Forschungsgesellschaft für Messtechnik,
Sensorik und Medizintechnik e.V. Dresden

Einweg-DSC-Chip

Herkömmliche Dynamische Differenzkalorimeter (Differential Scanning Calorimeter, DSC) bestehen aus Ofen, Messzelle, Tiegel und Elektronik und kosten ab 20.000 €. In diesem Forschungsprojekt wurde ein miniaturisiertes DSC-Messgerät entwickelt, dessen Kernstück ein DSC-Chip ist, der Ofen, Tiegel und Messsystem enthält und lediglich ca. 11 mm x 39 mm x 1,5 mm groß ist. Dieser keramische Chip kann zu einem Preis unterhalb von 100 € vertrieben werden und weist im Vergleich zu den herkömmlichen Tischgeräten lediglich eine unwesentlich reduzierte Genauigkeit auf.

Mit dem in diesem Vorhaben erarbeiteten Einweg-DSC-Chip sind völlig neue Anwendungen denkbar, die bisher aus Kostengründen nicht in Frage kamen oder bei denen kritische Medien regelmäßig den Ofen verschmutzten. Auch Lehrversuche in Schulen und Hochschulen werden nun erschwinglich.

Der lineare Schmelzwärme-Messbereich liegt zwischen ca. 0,007 J und mindestens 1 J. Der Einweg-DSC-Chip ist dabei sensitiv genug, um auch Schmelzwärmen von Indiumproben im Submilligramm-Bereich (ca. 0,2 mg) zuverlässig messen zu können. Die Thermoanalyse mit Hilfe des Chips kann nach gegenwärtigem Kenntnisstand mit Heizraten von mind. 320 K/min ohne Benutzung von Korrekturfunktionen erfolgen. Dadurch sind sehr hohe Durchsatzraten bei der Thermoanalyse möglich. Die Bestimmung des Schmelzpunkts erfolgt mit sehr guter Wiederholbarkeit. Die Standardabweichung des gemessenen Schmelzpunkts von Indium innerhalb von 10 Messungen beträgt nur 0,02 °C.

Durch die geringe Größe und Masse des Chips und dem daraus resultierenden geringen Leistungsbedarfs ist auch ein mobiler Einsatz des DSC-Chips denkbar. Ein USB3-Anschluss reicht zur Stromversorgung aus.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema vom 12/07 bis 12/10 von der Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien (Universitätsstraße 30, 95440 Bayreuth, Tel.: 0921/557400) unter der Leitung von Prof. Dr. R. Moos (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. R. Moos).