用于检测引导热辐射的传感器和方法技术

本公开的各实施例总体上涉及用于检测引导热辐射的传感器和方法。一种流体传感器，包括具有顶部主表面区域的支撑结构，其中，支撑结构的顶部主表面区域形成传感器的公共系统平面。该流体传感器还包括在支撑结构的顶部主表面区域上的热发射器，其中，热发射器被配置为沿平行于系统平面的至少两个不同辐射发射方向发射热辐射。此外，流体传感器包括：热辐射检测器，在支撑结构的顶部主表面区域上，其中，热辐射检测器被配置为检测热辐射；以及波导结构，在支撑结构的顶部主表面区域上具有第一波导部段和第二波导部段。导部段和第二波导部段。导部段和第二波导部段。

【技术实现步骤摘要】
用于检测引导热辐射的传感器和方法


[0001]本公开的各实施例总体上涉及用于检测引导热辐射的传感器和方法。

技术介绍

[0002]热发射器在半导体技术中的使用总是面临有效使用电力的挑战，尤其是在多市场和ATV(汽车)中的应用。存在使用平面发射器的示例，其中发射的其辐射要么远离表面要么穿过晶片。这类发射器可以加热例如外壳的内部。为了有目的地辐射输出，可以通过晶片粘合或芯片堆叠来定位辐射输出。缺点在于这些不是单片的解决方案。
[0003]此外，使用热发射器来确定流体，必须提供具有特定量的能量的辐射以与流体相互作用。迄今为止，在低功耗与辐射和流体之间的显著相互作用之间存在目标冲突。此外，例如用于多市场和ATV中的应用的这类设备或概念应当与低成本和良好可用性相关联。
[0004]因此，需要一种具有改进的电效率的流体检测概念。
[0005]这种需要可以通过根据本专利技术的流体传感器解决。而且，在以下中限定了流体传感器的具体实施方式。

