Landkarte des Elektrosmogs

Physik Journal - Ein Nahfeldscanner erfasst schnell und mit hoher räumlicher Auflösung Störfelder.

Elektronische Komponenten werden immer kleiner und leistungsfähiger. Mit dieser Miniaturisierung geht der sinkende Energiebedarf der Mikrochips und integrierten Schaltkreise einher. Die Kehrseite der Medaille ist ihre wachsende Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen: Einige hundert Millivolt reichen aus, um Transistoren aus dem Takt zu bringen. Sitzen Millionen von Transistoren auf einem Chip, lassen sich die Folgen solcher Störungen nur zum Teil simulieren; letzte Gewissheit bringt erst eine Vermessung des Prototyps in einer Absorberhalle mithilfe einer Antenne. Die Messungen sagen zwar etwas über die elektromagnetische Verträglichkeit des untersuchten Bauteils aus, aber helfen aus zwei Gründen nicht bei der Ursachenforschung: Heutige Verfahren haben eine zu geringe räumliche Auflösung und erfassen nur die Amplitude des elektromagnetischen Feldes.

Abb.: Der Nahfeldscanner kann die räumliche Verteilung eines elektromagnetischen Feldes äußerst genau bestimmen. (Bild: Fraunhofer ENAS)

Wissenschaftler der Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme (ENAS) in Paderborn haben nun einen Nahfeldscanner entwickelt, der diese Probleme umgeht. Das Gerät misst die sechs Komponenten des elektromagnetischen Feldes räumlich aufgelöst bei verschiedenen Frequenzen. Daraus lassen sich die Amplitude und die Phasenverschiebung der Feldstärken ermitteln. Dank der Phaseninformation wird die wahre Feldverteilung berechenbar, während sich allein aus der Amplitude nur ein räumlich integriertes Feld ableiten lässt. Gemessen wird im Zeitbereich, da dies bei breitbandigen Analysen deutlich schneller geht als mit Frequenzbereichsverfahren. Das ENAS-Gerät kann Frequenzen vom wenigen Herz bis zu sechs GHz erfassen.

Die Magnetfeldsonden des Scanners sind als Spulen, die Sonde für das elektrische Feld als Monopol oder Dipol ausgeführt. Der Abstand zwischen Sonde und Probe liegt zwischen 10 und 50 µm. Sondengeometrie und Probenabstand korrelieren mit der erreichbaren räumlichen Auflösung, die beim ENAS-Gerät bei einem Hundertstel Millimeter liegt.

Derzeit bauen die Forscher bei Continental einen solchen Nahfeldscanner auf; ein weiterer Projektpartner ist Infineon. Parallel suchen die Wissenschaftler nach weiteren Anwendungsfeldern für das Gerät.

Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, Mai 2009, S. 16

AL