DE19644290C2 - Sensorelement zur gleichzeitigen Messung von zwei verschiedenen Eigenschaften einer chemisch sensitiven Substanz in einem Fluid - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf chemische Senso­ ren und insbesondere auf chemische Sensoren, die trotz Quer­ empfindlichkeiten, Temperaturabhängigkeiten und Alterungs­ prozessen eine genaue Messung liefern.

Das Prinzip der Mikrowägung wird in der Sensorik angewandt, um Konzentrationen von chemischen Stoffen in Fluiden, d. h. in Gasen und Flüssigkeiten, zu bestimmen. Insbesondere sind chemische Sensoren bei der Erfassung und Quantifizierung von Stoffkonzentrationen in Fluiden besonders wünschenswert, da sie im Vergleich zu Gaschromatographen wesentlich preisgün­ stiger sind.

Ein in der Mikrowägung eingesetzter Sensor ist beispielswei­ se ein Schwingquarz-Sensor, bei dem auf beiden Seiten eines dünnen Quarzkristallplättchens metallische Elektroden aufge­ bracht sind. Eine Oszillatorschaltung legt an die beiden me­ tallischen Elektroden eine elektrische Schwingung an und regt aufgrund des piezoelektrischen Effekts in dem Quarzkri­ stallplättchen den Schwingquarz zu einer mechanischen Reso­ nanzschwingung an. Diese Resonanzschwingung ist durch die Dicke des Plättchens bestimmt, wobei die Wellenlänge der akustischen Welle, die aufgrund des piezoelektrischen Ef­ fekts entsteht, beispielsweise doppelt so groß ist wie die Dicke des Quarzplättchens. Weitere akustische Resonanzmoden können eine Wellenlänge haben, die einem ungeraden Bruchteil der Dicke des Quarzkristallplättchens entspricht, d. h. die Wellenlänge kann das doppelte, das 2/3-fache bzw. das 2/5- fache, usw. der Dicke des Quarzkristallplättchens, betragen. Diese Resonanzfrequenz kann auf für Fachleute bekannte Art und Weise gemessen werden.

Ferner ist auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Schwingquarz-Sensors eine chemisch sensitive Schicht aufge­ tragen, die den nachzuweisenden Stoff in Abhängigkeit von der Stoffkonzentration eines zu testenden Fluids reversibel adsorbiert. Die Adsorption ist eine chemische oder physika­ lische Reaktion, welche im Idealfall reversibel ablaufen soll, damit die chemisch sensitive Schicht öfter als zu ei­ ner Messung verwendet werden kann, um für den chemischen Sensor eine vernünftige Lebensdauer zu erhalten. Ein rever­ sibler Ablauf der Adsorption heißt, daß bei sinkender Kon­ zentration eines adsorbierten Stoffes in der Umgebung des Sensors die adsorbierten Moleküle wieder an die Umgebung ab­ gegeben werden.

Durch die Adsorption der chemisch sensitiven Schicht verän­ dern sich sowohl die Mittenfrequenz des Resonanzbereichs des Schwingquarz-Sensors als auch die Güte der Resonanzschwin­ gung, d. h. die Breite des Resonanzbereichs. Die Änderung findet aufgrund der Tatsache statt, daß die mechanischen Ei­ genschaften der chemisch sensitiven Schicht, wie z. B. die Masse, die Viskosität oder die Schersteifigkeit der chemisch sensitiven Schicht, verändert werden, wodurch auch die me­ chanischen Eigenschaften des Gesamtsystems aus Elektroden, Schwingquarz und chemisch sensitiver Schicht beeinflußt wer­ den, wodurch das mechanische Resonanzverhalten ebenfalls verändert wird. So sinkt beispielsweise mit zunehmender ad­ sorbierter Masse die Resonanzfrequenz. Nach der Kalibrierung des Sensors mit bekannten Prüfkonzentrationen lassen sich unbekannte Konzentrationen aus einer Messung der Resonanz­ frequenz des Schwingquarz-Sensors bestimmen. Beispiele für derartige Sensoren und für das Betreiben derselben sind in Methods and Phenomena, Bd. 7, C. Lu und A. W. Czanderna (Hrsg.), Applications of Piezoelectric Quartz Crystal Micro­ balances, Elsevier Science Publishers B. V., Amsterdam 1984, beschrieben.

