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DE4334578A1 - Spectrally tunable IR-sensor - Google Patents

Spectrally tunable IR-sensor

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DE4334578A1
DE4334578A1 DE19934334578 DE4334578A DE4334578A1 DE 4334578 A1 DE4334578 A1 DE 4334578A1 DE 19934334578 DE19934334578 DE 19934334578 DE 4334578 A DE4334578 A DE 4334578A DE 4334578 A1 DE4334578 A1 DE 4334578A1
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Germany
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infrared
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infrared sensor
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Dirk Winfried Dipl In Rossberg
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Rossberg Dirk Winfried Dipl-Ing 82418 Murnau
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Analyse von Infrarot-Fluoreszenz- bzw. Absorptionsspektren zur qualitativen und quantitativen Spezifizierung von Flüssigkeiten und Gasen ist ein lange bekanntes und heute gängiges Verfahren. Herkömmliche IR-Spektrometer sind jedoch für den Laborbetrieb ausgelegt, und somit durch Größe, Gewicht, Leistungsverbrauch und nicht zuletzt den Systempreis für den portablen bzw. flächendeckenden Einsatz ungeeignet. Insbesonders die oft notwendige Kühlung des Detektors setzt dem Anwendungsgebiet Grenzen. Die vor Ort entnommenen Proben werden üblicherweise zur Untersuchung ins Labor gebracht. Dabei werfen besonders chemische Veränderung der Proben bei instabilen Verbindungen auf dem Transport erhebliche Probleme auf (Stichwort artefaktfreie Probennahme). In-Situ-Messungen sind nur mit entsprechendem apperativen und somit finanziellen Aufwand möglich, da an jedem Meßpunkt ein eigenes Spektrometer aufgebaut werden muß. Flächendeckende Messungen z. B. zur Eingrenzung von Sanierungsflächen sind nahezu unmöglich.Analysis of infrared fluorescence or absorption spectra for qualitative and quantitative specification of liquids and gases is a long known and today common procedure. Conventional IR spectrometers are designed for laboratory use, however and thus by size, weight, power consumption and last but not least the system price for the portable or area-wide use unsuitable. Especially the often necessary cooling of the detector sets limits to the area of application. The samples taken on site will be usually brought to the laboratory for examination. Especially chemical throw Modification of the samples with unstable connections during transportation caused considerable problems (Keyword artifact-free sampling). In-situ measurements are only possible with the appropriate Apperative and thus financial effort possible, since there is a separate one at each measuring point Spectrometer must be built. Area measurements z. B. to narrow down Redevelopment areas are almost impossible.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Größe und den Preis gängiger IR-Spektrometer erheblich zu reduzieren.The invention specified in claim 1 is based on the problem, the size and the Reduce the price of common IR spectrometers considerably.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This problem is solved by the features listed in claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in den erweiterten Einsatzmöglichkeiten der Spektralanalyse in bezug auf den portablen Aufbau, die Anwendung bei Zimmertemperatur, sowie die niedrigen Kosten und die geringe Baugröße.The advantages achieved with the invention are in particular the extended ones Possible uses of spectral analysis in relation to the portable structure, the application at room temperature, as well as the low cost and small size.

Dies ist z. B. für den Umweltschutz ein wesentlicher Beitrag, da man zukünftig mit einem kleinen (ca. 5*5*5 cm³) Gerät vor Ort Schadstoffanalyse betreiben kann. Ebenso wichtig wie auch kosteneffizient ist die exakte Vermessung von schadstoffbelasteten Böden. Statt hunderter von Proben entnehmen und im Labor auswerten zu müssen, kann zukünftig mit dieser Erfindung vor Ort die genaue Sanierungsfläche festgelegt werden. Bei Einsatz des neuen Sensors in der Produktion können an jeder noch so unzugänglichen und entfernten Stelle Spektren aufgenommen werden, da der Platzbedarf äußerst gering sind, und die Auswertung räumlich getrennt vom Sensor vorgenommen werden kann. This is e.g. B. for environmental protection an important contribution, since in future you can use a small (approx. 5 * 5 * 5 cm³) device to perform pollutant analysis on site. The exact measurement of polluted soils is just as important as it is cost-effective. Instead of having to take hundreds of samples and evaluate them in the laboratory, this invention will in future be able to determine the exact renovation area on site. When using the new sensor in production, spectra can be recorded at any point, however inaccessible and distant, since the space requirement is extremely small and the evaluation can be carried out spatially separate from the sensor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen 1 und 9 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawings 1 and 9 and is in Described in more detail below.

