ARCH Type Infrarotsensoren - Verwertungsstrategien für Arch-Type-Sensoren im Bereich bildgebender Infrarot-Anwendungen - Ilmenau

Das ForMaT-Vorhaben

Infrarottechnologien, die die Visualisierung von Objekten und Szenenbildern in Dunkelheit, Nebel oder Rauch ermöglichen, haben in den letzten zehn Jahren einen wahren Siegeszug in Wissenschaft und Industrie angetreten. Bei der Entwicklung und dem Einsatz bildgebender Infrarotsysteme bestehen aber auch weiterhin große Herausforderungen.

Die ForMaT-Forschungsgruppe hat einen neuartigen bimorphen Infrarotsensor mit hervorragender Empfindlichkeit entwickelt, der etablierten ungekühlten Infrarotsensoren deutlich überlegen ist. Aufgrund seines unverwechselbaren Designs in Form eines Bogens wurde dieser Infrarotsensor „ARCH Type“ genannt. Die herausragenden technischen Eigenschaften und Systemparameter konnten in ersten Experimenten bereits erfolgreich demonstriert werden.

Durch die Entwicklung der ARCH Type Infrarotsensoren wird die Verfügbarkeit von hochauflösenden und zugleich kostengünstigen Infrarotsensoren in Deutschland und Europa sichergestellt und verbessert. Bisher wird dieser Markt durch die restriktive Angebotspolitik überwiegend amerikanischer Lieferanten, deren Sensoren auf der bisher vorherrschenden Bolometertechnologie basieren, dominiert.

Die Anwender von Infrarotsensoren stammen z.B. aus dem Fahrzeugbau, wo Nachtsehen, Sehen bei Nebel und starkem Regen, Erkennen von Wild und Fußgängern von Interesse sind. Kameras mit Infrarotsensoren werden auch zur Erkennung von Brandherden, bei der Überwachung von Gebäuden vor ungebetenen Gästen, bei der thermischen Analyse von Bauwerken oder in der human- und veterinärmedizinischen Diagnostik eingesetzt. 
   

Die Ziele

Die wesentlichen Ziele dieses Vorhabens sind:
  1. die Weiterentwicklung der ARCH Type Infrarotsensoren im Rahmen des Innovationslabors auf der Grundlage der bestehenden, patentrechtlich geschützten ARCH Type Infrarotsensortechnologie und weiterer darauf aufbauender Erfindungen, ausgehend von den Ergebnissen der ersten experimentellen Untersuchungen
  2. der Aufbau und die Etablierung eines interdisziplinären Innovationslabors an der TU Ilmenau sowie der Entwicklung und Umsetzung von Verwertungskonzepten

Generell sollen kostengünstige Infrarotsensoren entwickelt werden, die nicht gekühlt werden müssen, kompakt sind, einfache Schnittstellen haben und kundenspezifisch skalierbar sind.

Die thematischen Schwerpunkte

Im Innovationslabor ARCH Type Infrarotsensoren arbeiten drei Forschungsteams mit folgenden fachlichen Schwerpunkten: Das Forschungsteam „Sensordesign und Prozessentwicklung“ beschäftigt sich intensiv mit der Entwicklung und Realisierung der Infrarotsensoren mit CMOS- und MEMS-Technologien. Das Team „Elektronik“ entwickelt die Analog-Digital Elektronik für die Signalerfassung und Verstärkung, die Datenschnittstellen sowie das Embedded System. Die Gruppe „Systemintegration und Charakterisierung“ realisiert die Aufbau- und Verbindungstechnik, die Hybridintegration, das Packaging und die Systemintegration.

Alle drei Forschungsteams arbeiten eng innerhalb der sogenannten virtuellen MEMS-Plattform (Mikroelektromechanische Systeme) zusammen. Diese wird insbesondere dazu genutzt, die kundenanforderungsgerechte Entwicklung der ARCH Type Infrarotsensoren sicherzustellen. Die Entwicklung der Infrarotsensoren wird stufenweise erfolgen, so dass alle Forschungsteams gemeinsam in den drei Anwendungsfeldern

  • Low-Cost (z.B. berührungslose Temperaturmessung,  Raumüberwachung),
  • Middle-Cost (z.B. Sicherheit im Straßenverkehr und in der Schifffahrt,  thermische Überwachung von Gebäuden) und
  • High End (z.B. Medizintechnik und Diagnostik, Nachtsicht von Piloten)

arbeiten. Die Anwendungsfelder unterscheiden sich in Pixelabmessungen der Infrarotsensoren, Arraygröße, Packaging, Systemaufbau und Leistungsfähigkeit der Sensoren, basieren jedoch auf demselben technologischen Sensorprinzip.

Die Partner

Das Innovationslabor „ARCH Type Infrarotsensoren“ wird vom Fachgebiet Mikro- und nanoelektronische Systeme in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Wirtschaftsinformatik für Dienstleistungen an der TU Ilmenau betrieben. Darüber hinaus sind verschiedene Partner aus Hochschulen, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Unternehmen der Region aktiv eingebunden.

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Ivo W. Rangelow
Technische Universität Ilmenau
Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachgebiet Mikro- und nanoelektrische Systeme
Postfach 100565
98684 Ilmenau
Tel.: 03677-69-3718
Fax: 03677-69-3132
E-Mail: ivo.rangelow[at]tu-ilmenau.de
Internet: http://www.tu-ilmenau.de/format