DE10213941A1

DE10213941A1 - Sensorelement und Gradiometeranordnung, deren Verwendung zum Messen von Magnetfeldgradienten und Verfahren hierzu

Info

Publication number: DE10213941A1
Application number: DE10213941A
Authority: DE
Inventors: Ingo Herrmann; Henrik Siegle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-30
Also published as: EP1348974B1; US20050073301A1; EP1348974A2; EP1348974A3

Abstract

Es wird ein Sensorelement mit einem Substrat (10) und einer ersten magnetoresistiven Schichtanordnung (5) mit zumindest bereichsweise einem ersten Streifen (16) mit einer ersten Streifenbreite (b) und einer zweiten magnetoresistiven Schichtanordnung mit zumindest bereichsweise einem zweiten Streifen mit einer von der ersten Streifenbreite verschiedenen zweiten Streifenbreite vorgeschlagen. Daneben wird eine Gradiometeranordnung (40) mit mindestens zwei Gradiometerbrücken (30, 31, 32) vorgeschlagen, die derartige magnetoresistive, zumindest bereichsweise streifenförmige Schichtanordnungen aufweisen, wobei die Streifen in den einzelnen Gradiometerbrücken (30, 31, 32) unterschiedlich breit sind. Dieses Sensorelement oder diese Gradiometeranordnung (40) eignet sich besonders zur Messung von Magnetfeldgradienten über mindestens 5 Größenordnungen bei magnetischen Feldstärken von 1 muT bis 30 mT, insbesondere von 1 muT bis 10 mT. Schließlich wird ein Verfahren zur Messung von Magnetfeldgradienten mit einem solchen Sensorelement oder einer solchen Gradiometeranordnung vorgeschlagen, wobei über eine unterschiedliche Einstellung der Breite der Streifen ein über den Messbereich einer einzelnen Schichtanordnung hinausgehender Gesamtmessbereich erhalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorelement und eine Gradiometeranordnung zur Messung von Magnetfeldgradienten, sowie ein Verfahren zur Messung von Magnetfeldgradienten mit einem solchen Sensorelement oder einer solchen Gradiometeranordnung, nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Magnetsensoren finden breiten Einsatz in Kraftfahrzeugen, beispielsweise als Drehzahlfühler am Rad, als Drehzahl- bzw. Fahrtengeber für die Motorsteuerung oder als Lenkwinkelsensor für Fahrdynamikregelungen. Weiter werden Magnetsensoren auch in der Stromsensorik, beispielsweise für das elektrische Batteriemanagement von Kraftfahrzeugen, eingesetzt. Dabei tritt das Problem auf, dass die auftretenden Ströme sehr unterschiedlich sind, so dass die Sensoren Magnetfeldgradienten über mindestens fünf Größenordnungen erfassen können müssen, und dass bisher keine Technologie verfügbar ist, die diesen Messbereich mit einem Sensorelement abdecken kann. Insofern ist bisher eine kostenintensive Anordnung von mehreren Sensoren erforderlich, die unterschiedliche Messbereiche abdecken.