Zur Aufnahme von IR-Spektren ist ein durchstimmbarer Monochromator vor einem breitbandig empfindlichen IR-Detektor nach Patentanspruch 26 notwendig. Fällt polychromatisches Licht von der Oberseite her auf die Struktur, so bildet das Spiegelpaar (Fig. 1, Pkt. 5 und Fig. 5, Pkt. 2) einen schmalbandigen, mehrdeutigen Interferenz-Filter mit einer Resonatorlänge d (Fig. 9, Pkt. 3), so daß nur ein definiertes Teilspektrum vom dahinterliegenden Breitband-IR-Detektor empfangen wird.A tunable monochromator in front of a broadband sensitive IR detector according to claim 26 is necessary to record IR spectra. Smaller polychromatic light from the upper side to the structure, the pair of mirrors forms (Fig. 1, Sec. 5 and FIG. 5, Pt. 2) a narrow-band, ambiguous interference filter with a resonator length d (Fig. 9, pt. 3 ), so that only a defined sub-spectrum is received by the broadband IR detector behind it.

Die realisierte Struktur besteht nach Patentanspruch 21 und 22 aus zwei Teilen, dem Infrarot- Filteroberteil mit integriertem Detektor (Fig. 1-4) und dem Infrarot-Filterunterteil (Fig. 5-8).The realized structure consists of two parts according to claims 21 and 22, the infrared filter upper part with an integrated detector ( Fig. 1-4) and the infrared filter lower part ( Fig. 5-8).

Es zeigt die Fig. 1 die Vorderansicht auf das Infrarot-Filteroberteil. Dabei ist auf ein Silizium- Waverstückchen (Fig. 1, Punkt 1) ganzflächig bis auf einen kleinen Kreis im Zentrum ein Isolator (z. B. Siliziumdioxid) aufgebracht. Darauf werden dünne Goldstreifen gedampft, die vom Rand bis fast an das Zentrum des Wavers reichen (Fig. 1 ,Pkt. 7). Diese werden wieder von einem Isolator überdampft (Fig. 1, Pkt. 6), der auch wieder den Kreis im Zentrum freiläßt, der später den Spiegel aufnehmen wird (Fig. 1, Pkt 5). Jetzt wird z. B. Platin derart aufgebracht, daß eine Serienschaltung von Platin-Goldübergängen entsteht, die auf Kontaktflächen (Fig. 1, Pkt. 8) beginnt bzw. endet. Eine Isolierschicht schützt die so entstandene Thermosäule, deren einer Materialübergang sich jeweils auf der Membran, der andere sich jeweils auf dem kalten Waver befindet, vor dem anschließend aufgebrachten vier Goldflächen nach Patentanspruch 9 und 11 (Fig. 1, Pkt. 4). Diese besitzen an den Außenecken vier "Ohren" (Fig. 1, Pkt. 2), die die Kontaktflächen nach Patentanspruch 19 darstellen. An vier Stellen ist die Membran nach Patentanspruch 23 durchbrochen (Fig. 1, Pkt. 3).1 it shows the Fig., The front view of the infrared filter top. An insulator (eg silicon dioxide) is applied to the entire surface of a silicon wafer piece ( FIG. 1, point 1 ) except for a small circle in the center. Thin gold strips are steamed on it, which extend from the edge to almost the center of the wave ( Fig. 1, point 7 ). These are again vaporized by an isolator ( Fig. 1, point 6 ), which again leaves the circle in the center free, which will later hold the mirror ( Fig. 1, point 5 ). Now z. B. applied platinum in such a way that a series connection of platinum-gold transitions occurs, which begins or ends on contact surfaces ( Fig. 1, point 8 ). An insulating layer protects the resulting thermopile, one of which is on the membrane, the other on the cold waver, from the four gold surfaces subsequently applied according to claims 9 and 11 ( Fig. 1, point 4 ). These have four "ears" on the outer corners ( FIG. 1, item 2 ), which represent the contact surfaces according to claim 19. The membrane is broken at four points according to claim 23 ( Fig. 1, point 3 ).

