Entwicklung hoch temperaturfester Widerstandssensoren auf Pt-Basis für DSC



Bei der DSC (differential scanning calorimetrie) werden in der Hauptsache zwei Arten von Temperaturfühler eingesetzt: Thermoelemente und Widerstandsthermometer. Thermoelemente haben den Nachteil einer geringen Empfindlichkeit und müssen für die Bildung des dT-Signals (Differenz Probe-Referenz) in der Regel kaskadiert werden, was eine hohe und thermisch träge Masse zur Folge hat. Widerstandssensoren lassen sich dagegen in Dünnschichttechnik sehr klein und leicht konstruieren, die Differenzbildung erfolgt hier in der nachgeschalteten Elektronik mittels rauscharmer Verstärker.

Der Schwachpunkt der Dünnschichttechnik ist allerdings der beschränkte Temperaturbereich: Das meist auf Al2O3 aufgedampfte Pt hat eine sehr viel größere thermische Ausdehnung als das Grundmaterial, was schließlich nach vielen Hunderten Temperaturwechselvorgängen beim Aufheizen und Abkühlen des Meßsystems zu einem Bruch der Pt-Schicht meist in der Nähe der Kontaktierungen führt. Je höher die Einsatzgrenze des Sensors nach oben geschoben wird, umso früher geschieht dies. Daher sind Pt-Widerstandsmeßsysteme für die DSC in der Regel nur bis etwa 600°C praktikabel einsetzbar.

Dieses Entwicklungsprojekt zielt darauf, die Einsatzgrenze durch eine modifizierte Herstellungsart nach oben zu schieben und Temperaturen bis über 1000°C mit dem Meßsystem zu erreichen. Hierzu wird mit einer dickeren Pt-Schicht gearbeitet, wobei insbesondere an den Kontaktierungsstellen eine geringere Neigung zur Schädigung durch den Temperaturwechsel erreicht werden soll.