Ein MEMS-Vakuumsensor nach dem Reibungsprinzip

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Die Arbeit beschreibt einen MEMS Vakuumsensor, dessen Funktionsprinzip auf druckabhängiger Squeezedämpfung in engen Spalten und Molekulardämpfung basiert. Nach einer kurzen Einführung in die Vakuummeßtechnik und der Klassifikation des MEMS-Sensors wird ein mathematisches Modell zur Beschreibung des Sensors entwickelt. Verschiedene Methoden zur Berechnung der druckabhängigen Squeeze- und Molekulardämpfung werden diskutiert und mit eigenen Messwerten verglichen, um ein Modell zur Berechnung der Dämpfung aufzustellen. Die direkte elektrische Kontaktierung zur Energieversorgung wird betrachtet, ebenso wie indirekte induktive und kapazitive Energieübertragung ins Vakuum, wobei theoretische und messtechnische Ergebnisse diskutiert werden. Zudem werden verschiedene Methoden zur Detektion der Sensorbewegung vorgestellt und deren Eignung für den Betrieb überprüft. Die unterschiedlichen Verfahren zur Bestimmung der druckabhängigen Dämpfung werden beschrieben und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bewertet. Umfangreiche Messungen an gefertigten Sensoren dienen dazu, das reale Verhalten zu analysieren und mit rechnerischen Ergebnissen zu vergleichen, wobei Aspekte wie Meßbereich, Gasartabhängigkeit, Einsatztemperatur sowie Meß- und Wiederholgenauigkeit berücksichtigt werden. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und einem Ausblick auf Verbesserungsmöglichkeiten des Sensors.