技术实现思路

[0006]本公开的示例包括流体传感器，该流体传感器包括具有顶部主表面区域的支撑结构，其中，支撑结构的顶部主表面区域形成传感器的公共系统平面。该流体传感器还包括在支撑结构的顶部主表面区域上的热发射器，其中，热发射器被配置为沿平行于系统平面的至少两个不同辐射发射方向发射热辐射。此外，流体传感器包括在支撑结构的顶部主表面区域上，其中，热辐射检测器被配置为检测热辐射的热辐射检测器。流体传感器还包括在支撑结构的顶部主表面区域上具有第一波导部段和第二波导部段的波导结构。第一波导部段被配置为将由热发射器沿热发射器的至少两个不同辐射方向中的第一辐射发射方向发射的热辐射的第一部分引导至热辐射检测器，以及第二波导部段被配置为将由热发射器沿热发射器的至少两个不同辐射方向中的第二辐射发射方向发射的热辐射的第二部分引导至热辐射检测器。此外，该波导结构被配置为以使被引导的热辐射的第一部分和/或第二部分的消逝场能够与周围流体相互作用。
[0007]本公开的其他示例包括一种方法，该方法包括沿平行于公共系统平面的至少两个不同辐射发射方向发射热辐射，其中，公共系统平面由支撑结构的顶部主表面区域形成，并且其中，热辐射由被布置在支撑结构的顶部主表面区域上的热发射器发射。此外，该方法包括经由波导结构的第一波导部段将由热发射器沿热发射器的至少两个不同辐射发射方向中的第一辐射发射方向发射的热辐射的第一部分引导至热辐射检测器，以使被引导的热辐射的第一部分的消逝场与围绕波导结构的流体相互作用。此外，该方法包括经由波导结构的第二波导部段将由热发射器沿热发射器的至少两个不同辐射发射方向中的第二辐射发射方向发射的热辐射的第二部分引导至热辐射检测器，以使被引导的热辐射的第二部分的消逝场与围绕波导结构的流体相互作用。热辐射检测器和波导结构被布置在支撑结构的顶
部主表面区域上。此外，该方法包括经由热辐射检测器检测被引导的热辐射的第一部分和/或第二部分。
[0008]本公开的示例基于这样的想法：经由包括第一波导部段和第二波导部段的波导结构将由热发射器沿至少两个不同辐射发射方向发射的热辐射引导至热辐射检测器。由于热发射器的热发射可能不集中在单个方向上，因此利用波导结构收集或捕获不然可能损失的热发射可以增加效率水平。在被热检测器检测到之前，由波导结构引导的被收集的热辐射可以经由辐射的消逝场与周围流体相互作用。为了增加由波导结构采集的热辐射的量，波导结构至少包括第一波导部段和第二波导部段。因此，附加地，例如与仅被配置为收集热发射器的一个主发射方向的热辐射的波导相比，波导结构的面积可能增加。作为协同效应，不仅可以通过发射器处的改进的辐射覆盖来增加电效率，而且随着具有多个波导部段以在多个发射方向上覆盖辐射的波导结构的面积的增加，可以实现引导辐射的消逝场与周围流体的相互作用量的增加。因此，通过由于波导面积增加而导致的更多的辐射和增加的相互作用，可以从检测器中检测的引导热辐射确定例如，关于周围流体的更好的检测结果。因此，例如，可以更精确地确定周围流体的浓度，或者可以降低可检测流体的最小量的检测阈值。
[0009]根据本公开，可以沿着传感器的公共系统平面执行波导结构对热辐射的收集或采集或捕获。然而，波导结构也可以围绕热发射器的三维被布置，以便增加可以由波导引导至检测器的辐射量。因此，热发射器可以沿不平行于系统平面的方向，例如垂直或至少部分垂直于系统平面的方向发射热辐射。
[0010]根据本公开的示例的另一关键方面是将波导(WG)或例如包括波导的传感器的缺点转变为优点。波导的使用可能带来耦合损耗。另一方面，波导可以用于有效地(例如，尽可能有效地)使用发射器。对于基于热发射器的单片方法，发射器辐射的有效使用可能是决定性的，这可能只有使用波导才能实现。
[0011]根据本公开的示例，提供了包括波导结构的流体传感器，其通过增加被引导至检测器并根据具体应用而被使用的辐射量(例如，通过过补偿由波导结构导致的耦合损耗)而具有改进的效率。这可以通过根据本公开的发射器
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波导结构
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检测器布置来实现。因此，波导结构可以被布置在热发射器的多个辐射发射方向上，以便将发射的大量辐射引导至检测器。由于所述布置，由波导结构收集的附加发射量可能超过耦合损耗。
[0012]另外，根据本公开的示例的波导结构，例如双波导(例如，包括第一波导部段和第二波导部段的波导结构)可以提供用于与分析物相互作用的更大的面积(与周围流体，例如待采样的气体相互作用的更大的相互作用面积)。另外，检测器可以从多于一侧，例如两侧进行加热。
[0013]根据本公开的示例的方案或概念可以结合以下优点中的一个或多个。
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能量效率：有效地(例如，尽可能有效地)使用所发射的辐射
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形状因数：波导结构(例如，双波导)可以在小面积上提供辐射与流体(例如，气体)之间的大量相互作用。
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高灵敏度：由于更多辐射功率照射到检测器上，可以获得改进的分辨率。
