颗粒物传感器制造技术

颗粒物传感器模块可基于感测由颗粒物散射的光来操作。该传感器包括一个或多个超透镜，这有助于在一些实施方式中实现紧凑的设计。计。计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒物传感器


[0001]本公开涉及颗粒物传感器。

技术介绍

[0002]例如，空气传播的颗粒物可以通过不同形式的燃烧、化学过程或机械磨损产生。颗粒的大小在很大范围内变化，一些颗粒在静止的空气中快速沉降，而较小的颗粒可能会保持悬浮更长时间。接触颗粒物会对人体健康有害。此外，一些颗粒充当磨料或污染物，并且会干扰装置的性能。
[0003]一些用于测量空气中颗粒物的存在、数量和/或大小的技术依赖于光学技术，其中用光学信号照射颗粒，并且检测由颗粒散射的光。

技术实现思路

[0004]本公开描述了基于感测由颗粒物散射的光来操作的颗粒物传感器模块。在例如智能手机和其他便携式计算设备的应用中，空间非常宝贵。在某些情况下，为了帮助实现紧凑的颗粒物传感器模块，一个或多个超透镜(metalens)被集成到颗粒物传感器中。
[0005]在一个方面，例如，本公开描述了一种装置，该装置包括粒子
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光相互作用室、光检测器和可操作来产生光的光源，其中光沿着与粒子
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光相互作用室相交的第一路径行进；与粒子
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光相互作用室相交的流体流动导管。该装置还包括光阱。该装置可操作以使得进入粒子
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光相互作用室的光中的至少一些通过沿着朝向光检测器的第二路径与粒子相互作用而被散射，并且其中沿着第一路径行进并且穿过粒子
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光相互作用室而不与粒子
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光相互作用室中的粒子相互作用的光中的至少一些沿着第三路径行进到光阱。该装置包括超透镜，该超透镜被设置成使得沿着第一路径行进的光穿过超透镜。
[0006]一些实施方式包括一个或多个以下特征。该装置可以包括反射表面，该反射表面可操作来将光源产生的光朝向粒子
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光相互作用室重定向，其中超透镜沿着光源和反射表面之间的第一路径设置。在一些实例中，该装置还包括沿着光源和反射表面之间的第一路径设置的孔。
[0007]在一些情况下，该装置包括反射表面，该反射表面可操作以将光源产生的光朝向粒子
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光相互作用室重定向，其中超透镜沿着反射表面和粒子
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光相互作用室之间的第一路径设置。在一些实例下，该装置还包括沿着超透镜和粒子
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光相互作用室之间的第一路径设置的孔。
[0008]在另一方面，本公开描述了一种装置，该装置包括粒子
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光相互作用室、光检测器和可操作来产生光的光源，其中光沿着与粒子
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光相互作用室相交的第一路径行进；流体流动导管与粒子
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光相互作用室相交。该装置还包括光阱。该装置可操作以使得进入粒子
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光相互作用室的光中的至少一些通过沿着朝向光检测器的第二路径与粒子相互作用而被散射，并且其中沿着第一路径行进并且穿过粒子
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光相互作用室而不与粒子
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光相互作用室中的粒子相互作用的光中的至少一些沿着第三路径行进到光阱。该装置还包括超透镜，该超
透镜被设置成使得沿着第三路径行进的光穿过超透镜。
[0009]一些实施方式包括以下特征中的一个或多个，例如，在一些实施方式中，该装置还包括设置在超透镜和光阱的入口之间的孔。该孔可以具有例如10
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100μm范围内的宽度。
[0010]在一些实例中，该装置包括沿着粒子
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光相互作用室和光阱的入口之间的第三路径设置的第一孔和第二孔，其中超透镜设置在第一孔和第二孔之间。在一些情况下，第一孔比第二孔更靠近粒子
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光相互作用室，并且超透镜比第二孔更靠近第一孔。
[0011]在一些实施方式中，超透镜与光源集成在一起。
[0012]在一些实施方式中，超透镜通过半导体处理技术在光源的顶部直接形成。
[0013]在一些实施方式中，光源包括单个VCSEL。在一些实施方式中，超透镜包括微柱。一些实施方式包括不止一个超透镜。
[0014]本公开还描述了一种移动计算设备(例如，智能手机)，其包括颗粒物传感器系统，该颗粒物传感器系统包括颗粒物传感器模块、可在移动计算设备上执行并可操作来进行空气质量测试的应用、以及可操作来显示应用的测试结果的显示屏。