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Si-Waver entlang der Linie A-A′. Deutlich zu erkennen ist die dünne Membran (Fig. 2, Pkt. 1) nach Patentanspruch 21, die für die Durchstimmbarkeit des Filters und die gute thermische Isolation des Detektors nach Patentanspruch 38 sorgt. Die aufgebrachten Schichten (Fig. 2, Pkt. 2) lassen sich aufgrund ihrer extrem geringen Dicke so nicht auflösen. Fig. 2 shows a section through the Si waver along the line AA '. The thin membrane ( FIG. 2, point 1 ) according to claim 21, which ensures the tunability of the filter and the good thermal insulation of the detector according to claim 38, can be clearly seen. The layers applied ( FIG. 2, point 2 ) cannot be dissolved in this way due to their extremely small thickness.

Fig. 3 zeigt deshalb im Detail nochmals die beschriebene Schichtenfolge: Fig. 3, Punkt 1 ist die dünne Membran, die an ihrer Oberseite die fast ganzflächige - bis auf den zentrischen Kreis - Isolierschicht trägt (Fig. 3, Pkt. 3). Darüber sind die Goldbahnen gedampft (Fig. 3, Pkt. 6), die bis auf die äußersten Spitzen wieder von einer Isolierschicht abgedeckt sind (Fig. 3, Pkt. 3). Es folgen die Platinbahnen, die für die Serienschaltung der einzelnen Thermoelemente nach Patentanspruch 32 sorgen (Fig. 3, Pkt. 5). Eine weitere Isolationsschicht nach Patentanspruch 34 bedeckt die gesamte Thermosäule (Fig. 3, Pkt. 3). Darüber sitzen jetzt die vier Goldflächen (Fig. 3, Pkt. 7), die zur Auslenkung der Membran nach Patenanspruch 5, 6 und 11 und zur Spiegelabstandsbestimmung nach Patentanspruch 15 und 16 dienen. Die Rückseite der Membran ist zentrisch mit einer Absorptionsschicht nach Patentanspruch 37 bedampft (Fig. 3, Pkt. 7). FIG. 3 therefore shows the layer sequence described again in detail: FIG. 3, point 1 is the thin membrane which on its upper side carries the almost all-over - except for the central circular - insulating layer ( FIG. 3, point 3 ). The gold tracks are steamed over them ( Fig. 3, point 6 ), which are covered again with an insulating layer except for the outermost tips ( Fig. 3, point 3 ). This is followed by the platinum tracks, which ensure the series connection of the individual thermocouples according to claim 32 ( FIG. 3, point 5 ). Another insulation layer according to claim 34 covers the entire thermopile ( Fig. 3, point 3 ). The four gold surfaces ( FIG. 3, point 7 ) are now located above them, which serve to deflect the membrane according to patent claims 5, 6 and 11 and to determine the mirror spacing according to patent claims 15 and 16. The back of the membrane is centrally vaporized with an absorption layer according to claim 37 ( Fig. 3, point 7 ).

Fig. 4 zeigt die Rückseite des Infrarot-Filteroberteils. Dabei ist Fig. 4, Punkt 1, der Silizium- Waver, Fig. 4, Punkt 2 sind die vier Membrandurchbrüche, Fig. 4, Punkt 3, der aufgedampfte Absorber. Fig. 4, Punkt 4 stellt die Membranfläche dar, Fig. 4, Punkt 5 sind die schräg geätzten Flanken nach Patentanspruch 25 zwischen Membran und Silizium-Waver. Fig. 4 shows the back of the infrared filter upper part. Here, Fig. 4, item 1, the silicon wafer, Fig. 4, item 2 are the four membrane perforations, Fig. 4, point 3, the vapor-deposited absorber. Fig. 4, point 4 represents the membrane surface, Fig. 4, point 5 are the obliquely etched flanks according to claim 25 between the membrane and silicon wafer.

Es zeigt Fig. 5 die Vorderansicht auf das Infrarot-Filterunterteil. Fig. 5, Punkt 1 ist ein etwas größerer Silizium-Waver, in den eine Mulde mit vier daran angeschlossenen Gräben geätzt ist (Fig. 5, Pkt. 2). Anschließend wird der geätzte Waver mit einer dünnen Isolierschicht überzogen, dann wird die Mulde mit den Gräben goldbedampft. Auf die Waveroberfläche werden symmetrisch vier Goldbahnen strukturiert, die die Kontaktierung nach Patentanspruch 19 für die vier Goldflächen der Membran bilden (Fig. 5, Pkt. 3). Zwei weitere Goldbahnen kontaktieren analog die Thermosäule (Fig. 5, Pkt. 4).It shows Fig. 5, the front view of the infrared filter base. Fig. 5, point 1 is a slightly larger silicon wafer into which a trough with four trenches connected to it is etched ( Fig. 5, point 2 ). Then the etched waver is covered with a thin layer of insulation, then the trench is gold-coated with the trenches. Four gold tracks are structured symmetrically on the waver surface, which form the contact according to claim 19 for the four gold surfaces of the membrane ( FIG. 5, item 3 ). Two other gold tracks contact the thermopile analogously ( Fig. 5, point 4 ).