Ferner werden in der Sensorik Interdigitalkondensatoren als Sensorbauelemente verwendet. Bei Interdigitalkondensatoren sind die beiden Kondensatorelektroden wie zwei ineinander­ greifende Kämme beispielsweise mittels Dünnschichttechnolo­ gie auf einem Quarzsubstrat aufgebracht. Die Kapazität des Interdigitalkondensators hängt von den Dielektrizitätszahlen der Medien zwischen den Elektrodenfingern ab. Der Interdigi­ talkondensator wird ebenso wie der Schwingquarz mit einer chemisch sensitiven Schicht überzogen. Bei der Adsorption ändert sich die Dielektrizitätszahl dieser Schicht.

Ferner existieren chemisch sensitive Schichten, deren Leit­ fähigkeit durch eine Adsorption eines Stoffes einer Stoff­ konzentration verändert wird. Bei solchen chemisch sensiti­ ven Schichten wird der elektrische Widerstand des Interdi­ gitalkondensators gemessen, um einen Wert zu erhalten, der der Konzentration eines Stoff eines Stoffgemisches aus meh­ reren Stoffen entspricht.

Für eine hohe Empfindlichkeit eines Sensors mit chemisch sensitiver Schicht und Interdigitalkondensator ist bei­ spielsweise Quarzglas ein geeignetes Substrat, da es eine relativ geringe Dielektrizitätszahl besitzt, wobei erst die feinen Strukturbreiten und Strukturabstände von wenigen Mi­ krometern, wie sie mittels der Dünnschichttechnologie ohne weiteres hergestellt werden kännen, eine meßbare Abweichung von der Grundkapazität aufgrund des Quarzglassubstrats in Abhängigkeit von der zu messenden Konzentration ergeben. Ein Beispiel für einen Interdigitalkondensator-Sensor und für eine Betriebsweise desselben ist in Lin, Jie, Kapazitiver Mikrogassensor in Dünnfilmtechnologie zur Messung von Schwe­ feldioxid in Umgebungsluft, Fortschritt-Berichte, VDI Reihe 15, Nr. 107, VDI-Verlag, Düsseldorf 1993, beschrieben.

Schwierigkeiten bei der Auswertung von Meßergebnissen der beschriebenen chemischen Sensoren entstehen im wesentlichen durch folgende Probleme:

• 1. Das Vorhandensein von Querempfindlichkeiten zu anderen Stoffen, wobei insbesondere die Querempfindlichkeit von chemisch sensitiven Stoffen gegenüber der Feuchtigkeit bei der Messung von Gaskonzentrationen zu nennen ist.
• 2. Die Temperaturabhängigkeit der Adsorption.
• 3. Alterungsprozesse der chemisch sensitiven Schicht.

Die US 5,334,303 betrifft ein elektrochemisches Meßsystem, das einen Quarzresonator umfaßt, welcher mit einer Resona­ torcharakteristikmeßschaltung verbunden ist. Ein Potentio­ stat ist mit einer Elektrode auf dem Quarzresonator, einer Referenzelektrode und einer Gegenelektrode verbunden. Die Elektroden sind in einer elektrochemischen Zelle angeordnet, und eine weitere Elektrode des Resonators ist elektrisch von der Elektrolytlösung isoliert. Die Elektrode des Resonator­ körpers ist mit einem sensitiven Film überzogen. Die Analyse erfolgt aufgrund des Elektrodenpotentials, des Zellenstroms, einer Resonanzfrequenzveränderung und einer Resonanzwider­ standsveränderung.