Magnetoresistive Sensorelemente auf Grundlage der GMR-Technologie ("Giant Magneto Resistance") und auch der AMR- Technologie ("Anisotropic Magneto Resistance"), die entweder nach dem Prinzip gekoppelter Multilagen-Schichtsysteme oder nach dem Prinzip von Spin-Valve-Schichtsystemen arbeiten, und damit aufgebaute Gradiometeranordnungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Dazu sei beispielsweise auf die Anmeldung DE 101 28 135.8 verwiesen, die magnetoresistive Schichtanordnungen und Gradiometer mit solchen Schichtanordnungen auf Basis der GMR- oder AMR- Technologie ausführlich erläutert sind. Einen Überblick über magnetoresistive Sensorelemente gibt zudem U. Dibbern in "Sensors - A Comprehensive Survey", herausgegeben von W. Göpel et al., Band 5, Magnetic Sensors, VCH-Verlag, Weinheim, 1989, Seiten 342 bis 380.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung eines Sensorelementes bzw. einer Gradiometeranordnung das bzw. die es erlaubt, Magnetfeldgradienten über einen möglichst großen Messbereich mit einem einzigen Sensorelement zu erfassen. Insbesondere war es Aufgabe, mit einem solchen Sensorelement oder einer solchen Gradiometeranordnung Magnetfeldgradienten über mindestens fünf Größenordnungen bei typischen magnetischen Feldstärken zwischen 1 µT und 30 mT, insbesondere von 1 µT bis 10 mT, zu messen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Sensorelement und die erfindungsgemäße Gradiometeranordnung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass damit Magnetfeldgradienten über einen sehr weiten Messbereich erfassbar sind. Weiter ist vorteilhaft, dass bei einer Mehrzahl von magnetoresistiven Schichtanordnungen, die jeweils zumindest bereichsweise, insbesondere möglichst vollständig, streifenförmig strukturiert sind, eine unterschiedliche Breite der Streifen dieser magnetoresistiven Schichtanordnungen gezielt so einstellbar ist, dass hinsichtlich des Messbereiches des insgesamt erhaltenen Sensorelementes oder der insgesamt erhaltenen Gradiometeranordnung für den zu messenden Magnetfeldgradienten ein über den Einzelmessbereich einer einzelnen Schichtanordnung hinausgehender Gesamtmessbereich der mehreren Schichtanordnungen erhalten wird.

Daneben ist gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Sensorelement und die erfindungsgemäße Gradiometeranordnung sehr kompakt aufbaubar bzw. unter Beanspruchung eines sehr kleinen Bauraumes auf einem gemeinsamen Sensorchip integrierbar ist. Dies führt insbesondere zu einem geringen Aufwand für die Verpackung des Sensorelementes bzw. der Gradiometeranordnung und zu deutlich verringerten Fertigungs- und Montagekosten.

Schließlich hat sich bei dem erfindungsgemäßen Sensorelement und der erfindungsgemäßen Gradiometeranordnung vorteilhaft herausgestellt, dass sich vor allem bei magnetoresisitiven Schichtsystemen auf Grundlage des GMR-Effektes, die nach dem Spin-Valve-Prinzip arbeiten, die Steilheit der Kennlinie der magnetoresistiven Schichtanordnung, d. h. die Änderung des elektrischen Widerstandes in der Zwischenschicht als Funktion der Änderung eines von außen anliegenden Magnetfeldes, und damit auch der Arbeitsbereich bzw. der Einzelmessbereich und die Empfindlichkeit der magnetoresistiven Schichtanordnung sehr einfach über die Breite des Streifens, zu dem die Schichtanordnung in Draufsicht strukturiert bzw. ausgebildet ist, einstellen lässt.

Dabei sei betont, dass es prinzipiell genügt, wenn die Schichtanordnung in Draufsicht zumindest bereichsweise streifenförmig ausgebildet ist, bevorzugt ist sie jedoch zumindest weitgehend oder vollständig streifenförmig ausgebildet, worunter auch Mäander zu verstehen sind, die zumindest abschnittweise streifenförmig ausgebildet sind.

Es ist somit nun möglich, auf einem gemeinsamen Substrat oder einem gemeinsamen Sensorchip mehrere, miteinander verschaltete magnetoresistive Schichtanordnungen aufzubringen, die unterschiedliche Strukturbreiten, bzw. Streifenbreiten und somit unterschiedliche Empfindlichkeiten und Arbeitsbereiche aufweisen, so dass sich ein vergrößerter Gesamtmessbereich ergibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Streifen eine Breite im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm, insbesondere von 1 µm bis 100 µm, aufweisen.

Als besonders vorteilhaft hat sich weiter herausgestellt, wenn das Sensorelement zwei oder bevorzugt drei magnetoresistive Schichtanordnungen aufweist, wobei eine erste magnetoresistive Schichtanordnung streifenförmig strukturiert ist mit einer ersten Streifenbreite, die im Bereich zwischen 0,5 µm und 2 µm liegt, wenn eine zweite magnetoresistive Schichtanordnung streifenförmig strukturiert ist mit einer zweiten Streifenbreite, die im Bereich zwischen 8 µm und 15 µm liegt, und wenn eine dritte magnetoresistive Schichtanordnung streifenförmig strukturiert ist mit einer dritten Streifenbreite, die im Bereich zwischen 3 µm und 7 µm liegt. Auf diese Weise lassen sich besonders gut Magnetfeldgradienten über mindestens fünf Größenordnungen bei typischen Feldern um 5 mTesla messen.

