Multiparameter -Sensor-Mikrosystem für die Meeresforschung

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Jörg Müller; Professor Dr. Michael Schlüter
• Subject Area: Microsystems
• Term: from 2010 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 163148141

Ziel des Vorhabens ist der Aufbau, die Realisierung und Charakterisierung eines kostengünstigen Multiparameter-Sensor-Mikrosystems, um zentrale Fragestellungen der aktuellen Meeresforschung zu untersuchen. Um hohen hydrostatischen Drücken standhalten zu können, ist das Mikrosystem in einer Silizium-Glastechnologie aufgebaut. Neben neuartigen miniaturisierten Sensoren wird dafür eine energiesparende Elektronik realisiert, die optisch durch Fasern mit Energie versorgt wird. Auch der Datenübertragung dienen optische Fasern. Mit vielfach neuartigen Messprinzipen bzw. Systemaufbauten werden neben Basisparametern wie Temperatur, Salzgehalt und Druck die Konzentrationen von gelösten Gasen (z.B. CO2, CH4), die Verteilung von Partikeln in der Wassersäule sowie die Sedimentation und die Konzentration, Größe und Vitalität von Mikroorganismen mit dem miniaturisiertem Multiparameter- Sensorsystem erstmals in-situ bzw. in-line quantifiziert. Der Einsatz der Mikrosystemtechnik ermöglicht es, Sensoren für Messungen bereitzustellen, die bisher nicht oder nur kurzfristig In-situ bzw. In-line durchgeführt werden konnten. Aufgrund ihrer geringen Abmessungen beeinflussen sie die Messumgebung minimal und sind daher auch für Untersuchungen an Grenzschichten wie der Sediment-Wasser-Grenzfläche geeignet.Gegenüber bisherigen Sensoren, die in massive Druckgehäuse aus Titan oder Aluminium eingebaut werden müssen, eröffnen solche miniaturisierten Sensorsysteme zudem neue wissenschaftliche und technische Möglichkeiten zum Aufbau von Unterwasser-Sensornetzwerken sowie den Einsatz auf autonom operierenden Unterwasserplattformen wie AUVs1 oder CRAWLER, die hinsichtlich Nutzlast und des Energieverbrauchs limitiert sind. Auch können damit vernetzte Messfelder besonders auch in großen Wassertiefen bis zu mehreren 1000m aufgebaut und langfristig betrieben werden.Damit die Mikrosystementwicklung die meereswissenschaftlichen Anforderungen erfüllen, werden die Spezifikation der physikalisch-chemischen Einsatzbedingungen wie auch die Messgrößen, Abtastraten und Nachweisgrenzen in enger Abstimmung und Kooperation zwischen der TUHH und dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) erfolgen. Vom AWI werden sie dann auch in Unterwasser-Anwendungen und auf Unterwasserplattformen integriert und hinsichtlich ihrer Tauglichkeit für komplexe Messaufgaben charakterisiert werden.

• DFG Programme: Research Grants