Die DE 40 35 240 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen und Steuern des Aufwachsens eines Schichtfilms auf einem piezoelektrischen Meßkristall. Hierzu werden die Fre­ quenzen der Grundfrequenz und für einen Resonanzmodus des Meßkristalls im unbeschichteten Zustand gemessen und eine Änderung dieser Frequenzen wird während der Beschichtung überwacht. Aus den Frequenzverschiebungen und dem aku­ stischen Impedanzverhältnis läßt sich dann die flächenhafte Massendichte errechnen.

Die US 5,345,213 betrifft ein temperaturgesteuertes Array für einen chemischen Sensor bei dem ein chemisch sensitives Material mit Pixeln eines speziell entwickelten Arrays von Mikroelektroden kombiniert ist, um ein miniaturisiertes Bau­ element zu erzeugen, welches fähig ist, chemische Mischungen zu analysieren. Hierzu werden integrierte Mehrfachelemente mit unterschiedlichen Absorptionseigenschaften und Tempera­ turen verwendet, um gemeinsam eine chemische Selektivität bei der Erfassung zu erreichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen genaueren Sensor durch Reduzierung der Querempfindlichkeit desselben zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Sensorelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Sensor basiert auf einem Piezo-Schwingquarz, wobei auf dem Quarzkristall zusätzlich ein Interdigitalkondensator, ein Heizer und ein Temperaturfühler angeordnet sind. Mit diesem Sensor können gleichzeitig die Änderungen der mechan­ ischen Eigenschaften und der elektrischen Eigenschaften der­ selben chemisch sensitiven Schicht bezüglich der Konzentra­ tion eines nachzuweisenden Stoffes in der Umgebung, bezüg­ lich der Sensortemperatur und bezüglich der zeitlichen Änderung der Sensortemperatur gemessen werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sensors wird nach­ folgend mit Hilfe der Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Sensorelement;

Fig. 2 einen Querschnitt des Sensorelements von Fig. 1 entlang der Linie A-A'; und

Fig. 3 eine Ansicht des Sensorelements von Fig. 1 von unten.

Für Fachleute ist es offensichtlich, daß die Terminologie "Draufsicht" bzw. "obere" und "untere" lediglich auf die Darstellung in den Figuren bezogen ist, da das Sensorelement 10 abhängig vom Anwendungsfall auch mit der in Fig. 1 dar­ gestellten Seite nach unten eingesetzt werden kann.

Das Sensorelement 10 weist ein Quarzkristall-Substrat 12 auf, das beispielsweise eine kreisfärmige Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 10 mm sein kann. Selbstverständlich kann das Quarzkristall-Substrat 12 auch andere Formen und Formen mit Oberflächen, die nicht zueinander parallel sind, aufweisen.

Auf der in Fig. 1 gezeigten "oberen" Seite des Quarzkris­ tall-Substrats 12 ist eine erste Metallelektrode 14a gebil­ det, der eine zweite Metallelektrode 14b auf der anderen Seite gegenüberliegt. Beide Metallelektroden 14a, 14b sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kreisförmig und weisen einen Durchmesser auf, der etwa einem Drittel des Durchmessers des Quarzkristall-Substrats entspricht. Das Verhältnis des Durchmessers einer Metallelektrode 14a, 14b zu dem Durchmesser des Quarzkristall-Substrats 12 ist jedoch in einem großen Bereich frei wählbar, wobei die beiden Me­ tallelektroden 14a, 14b auch einen voneinander unterschied­ lichen Durchmesser haben können. Die beiden Metallelektroden 14a, 14b weisen Kontaktierungselektroden 16a, 16b auf, die mit einem elektrischen Oszillator geeignet verbunden werden können, um über das Anlegen einer elektrischen Schwingung an den Schwingquarz-Sensor, der aus den Elektroden 14a, 14b und dem Quarzkristall-Substrat 12 besteht, eine akustische Schwingung zu erzeugen.