Vorteilhaft ist weiter, wenn im Fall des erfindungsgemäßen Sensorelementes bzw. im Fall der erfindungsgemäßen Gradiometeranordnung auf dem Substrat mit den magnetoresistiven Schichtanordnungen gleichzeitig auch eine damit verschaltete elektrische Auswerteeinheit vorgesehen ist. Diese kann jedoch auch außerhalb des gemeinsamen Substrates angeordnet sein, was aber das Vorsehen von Signalausgängen bzw. Schnittstellen und eine größere Bauform erfordert.

Eine besonders einfache und vorteilhafte Gradiometeranordnung ergibt sich schließlich, wenn zwei oder bevorzugt drei Gradiometervollbrücken auf dem gemeinsamen Substrat vorgesehen sind, wobei jede dieser Gradiometervollbrücken insbesondere vier nach Art einer Wheatstone-Brücke verschaltete magnetoresistive Schichtanordnungen aufweist, wobei die Streifenbreiten innerhalb dieser zu einer Wheatstone-Brücke verschalteten magnetoresistiven Schichtanordnungen bevorzugt gleich sind, und wobei sich die Streifenbreiten zwischen den verschiedenen Wheatstone-Brückenschaltungen zugeordneten magnetoresistiven Schichtanordnungen jeweils unterscheiden.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer magnetoresistiven Schichtanordnung auf einem Substrat, Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Wheatstone-Brückenschaltung mit vier magnetoresisitiven Schichtanordnungen gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Prinzipskizze eines Gradiometers mit einer Gradiometervollbrücke, Fig. 4 eine Detaildarstellung von Fig. 3 mit mäanderförmigen magnetoresistiven Schichtanordnungen und Fig. 5 eine Anordnung von mehreren Gradiometervollbrücken bzw. Gradiometern gemäß Fig. 4 auf einem gemeinsamen Substrat zu einer Gradiometeranordnung.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung geht zunächst von einer in Fig. 1 dargestellten, an sich bekannten magnetoresistiven Schichtanordnung 5 auf Grundlage des GMR-Effektes aus, die nach dem Spin-Valve-Prinzip arbeitet.
Im Einzelnen ist gemäß Fig. 1 ein Substrat 10 vorgesehen, auf dem sich bereichsweise eine Anpassschicht 11 ("Bufferschicht"), beispielsweise aus Eisen oder Nickel-Eisen, befindet. Auf der Anpassschicht 11 ist eine Referenzschicht 12, deren Richtung der Magnetisierung zumindest weitestgehend unabhängig von der Richtung eines äußeren Magnetfeldes ist, angeordnet. Die Referenzschicht 12 besteht bevorzugt aus zwei Teilschichten, beispielsweise einer antiferromagnetischen Schicht aus Nickeloxid mit einer Dicke von beispielsweise 50 nm und einer weichmagnetischen Schicht aus Nickel-Eisen mit einer Dicke von beispielsweise 5 nm. Auf der Referenzschicht 12 befindet sich dann weiter eine nichtmagnetische, elektrisch leitfähige Zwischenschicht 13, beispielsweise aus Kupfer. Auf der Zwischenschicht 13 ist eine weichmagnetische Detektionsschicht 14 angeordnet, deren Richtung der Magnetisierung sich zumindest näherungsweise parallel zu der Richtung eines äußeren Magnetfeldes orientiert, so dass sich über den GMR-Effekt als Funktion des Winkels zwischen der Richtung der Magnetisierung in der Referenzschicht 12 und der Richtung der Magnetisierung in der Detektionsschicht 14 eine Änderung des elektrischen Widerstandes in der Zwischenschicht 13 ergibt. Die Detektionsschicht 14 ist beispielsweise eine weichmagnetische Nickel- Eisen-Schicht mit einer Dicke von 5 nm. Auf der Detektionsschicht 14 befindet sich abschließend eine Deckschicht 15, die beispielsweise aus Tantal besteht.
Die magnetoresistive Schichtanordnung 5 auf dem Substrat 10 ist gemäß Fig. 1 in Draufsicht streifenförmig strukturiert, wobei der in Draufsicht sichtbare Streifen 16 eine Breite b aufweist, die zwischen 0,5 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 1 µm und 100 µm, liegt.
Die Fig. 2 zeigt, wie vier magnetoresistive Schichtanordnungen 5 gemäß Fig. 1, die sich auf dem gemeinsamen Substrat 10 befinden, zu einer Wheatstone-Brücke miteinander verschaltet sind, so dass sich ein erstes Gradiometer 30 ergibt. Insbesondere ist im Fall von Fig. 2 vorgesehen, dass die magnetoresistiven Schichtanordnungen 5 jeweils in Form von gleich breiten Streifen 16 strukturiert sind, die jeweils eine Streifenbreite b aufweisen, wobei darunter auch mäanderförmig strukturierte magnetoresistive Schichtanordnungen 5 zu verstehen sind.
