DE19644290A1 - Sensorelement zur gleichzeitigen Messung von zwei verschiedenen Eigenschaften einer chemisch sensitiven Substanz - 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 können, 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 Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen genaueren Sensor durch Reduzierung der Querempfindlichkeit desselben zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Sensorelement gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch einen Sensor, der auf einem Piezo-Schwingquarz basiert und auf dem Quarzkristall zusätzlich einen Interdigitalkondensator, ei­ nen Heizer und einen Temperaturfühler enthält, gleichzeitig die Änderungen der mechanischen Eigenschaften und der elek­ trischen Eigenschaften derselben chemisch sensitiven Schicht bezüglich der Konzentration eines nachzuweisenden Stoffes in der Umgebung, bezüglich der Sensortemperatur und bezüglich der zeitlichen Änderung der Sensortemperatur gemessen werden können.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen detaillierter erörtert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Sensorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

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

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

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Sensorelements 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wäh­ rend Fig. 2 einen Querschnitt durch das Sensorelement 10 entlang der Linie A-A' von Fig. 1, und Fig. 3 eine Ansicht von unten, d. h. der anderen Seite, des Sensorelements 10 von Fig. 1 zeigen. Für Fachleute ist es offensichtlich, daß die Terminologie "Draufsicht" bzw. "obere" und "untere" ledig­ lich auf die Darstellung in den Figuren bezogen ist, da das Sensorelement 10 abhängig vom Anwendungsfall ebenfalls mit der in Fig. 1 dargestellten Seite nach unten eingesetzt wer­ den kann.

Das Sensorelement 10 weist ein Substrat 12 auf, das bei ei­ nem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Quarz­ kristallscheibe mit einem Durchmesser von etwa 10 mm sein kann. Selbstverständlich kann das Substrat 12 andere Formen und auch Formen mit Oberflächen, die nicht zueinander paral­ lel sind, aufweisen, wobei das Material des Substrats 12 ebenfalls nicht auf Quarzkristall beschränkt ist, sondern eines einer Vielzahl von anderen piezoelektrischen Materia­ lien sein kann. Wie es bereits beschrieben wurde, eignet sich jedoch Quarzkristall aufgrund seiner niedrigen Dielek­ trizitätskonstante besonders gut.

Auf der in Fig. 1 gezeigten "oberen" Seite des Substrats 12 ist eine erste Metallelektrode 14a gebildet, der eine zweite Metallelektrode 14b auf der anderen Seite des Substrats ge­ genüberliegt. Beide Metallelektroden sind bei einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kreis­ förmig und weisen einen Durchmesser auf, der etwa einem Drittel des Durchmessers des Substrats entspricht. Das Ver­ hältnis des Durchmessers einer Metallelektrode 14a oder 14b zu dem Durchmesser des Substrats 12 ist jedoch in einem großen Bereich frei wählbar, wobei die beiden Metallelek­ troden 14a und 14b auch einen voneinander unterschiedlichen Durchmesser haben können. Die beiden Metallelektroden weisen Kontaktierungselektroden 16a bzw. 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 und 14b und dem Substrat 12 besteht, eine akustische Schwingung zu er­ zeugen.

Ein Temperaturfühler 18 (in Fig. 1 gezeigt) ist auf dem Sub­ strat 12 derart angeordnet, daß er die erste Metallelektrode 14a möglichst eng umschließt. Der Temperaturfühler 18 weist ebenfalls zwei Kontaktierungsstellen 20 auf, zwischen die beispielsweise ein herkömmliches Multimeter geschaltet wer­ den kann, um über den elektrischen Widerstand des Tempera­ turfühlers 18, der auf bekannt Art und Weise von der Tempe­ ratur des Temperaturfühlers abhängt, die Temperatur des Sub­ strats 12 bzw. des Sensorelements 10 zu bestimmen.