Ein Temperaturfühler 18 (in Fig. 1 gezeigt) ist auf dem Quarzkristall-Substrat 12 derart angeordnet, daß er die erste Metallelektrode 14a möglichst eng umschließt. Der Tem­ peraturfühler 18 weist ebenfalls zwei Kontaktierungsstellen 20 auf, zwischen die beispielsweise ein herkömmliches Multi­ meter geschaltet werden kann, um über den elektrischen Widerstand des Temperaturfühlers 18, der auf bekannte Art und Weise von der Temperatur des Temperaturfühlers abhängt, die Temperatur des Quarzkristall-Substrats 12 bzw. des Sen­ sorelements 10 zu bestimmen. Um die erste Metallelektrode 14a herum sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ein erster Interdigitalkondensator 22a sowie ein zweiter Interdigital­ kondensator 22b angeordnet. Der erste Interdigitalkondensa­ tor 22a und der zweite Interdigitalkondensator 22b sind zu dem Mittelpunkt der ersten Metallelektrode 14a punktsymme­ trisch ausgeführt. Beide Interdigitalkondensatoren, die alternativ auch unsymmetrisch und voneinander unterschied­ lich ausgeführt sein können, weisen jeweils ein erstes Elek­ trodenelement 24a, 26a sowie ein zweites Elektrodenelement 24b, 26b auf. Somit bilden das erste Elektrodenelement 24a und das zweite Elektrodenelement 24b den ersten Interdigi­ talkondensator 22a, während des erste Elektrodenelement 26a und das zweite Elektrodenelement 26b den zweiten Interdigi­ talkondensator 22b bilden. Die jeweiligen Elektrodenelemente sind derart aufgebaut und angeordnet, daß sie jeweils fingerweise ineinander eingreifend sind, wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.

Auf der in Fig. 3 gezeigten Seite des Quarzkristall-Sub­ strats 12 befindet sich ein Widerstandsheizer 28, der eine mäanderförmige Elektrodenkonfiguration aufweist, wobei die Breiten der Teilstücke des Mäanders so gewählt sind, daß sich auf jeder Leiterbahn die gleiche Temperatur einstellen wird. Wenn der ohmsche Widerstand der Elektroden des Wider­ standsheizers 28 gemessen wird, kann ebenfalls ohne Verwen­ dung des Temperaturfühlers 18 die Temperatur des Quarz­ kristall-Substrats 12 bzw. des Sensorelements 10 bestimmt werden. Der Temperaturfühler 18 kann somit auch weggelassen werden, wobei eine genauere Steuerung der Temperatur des Sensorelements 10 jedoch mit dem Temperaturfühler 18 gewähr­ leistet ist, der ebenso wie der Widerstandsheizer 28 mit einer geeigneten, für Fachleute bekannten Regelelektronik verbunden werden kann, um sowohl eine konstante Temperatur des Sensorelements 10 als auch beliebige gewünschte dynam­ ische Temperaturverläufe einzustellen.