Fig. 3 zeigt in Weiterführung der Prinzipskizze gemäß Fig. 2, wie auf dem Substrat 10 die Wheatstone-Brückenschaltung in eine erste Halbbrücke 19 und eine zweite Halbbrücke 20 gegliedert ist, die räumlich nebeneinander angeordnet sind, wobei die erste Halbbrücke 19 und die zweite Halbbrücke 20 gemäß Fig. 2 zu einer Vollbrücke miteinander verschaltet sind. Weiter weist sowohl die erste Halbbrücke 19 als auch die zweite Halbbrücke 20 jeweils zwei magnetoresistive Schichtanordnungen 5 gemäß Fig. 1 auf, die jeweils in Fomr von Strifen 16 mit einer Streifenbreite b strukturiert sind.
Die Fig. 4 zeigt eine präzisere Darstellung der ersten Halbbrücke 19 bzw. der zweiten Halbbrücke 20 gemäß Fig. 3, so dass erkennbar ist, dass die magnetoresistiven Schichtanordnungen 5 gemäß Fig. 3 jeweils in Form von mäanderförmigen, eng benachbarten magnetoresistiven Schichtanordnungen 5 ausgeführt sind.
Weitere Details zum Aufbau der magnetoresistiven Schichtanordnung 5 und deren Verschaltung zu einer Wheatstone-Brücke bzw. zu einem Gradiometer 30 sind in DE 101 28 135.8 ausführlich erläutert, so dass auf diese Details hier nicht weiter eingegangen werden muss.
Die Fig. 5 zeigt ein Sensorelement in Form einer Gradiometeranordnung 40 mit insgesamt drei Gradiometern bzw. Gradiometervollbrücken, einem ersten Gradiometer 30, einem zweiten Gradiometer 31 und einem dritten Gradiometer 32, die auf dem gemeinsamen Substrat 10 zu der Gradiometeranordnung 40 miteinander verschaltet sind. Bevorzugt ist auf dem Substrat 10 auch noch eine nicht dargestellte elektrische Auswerteeinheit vorgesehen.
Die einzelnen Gradiometer 30, 31, 32 sind prinzipiell gleich und jeweils entsprechend Fig. 2, Fig. 3 oder Fig. 4 aufgebaut. Sie unterscheiden sich lediglich dadurch, dass die sie in Draufsicht jeweils bildenden streifenförmigen magnetoresistiven Schichtanordnungen 5 innerhalb eines Gradiometers 30, 31, 32 jeweils gleiche aber von Gradiometer zu Gradiometer jeweils unterschiedliche Streifenbreiten aufweisen.
So beträgt die Streifenbreite b gemäß Fig. 1 bei dem ersten Gradiometer 30, d. h. jedem der dieses Gradiometer bildenden magnetoresistiven Schichtanordnungen 5 gemäß Fig. 1, beispielsweise 0,5 µm bis 2 µm, bei dem zweiten Gradiometer 31 entsprechend beispielsweise 3 µm bis 7 µm, und bei dem dritten Gradiometer 32 entsprechend beispielsweise 8 µm bis 15 µm.
Die Streifenbreiten sind so gewählt, dass sich die Einzelmessbereiche der einzelnen Gradiometer 30, 31, 32 zu einem darüber hinaus gehenden Gesamtmessbereich der Gradiometeranordnung 40 zusammensetzen.
Insbesondere beruht die Anordnung 40 auf der Erkenntnis, dass bei geringen Streifenbreiten von beispielsweise 1,5 µm die Änderung des elektrischen Widerstandes als Funktion eines sich ändernden Magnetfeldes eine geringere Steigung aufweist als bei einer größeren Streifenbreite von beispielsweise 10 µm.
Weiter nimmt die Widerstandsänderung pro Magnetfeldänderung mit der Streifenbreite innerhalb gewisser Grenzen zu, so dass es vorteilhaft ist, mehrere Gradiometer 30, 31, 32 auf dem gemeinsamem Substrat 10 anzuordnen, die deutlich voneinander verschiedene Streifenbreiten aufweisen, und die so unterschiedliche Messbereiche abdecken.
Zur optimalen Anpassung der Gradiometeranordnung 40 an den gewünschten Messbereich für einen Magnetfeldgradienten ist es somit ausreichend, die Widerstandsänderung als Funktion der Magnetfeldänderung für verschiedene magnetoresistive Schichtanordnungen 5 gemäß Fig. 1 aufzunehmen, und anschließend aus diesen Messkurven die für den Einzelfall, d. h. den gewünschten Messbereich für einen Magnetfeldgradienten, optimale Kombination aus Gradiometern 30, 31, 32 mit jeweils zugehörigen Streifenbreiten zusammenzustellen.
Dabei kann es je nach Einzelfall genügen, lediglich zwei Gradiometer auf dem Substrat 10 anzuordnen, es aber auch erforderlich sein, abweichend von Fig. 5, eine über drei hinausgehende Zahl von Gradiometern 30, 31, 32 vorzusehen.
Insgesamt ist es eine wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass sich die Kennliniensteilheit bei magnetoresistiven Schichtsystemen auf der Grundlage des GMR- Effektes, die insbesondere nach dem Spin-Valve-Prinzip arbeiten, in Abhängigkeit von der Strukturbreite der streifenförmigen Strukturen verändern und gezielt einstellen lässt.

