Erforschung von Magnetfeldsensoren

Die VON ARDENNE GmbH hat den Auf­trag der Chris­t­ian-Albrechts-Uni­ver­sität zu Kiel zur Liefer­ung eines Clus­ter-Sput­ter-Sys­tems CS400S erhal­ten. Die Anlage ist Teil des Pro­jek­tes Kom­pe­tenzzen­trum Nanosys­temtech­nik, das über den europäis­chen Struk­tur­fond unter­stützt wird. Daneben wird es im Son­der­forschungs­bere­ich (SFB 1261) „Mag­ne­to­elec­tric Sen­sors: From Com­pos­ite Mate­ri­als to Bio­mag­net­ic Diag­nos­tics“ zum Ein­satz kom­men, den die Uni Kiel im Mai 2016 von der Deutschen Forschungs­ge­mein­schaft (DFG) bewil­ligt bekom­men hat.

Wesentlich­es Ziel ist die Entwick­lung von Messver­fahren für die Aufze­ich­nung von Gehirn- und Herzströ­men über deren Mag­net­felder. Diese kon­tak­t­losen Ver­fahren eignen sich durch eine deut­lich höhere räum­liche Auflö­sung als Ergänzung oder Alter­na­tive zu etablierten Meth­o­d­en wie der Elek­troen­zephalo­gra­phie (EEG) oder der Elek­trokar­dio­gra­phie (EKG). Das Team um den Leit­er des SFB, Prof. Dr.-Ing. Eck­hard Quandt, hat­te in sein­er bish­eri­gen Forschung die Detek­tion­s­gren­ze für bio­mag­netis­che Sig­nale des Gehirns oder des Herzens bere­its in den Picotes­la-Bere­ich hinein soweit verbessert, dass sie durch weit­ere Sen­sorverbesserung kün­ftig deut­lich ein­fach­er mess­bar erscheinen.

Bis­lang sind mag­netis­che Mes­sun­gen bio­mag­netis­ch­er Sig­nale nur mit erhe­blichem tech­nis­chen Aufwand zur Abschir­mung äußer­er Mag­net­felder und zur Küh­lung der bish­er einge­set­zten Sen­soren möglich. In dem Son­der­forschungs­bere­ich arbeit­en die Wis­senschaftler nun an neuar­ti­gen Sen­soren, die ohne diese Maß­nah­men auskom­men und die Kosten für entsprechende Diag­nosegeräte erhe­blich senken werden.

Herzstück der Sen­soren­twick­lung wird ein Clus­ter-Sput­ter-Sys­tem CS400S aus dem Hause VON ARDENNE sein. Auf der Anlage des Dres­d­ner Spezial­is­ten für High-Tech-Beschich­tungssys­teme wer­den mag­ne­toelek­trische Schicht­sys­teme* auf 8‑Zollsubstrate abgeschieden, wie sie zur Her­stel­lung dieser neuar­ti­gen Mag­net­feld­sen­soren nötig sind. Langfristig soll das neue Clus­ter-Sys­tem die VON ARDENNE Anlage CS730S erset­zen, die bere­its seit Grün­dung des Kiel­er Nanolabors zur Geräteausstat­tung gehört und mit der die bis­lang ver­wen­de­ten Schicht­sys­teme erfol­gre­ich entwick­elt wurden.

Die CS400S wird über drei Prozesskam­mern für kon­fokales und par­al­le­les Sput­tern, einen Zen­tral­han­dler und eine Mag­a­zin­ladekam­mer ver­fü­gen. Neben ein­er Rei­he stan­dar­d­isiert­er Kom­po­nen­ten erhält es eine neue Funk­tion­sein­heit, mit der ein Mag­net-BIAS erzeugt wer­den kann. Dieser BIAS ist entschei­dend für die Her­stel­lung der mag­ne­toelek­trischen Schicht­sys­teme. Sie sind die Grund­lage für Mag­net­feld­sen­soren, die bei den bio­mag­netis­chen Diag­nosen primär zur Lokali­sa­tion der neu­ronalen Quellen von Gehir­nak­tiv­ität einge­set­zt wer­den sollen.

“Für uns ist es ein großer Erfolg, den Auf­trag erhal­ten zu haben und mit unser­er Anlage einen wichti­gen Beitrag in der Entwick­lung dieser neuen Diag­no­sev­er­fahren leis­ten zu kön­nen”, sagt Hans-Chris­t­ian Hecht, CTO der VON ARDENNE GmbH. “Wir schreiben damit eine lange Tra­di­tion unseres Unternehmens und des früheren Forschungsin­sti­tuts Man­fred von Ardenne in der Medi­z­in­tech­nik fort. Außer­dem wer­den wir in der part­ner­schaftlichen Entwick­lungsko­op­er­a­tion mit den Experten von der Uni Kiel nüt­zliche Erfahrun­gen mit diesem neuen Beschich­tungsver­fahren sam­meln kön­nen, die in die Entwick­lung neuer Anwen­dun­gen fließen. Durch die Kom­bi­na­tion von Mag­netron-Sput­tern und über­lagertem Mag­net-BIAS lassen sich das Wach­s­tum und die Eigen­schaften von Schicht­en gezielt bee­in­flussen. Das macht die Meth­ode auch für viele andere Ein­satzge­bi­ete interessant.”

* Die mag­ne­toelek­trischen Schicht­sys­teme sind die Grund­lage für Sen­soren, die ein externes Mag­net­feld in eine direkt mess­bare elek­trische Span­nung umwan­deln. Das Schicht­sys­tem basiert auf ein­er Kom­bi­na­tion piezoelek­trisch­er und mag­ne­tostrik­tiv­er Mate­ri­alien. Bei let­zteren erfährt der Werk­stoff eine Län­genän­derung, wenn ein Mag­net­feld angelegt ist.