Bestimmung physikalischer und technischer Randbedingungen zur Umsetzung eines photoakustischen Gassensors in der Mikrosystemtechnik

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In der Dissertation werden physikalische und technische Grenzwerte für die Miniaturisierung photoakustischer Gassensoren untersucht. Ein komplexes mathematisches Modell wird entwickelt, das physikalische, technische und Umweltbedingungen als spezifische Parameter berücksichtigt. Dieses Modell ermöglicht komplexe System- und Verhaltenssimulationen. Über die Betrachtungen von Reingasen hinaus wird der Einfluss der Interaktion unterschiedlicher Moleküle analysiert und in das theoretische Modell integriert. Sowohl simulierte als auch experimentelle Untersuchungen zeigen, wie die Effekte in Gasgemischen zur Verbesserung der Sensitivität und Selektivität photoakustischer Gassensoren genutzt werden können. Zudem wird demonstriert, wie moderne Technologien und Prozesse aus der Mikrosystemtechnik zuverlässige und leistungsfähige photoakustische Gasdetektoren hervorbringen. Die entwickelten Konzepte berücksichtigen die Bedürfnisse einer kosteneffizienten Massenfertigung und potenzielle Anwendungen. Schließlich werden die Detektoren mit neuartigen mikromechanischen Emittern in einem integrierten Sensorkonzept kombiniert. Die verbesserten Eigenschaften dieses Demonstrators lassen sich im Vergleich zu konkurrierenden Sensoren nachweisen.