Claims

1. Sensorelement, insbesondere zur Messung von Magnetfeldgradienten, mit einem Substrat und einer Mehrzahl von auf dem Substrat angeordneten magnetoresistiven Schichtanordnungen, wobei die Schichtanordnungen in Draufsicht jeweils zumindest bereichsweise als Streifen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schichtanordnung (5) mit zumindest bereichsweise einem ersten Streifen (16) mit einer ersten Streifenbreite (b) und eine zweite Schichtanordnung mit zumindest bereichsweise einem zweiten Streifen mit einer von der ersten Streifenbreite verschiedenen zweiten Streifenbreite vorgesehen ist.

2. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen eine Breite im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm, insbesondere von 1 µm bis 100 µm, aufweisen.

3. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetoresistiven Schichtanordnungen auf Basis des GMR- Effektes oder des AMR-Effektes unter Verwendung von gekoppelten Multilagen oder nach dem Spin-Valve-Prinzip arbeiten.

4. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtanordnungen in Draufsicht zumindest weitgehend streifenförmig und insbesondere in Form von Streifenmäandern ausgebildet sind.

5. Gradiometeranordnung mit einer ersten Gradiometerbrücke (30) mit insbesondere vier nach Art einer Wheatstone-Brücke verschalteten ersten magnetoresistiven Schichtanordnungen (5), die in Draufsicht jeweils zumindest bereichsweise als Streifen (16) mit einer ersten Streifenbreite (b) ausgebildet sind, einer zweiten Gradiometerbrücke (31) mit insbesondere vier nach Art einer Wheatstone-Brücke verschalteten zweiten magnetoresistiven Schichtanordnungen, die in Draufsicht jeweils zumindest bereichsweise als Streifen mit einer von der ersten Streifenbreite (b) verschiedenen zweiten Streifenbreite ausgebildet sind, und einer dritten Gradiometerbrücke (32) mit insbesondere vier nach Art einer Wheatstone-Brücke verschalteten magnetoresistiven Schichtanordnungen, die in Draufsicht jeweils zumindest bereichsweise als Streifen mit einer von der ersten und der zweiten Streifenbreite verschiedenen dritten Streifenbreite ausgebildet sind, und wobei die Gradiometerbrücken (30, 31, 32) auf einem gemeinsamen Substrat (10) angeordnet sind.

