Le Fraunhofer IPMS développe un nouveau système multi-capteurs pour l'analyse de l'eau

Nouvelles normes pour l'évaluation de la qualité de l'eau

22.03.2024

Capteur de conductivité

Grâce à des développements révolutionnaires dans le domaine de la technologie des capteurs chimiques, l'Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques IPMS établit de nouvelles normes dans l'évaluation de la qualité de l'eau pour l'homme et l'environnement. Outre les paramètres clés tels que la conductivité et le pH, les nutriments tels que le nitrate, le phosphate et le potassium joueront également un rôle important en tant qu'ions clés à l'avenir. Leur évaluation est particulièrement importante dans l'analyse environnementale, l'agriculture et la gestion de l'eau.

Au sein de l'unité commerciale Capteurs et systèmes chimiques, l'équipe de recherche Fraunhofer IPMS a travaillé intensivement au développement de transistors à effet de champ sensibles aux ions (ISFET) et de capteurs de conductivité capacitifs à la pointe de la technologie, qui peuvent être intégrés de manière transparente dans les systèmes de mesure environnementale. Une électronique de commande innovante a été mise au point pour une utilisation efficace et réussie des capteurs, ce qui permet une utilisation extrêmement flexible et économe en énergie de ces capteurs.

Les propriétés exceptionnelles des capteurs de pH du Fraunhofer IPMS sont particulièrement remarquables, comme l'indique le Dr Olaf Hild, responsable de l'unité commerciale "Technologie des capteurs chimiques" de l'institut : "La faible dérive de moins de 20 µV/h, la large plage de pH adressable de pH 1 à pH 13 ainsi que l'hystérésis extrêmement faible et la faible sensibilité à la lumière rendent nos capteurs de pH uniques. À cela s'ajoute une stabilité mécanique impressionnante". En outre, les capteurs de conductivité, dont la plage de mesure s'étend de 10 µS/cm à 100 mS/cm, offrent des possibilités d'application polyvalentes pour l'analyse de l'environnement. Les capteurs peuvent également être adaptés aux exigences spécifiques des clients, tant sensorielles qu'électriques.

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Ces technologies pionnières du Fraunhofer IPMS contribuent à accroître considérablement l'efficacité et la précision de l'analyse environnementale et ouvrent de nouvelles possibilités d'applications individuelles dans diverses industries.

L'électronique développée, ainsi que les ISFET et les capteurs de conductivité, seront présentés lors du salon "analytica" qui se tiendra du 9 au 12 avril à Munich. Les utilisateurs intéressés auront la possibilité d'examiner les performances et de discuter des exigences spécifiques à leurs besoins particuliers au stand A3.407 du Fraunhofer IPMS.

Principes physiques de l'ISFET du Fraunhofer IPMS

Le capteur de conductivité capacitif mis au point par le Fraunhofer IPMS utilise un arrangement métallique à 4 électrodes recouvert d'un oxyde métallique chimiquement et mécaniquement robuste. Cette conception garantit que le milieu de mesure n'entre en contact qu'avec l'oxyde et non avec le métal de l'électrode, ce qui empêche la libération ou la contamination d'ions métalliques pendant la mesure. Les capteurs ont une constante de cellule de 0,8 à 1,1 ^cm-1 et peuvent être utilisés à une fréquence de mesure comprise entre 100 Hz et 1 MHz.

Le nouvel ISFET du Fraunhofer IPMS est basé sur la technologie des transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur (MOS), la zone du capteur en contact avec le milieu étant constituée d'une couche d'oxyde métallique amphotère. Cette couche sensible au pH adsorbe de manière réversible les ions hydronium ou hydroxyde du milieu de mesure en fonction de la valeur du pH. La tension (_VGS) mesurée entre l'électrode source et l'électrode de grille ou de référence (Ag/AgCl dans 3M KCl) est alors utilisée comme signal de mesure.

Certains des résultats de la recherche ont été obtenus dans le cadre du projet "REISen", un projet dans le domaine de la science des matériaux, qui a été cofinancé par des fonds fiscaux sur la base du budget approuvé par le Parlement de l'État de Saxe.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

https://www.chemeurope.com/fr/news/1183022/le-fraunhofer-ipms-developpe-un-nouveau-systeme-multi-capteurs-pour-l-analyse-de-l-eau.html