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.