PNSensor GmbH ist eine weltweit anerkannte Firma im Bereich der Forschung und Entwicklung moderner Strahlungsdetektoren.

Geschichte

Die Firma wurde im Umfeld der Max-Planck-Institute für extraterrestrische Physik und für Physik sowie des MPI Halbleiterlabors im Juni 2002 gegründet. PNSensor führt selbständig Forschung und Entwicklung im Bereich neuartiger Strahlungsdetektoren durch.

Forschungsarbeiten

Die Kernkompetenz der PNSensor GmbH liegt bei Detektorentwicklungen für Forschungsvorhaben im Bereich der Luft- und Raumfahrt, der Mittel- und Hochenergiephysik sowie der Materialforschung. Das Personal von PNSensor ist oder war an der Entwicklung, Fertigung und der Qualifikation von Strahlungsdetektoren für folgende Projekte beteiligt:

• XMM/Newton, ein Satellit der European Space Agency (ESA), befindet sich seit 1999 im Weltall und sendet seitdem hervorragende Bilder des Sternenhimmels im Röntgenbereich zur Erde, die uns Antworten über die Entstehung des Universums liefern. Verantwortlich hierfür ist das Fokalinstrument - mit 6 cm × 6 cm der weltgrößte Röntgen-CCD (pnCCD), der je gebaut wurde.
• SOHO, das Solar and Heliospheric Observatory (Sonnen- und Heliosphären-Observatorium), ist ein Raumsonde der ESA und der NASA. Ausgestattet mit großflächigen hochsensitiven pin-Dioden sendet SOHO bereits seit 1995 aufregende Bilder und Spektren der Sonnen-Corona. Die Mission dauert mindestens noch bis Ende 2014.
• SIDDHARTA, ein erfolgreich genehmigtes Projekt des 6. Rahmenprogrammes der Europäischen Union (EU). PNSensor ist mit Design, Layout und technischer Entwicklung der für das Projekt benötigten großflächigen SDDs beteiligt.
• DRAGO (DRift detector Array based Gamma camera for Oncology), neuartige, großflächige SDD-Felder in Kombination mit Szintillatoren weisen γ-Strahlung in der Krebsforschung nach. In Zusammenarbeit mit dem italienischen Nationalen Institut für Kernphysik (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, INFN) und dem Politecnico di Milano, 2008. PNSensor hat einen großflächigen Detektor-Chip für DRAGO entwickelt. Auf diesem 33 mm × 36 mm großen Chip befinden sich 77 sechseckige SDD Zellen mit einer Fläche von je 8,6 mm². Die gesamte aktive Fläche beträgt somit 6,6 cm².
• eRosita (extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array) ist das Hauptinstrument an Bord des russischen Spektrum-Röntgen-Gamma (SRG) Satelliten, der im Jahr 2015 gestartet werden soll. Als Bildsensoren zum Nachweis kosmischer Röntgenstrahlung kommen großflächige pnCCD Sensoren mit einer Pixel Größe von 75 µm × 75 µm zum Einsatz. Ihre gesamte aktive Fläche beträgt 12 cm² davon entfallen 8 cm² auf den Bildbereich. PNSensor entwickelte das Design und Layout und optimierte das Herstellungsverfahren. Die Fabriaktion der Detektoren erfolgte von 2006 bis 2010 ebenfalls durch Spezialisten von PNSensor. Ein besonderes Gewicht wurde auf ein optimales Strahlungs-Eintrittsfensters gelegt. In intensiven Studien wurde eine neuartige, dünne Filter Schicht entwickelt, die zwar für Röntgenstrahlung durchlässig ist, gleichzeitig aber sichtbares Licht effektiv abhält. Inzwischen haben diese CCDs in vielen elektrischen and spektroskopischen Kalibrationstests ihre brillianten Eigenschaften für Satellitenbeobachtungen und andere Anwendungen bewiesen.
