用于检测化学物质的集成传感器模块制造技术

一种装置包括用于检测化学物质的集成传感器模块。传感器模块包括UV辐射源，该UV辐射源能够操作以将UV辐射发射到样本上。传感器模块还包括传感器，该传感器包括专用通道，该专用通道设置成接收由样本反射的UV辐射。每个通道选择性地对UV光谱的不同相应部分敏感；通道共同覆盖足以重建样本的光谱曲线的UV光谱的至少一部分。电子控制单元可用于基于来自通道的信号识别样本的构成。的信号识别样本的构成。的信号识别样本的构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测化学物质的集成传感器模块


[0001]本公开涉及用于检测化学物质的集成传感器模块。

技术介绍

[0002]已经提出了各种技术用于在实验室和即时医疗环境中测试化学物质。例如，这种测试可用于样本的法医测试，以检测非法物质(例如，药物)的存在。例如，这些测试可用于协助其他政府执法机构的警察，以及为患者或戒毒机构中的人员提供护理的医院、减少伤害机构和患者诊所。
[0003]以下是可用于测试化学物质的技术示例：质谱法；红外光谱法、拉曼光谱法、x射线光谱法、薄层色谱法、紫外光谱法、斑点/颜色测试、微晶测试、免疫测试和尿试纸测试。这些技术在区分不同物质的能力、可以检测和区分的物质范围、确定检测到的特定物质的量的能力、测试的相对成本以及测试的易用性方面有所不同。
[0004]总的来说，希望提供能够检测和区分多种化学物质的低成本集成传感器。优选地，传感器应该提供增加的精度，并且使用起来相对简单。