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C′ in Fig. 5. Fig. 6, Punkt 1 stellt den Silizium- Waver dar, in den eine Mulde mit den Gräben nach Patentanspruch 22 und 24 (Fig. 6, Pkt. 3) geätzt ist. Auch hier sind die aufgebrachten Schichten (Fig. 6, Pkt. 2) aufgrund ihrer Dicke nicht aufzulösen, weshalb in Fig. 7 die genaue Schichtenfolge dargestellt ist. Fig. 6 shows a section along the line CC 'in Fig. 5. Fig. 6, point 1 represents the silicon waver, in which a trough with the trenches according to claim 22 and 24 ( Fig. 6, point 3 ) is etched. Here, too, the applied layers ( FIG. 6, point 2 ) cannot be broken down due to their thickness, which is why the exact layer sequence is shown in FIG. 7.

Fig. 7, Punkt 1 ist der Silizium-Waver, in den die Mulde geätzt ist. Die Ätztiefe entspricht circa dem maximalen Spiegelabstand (Fig. 7, Pkt. 5). Die isolierende Schicht ist mit Fig. 7, Punkt 2 wiedergegeben, Fig. 7, Punkt 3 entspricht den verschiedenen Goldstrukturen. Die Rückseite ist mit einer Antireflexstruktur nach Patentanspruch 12 und 13 (Fig. 7, Pkt. 4) versehen. Fig. 7, point 1 is the silicon wafer into which the well is etched. The etching depth corresponds approximately to the maximum mirror distance ( Fig. 7, point 5 ). The insulating layer is shown in FIG. 7, point 2 , FIG. 7, point 3 corresponds to the different gold structures. The back is provided with an anti-reflective structure according to claims 12 and 13 ( Fig. 7, point 4 ).

In Fig. 8 ist die Rückseite des Infrarot-Filterunterteiles dargestellt. Fig. 8, Punkt 1 ist der Silizium-Waver, die sich in der Mitte befindliche Antireflex-Struktur wird von Fig. 8, Punkt 2 repräsentiert.In Fig. 8 the back of the infrared filter base is shown. Fig. 8, item 1 is the silicon wafer, which is located in the middle of anti-reflective structure is represented by Fig. 8, item 2.

Fig. 9 zeigt die Montage der beiden Infrarot-Filterteile übereinander, oben das Filteroberteil (Fig. 9, Pkt. 1) in Form der Membran und unten das Filterunterteil (Fig. 9, Pkt. 2) mit der Mulde. Der die detektierte Wellenlänge bestimmende Spiegelabstand ist durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet (Fig. 9, Pkt. 3). Fig. 9 shows the assembly of the two infrared filter parts one above the other, the top filter part ( Fig. 9, point 1 ) in the form of the membrane and the bottom filter part ( Fig. 9, point 2 ) with the trough. The mirror distance determining the detected wavelength is identified by a double arrow ( FIG. 9, item 3 ).

Durch Anlegen einer Gleichspannung U kann die Resonatorlänge d elektrostatisch nach Patentanspruch 7 eingestellt und nach Patentanspruch 17 geregelt werden, wobei diese durch Messung der Kapazität zwischen den Spiegelflächen bestimmt werden kann nach Patentanspruch 11 und 15 bzw. 16.The resonator length d can be electrostatically adjusted by applying a direct voltage U. Claim 7 set and regulated according to claim 17, these by Measurement of the capacity between the mirror surfaces can be determined according to claim  11 and 15 or 16.

Der vorgestellt abstimmbare IR-Sensor erweitert die Einsatzmöglichkeiten der Spektralanalyse erheblich in bezug auf den portablen Aufbau, die Anwendung bei Zimmertemperatur sowie die niedrigen Kosten und die geringe Baugröße.The tunable IR sensor presented expands the possible uses of spectral analysis considerable in terms of the portable structure, the use at room temperature and the low cost and small size.