[0015]根据以下详细描述、附图和权利要求，其他方面、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
[0016]图1示出了显示颗粒物传感器模块的第一示例的示意图。
[0017]图2示出了显示颗粒物传感器模块的第二示例的示意图。
[0018]图3示出了显示颗粒物传感器模块的第三示例的示意图。
[0019]图4示出了显示颗粒物传感器模块的第四示例的示意图。
[0020]图5示出了其中可以集成传感器模块的主机设备的示例。
具体实施方式
[0021]如图1所示，颗粒物传感器模块20A包括光源22(例如，一个或多个垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)；发光二极管(light emitting diode，LED)；或激光二极管)可操作以向反射表面28(例如，镜子)发射光，反射表面28将发射光沿着第一路径30重定向通过一个或多个光孔34A、34B，使得光路径30穿过粒子
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光相互作用室40。流体(例如，气溶胶)被泵送通过流体流动导管32，流体流动导管32可以基本上垂直于光路径30。因此，在图示的示例中，光路径30在x方向，流体流动导管32在z方向。当流体流过导管32时，光束在粒子
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光相互作用室40中与流体中的颗粒物相互作用。该相互作用将一些光沿着第二路径向可操作来检测散射光的光检测器24(例如，光电二极管)散射。在一些实施方式中，可以提供光管或其他波导42，以将散射光引导至光检测器24，并减小从粒子
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光相互作用室40到检测器24的有效距离。不与颗粒物相互作用的光继续沿着第三路径31行进到光阱室36中，以防止这种光被反射回检测器24。
[0022]检测器24可以被实现为例如光学光电传感器，其可操作来测量单个粒子的信号。在这种情况下，脉冲高度与颗粒尺寸成比例，并且脉冲计数率对应于检测到的颗粒数量。如果所分析的体积的量是已知的(例如，空气流速、测量时间)，则浓度可以例如从检测到的颗粒的数量中导出。质量可以基于假定的折射率和密度来计算。在其他实施方式中，检测器24被实施为光度计或浊度计。检测器24可以被集成到例如半导体芯片中，该半导体芯片也可
以包括用于读取、放大和处理信号的电子器件。在某些情况下，处理电路可以位于单独的芯片中。光源22和检测器24可以安装在基板26(例如印刷电路板)上并与之电连接。
[0023]在一些实施方式中，第二光检测器44可以安装在基板上，并且可以用于监测从光源22发射的光功率。第二检测器44可以放置在例如光源旁边或光阱室36中的孔下方。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括:粒子
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光相互作用室；光检测器；能够操作以产生光的光源，其中所述光沿着与所述粒子
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光相互作用室相交的第一路径行进；与所述粒子
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光相互作用室相交的流体流动导管；以及光阱；其中所述装置能够操作以使得进入所述粒子
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光相互作用室的所述光中的至少一些通过沿着朝向所述光检测器的第二路径与粒子相互作用而被散射，并且其中沿着所述第一路径行进并穿过所述粒子
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光相互作用室而不与所述粒子
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光相互作用室中的粒子相互作用的所述光中的至少一些沿着第三路径行进到所述光阱，其中所述装置还包括超透镜，所述超透镜被设置成使得沿着所述第一路径行进的光穿过所述超透镜。2.根据权利要求1所述的装置，还包括反射表面，所述反射表面能够操作以将由所述光源产生的光朝向所述粒子
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光相互作用室重定向，其中所述超透镜沿着所述光源和所述反射表面之间的所述第一路径设置。3.根据权利要求2所述的装置，还包括沿着所述光源和所述反射表面之间的所述第一路径设置的孔。4.根据权利要求1所述的装置，还包括反射表面，所述反射表面能够操作以将由所述光源产生的光朝向所述粒子
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光相互作用室重定向，其中所述超透镜沿着所述反射表面和所述粒子
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光相互作用室之间的所述第一路径设置。5.根据权利要求4所述的装置，还包括沿着所述超透镜和所述粒子
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光相互作用室之间的所述第一路径设置的孔。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述超透镜与所述光源集成在一起。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述超透镜通过半导体处理技术在所述光源的顶部直接形成。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述光源包括单个VCSEL。9.一种装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：G法兴，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：