Kompakter Demonstrator

Kompakter Demonstrator

Raumtemperatur-Quantensensorik für die Elektromobilität

Das RaQuEl Forschungsvorhaben hat das Ziel, das Potential der Raumtemperatur-Quantentechnologien in dem Bereich der mobilen Mess- und Sensorik zu erproben und zu entfalten. Im Fokus steht die Erforschung kompakter, hochempfindlicher, und mikrowellenfreier quantenbasierter NV-Magnetfeldsensoren.

Zum Einsatz kommen Diamanten mit einer hohen Dichte an Stickstofffehlstellen (NV-Zentren) welche bei Anregung mit grünem Licht eine rote Fluoreszenz ausstrahlen. Deren Spin-Zustände und somit die Intensität dieser Fluoreszenz hängen unter anderem von der umgebenen magnetischen Flussdichte ab. Durch die gezielte Anregung und Messung der Fluoreszenz lassen sich hochsensitive und -dynamische Magnetfeldsensoren konstruieren, welche durch das rein optische Prinzip hohe Isolationsspannungen realisieren. Im Vergleich zu anderen NV-Zentren basierten Sensoren wird allerdings auf die Nutzung der Mikrowellen für die optisch detektierte Magnetresonanz verzichtet. Hierdurch ist ein kompakterer und kostengünstiger Aufbau möglich und eine negative Beeinflussung des Messziels durch Wirbelströme wird vermieden. Darüber hinaus kann der Diamant als chemisch inertes Sensorelement bei Ankopplung über einen Lichtwellenleiter über hohe Temperaturbereiche, in Flüssigkeiten und in verstrahlten Umgebungen Einsatz finden.

Anwendung soll diese Technologie neben der Magnetfeldmessung auch in der Stromsensorik finden. Gerade im Bereich der Elektromobilität benötigt es Sensoren für hohe Ströme bei ebenfalls hohen Isolationsspannungen. Dabei werden die Nachteile herkömmlicher Verfahren, wie etwa die Verlustleistung bei Shunt-Widerständen vermieden.