinfrastruktur for å forbedre oppløsningen i termisk avbildning innen medisinsk diagnostikk, autonom mobilitet og industriell prosessovervåking.

Integrasjon av termoelektriske materialer i CMOS-teknologi
Den teknologiske utviklingen fokuserer på å overvinne ytelsesbegrensningene til konvensjonelle termoelementmaterialer som benyttes i berøringsfrie temperaturmålingssystemer. Ved hjelp av et nytt konsept for mikroelektromekaniske systemer (MEMS) integrerer utviklingsteamene avanserte termoelektriske materialer direkte i en 200 millimeter halvlederproduksjonslinje. Denne integrasjonsstrategien har som mål å oppnå en temperaturoppløsning på under 20 millikelvin kombinert med en pikselstørrelse på under 45 mikrometer. Oppnåelse av disse spesifikasjonene tilsvarer et teknologisk modenhetsnivå (TRL) 4, der passive sensorarrayer benyttes i den innledende fasen før utviklingen går videre til aktive sensorarrayer med integrert CMOS-styreelektronikk.

Applikasjonsøkosystem og systemkapasiteter
En temperaturoppløsning under 20 millikelvin utvider bruksområdene for termoelektriske infrarøde sensorer innen den digitale forsyningskjeden og medisinsk sektor. Innen medisinsk diagnostikk gjør den forbedrede termiske følsomheten det mulig å oppdage synlige betennelser og bidrar til tidlig identifisering av sykdommer basert på minimale variasjoner i hudtemperaturen. I omsorgsmiljøer gjør høyoppløselig termisk avbildning det mulig å registrere fall og andre nødsituasjoner automatisk uten bruk av optiske kameraer, noe som ivaretar personvernet samtidig som kontinuerlig overvåking opprettholdes. Videre forbedrer integrasjonen av disse svært følsomme sensorarrayene omgivelsesoppfatningen i autonome kjøretøy, mens industrielle produksjonsprosesser drar nytte av svært nøyaktig termografi og automatisert prosessovervåking.

Tilleggsinformasjon:
Denne delen beskriver tekniske spesifikasjoner og konkurransesammenligninger som ikke var inkludert i den opprinnelige produktkunngjøringen

Innen termisk avbildning konkurrerer termoelektriske infrarøde sensorer, også kjent som termopiler, vanligvis med mikrobolometre basert på vanadiumoksid og amorft silisium. Tradisjonelle termopilarrayer har fordeler som direkte likespenningutgang og lavere produksjonskostnader, men har historisk hatt lavere termisk følsomhet enn mikrobolometre, med en støyekvivalent temperaturforskjell som vanligvis overstiger 50 millikelvin. Ved å sikte mot en temperaturoppløsning under 20 millikelvin nærmer de nye CMOS-integrerte termoelektriske arrayene seg følsomheten til avanserte, ukjølte mikrobolometre, som normalt ligger mellom 20 og 40 millikelvin. I tillegg øker en reduksjon av pikselavstanden til under 45 mikrometer den romlige oppløsningen, slik at termopilteknologien kan konkurrere mer direkte innen høyoppløselige industrielle visionsystemer og autonome mobilitetsapplikasjoner, der mikrobolometre tradisjonelt har dominert med pikselavstander på ned mot 12 til 17 mikrometer.

Redigert av Natania Lyngdoh, redaktør i Induportals, med hjelp fra KI.

www.ipms.fraunhofer.com