Beim Nanokraftsensor von PTB sind die Bauelemente so angeordnet, dass er gleichzeitig Aktor und integrierter Sensor ist. So kann er kleinste Kräfte bis in den nN-Bereich messen und parallel dazu Auslenkungen bis in den nm-Bereich erfassen. Darüber hinaus bietet er überall dort Vorteile, wo Kräfte und Wege gleichzeitig gemessen werden müssen, etwa Eindringkraft und Eindringtiefe. Die zu messende Kraft wird über einen Schaft, an dem die Messspitze befestigt ist, auf ein kapazitives Messsystem übertragen. Mäanderförmige Federn, die am Substrat befestigt sind, halten diesen Schaft. Durch ihre spezielle Form wird eine kleine Federkonstante erreicht, sodass bei einer zu messenden Kraft ein großer Weg zurückgelegt wird. Dadurch können kleine Kräfte bis zu 1 nN in einer linearen Dynamik bis zu 500 µN gemessen werden. Mit einem integrierten Faserinterferometer ist eine In-line-Kalibrierung der Schaftauslenkung möglich. Die Entwicklung basiert auf einem mikroelektromechanischen System (MEMS), das aufgrund des lithografischen Herstellungsverfahrens in großer Stückzahl hergestellt werden kann.
PTB, www.ptb.de Halle 1, Stand 1313
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