6. Gradiometeranordnung mit einer ersten Gradiometerbrücke (30) mit insbesondere vier nach Art einer Wheatstone-Brücke verschalteten ersten magnetoresistiven Schichtanordnungen (5), die in Draufsicht jeweils zumindest bereichsweise als Streifen (16) mit einer ersten Streifenbreite (b) ausgebildet sind, und einer zweiten Gradiometerbrücke (31) mit insbesondere vier nach Art einer Wheatstone-Brücke verschalteten zweiten magnetoresistiven Schichtanordnungen, die in Draufsicht jeweils zumindest bereichsweise als Streifen mit einer von der ersten Streifenbreite (b) verschiedenen zweiten Streifenbreite ausgebildet sind, wobei die Gradiometerbrücken (30, 31) auf einem gemeinsamen Substrat (10) angeordnet sind.

7. Gradiometeranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen eine Streifenbreite im Bereich von 0,5 µm bis 200 µm, insbesondere von 1 µm bis 100 µm, aufweisen.

8. Gradiometeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Streifenbreite (b) zwischen 0,5 µm und 2 µm oder zwischen 8 µm und 15 µm ausgewählt ist, und dass die zweite Streifenbreite zwischen 3 µm und 7 µm ausgewählt ist.

9. Gradiometeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Streifenbreite (b) zwischen 0,5 µm und 2 µm, die zweite Streifenbreite zwischen 8 µm und 15 µm und die dritte Streifenbreite zwischen 3 µm und 7 µm ausgewählt ist.

10. Gradiometeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame, mit den magnetoresistiven Schichtanordnungen verschaltete elektrische Auswerteeinheit vorgesehen ist, die insbesondere ebenfalls auf dem Substrat (10) angeordnet ist.

11. Gradiometeranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetoresistiven Schichtanordnungen jeweils auf Basis des GMR-Effektes oder des AMR-Effektes unter Verwendung von gekoppelten Multilagen oder nach dem Spin-Valve- Prinzip arbeiten.

12. Gradiometeranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtanordnungen jeweils in Draufsicht zumindest weitgehend streifenförmig und insbesondere in Form von Streifenmäandern ausgebildet sind.

13. Verfahren zur Messung von Magnetfeldgradienten mit einem Sensorelement, insbesondere einer Gradiometeranordnung, nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von magnetoresistiven Schichtanordnungen auf einem gemeinsamen Substrat erzeugt wird, die jeweils zumindest bereichsweise als Streifen ausgebildet sind, wobei sich die Breite der Streifen bei mindestens zwei der Streifen zweier voneinander verschiedener Schichtanordnungen unterscheidet, und wobei die unterschiedliche Einstellung der Breite der Streifen bei deren Erzeugung derart erfolgt, dass hinsichtlich des Messbereiches des Sensorelementes für den Magnetfeldgradienten ein über den Einzelmessbereich einer einzelnen Schichtanordnung hinausgehender Gesamtmessbereich der mehreren Schichtanordnungen erhalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung des Gesamtmessbereiches mindestens drei Schichtanordnungen mit drei voneinander verschiedenen Streifenbreiten eingesetzt werden, und dass die Einzelmessbereiche über eine Anpassung der Streifenbreiten derart eingestellt werden, dass sich ein gewünschter Gesamtmessbereich ergibt.

15. Verwendung eines Sensorelementes oder einer Gadiometeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Messung von Magnetfeldgradienten über mindestens 5 Größenordnungen bei magnetischen Feldstärken von 1 µT bis 30 mT, insbesondere von 1 µT bis 10 mT.