Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

MantiSpectra.

Een TU/e-onderzoeksgroep heeft een nieuwe nabij-infraroodsensor ontwikkeld die eenvoudig te maken is, qua grootte vergelijkbaar is met sensoren in smartphones, en klaar is om direct in te zetten in industriële procesbewaking en landbouw.

Deze doorbraak is gepubliceerd in Nature Communications . Co-eerste auteur Kaylee Hakkel verdedigt op 14 januari haar proefschrift.

Het menselijk oog is een wonderbaarlijke sensor. Met behulp van drie fotoreceptorcellen die zichtbaar licht omzetten in signalen voor verschillende kleuren, geeft het oog essentiële informatie over de wereld om ons heen.

"Wanneer onze hersenen de signalen samenvoegen, doen ze een voorspelling over wat de signalen betekenen op basis van onze ervaringen. Bijvoorbeeld, een rode aardbei is zoet, maar een groene niet", legt Kaylee Hakkel uit. Hakkel is PhD onderzoeker in de onderzoeksgroep Photonics and Semiconductor Nanophysics bij de faculteit Applied Physics, en co-eerste auteur van het onderzoek.

Grootte doet ertoe
Hoewel het menselijk oog indrukwekkend is, is het bij lange na niet de meest geavanceerde natuurlijke lichtsensor die er is. "De ogen van de bidsprinkhaankreeft hebben 16 verschillende cellen, die gevoelig zijn voor ultraviolet licht, zichtbaar licht en nabij-infrarood (NIR) licht", zegt Hakkel. "Het meten van het spectrum in het infrarood is het meest interessant voor toepassingen in de industrie en de landbouw, maar er is één groot probleem - de huidige nabij-infrarood spectrometers zijn gewoon te groot en te duur."

Hakkel en haar medewerkers hebben dit probleem opgelost door een nabij-infraroodsensor te ontwikkelen die op een kleine chip past. Net als het oog van de bidsprinkhaankreeft heeft het 16 verschillende sensoren - maar ze zijn allemaal gevoelig voor nabij-infrarood licht. "Het was een grote uitdaging om de sensoren te verkleinen en tegelijk de kosten laag te houden. Om dit te bereiken hebben we daarom een nieuw fabricageproces ontworpen op wafergrootte."

"Het is goedkoop omdat we meerdere sensoren tegelijk kunnen produceren. Het is nu direct klaar voor gebruik in praktische toepassingen in de echte wereld", voegt Hakkel toe. "De sensorchip is klein en zou zelfs ingebouwd kunnen worden in toekomstige smartphones."

Een oplossing voor speciaal meten
Andrea Fiore, onderzoeksleider van de faculteit Applied Physics en het Eindhoven Hendrik Casimir Institute, is verheugd over het werk van hun onderzoeksteam. "We zijn al een aantal jaren bezig met het onderzoeken van deze technologie. En nu zijn we erin geslaagd de spectrale sensoren op een chip te integreren, terwijl we ook een ander belangrijk punt hebben aangepakt: efficiënt gebruik van de gegevens."


Dwarsdoorsnede van de sensor (Kaylee Hakkel).

Wanneer een sensor licht meet, wordt het opgewekte signaal gewoonlijk gebruikt om het optische spectrum - of de optische vingerafdruk - van het materiaal te reconstrueren. Vervolgens worden algoritmen gebruikt om de gegevens te analyseren.

In deze nieuwe aanpak tonen de onderzoekers aan dat de stap van spectrale reconstructie niet nodig is. Met andere woorden, de signalen die door de sensoren worden gegenereerd, kunnen rechtstreeks naar de analyse-algoritmen worden gestuurd. "Dit vereenvoudigt de ontwerpeisen voor het apparaat aanzienlijk", merkt Fiore op.

Analyseren van melk en kunstoffen
Met de sensor in de hand hebben de onderzoekers vervolgens de sensor getest in een aantal experimenten. Co-eerste auteur Maurangelo Petruzzella, die ook werkzaam is bij het startup bedrijf MantiSpectra, legt uit: "We gebruikten de sensor om de voedingseigenschappen van allerlei materialen te meten, waaronder melk. Onze sensor gaf een vergelijkbare nauwkeurigheid bij de voorspelling van het vetgehalte in melk als conventionele spectrometers. En vervolgens gebruikten we de sensor om verschillende soorten plastic te classificeren."

De voedingseigenschappen van melk zijn bepalend voor de economische waarde ervan, en het is bewezen dat de sensor deze eigenschappen nauwkeurig kan meten. Bovendien kunnen deze metingen worden gebruikt om de algemene gezondheid van de koe te controleren. De sensor kan ook gebruikt worden om soorten plastic te classificeren, en zo helpen om afvalsorteerprocessen te optimaliseren.