技术实现思路

[0005]本公开描述了用于检测化学物质的集成传感器模块。
[0006]例如，在一个方面，本公开描述了一种包括用于检测化学物质的集成传感器模块的装置。传感器模块包括UV辐射源和传感器，UV辐射源能够操作以将UV辐射发射到样本上，传感器包括专用通道，专用通道设置成接收由样本反射的UV辐射。每个通道选择性地对UV光谱的不同相应部分敏感，使得通道共同覆盖足以重建样本的光谱曲线的UV光谱的至少一部分。
[0007]本公开还描述了一种方法，该方法包括向样本发射UV辐射，以及在多个专用通道中的至少一些中感测由样本反射的UV辐射。每个通道选择性地对UV光谱的不同相应部分敏感，使得通道共同覆盖足以重建样本的光谱曲线的UV光谱的至少一部分。该方法包括在电子控制单元中接收来自多个通道的输出信号，以及基于输出信号识别样本的构成。
[0008]一些实施方式包括一个或多个以下特征。例如，在一些情况下，通道共同覆盖UV光谱的连续部分。在某些情况下，通道在UV光谱的连续部分上平均分布。UV光谱的连续部分可以是，例如，10nm
‑
400nm，200nm
‑
400nm，或者UV光谱的一些其他部分。在一些情况下，每个通道具有相同的半峰全宽光谱灵敏度(例如，不超过10nm，或不超过5nm)。在一些实施方式中，每个通道包括相应的感测设备和设置在相应的感测设备的UV辐射敏感部分上方的相应UV滤光器。
[0009]该装置可以包括电子控制单元，该电子控制单元能够操作以至少部分地基于来自通道的相应信号来确定通道的总响应度是否与特定化学物质的光谱特征一致。电子控制单元能够操作以将通道的总响应度与存储在存储器中的预定值进行比较。在一些情况下，电子控制单元能够操作以至少部分地基于比较来识别样本的构成。
[0010]根据以下具体实施方式、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
[0011]图1示出了化学物质检测传感器模块的示例。
[0012]图2是示出传感器模块的各种功能组件的框图。
[0013]图3是示出UV感测设备的示例的示意图。
[0014]图4是示出根据本公开的方法的流程图。
[0015]图5是示出了通道透射示例的图。
[0016]图6是示出来自样本化学物质的通道响应的示例的图。
[0017]图7是将通道响应与理论存储样本曲线进行比较的图。
具体实施方式
[0018]本公开描述了一种集成传感器模块，其能够操作以检测和区分不同的化学物质，例如存在于样本中的颗粒物质(例如，非法药物分子)。在一些情况下，传感器模块能够操作用于实时测量，其中辐射源向样本发射紫外(UV)辐射，并且由样本反射的UV辐射被检测并在光谱敏感UV通道的阵列中积分。
[0019]如图1的示例所示，化学物质检测传感器模块10包括光源12，光源12能够操作以向样本14(例如，固体、液体或气体)发射UV辐射。辐射源12可以包括例如可调单色UV光源，其能够操作以发射约200
‑
400nm范围内的辐射。在一些情况下，辐射源12还包括第二可切换宽带辐射源，该第二可切换宽带辐射源能够操作以发射更长的波长(例如，高达900nm)，该波长可用于测试样本14的荧光效应(即，检测样本反射的峰值波长)。包括一个或多个透镜或其他光学元件的光学系统16可以设置在由源12发射的辐射的路径中，以便将发射的辐射聚焦到样本14上。如图1和图2所示，至少一些被样本反射的辐射可以被包括辐射敏感通道20的阵列的传感器18感测到。
[0020]辐射敏感通道的阵列可以包括多个专用UV通道，每个专用UV通道选择性地对光谱的UV部分内的相应的窄波长窗口敏感，使得通道共同覆盖整个UV光谱(即，10nm
‑
400nm)或UV光谱的特定部分(例如，200nm
‑
400nm)。每个通道可以选择性地对以特定波长为中心的UV光谱的相应窄部分敏感。优选地，通道在整个UV光谱(即10nm
‑
400nm)或UV光谱的特定部分上平均分布，其中通道的窗口具有基本均匀的宽度。例如，每个通道可以在1
‑
10nm(例如，5nm)的范围内具有大约相同的半峰全宽(full width half maximum，FWHM)。
[0021]尽管每个通道选择性地对UV范围内的相应窄窗口敏感，但是这些通道可以共同覆盖UV光谱的整个连续部分，例如200nm
‑
400nm，该连续部分包括光谱的中间UV(200nm
‑
300nm)区域和近UV(300nm
‑
400nm)区域。例如，在一些情况下，传感器包括四十个通道，每个通道选择性地对大约5nm(FWHM)的相应范围敏感。优选地，每个通道的FWHM内的UV光谱部分不与被其他专用UV通道覆盖的UV光谱部分重叠(或仅轻微重叠)。因此，例如，第一通道可以选择性地对200
‑
205nm范围内的波长敏感，第二通道可以选择性地对205
‑
210nm范围内的波长敏感，第三通道可以选择性地对210
‑
215nm范围内的波长敏感，等等。在这个示例中，第四十通道将选择性地对395
‑
400nm范围内的波长敏感。因此，每个相应的通道选择性地对以相
应波长为中心的不同窄范围敏感，其中通道具有彼此大致相同的FWHM，并且使得通道共同覆盖UV范围的连续部分。在一些实施方式中，通道的数量、通道共同覆盖的UV光谱的总范围和/或每个通道的FWHM可以不同于前述示例。
[0022]每个通道20可以结合相应的UV敏感光电二极管。在图3所示的示例中，每个通道20包含专用的UV感测设备，该设备具有UV光电二极管结构30和专用的UV型滤光器32。优选地，每个通道20中的光电二极管结构在光谱的UV部分(例如，200
‑
400nm)具有强的光响应(p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括用于检测化学物质的集成传感器模块的装置，所述传感器模块包括：UV辐射源，能够操作以将UV辐射发射到样本上；和传感器，包括多个专用通道，所述专用通道被设置成接收由所述样本反射的所述UV辐射，其中每个所述通道选择性地对UV光谱的不同相应部分敏感，并且其中所述通道共同覆盖足以重建所述样本的光谱曲线的所述UV光谱的至少一部分。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述通道共同覆盖所述UV光谱的连续部分。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述通道在所述UV光谱的所述连续部分上平均分布。4.根据权利要求2
‑
3中任一项所述的装置，其中所述UV光谱的所述连续部分是10nm
‑
400nm。5.根据权利要求2
‑
3中任一项所述的装置，其中所述UV光谱的所述连续部分是200nm
‑
400nm。6.根据权利要求2
‑
5中任一项所述的装置，其中每个所述通道具有相同的半峰全宽光谱灵敏度。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述半峰全宽不超过10nm。8.根据权利要求6所述的装置，其中所述半峰全宽不超过5nm。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中每个所述通道包括相应的感测设备和设置在所述相应的感测设备的UV辐射敏感部分上方的相应的UV滤光器。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括电子控制单元，所述电子控制单元能够操作以至少部分地基于来自所述通道的相应信号来确定所述通道的总响应度是否与特定化学物质的光谱特征一致。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述电子控制单元能够操作以将所述通道的总响应度与存储在存储器中的预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：F罗格，T切斯勒，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：