Claims (43)

1. Infrarot-Sensor insbesondere für die Erfassung von IR-Fluoreszenz- und IR- Absorptionsspektren, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Sensor sich aus einem Infrarot-Filter und einem Infrarot-Detektor zusammensetzt.1. Infrared sensor in particular for the detection of IR fluorescence and IR absorption spectra, characterized in that the infrared sensor is composed of an infrared filter and an infrared detector. 2. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Sensor spektral-abstimmbar ist.2. Infrared sensor according to claim 1, characterized, that the infrared sensor is spectrally tunable. 3. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Filter und der Infrarot-Detektor monolithisch durch Verfahren der Mikromechanik hergestellt und ineinander integriert sind.3. Infrared sensor according to claim 2, characterized, that the infrared filter and the infrared detector monolithic by the method of Micromechanics are manufactured and integrated into each other. 4. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Filter als Fabry-Perot-Interferometer ausgeführt ist.4. Infrared sensor according to claim 2 and 3, characterized, that the infrared filter is designed as a Fabry-Perot interferometer. 5. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Filter in einem weiten Spektralbereich abstimmbar ist. 5. Infrared sensor according to claims 1-3 and 4, characterized, that the infrared filter can be tuned in a wide spectral range.   6. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Filter durch Variation des Spiegelabstandes des Interferometers durchgestimmt wird.6. Infrared sensor according to claims 1-4 and 5, characterized, that the infrared filter by varying the mirror distance of the interferometer is tuned. 7. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation des Spiegelabstandes elektrostatisch, piezoelektrisch, pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch oder elektromotorisch vor sich genommen wird.7. Infrared sensor according to claims 1-5 and 6, characterized, that the variation of the mirror spacing is electrostatic, piezoelectric, pneumatically, hydraulically, electromagnetically or electromotively. 8. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Filter mehrstufig ausgeführt sein kann. Die Mehrstufigkeit beinhaltet sowohl abstimmbare Filter als auch Festfilter (Transmission bzw. Absorption eines festen Wellenlängenbereiches).8. Infrared sensor according to claims 1-6 and 7, characterized, that the infrared filter can be designed in several stages. The multi-stage includes both tunable filters as well as fixed filters (transmission or absorption of a fixed Wavelength range). 9. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen des Infrarot-Filters aus einer Metall-, insbesondere Edelmetallschicht bestehen.9. Infrared sensor according to claims 1-7 and 8, characterized, that the mirror surfaces of the infrared filter made of a metal, especially noble metal layer consist. 10. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen des Infrarot-Filters aus dielektrischen λ/2-Schichten bestehen.10. Infrared sensor according to claims 1-8 and 9, characterized, that the mirror surfaces of the infrared filter consist of dielectric λ / 2 layers. 11. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen des Infrarot-Filters nicht nur als Interferrometerspiegel dienen, sondern auch als Abstandssensor (Kapazität) genutzt werden können. 11. Infrared sensor according to claims 1-9 and 10, characterized, that the mirror surfaces of the infrared filter not only serve as an interferometer mirror, but also can also be used as a distance sensor (capacity).   12. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittstellen und Austrittstellen in bzw. aus dem Infrarot-Filter mit Antireflexschichten für den entsprechenden Wellenlängenbereich versehen sind.12. Infrared sensor according to claims 1-10 and 11, characterized, that the entry and exit points in or out of the infrared filter with Antireflection coatings are provided for the corresponding wavelength range. 13. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antireflexschicht des Infrarot-Filters als λ/4-Schicht aus Dielektrika oder als geeignete Struktur (z. B. Nadelspitzen) ausgeführt ist.13. Infrared sensor according to claims 1-11 and 12, characterized, that the anti-reflective layer of the infrared filter as a λ / 4 layer of dielectrics or as suitable structure (e.g. needle tips). 14. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle parasitären Resonatoren des Infrarot-Filters im entsprechenden Wellenlängenbereich durch geeigneten Einbau von Antireflexschichten nach Patentanspruch 11 und 12 in ihrer Güte hinreichend minimiert werden.14. Infrared sensor according to claims 1-12 and 13, characterized, that all parasitic resonators of the infrared filter in the corresponding wavelength range by suitable installation of anti-reflective layers according to claim 11 and 12 in their Goodness can be minimized sufficiently. 15. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch Messung des Spiegelabstandes des Interferrometers an verschiedenen Stellen Spiegelverkippungen ausgeglichen werden können.15. Infrared sensor according to claims 1-13 and 14, characterized, that by measuring the mirror distance of the interferrometer at different points Mirror tilt can be compensated. 16. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder beide Spiegel pro Infrarot-Filter als unterbrochene Metall- bzw. Dielektrikaflächen nach Patentanspruch 8 und 9 ausgeführt ist bzw. sind, um an verschiedenen Stellen den Spiegelabstand nach Patentanspruch 14 messen zu können.16. Infrared sensor according to claims 1-14 and 15, characterized, that one or both mirrors per infrared filter as interrupted metal or Dielectric surfaces according to claims 8 and 9 is or are to be at different Set to be able to measure the mirror distance according to claim 14. 17. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Spiegelabstandes des Infrarot-Filters im Vergleich zu "Umweltanregungen"(z. B. Mikrophonie) schnell ist, um diese ausgleichen zu können. 17. Infrared sensor according to claims 1-15 and 16, characterized, that the regulation of the mirror distance of the infrared filter compared to "Environmental stimuli" (e.g. microphony) is fast in order to be able to compensate for them.   18. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-15 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Filter sich aus zwei Teilen zusammensetzt, wobei jedes einen Spiegel des Filterspiegelpaares trägt.18. Infrared sensor according to claims 1-15 and 17, characterized, that the infrared filter is composed of two parts, each a mirror of the Pair of filter mirrors. 19. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zusammenfügen der zwei Filterteile die Kontaktierung des kleineren der beiden Teile durch deckungsgleiche leitende Flächen auf den größeren Teil übertragen wird, und somit von außen zugänglich ist.19. Infrared sensor according to claims 1-17 and 18, characterized, that by joining the two filter parts, the contacting of the smaller of the two Parts are transferred to the larger part by congruent conductive surfaces, and is therefore accessible from the outside. 20. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial in dem gewünschten Wellenlängenbereich transparent ist. Somit kommen im IR-Bereich z. B. Silizium, Germanium, Galliumarsenid und viele andere Halbleitermaterialien in Frage.20. Infrared sensor according to claims 1-18 and 19, characterized, that the starting material is transparent in the desired wavelength range. Consequently come in the IR range z. As silicon, germanium, gallium arsenide and many others Semiconductor materials in question. 21. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Filterhälfte als dünne Membran ausgeführt ist.21. Infrared sensor according to claims 1-19 and 20, characterized, that one filter half is designed as a thin membrane. 22. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Filterhälfte eine Mulde integriert ist, deren Tiefe ca. dem maximalen Spiegelabstand entspricht.22. Infrared sensor according to claims 1-20 and 21, characterized, that a trough is integrated in the second filter half, the depth of which is approximately the maximum Mirror distance corresponds. 23. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der zwei Filterhälften des Infrarot-Filters teilweise durchbrochen ist (akustischer Kurzschluß). 23. Infrared sensor according to claims 1-21 and 22, characterized, that at least one of the two filter halves of the infrared filter is partially broken (acoustic short circuit).   24. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Mulde nach Patentanspruch 21 als auch die Durchbrüche nach Patentanspruch 22 mittels trockenätz-technischer Mittel hergestellt werden.24. Infrared sensor according to claims 22 and 23, characterized, that both the trough according to claim 21 and the breakthroughs according to claim 22 can be produced using dry etching technology. 25. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Membrane nach Patentanspruch 20 mittels naßchemischer Verfahren hergestellt ist.25. Infrared sensor according to claims 1-23 and 24, characterized, that the thin membrane is manufactured according to claim 20 by means of wet chemical processes is. 26. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-24 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor über den abstimmbaren Bereich des Infrarot-Filters nach Patentanspruch 2 empfindlich ist.26. Infrared sensor according to claims 1-24 and 25, characterized, that the infrared detector over the tunable range of the infrared filter after Claim 2 is sensitive. 27. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor in den Infrarot-Filter integriert ist.27. Infrared sensor according to claims 1-25 and 26, characterized, that the infrared detector is integrated in the infrared filter. 28. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor sowohl als Quantendetektor des äußeren lichtelektrischen Effekts als auch als Quantendetektor des inneren lichtelektrischen Effekts arbeitet.28. Infrared sensor according to claims 1-26 and 27, characterized, that the infrared detector as both a quantum detector of the external photoelectric effect as also works as a quantum detector of the inner photoelectric effect. 29. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor als Nicht-Quantendetektor (thermischer Detektor) arbeitet.29. Infrared sensor according to claims 1-27 and 28, characterized, that the infrared detector works as a non-quantum detector (thermal detector). 30. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor als Bolometer (z. B. Bulk-Barrier-Dioden-Bolometer) ausgeführt ist. 30. Infrared sensor according to claims 1-28 and 29, characterized, that the infrared detector is designed as a bolometer (e.g. bulk barrier diode bolometer).   31. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor als Widerstands-Thermometer ausgeführt ist.31. Infrared sensor according to claims 1-29 and 30, characterized, that the infrared detector is designed as a resistance thermometer. 32. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor als Thermosäule ausgeführt ist.32. Infrared sensor according to claims 1-30 and 31, characterized, that the infrared detector is designed as a thermopile. 33. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor als Pneumatischer Empfänger ausgeführt ist.33. Infrared sensor according to claims 1-31 and 32, characterized, that the infrared detector is designed as a pneumatic receiver. 34. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-32 und 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor die optischen Eigenschaften des Infrarot-Filters nicht beeinflußt.34. Infrared sensor according to claims 1-32 and 33, characterized, that the infrared detector does not affect the optical properties of the infrared filter. 35. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-33 und 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor die elektrischen Eigenschaften des Infrarot-Filters nicht beeinflußt.35. Infrared sensor according to claims 1-33 and 34, characterized, that the infrared detector does not affect the electrical properties of the infrared filter. 36. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-34 und 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorzeitkonstante auf die Durchstimmgeschwindigkeit des Infrarot-Filters abgestimmt ist.36. Infrared sensor according to claims 1-34 and 35, characterized, that the detector time constant depends on the tuning speed of the infrared filter is coordinated. 37. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-35 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß die zu detektierende Strahlung in einem Absorber aufgenommen wird. 37. Infrared sensor according to claims 1-35 and 36, characterized, that the radiation to be detected is received in an absorber.   38. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 36 und 37 dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen Eigenschaften des Infrarot-Filters ausgenutzt werden.38. Infrared sensor according to claims 36 and 37 characterized, that the thermal properties of the infrared filter are exploited. 39. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-37 und 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor ohne Kühlung (Zimmertemperatur) arbeitet.39. Infrared sensor according to claims 1-37 and 38, characterized, that the infrared detector works without cooling (room temperature). 40. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-38 und 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Detektor und der Infrarot-Filter voll gekapselt werden können, z. B. zum Einsatz in explosionsgefährdeter Umgebung.40. Infrared sensor according to claims 1-38 and 39, characterized, that the infrared detector and the infrared filter can be fully encapsulated, e.g. B. to Use in potentially explosive environments. 41. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-39 und 40, dadurch gekennzeichnet, daß er in einen Array angeordnet werden kann, um z. B. den verwertbaren Spektralbereich zu vergrößern.41. Infrared sensor according to claims 1-39 and 40, characterized, that it can be arranged in an array, e.g. B. the usable spectral range enlarge. 42. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-40 und 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung des integrierten Detektors der nach außen zugänglichen Anschlüsse analog zu Patentanspruch 18 erfolgt.42. Infrared sensor according to claims 1-40 and 41, characterized, that the contacting of the integrated detector of the externally accessible connections analogous to claim 18. 43. Infrarot-Sensor nach Patentanspruch 1-41 und 42, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensation von externen Störgrößen vorgesehen ist (z. B. Widerstandsmeßbrücke).43. Infrared sensor according to claims 1-41 and 42, characterized, that compensation of external disturbance variables is provided (e.g. Resistance measuring bridge).
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0693683A1 (en) * 1994-07-07 1996-01-24 Vaisala Oy Selective infrared detector
EP0709659A2 (en) * 1994-10-31 1996-05-01 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Spectrometer
WO1996021140A1 (en) * 1994-12-30 1996-07-11 Honeywell Inc. Fabry-perot micro filter-detector
ES2109166A1 (en) * 1995-05-25 1998-01-01 Univ Madrid Carlos Iii Method of detecting gases by infrared absorption using solid state Fabry-Perot filters.
ES2119712A1 (en) * 1996-12-17 1998-10-01 Consejo Superior Investigacion Procedure and microfabricated optical device for detecting absorption/emission bands in the infrared.
WO2001046740A2 (en) * 1999-12-23 2001-06-28 Michael Scalora Apparatus and method for controlling optics propagation based on a transparent metal stack
WO2001059415A1 (en) * 2000-02-14 2001-08-16 Schlumberger Industries, S.A. Short fabry-perot filter with metallic layers
US7800066B2 (en) 2006-12-08 2010-09-21 Regents of the University of Minnesota Office for Technology Commercialization Detection beyond the standard radiation noise limit using reduced emissivity and optical cavity coupling
US7957004B2 (en) 2005-04-15 2011-06-07 Sinvent As Interference filter
US7968846B2 (en) 2006-05-23 2011-06-28 Regents Of The University Of Minnesota Tunable finesse infrared cavity thermal detectors
US8629398B2 (en) 2008-05-30 2014-01-14 The Regents Of The University Of Minnesota Detection beyond the standard radiation noise limit using spectrally selective absorption