"Naast deze toepassingen verwachten we dat de sensor kan worden gebruikt voor gepersonaliseerde gezondheidszorg, precisielandbouw (bijvoorbeeld het monitoren van de rijpheid van fruit en groente), procescontrole en lab-on-chip testen. We hebben nu een volledige ontwikkelingskit beschikbaar op basis van deze technologie: de SpectraPod^TM . Bedrijven en onderzoeksinstellingen gebruiken die om hun toepassingen te bouwen. En het mooie is dat deze sensor zelfs gangbaar zou kunnen worden in de smartphones van de toekomst. Dat zou betekenen dat mensen hem thuis kunnen gebruiken om de kwaliteit van hun voedsel te controleren, of bepaalde aspecten van hun gezondheid te controleren", voegt Petruzzella eraan toe.

Mantispecta toekomst
En het begint nu pas spannend te worden voor Hakkel, die op 14 januari haar proefschrift verdedigt aan de TU/e. Daarna gaat ze samen met Petruzzella aan de slag bij het startup-bedrijf MantiSpectra, waar ze zich zullen inzetten om de sensor verder te ontwikkelen voor meer praktische toepassingen. "Ik ben erg enthousiast om samen met MantiSpectra aan de volgende fase van de ontwikkeling van de sensor te beginnen. Deze sensor zou kunnen bijdragen aan een schoner milieu en het aanpakken van voedselverspilling: toepassingen die voor iedereen belangrijk zijn."

Informatie over het artikel
"Integrated near-infrared spectral sensing",  Kaylee D. Hakkel, Maurangelo Petruzzella, et al., Nature Communications, (2022).

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> Sensor Partners BV en Sens...
> NIST-instituut kiest algor...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

De kracht van standaardisering

Zachte heelmeesters maken stinkende wonden

Wat is meer?

Toon alle columns / opinies

Energietechniek

Lees hier nieuws rond het thema Energietechniek.

Sponsored content

     
EDAC connectoren in de TME catalogus
Duurzame, veilige connectoren voor de industrie en de automobielsector. Lees meer >>

Vacatures

Alliander
Uitvoerder Elektrotechniek
Als Uitvoerder Elektro ben je klant- en resultaatgericht door een goed overzicht te hebben over de lopende werkzaamheden. Dit doe je door zowel met klanten, aannemers en collega's goed en duidelijk te communiceren en verwachtingen te managen. Er wordt van jou verwacht dat je storingen veilig en zo snel mogelijk oplost met jouw team van monteurs. Daarnaast verzorg je ook het onderhoud van het Liander net.
Lees meer >>

ASML - Veldhoven
Experienced Electrical Integration Engineer
Are you an experienced electrical engineer? And do you like to execute measurements on Electrical test set-ups & prototypes? Then our position of Electrical Integrator will be very interesting for you!
Learn more about this job >>
Application form >>

ASML - Veldhoven  
Electrical Design Engineer
Are you an experienced electrical design engineer? Do you like to design complicated electrical systems? You'd better contact us today! As an Electrical Design Engineer, you design and maintain interconnections between boards, racks, cabinets, interconnect PCBA's, sensors and actuators.
Learn more about this job >>
Application form >>

ASML - Veldhoven
Management Assistant
Does assisting top managers in a dynamic, high demanding, international environment energize you? Then ASML is what you are looking for! Every day you use technology that contains microchips. From smartphones and laptops, to washing machines, credit cards and cars. ASML is the world leader of advanced technology systems for the semiconductor industry. Due to our growth we are continuously searching for new talent. We like to welcome pro-active team players and strong communicators who can deliver high quality services to our Management Support Organization (MSO). You will be part of a creative, dynamic work environment with encouraging management assistants. We have multiple opportunities for junior, mid-level and senior candidates.
Read more >>
Application form >>

AE Sensors - Dordrecht
Sales engineer
AE Sensors BV is een groothandel die ook totaaloplossingen levert en ontwikkelt. Wij zoeken een techneut die met passie voor elektronica en sensoren graag problemen oplost en uitdagingen zoekt. Daarnaast is flexibiliteit een absolute pré. Het kan zijn dat je op het ene moment op een offshore platform, een zeegaand schip of een kraan in de Rotterdamse haven staat, maar een paar uur later in de clean room van een chip machine fabrikant.
Lees meer >>

Advertorial

VanLien/ABB Noodverlichting wijst de weg
Test je kennis & win een slipcursus!
Het doel van noodverlichting is eenvoudig: zorgen voor een veilige uitweg. Hoe regel je dat? Wat weet jij over noodverlichting? Test je kennis in de WegWijsQuiz van VanLien/ABB Noodverlichting. Je maakt dan kans op een slipcursus op Circuit Zandvoort. Naar de Quiz! >>

advertorial

Sinds 1999 waarborgt ICAPE Group de toelevering van printen en op maat gemaakte technische onderdelen voor grote spelers in de globale elektronica-industrie. Met bijna 3000 actieve klanten ontwikkelt het Franse bedrijf zich tot een van de gevestigde wereldleiders in zijn sector.

Bedrijf in beeld

ICAPE Group ; Expert services supplier of customized PCBs and technical parts.

AVE Added Value Electronics

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

Advertorials

RS Components Nederland:
De rol van sensoren in IIoT - Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Transfer Multisort Elektronik:
Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Volg e-totaal

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.