Um die erste Metallelektrode 14a herum sind, wie es in Fig. l gezeigt ist, ein erster Interdigitalkondensator 22a sowie ein zweiter Interdigitalkondensator 22b angeordnet. Der er­ ste Interdigitalkondensator 22a und der zweite Interdigital­ kondensator 22b sind zu dem Mittelpunkt der ersten Metall­ elektrode 14a punktsymmetrisch ausgeführt. Beide Interdigi­ talkondensatoren, die alternativ auch unsymmetrisch und von­ einander unterschiedlich ausgeführt sein können, weisen je­ weils ein erstes Elektrodenelement 24a, 26a sowie ein zwei­ tes Elektrodenelement 24b, 26b auf. Somit bilden das erste Elektrodenelement 24a und das zweite Elektrodenelement 24b den ersten Interdigitalkondensator 22a, während das erste Elektrodenelement 26a und das zweite Elektrodenelement 26b den zweiten Interdigitalkondensator 22b bilden. Die jeweili­ gen 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 Substrats 12 befindet sich ein Widerstandsheizer 28, der eine mäanderförmige Elek­ trodenkonfiguration aufweist, wobei die Breiten der Teil­ stücke des Mäanders so gewählt sind, daß sich auf jeder Lei­ terbahn die gleiche Temperatur einstellen wird. Wenn der ohmsche Widerstand der Elektroden des Widerstandsheizers 28 gemessen wird, kann ebenfalls ohne Verwendung des Tempera­ turfühlers 18 die Temperatur des Substrats 12 bzw. des Sen­ sorelements 10 bestimmt werden. Der Temperaturfühler 18 kann somit auch weggelassen werden, wobei eine genauere Steuerung der Temperatur des Sensorelements 10 jedoch mit dem Tempera­ turfühler 18 gewährleistet ist, der ebenso wie der Wider­ standsheizer 28 mit einer geeigneten, für Fachleute bekann­ ten Regelelektronik verbunden werden kann, um sowohl eine konstante Temperatur des Sensorelements 10 als auch belie­ bige gewünschte dynamische Temperaturverläufe einzustellen.

Fig. 1 zeigt die Seite des Sensorelements 10, auf der eine chemisch sensitive Schicht 30 aufgebracht ist. Die mehrfa­ chen Bezugslinien zum Bezugszeichen 30, das für die chemisch sensitive Schicht steht, sollen schematisch verdeutlichen, daß die chemisch sensitive Schicht 30, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist, über allen Komponenten des Sensorelements 10 nach deren Herstellung aufgebracht worden ist. Zur Her­ stellung des Sensorelements 10 wird auf das Substrat 12 mit­ tels 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 Interdigitalkon­ densatoren 22a, 22b und der Widerstandsheizer 28 aufge­ bracht. Nach Fertigstellung dieser genannten Komponenten wird die Oberfläche des Sensorelements 10, die die Interdi­ gitalkondensatoren aufweist, mit der chemisch sensitiven Schicht 30 überzogen. Chemisch sensitive Schichten für die Gassensorik sind beispielsweise modifizierte Polymere oder Polysiloxane mit eingebauten Adsorptionszentren für interes­ sierende chemische Stoffe. Für Fachleute ist es jedoch of­ fensichtlich, daß es für die vorliegende Erfindung nicht we­ sentlich ist, ob die gesamte Oberfläche des Sensorelements 10, nur ein Teil der Oberfläche oder nur ein Teil einer Seite beschichtet werden, solange zumindest ein Interdigi­ talkondensator oder die erste Metallelektrode wirksam mit der chemisch sensitiven Substanz 30 verbunden ist, um eine Eigenschaft derselben als Reaktion auf eine Adsorption eines interessierenden Stoffes zu erfassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung integriert somit das Schwingquarzsystem, das aus dem Substrat 12 und den beiden Metallelektroden 14a und 14b be­ steht, die Interdigitalkondensatoren 22a und 22b, den Wider­ standsheizer 28 und den Temperaturfühler 18 in einem einzi­ gen Sensorelement 10, wodurch es möglich ist, die im Stand der Technik vorhandenen vorher erwähnten 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 Ar­ ray aus einem Schwingquarz-Sensor und einem Interdigitalkon­ densator-Sensor auf jeweils einem eigenen Substrat vorsieht, hat die Erfindung den Vorteil, Daten der gleichen chemisch sensitiven Substanz 30 zu liefern, die sich also auf die im wesentlichen gleichen Stoffkonzentrationen, auf die im we­ sentlichen gleiche Temperatur und auf den im wesentlichen gleichen Alterungsgrad der chemisch sensitiven Schicht 30 beziehen. Die Randbedingungen bezüglich der chemisch sensi­ tiven Substanz für eine Erfassung zweier verschiedener Ei­ genschaften der chemisch sensitiven Substanz sind demnach im wesentlichen identisch.