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单片传感器系统：传感器可以是单片传感器。
[0018]换句话说，本公开的示例的关键方面可以是通过采用例如包括弯曲波导的波导结构来高效地使用热发射器和检测器。
附图说明
[0019]附图不一定是按比例绘制的，而是通常将重点放在了说明本公开的原理上。在以下说明中，参考以下附图描述了本公开的各种示例，其中：
[0020]图1示出了根据本公开的示例的流体传感器的示意图；
[0021]图2示出了根据本公开的示例的具有热检测器的流体传感器的示意图，该热检测器具有两个不同检测方向；
[0022]图3A和图3B示出了根据本公开的示例的波导结构的可能实施方式的示意图；
[0023]图4示出了根据本公开的示例的包括滤波器结构的流体传感器的示意图；
[0024]图5示出了根据本公开的示例的具有不同波导的组合的图4的流体传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体传感器(100、200、400、500、1100)，包括：支撑结构(110)，具有顶部主表面区域(112)，其中，所述支撑结构的所述顶部主表面区域形成所述传感器的公共系统平面；以及热发射器(120)，在所述支撑结构(110)的所述顶部主表面区域(112)上，其中所述热发射器被配置为沿平行于所述系统平面的至少两个不同辐射发射方向(122、124)发射热辐射；以及热辐射检测器(130、136、138)，在所述支撑结构(110)的所述顶部主表面区域(112)上，其中所述热辐射检测器(130、136、138)被配置为检测热辐射；以及波导结构(140)，在所述支撑结构(110)的所述顶部主表面区域(112)上具有第一波导部段(142)和第二波导部段(144)；其中所述第一波导部段(142)被配置为将由所述热发射器(120)沿所述热发射器(120)的所述至少两个不同辐射方向中的第一辐射发射方向(122)发射的所述热辐射的第一部分引导至所述热辐射检测器(130、136、138)；以及其中所述第二波导部段(144)被配置为将由所述热发射器(120)沿所述热发射器(120)的所述至少两个不同辐射方向中的第二辐射发射方向(124)发射的所述热辐射的第二部分引导至所述热辐射检测器(130、136、138)；以及其中所述波导结构(140)被配置为使得所述被引导的所述热辐射的第一部分和/或第二部分的消逝场能够与周围流体相互作用。2.根据权利要求1所述的流体传感器(100、200、400、500、1100)，其中，所述热辐射检测器(130、136、138)被配置为检测来自平行于所述系统平面的至少两个不同检测方向(132、134)的热辐射；以及其中所述第一波导部段(142)被配置为将所述热辐射的所述第一部分引导至所述热辐射检测器(130、136、138)，以使所述被引导的所述热辐射的第一部分从所述热辐射检测器(130、136、138)的所述至少两个不同检测方向中的第一检测方向(132)耦合到所述热辐射检测器(130、136、138)中；以及其中所述第二波导部段(144)被配置为将所述热辐射的所述第二部分引导至所述热辐射检测器(130、136、138)，以使所述被引导的所述热辐射的第二部分从所述热辐射检测器(130、136、138)的所述至少两个不同检测方向中的第二检测方向(134)耦合到所述热辐射检测器(130、136、138)中。3.根据权利要求2所述的流体传感器(100、200、400、500、1100)，其中，所述第一辐射发射方向(122)和所述第二辐射发射方向(124)彼此相对；以及其中，所述第一检测方向(132)和所述第二检测方向(134)彼此相对。4.根据前述权利要求中的任一项所述的流体传感器(100、200、400、500、1100)，其中所述波导结构(140)包括弯曲波导和/或矩形波导。5.根据前述权利要求中的任一项所述的流体传感器(100、200、400、500、1100)，其中所述流体传感器包括滤波器结构(410)，并且其中所述滤波器结构被配置为对由所述热发射器(120)发射的所述热辐射的所述第一部分和/或所述第二部分进行滤波；以及其中，所述波导结构(140)包括所述滤波器结构(410)；和/或其中，所述热发射器(120)包括所述滤波器结构(410)；和/或
其中，所述热辐射检测器(130、136、138)包括所述滤波器结构(410)；和/或其中，所述滤波器结构(410)在所述支撑结构(110)的所述顶部主表面区域(112)上被布置在所述热发射器(120)与所述波导结构(140)之间、和/或被布置在所述热辐射检测器(130、136、138)与所述波导结构(140)之间。6.根据权利要求5所述的流体传感器(100、200、400、500、1100)，其中所述热发射器(120)包括半导体条带(126)，并且其中所述半导体条带被配置为沿所述至少两个不同辐射发射方向(122、124)发射作为所述热辐射的宽带热辐射；以及其中，所述滤波器结构(410)是包括半导体材料的光学滤波器结构；以及其中，所述光学滤波器结构具有窄透射带；以及其中，所述光学滤波器结构(410)被配置为对沿所述至少两个不同辐射发射方向(122、124)发射的所述宽带热辐射进行滤波。7.根据权利要求6所述的流体传感器(100、200、400、500、1100)，其中所述光学滤波器结构包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：