Fig. 1 zeigt die Seite des Sensorelements 10, auf der eine chemisch sensitive Schicht 30 aufgebracht ist. Die mehr­ fachen Bezugslinien zum Bezugszeichen 30, das für die chem­ isch sensitive Schicht steht, sollen schematisch verdeut­ lichen, daß die chemisch sensitive Schicht 30, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist, über allen Komponenten des Sensor­ elements 10 nach deren Herstellung aufgebracht worden ist. Zur Herstellung des Sensorelements 10 wird auf das Quarz­ kristall-Substrat 12 mittels der für Fachleute bekannten Dünnfilmtechnik die erste Metallelektrode 14a, die zweite Metallelektrode 14b, die Kontaktierungsstellen 16a und 16b, der Temperaturfühler 18, dessen Kontaktierungsstellen 20, die beiden Interdigitalkondensatoren 22a, 22b und der Wider­ standsheizer 28 aufgebracht. Nach Fertigstellung dieser genannten Komponenten wird die Oberfläche des Sensorelements 10, welche die Interdigitalkondensatoren 22a, 22b aufweist, mit der chemisch sensitiven Schicht 30 überzogen. Chemisch sensitive Schichten für die Gassensorik sind beispielsweise modifizierte Polymere oder Polysiloxane mit eingebauten Adsorptionszentren für interessierende chemische Stoffe. Für Fachleute ist es jedoch offensichtlich, daß es bei dem Sensorelement 10 nicht wesentlich ist, ob die gesamte Ober­ fläche des Sensorelements 10, nur ein Teil der Oberlfäche oder nur ein Teil einer Seite beschichtet werden, solange zumindest ein Interdigitalkondensator 22a, 22b und die Metallelektroden 14a, 14b wirksam mit der chemisch sensi­ tiven Substanz 30 verbunden ist, um eine Eigenschaft der­ selben als Reaktion auf eine Adsorption eines interessier­ enden Stoffes zu erfassen.

Das Ausführungsbeispiel des Sensorelements 10 integriert so­ mit das Schwingquarzsystem, das aus dem Quarzkristall-Sub­ strat 12 und den beiden Metallelektroden 14a, 14b besteht, die Interdigitalkondensatoren 22a, 22b, den Widerstands­ heizer 28 und den Temperaturfühler 18, wodurch es möglich ist, die im Stand der Technik vorhandenen Schwierigkeiten zu reduzieren oder zu beseitigen.

Zu dem Problem der Querempfindlichkeiten zu anderen Stoffen sei angemerkt, daß durch die gleichzeitige Messung von zwei verschiedenen physikalischen Größen, wie z. B. der Masse und der Dielektrizitätszahl der chemisch sensitiven Substanz 30, eine Rückrechnung möglich wird, die bestimmt, welcher Anteil am Meßeffekt jeweils z. B. dem zu messenden Gas und der vor­ handenen Feuchtigkeit zuzuschreiben ist. Eine Voraussetzung für diese Rückrechnung ist, daß sich die beiden Stoffe in ihrer Wirkung auf die verschiedenen physikalischen Meßgrößen unterscheiden. Gegenüber dem Stand der Technik, der ein Array aus einem Schwingquarz-Sensor und einem Interdigital­ kondensator-Sensor auf jeweils einem eigenen Substrat vor­ sieht, hat das Sensorelement den Vorteil, Daten der gleichen chemisch sensitiven Substanz 30 zu liefern, die sich also auf die im wesentlichen gleichen Stoffkonzentrationen, auf die im wesentlichen gleiche Temperatur und auf den im we­ sentlichen gleichen Alterungsgrad der chemisch sensitiven Schicht 30 beziehen. Die Randbedingungen bezüglich der chem­ isch sensitiven Substanz für eine Erfassung zweier verschie­ dener Eigenschaften der chemisch sensitiven Substanz sind demnach im wesentlichen identisch.

Wie bereits erwähnt, ist die Adsorption eine chemische oder physikalische Reaktion, die im Idealfall reversibel abläuft, wobei bei sinkender Konzentration in der Umgebung die adsor­ bierten Moleküle wieder an die Umgebung abgegeben werden. Um diesen Gleichgewichtszustand in für praktische Messung sinn­ vollen Zeiträumen zu erreichen, benötigen viele chemisch sensitive Schichten 30 aus thermodynamischen Gründen eine Betriebstemperatur, die meist deutlich über der Zimmertem­ peratur liegt. Der Widerstandsheizer 28, der auch als eine andere für Fachleute bekannte Heizeinrichtung ausgeführt sein kann, sorgt mit Hilfe des Temperaturfühlers 18 sowie einer für Fachleute bekannten Regelelektronik für die ent­ sprechende Heizleistung bzw. Temperatur des Sensorelements 10.

