16.10.2020

Kleinster Ultraschalldetektor kommt aus München

München – 100-mal kleiner als menschliches Haar soll der weltweit kleinste Ultraschalldetektor sein, der am Helmholtz Zentrum und der Technischen Universität in München entwickelt wurde, wie die beiden Einrichtungen mitteilen. Er basiert demnach auf miniaturisierten optischen Schaltkreisen, die auf der Oberfläche eines Siliziumchips angebracht sind.

Kleinster Ultraschalldetektor kommt aus MünchenSilizium-Wellenleiter-Etalon-Detektor, kurz: SWED, heißt die Entwicklung. „Der neue Detektor ist kleiner als eine Blutzelle und nie zuvor wurde ein so kleiner Detektor verwendet, um Ultraschall mithilfe der Silizium-Photonik-Technologie zu messen“, sagt Rami Shnaiderman, Entwickler von SWED. Würde man einen üblichen sogenannten piezoelektrischen Detektor auf die Größenordnung von SWED verkleinern, „wäre er 100 Millionen Mal weniger sensitiv“. Die Größe des SWED beträgt etwa einen halben Mikrometer (das sind 0,0005 Millimeter). Eine solche Größe entspricht einer Fläche, die mindestens 10.000 Mal kleiner ist als die kleinsten piezoelektrischen Detektoren, die derzeit in der klinischen Bildgebung zur Anwendung kommen. Die Größe des SWED ist zudem bis zu 200 Mal geringer als die verwendete Ultraschall-Wellenlänge. Somit kann er Merkmale darstellen, die kleiner als ein Mikrometer sind. Das, so das Helmholtz Zentrum, ermögliche eine ultrahochauflösende Bildgebung.
Da Siliziumplattformen robust und einfach herzustellen sind, kann den Angaben zufolge eine große Anzahl an Detektoren zu einem Bruchteil der Kosten von piezoelektrische Detektoren hergestellt werden. Dadurch eigneten sie sich für die Massenproduktion. Während das Forschungsteam hauptsächlich einen Einsatz in der klinischen Diagnostik und in der biomedizinischen Grundlagenforschung anstrebt, könnte auch die Industrie von dieser neuen Technologie profitieren. Durch die verbesserte Auflösung der Bildgebung wäre es beispielsweise möglich, ultrafeine Details in Geweben und Materialien zu erforschen.
Die neue Technologie wurde in der Fachzeitschrift Nature vorgestellt.
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