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

In der vorliegenden Dissertation werden physikalische und technische Grenzwerte für die Miniaturisierung photoakustischer Gassensoren untersucht. In Erweiterung zu existierenden Arbeiten auf diesem Gebiet wird hier ein komplexes mathematisches Modell entwickelt, welches physikalische, technische und Umweltbedingungen als spezifische Parameter berücksichtigt. Mit diesem Modell werden komplexe System- und Verhaltenssimulationen möglich. Über die existierenden Betrachtungen von Reingasen hinaus wird in dieser Arbeit der Einfluss der Interaktion unterschiedlicher Moleküle untersucht und als Parameter in das theoretische Modell eingeführt. Sowohl in simulierten als auch experimentellen Untersuchungen wird gezeigt, wie die zu beobachtenden Effekte in solchen Gasgemischen für die Verbesserung der Sensitivität und Selektivität photoakustischer Gassensoren nutzbar sind. Weiterhin wird demonstriert, wie durch die Verwendung moderner Technologien und Prozesse aus der Mikrosystemtechnik zuverlässige und leistungsfähige photoakustische Gasdetektoren entstehen können. Die in dieser Dissertation entwickelten und umgesetzten Konzepte berücksichtigen dabei schon im Ansatz die Bedürfnisse einer preisbewussten Massenfertigung und potentielle Anwendungen. Schließlich werden die Detekto-ren mit ebenfalls neuartigen mikromechanischen Emittern in einem integrierten Sensorkonzept kombiniert. Die verbesserten Eigenschaften dieses Demonstrators lassen sich im Vergleich zu konkurrierenden Sensoren nachweisen.