• LBT (Large Binocular Telescope) ist ein großes Doppelfernrohr für astronomische Beobachtungen auf dem Mount Graham in Arizona. Ein modernes adaptives optisches System (Advanced Rayleigh guided Ground layer adaptive Optics System, ARGOS) unterdrückt atmosphärische Störungen bei den nächtlichen Beobachtungen. Ein entscheidendes Element von ARGOS sind Wellenfront Kameras die von PNSensor entwickelt werden. Deren Basis sind voll depletierte, schnelle pnCCDs. Eine spezielle Antireflexschicht (anti-reflective coating, ARC) sorgt zudem für eine hohe Lichtempfindlichkeit im Sichtbaren und im nahen Infrarot. Ein Ingenieur Modell hat bereits die Wirksamkeit des System nachgewiesen. In der nächsten Phase werden drei Kameras in das ARGOS System integriert, um erste wissenschaftliche Ergebnisse und weitere Erfahrungen zu sammeln.
• BepiColombo, ist eine gemeinsame Mission der europäischen (ESA) und japanischen (JAXA) Weltraumorganisationen zum sonnennächsten Planeten Merkur (Starttermin 2016). Damit der Planet möglichst umfassend untersucht werden kann, sind 16 unterschiedliche wissenschaftliche Instrumente an Bord von BepiColombo. Eines dieser Instrumente ist das Mercury Imaging X-ray Spectrometer (MIXS), welches die chemische Zusammensetzung der Merkuroberfläche analysieren soll. Die DEPFET Detektoren für MIXS wurden gemeinsam von PNSensor und den Max-Planck-Instituten für Sonnensystemforschung, extraterrestrische Physik und dem MPI Halbleiterlabor entwickelt und weisen im Vergleich zu früheren Missionen eine deutlich verbesserte Energie- und Ortsauflösung auf. MIXS ist als erstes Satelliteninstrument mit den neuen DEPFET Detektoren ausgestattet.
• CAMP, die CFEL-ASG Multi-Purpose Kammer, war drei Jahre an der Linac Coherent Light Source (LCLS) aufgebaut und kam bei mehr als 20 Experimenten zum Einsatz. LCLS ist der zur Zeit größte und leistungsfähigste Freie-Elektronen-Laser (XFEL) und wurde im Sommer 2009 am Stanford National Linear Accelerator Laboratory (SLAC) in Kalifornien in Betrieb genommen. Eine solche Forschungseinrichtung erlaubt vollkommen neue Untersuchungen der inneren Strukturen von Atomen, Molekülen bis hin zu medizinischen Proben wie z.B. Viren. Um das Potential dieser Anlage ausschöpfen zu können, war die Entwicklung einer neuen Generation bildgebender Röntgendetektorsysteme notwendig. PNSensor entwickelte diese in Kooperation mit der Max-Planck Advanced Study Group (MPG-ASG) und der Photon Science Gruppe des Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY). Zwei schnelle Kameras mit je einer Million Bildpunkte und einer Fläche von insgesamt knapp 120 cm² versetzen CAMP in die Lage, gleichzeitig zum Nachweis von Elektronen und Ionen auch hochaufgelöste Röntgenbilder und Spektren aufzunehmen. Diese einmalige Kombination verschiedener Messsysteme machte CAMP für den Einsatz bei unterschiedlichsten Experimenten geeignet.
• Interne Forschungsprojekte, sogenannte Eigenforschung, betreibt PNSensor auf unterschiedlichen Themengebieten zu den diversen Röntgendetektortechnologien, wie z.B. die Entwicklung einer kompakten, hochauflösenden Röntgenfarbkamera (CXC) als Bench-Top Instrument zum den Einsatz für µXRF und am Synchrotron. Ein interessantes Thema in diesem Zusammenhang ist zudem der Einsatz von großflächigen SDDs. Weitere Bereiche der Eigenforschungsaktivitäten sind z.B. die Detektion von niederenergetischen Protonen und Elektronen (BSE Detektoren, TEM-Direct Converting CCD Camera).
• Neuartige Makropixelfelder für die Krebsforschung werden in Kooperation mit dem INFN und dem Politecnico di Milano entwickelt.
• Verschiedene Forschungs- und Entwicklungsaufgaben für den industriellen Einsatz von Silizium-Drift-Detektoren im Bereich der Materialforschung, Qualitätskontrolle und der Kunstforschung.