Die Fähigkeit chemisch sensitiver Schichten, bestimmte Stof­ fe zu adsorbieren, ändert sich mit dem Alter der Schicht, was als Alterung der chemisch sensitiven Schicht oder Drift der Meßgröße bezeichnet wird. Der Verlauf dieses Alterungs­ prozesses ist in den meisten Anwendungsfällen nicht im vor­ aus zu berechnen, da er auch von dem zu messenden Gas bzw. den zu messenden Konzentrationen dieses Gases abhängen kann. Meßwerte, die das Sensorelement während seiner Lebensdauer liefert, werden somit nach und nach immer unsicherer, je länger die Kalibrierung mit bekannten Prüfkonzentrationen zurückliegt. Kalibrationen mit Prüfgasen sind jedoch aufwen­ dig und in manchen Fällen schwierig zu bewerkstelligen, da chemische Sensoren fest in einer bestimmten Umgebung einge­ baut sein können und zuerst ausgebaut werden müssen, um kalibriert zu werden. Werden jedoch nicht Absolutwerte im Gleichgewichtszustand, sondern relative Änderungen als Reaktion auf Störungen des Gleichgewichts gemessen, so stört die Drift der Absolutwerte nicht. Das Gleichgewicht hierbei für quasi statische Konzentrationen periodisch durch eine plötzliche Änderung der Temperatur gestört, wonach die Zeit­ konstanten der Annäherung der Eigenschaften der chemisch empfindlichen Substanz 30 an den neuen Gleichgewichtszustand bestimmt werden. Solche Meßverfahren sind in M. Roth, R. Hartinger, R. Faul, H.-E. Endres, Performance Enhancement of Organic Coated Gassensors by Temperature Modulation, Vortrag, International Meeting of Chemical Sensor, 25.07.- 29.07.1996, Gaithersburg, USA (zur Veröffentlichung in Sensors & Actuators B eingereicht), beschrieben.

Das Sensorelement kann auf dem Quarzkristall-Substrat 12 statt der ersten und der zweiten Metallelektrode 14a, 14b zusätzlich zu den Interdigitalkondensatoren 22a, 22b eine Elektrodenkonfiguration aufweisen, die darauf ausgerichtet ist, keine Kapazität zu messen, sondern z. B. eine Leitfähig­ keit der chemisch sensitiven Schicht 30. Das Sensorelement 10 mißt in dieser Konfiguration zwei elektrische Eigenschaf­ ten der chemisch sensitiven Substanz 30, welche jedoch von­ einander unterschiedlich sind. Beim Beispiel der Gasmessung werden diese durch die Feuchtigkeit unterschiedlich beein­ flußt, d. h. sie besitzen unterschiedliche Querempfindlich­ keiten.

Es ist für Fachleute offensichtlich, daß das Sensorelement 10 nicht nur zur Messung von Gaskonzentrationen, sondern auch von Flüssigkeitskonzentrationen eingesetzt werden kann, wobei dann beispielsweise auf der Unterseite des Sensorele­ ments 10, auf der der Widerstandsheizer 28 angeordnet ist, eine geeignete Isolationsschicht aufgebracht werden muß, oder die Flüssigkeit nur auf einer mit der sensitiven Schicht versehenen Seite vorbeigeführt wird, falls eine Stoffkonzentration einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit bestimmt werden soll.