Wie es zu Eingang bereits erwähnt wurde, ist die Adsorption eine chemische oder physikalische Reaktion, die im Idealfall reversibel abläuft, wobei bei sinkender Konzentration in der Umgebung die adsorbierten Moleküle wieder an die Umgebung abgegeben werden. Um diesen Gleichgewichtszustand in für praktische Messung sinnvollen Zeiträumen zu erreichen, benö­ tigen viele chemisch sensitive Schichten 30 aus thermodyna­ mischen Gründen eine Betriebstemperatur, die meist deutlich über der Zimmertemperatur liegt. Der Widerstandsheizer 28, der auch als eine andere für Fachleute bekannte Heizeinrich­ tung ausgeführt sein kann, sorgt mit Hilfe des Temperatur­ fühlers 18 sowie einer für Fachleute bekannten Regelelektro­ nik für die entsprechende 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 der Sensor während seiner Lebensdauer liefert, werden somit nach und nach immer unsicherer, je länger die Kalibrierung mit bekannten Prüfkonzentrationen zurückliegt. Kalibrationen mit Prüfgasen sind jedoch aufwendig und in manchen Fällen schwierig zu bewerkstelligen, da chemische Sensoren fest in einer bestimmten Umgebung eingebaut sein können und zuerst ausgebaut werden müssen, um kalibriert zu werden. Werden jedoch nicht Absolutwerte im Gleichgewichts­ zustand, sondern relative Änderungen als Reaktion auf Stö­ rungen des Gleichgewichts gemessen, so stört die Drift der Absolutwerte nicht. Das Gleichgewicht wird hierbei für quasi statische Konzentrationen periodisch durch eine plötzliche Änderung der Temperatur gestört, wonach die Zeitkonstanten der Annäherung der Eigenschaften der chemisch empfindlichen Substanz 30 an den neuen Gleichgewichtszustand bestimmt wer­ den. Solche Meßverfahren sind in M. Roth, R. Hartinger, R.

Faul, H. -E. Endres, Performance Enhancement of Organic Coa­ ted Gassensors by Temperature Modulation, Vortrag, Interna­ tional Meeting of Chemical Sensor, 25.07.-29.07.1996, Gai­ thersburg, USA (zur Veröffentlichung in Sensors & Actuators B eingereicht), beschrieben.

Für Fachleute ist es offensichtlich, daß die Kombination des Schwingquarz-Sensorsystems 12, 14a, 14b, das eine mechani­ sche Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz 30 erfaßt, mit den Interdigitalkondensatoren 22a und 22b, die eine zweite Einrichtung zum Erfassen einer weiteren von der er­ sten Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz 30 unter­ schiedlichen Eigenschaft derselben sind, lediglich beispiel­ haft ist, wobei das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzt ist, die beschriebenen Vorteile der Erfin­ dung dadurch zu erhalten, einerseits eine mechanische Eigen­ schaft der chemisch sensitiven Substanz 30 und andererseits eine elektrische Eigenschaft der chemisch sensitiven Sub­ stanz 30 zu erfassen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann z. B. auf dem Substrat 12 statt der ersten und der zwei­ ten Metallelektrode zusätzlich zu den Interdigitalkondensa­ toren 22a und 22b eine Elektrodenkonfiguration aufweisen, die darauf ausgerichtet ist, keine Kapazität zu messen, son­ dern z. B. eine Leitfähigkeit der chemisch sensitiven Schicht 30. Das Sensorelement 10 mißt in dieser Konfiguration zwei elektrische Eigenschaften der chemisch sensitiven Substanz 30, welche jedoch voneinander unterschiedliche Eigenschaften sind, die beim Beispiel der Gasmessung durch die Feuchtig­ keit unterschiedlich beeinflußt werden, d. h. unterschiedli­ che Querempfindlichkeiten besitzen.

Ferner ist es für Fachleute offensichtlich, daß das vorlie­ gende Sensorelement 10 zur Messung nicht nur von Gaskonzen­ trationen, sondern ebenfalls von Flüssigkeitskonzentrationen eingesetzt werden kann, wobei dann beispielsweise auf der Unterseite des Sensorelements 10, auf der der Widerstands­ heizer 28 vorgesehen 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 leitfä­ higen Flüssigkeit bestimmt werden soll.