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10226305C1 (en) * 2002-06-13 2003-10-30 Infratec Gmbh Infrarotsensorik Tunable narrowband filter for IR spectral measurements based on electrostatically-driven micromechanical Fabry-Perot interferometer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4825262A (en) * 1985-10-16 1989-04-25 British Telecommunications Public Limited Company Fabry-perot interferometer
DE3640340C2 (en) * 1985-11-26 1994-10-20 Sharp Kk Variable interferometer arrangement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4825262A (en) * 1985-10-16 1989-04-25 British Telecommunications Public Limited Company Fabry-perot interferometer
DE3640340C2 (en) * 1985-11-26 1994-10-20 Sharp Kk Variable interferometer arrangement

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.M. Vaughan, The Fabry-Perot Interferometer Bristol 1989, S. 74-78 u. 168-172 *
JP 59-2 30 123 A in: Patent Abstracts of Japan, Sect. P, Vol. 9 (1985), Nr. 109 (P-355) *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0693683A1 (en) * 1994-07-07 1996-01-24 Vaisala Oy Selective infrared detector
EP0709659A2 (en) * 1994-10-31 1996-05-01 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Spectrometer
EP0709659A3 (en) * 1994-10-31 1997-01-08 Valtion Teknillinen Spectrometer
WO1996021140A1 (en) * 1994-12-30 1996-07-11 Honeywell Inc. Fabry-perot micro filter-detector
ES2109166A1 (en) * 1995-05-25 1998-01-01 Univ Madrid Carlos Iii Method of detecting gases by infrared absorption using solid state Fabry-Perot filters.
ES2119712A1 (en) * 1996-12-17 1998-10-01 Consejo Superior Investigacion Procedure and microfabricated optical device for detecting absorption/emission bands in the infrared.
WO2001046740A3 (en) * 1999-12-23 2001-12-13 Michael Scalora Apparatus and method for controlling optics propagation based on a transparent metal stack
WO2001046740A2 (en) * 1999-12-23 2001-06-28 Michael Scalora Apparatus and method for controlling optics propagation based on a transparent metal stack
US6339493B1 (en) 1999-12-23 2002-01-15 Michael Scalora Apparatus and method for controlling optics propagation based on a transparent metal stack
FR2805052A1 (en) * 2000-02-14 2001-08-17 Schlumberger Ind Sa FABRY-PEROT FILTER WITH METALLIC LAYERS
WO2001059415A1 (en) * 2000-02-14 2001-08-16 Schlumberger Industries, S.A. Short fabry-perot filter with metallic layers
US7957004B2 (en) 2005-04-15 2011-06-07 Sinvent As Interference filter
US7968846B2 (en) 2006-05-23 2011-06-28 Regents Of The University Of Minnesota Tunable finesse infrared cavity thermal detectors
US7800066B2 (en) 2006-12-08 2010-09-21 Regents of the University of Minnesota Office for Technology Commercialization Detection beyond the standard radiation noise limit using reduced emissivity and optical cavity coupling
US8704179B2 (en) 2006-12-08 2014-04-22 Regents Of The University Of Minnesota Detection beyond the standard radiation noise limit using reduced emissivity and optical cavity coupling
US8629398B2 (en) 2008-05-30 2014-01-14 The Regents Of The University Of Minnesota Detection beyond the standard radiation noise limit using spectrally selective absorption

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