Oberflächenwellen: Was sind sie?
Oberflächenwellen sind elektromagnetische Wellen, die sich an der Grenzfläche zwischen zwei Materialien ausbreiten. Sie werden auch als Surface Acoustic Waves (SAW) bezeichnet und haben eine Frequenz im Bereich von einigen MHz bis hin zu mehreren GHz. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Oberflächenwellen ist abhängig von den Materialeigenschaften und der Dicke der Grenzfläche. Oberflächenwellen können auf verschiedenen Materialien wie Quarz, Lithiumniobat oder Galliumarsenid erzeugt werden und finden in vielen Anwendungen Verwendung.
Phänomenale Eigenschaften von Oberflächenwellen
Oberflächenwellen haben einige phänomenale Eigenschaften, die sie für viele Anwendungen attraktiv machen. Zum einen können sie auf sehr kleinen Flächen erzeugt werden, was sie für Anwendungen in der Mikroelektronik und der Telekommunikation interessant macht. Zum anderen können sie durch die Verwendung von piezoelektrischen Materialien erzeugt werden, die auf Druck oder Spannung reagieren. Dadurch können Oberflächenwellen zur Messung von Druck, Beschleunigung oder Dehnung eingesetzt werden. Außerdem haben sie eine geringe Dämpfung und eine hohe Qualität, was sie für Anwendungen in der Signalverarbeitung oder der Sensortechnik geeignet macht.
Beispiel: Oberflächenwellen in der Elektronikindustrie
Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz von Oberflächenwellen ist die Verwendung in Quarzoszillatoren, die in der Elektronikindustrie zur Erzeugung von elektronischen Signalen eingesetzt werden. Quarz ist ein piezoelektrisches Material und erzeugt Oberflächenwellen, wenn es elektrisch angeregt wird. Durch die Verwendung von Quarz als Resonator und die Einstellung der Grenzflächendicke können bestimmte Frequenzen erzeugt werden. Quarzoszillatoren werden in vielen elektronischen Geräten wie Uhren, Computern oder Mobiltelefonen eingesetzt.
Anwendungen von Oberflächenwellen
Oberflächenwellen finden in vielen Anwendungen Verwendung. Neben der Verwendung in Quarzoszillatoren werden sie auch zur Signalverarbeitung, in der Sensortechnik und in der Telekommunikation eingesetzt. In der Medizintechnik werden Oberflächenwellen zur Zellmanipulation und zum Aufbringen von Wirkstoffen verwendet. In der Umwelttechnik können sie zur Wasseranalyse oder zur Gasdetektion eingesetzt werden. Auch in der Automobilindustrie werden Oberflächenwellen zur Bauteilprüfung eingesetzt.