Claims (14)

1. Sensorelement (10) zur Messung einer Stoffkonzentration in einem Fluid mit folgenden Merkmalen:
einem Substrat (12);
einer auf mindestens einen Stoff in dem Fluid chemisch sensitiven Substanz (30);
einer ersten Einrichtung (12, 14a, 14b) zum Erfassen einer Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30), die durch den mindestens einen Stoff beeinflußbar ist;
einer zweiten Einrichtung (22a, 22b) zum Erfassen von mindestens einer weiteren Eigenschaft der chemisch sen­ sitiven Substanz (30), die durch den mindestens einen Stoff beeinflußbar ist,
wobei die chemisch sensitive Substanz (30), die erste Einrichtung (12, 14a, 14b) zum Erfassen der einen Ei­ genschaft und die zweite Einrichtung (22a, 22b) zum Er­ fassen der weiteren Eigenschaft mit dem Substrat (12) verbunden sind, derart, daß zur Erfassung der einen Ei­ genschaft und der weiteren Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30) im wesentlichen gleiche Rand­ bedingungen vorhanden sind.

2. Sensorelement (10) gemäß Anspruch 1, bei dem die eine Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30) eine mechanische Eigenschaft ist, während die weitere Eigenschaft der chemisch sensitiven Sub­ stanz (30) eine elektrische Eigenschaft ist.

3. Sensorelement (10) gemäß Anspruch 2, bei dem die elektrische Eigenschaft die Dielektrizi­ tätszahl oder die Leitfähigkeit der chemisch sensitiven Substanz (30) ist, während die mechanische Eigenschaft die Masse, die Viskosität oder die Schersteifigkeit der chemisch sensitiven Substanz (30) ist.

4. Sensorelement gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (12) eine Quarzkristallscheibe ist.

5. Sensorelement gemäß Anspruch 4, bei dem die erste Einrichtung (12, 14a, 14b) eine erste und eine zweite auf dem Substrat (12) angeordnete Me­ tallelektrode aufweist, welche mit dem Substrat (12) derart verbunden sind, daß sich eine piezoelektrische Schwingung des Substrats (12) als Reaktion auf eine an die erste und die zweite Metallelektrode (14a, 14b) an­ gelegte elektrische Schwingung ergibt.

6. Sensorelement gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem die zweite Einrichtung (22a, 22b) zum Erfassen einer elektrischen Eigenschaft der chemischen Substanz (30) ein Interdigitalkondensator ist, dessen Kapazität und/oder Leitfähigkeit als Reaktion auf eine Änderung einer elektrischen Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30) verändert wird.

7. Sensorelement gemäß Anspruch 6, bei dem die chemisch sensitive Substanz (30) als che­ misch sensitive Schicht über die erste (12, 14a, 14b) und die zweite Einrichtung (22a, 22b) aufgebracht ist.

8. Sensorelement gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das zusätzlich zur ersten und zur zweiten Einrichtung mehrere erste und mehrere zweite Einrichtungen auf­ weist, die die eine bzw. die weitere Eigenschaft erfas­ sen, wobei sich die mehreren ersten bzw. die mehreren zweiten Einrichtungen bezüglich ihrer Geometrie jeweils voneinander unterscheiden können.

9. Sensorelement (10) gemäß Anspruch 8, bei dem die mehreren zweiten Einrichtungen mehrere In­ terdigitalkondensatoren (22a, 22b) sind, die sich in ihren Breiten der ersten und zweiten Elektrodenelemente (24a, 26a, 24b, 26b) voneinander unterscheiden können.

10. Sensorelement gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Heizeinrichtung (28) aufweist.

11. Sensorelement gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Temperaturerfassungseinrichtung (18) aufweist.

12. Sensorelement gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem die Heizeinrichtung (28) konfiguriert ist, um den Bereich, den die zweite Einrichtung (22a, 22b) ein­ nimmt, im wesentlichen gleichmäßig zu erwärmen.

13. Sensorelement (10) gemäß Anspruch 11 oder 12 in Rückbe­ zug auf Anspruch 4, bei dem die Heizeinrichtung (28) und die Temperaturer­ fassungseinrichtung (18) auf unterschiedlichen Seiten des Substrats (12) angeordnet sind.

14. Sensorelement gemäß Anspruch 13, bei dem die mindestens eine zweite Einrichtung (22a, 22b) zum Erfassen der weiteren Eigenschaft der chemisch sensitiven Substanz (30) und die Temperaturerfassungs­ einrichtung (18) auf einer Seite des Substrats (12) an­ geordnet sind, während die Heizeinrichtung (28) auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats (12) angeordnet ist.