Claims (12)

1. Sensorelement (10) zur gleichzeitigen Messung von zwei verschiedenen Eigenschaften einer chemisch sensitiven Substanz in einem Fluid, mit folgenden Merkmalen:
einem Quarzkristall-Substrat (12);
einer chemisch sensitiven Substanz (30), die durch min­ destens einen Stoff in dem Fluid beeinflußbar ist; und
einer ersten und einer zweiten auf dem Substrat (12) an­ geordneten Metallelektrode (14a, 14b) zum Erfassen einer ersten Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30);
gekennzeichnet durch
einen auf dem Substrat (12) angeordneten Interdigital­ kondensator (22a, 22b) zum Erfassen von mindestens einer weiteren Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30);
wobei die chemisch sensitive Substanz (30) als chemisch sensitive Schicht derart auf dem Substrat (12) aufge­ bracht ist, daß die erste und die zweite Metallelektrode (14a, 14b) und der Interdigitalkondensator (22a, 22b) durch die chemisch sensitive Schicht beschichtet sind, so daß zur Erfassung der ersten Eigenschaft und der wei­ teren Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30) im wesentlichen gleiche Randbedingungen vorliegen.

2. Sensorelement (10) nach Anspruch 1, bei dem die eine Ei­ genschaft der chemisch sensitiven Substanz (30) eine me­ chanische Eigenschaft ist, während die weitere Eigen­ schaft der chemisch sensitiven Substanz (30) eine elek­ trische Eigenschaft ist.

3. Sensorelement (10) nach Anspruch 2, bei dem die elek­ trische Eigenschaft die Dielektrizitätszahl oder die Leitfähigkeit der chemisch sensitiven Substanz (30) ist, während die mechanische Eigenschaft die Masse, die Vis­ kosität oder die Schersteifigkeit der chemisch sensiti­ ven Substanz (30) ist.

4. Sensorelement (10) nach Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite angeordnete Metallelektrode (14a, 14b) mit dem Substrat (12) derart verbunden sind, daß sich eine piezoelektrische Schwingung des Quarzkristall-Substrats (12) als Reaktion auf eine an die erste und die zweite Metallelektrode (14a, 14b) angelegte elektrische Schwin­ gung ergibt.

5. Sensorelement (10) nach Anspruch 1 oder 4, bei dem die Kapa­ zität und/oder Leitfähigkeit des Interdigitalkondensa­ tors (22a, 22b) als Reaktion auf eine Änderung einer elektrischen Eigenschaft der chemisch sensitiven Sub­ stanz (30) verändert wird.

6. Sensorelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das zu­ sätzlich zu der ersten und der zweiten Metallelektrode (14a, 14b) und zu dem Interdigitalkondensator (22a, 22b) weitere Metallelektroden oder weitere Interdigitalkon­ densatoren (22a, 22b) aufweist, welche die erste oder die weitere Eigenschaft erfassen, wobei sich die weiter­ en Metallelektroden oder die weiteren Interdigitalkon­ densatoren (22a, 22b) bezüglich ihrer Geometrie jeweils voneinander unterscheiden können.

7. Sensorelement (10) nach Anspruch 6, bei dem die weiteren Interdigitalkondensatoren (22a, 22b) sich in ihren Brei­ ten der ersten und zweiten Elektrodenelemente (24a, 26a, 24b, 26b) voneinander unterscheiden.

8. Sensorelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das fer­ ner eine Heizeinrichtung (28) aufweist.

9. Sensorelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das fer­ ner eine Temperaturerfassungseinrichtung (18) aufweist.

10. Sensorelement (10) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Heiz­ einrichtung (28) konfiguriert ist, um den Bereich, den der Interdigitalkondensator (22a, 22b) einnimmt, im we­ sentlichen gleichmäßig zu erwärmen.

11. Sensorelement (10) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Heizeinrichtung (28) und die Temperaturerfassungsein­ richtung (18) auf unterschiedlichen Seiten des Quarz­ kristall-Substrats (12) angeordnet sind.

12. Sensorelement (10) nach Anspruch 11, bei dem der mindestens eine Interdigitalkondensator (22a, 22b) zum Erfassen der weiteren Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30) und die Temperaturerfassungseinrichtung (18) auf einer Seite des Quarzkristall-Substrats (12) angeordnet sind, während die Heizeinrichtung (28) auf der gegen­ überliegenden Seite des Quarzkristall-Substrats (12) angeordnet ist.