CN114651181A

CN114651181A - 用于揭示电磁辐射的极化的空间变化的装置

Info

Publication number: CN114651181A
Application number: CN202080065171.6A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·普罗斯特; 马克西姆·罗米厄; 丹尼尔·贝洛特; 帕特里塞·西蒙; 凯文·布劳塞; 皮埃尔-劳伊斯·塔伯纳
Original assignee: National Institute Of Aeronautics And Astronautics; Centre National dEtudes Spatiales CNES; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite Toulouse III Paul Sabatier
Current assignee: National Institute Of Aeronautics And Astronautics; Centre National dEtudes Spatiales CNES; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite Toulouse III Paul Sabatier
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2022-06-21
Also published as: JP2022549492A; KR20230002262A; FR3101151B1; CA3153957A1; US11959953B2; WO2021058895A1; US20220413028A1; EP4034894A1; FR3101151A1

Abstract

一种装置(10)，其适于以局部温度变化的形式揭示电磁辐射的极化的空间变化。所述装置包括电绝缘和热绝缘的载体(1)的表面，并且包括图案(M)的阵列，所述图案各自由敏感材料的至少一个直线区段(2)组成，所述区段的定向在每一图案内或在相邻图案之间为可变的。此类装置可与热感相机一起使用，以在红外图像中揭示位于不垂直于所述辐射的线性极化的局部方向的区段处的温度变化。

Description

用于揭示电磁辐射的极化的空间变化的装置

技术领域

本说明书涉及一种用于揭示电磁辐射的极化的空间变化的装置，以及一种用于制造此类装置的方法。

背景技术

有时，不仅通过其强度，并且还通过其电场或其磁场的向量定向来表征电磁辐射，尤其是在被称作微波频率的频谱范围内为有用的。众所周知，辐射的电场或磁场的向量定向对应于其极化。取决于沿着固定向量的场的两个分量的相应幅度，并且取决于这两个分量之间存在的相位差，所述极化可为线性、圆形或椭圆形的。众所周知，线性和圆形极化的情况为椭圆形极化的具体情况，其不一定严格地实施。

文件FR 2 787 583描述使用二维载体，所述二维载体对待表征的电磁辐射透明或大体上透明，并且所述二维载体在其表面中的一个上包括光热材料的平行条的周期性阵列。由于焦耳效应或由于电介质损耗机制或由于磁损耗机制，此光热材料在电磁辐射的作用下经受加热。然而，由于光热材料在二维载体上以平行条的形式分布，其加热容量随材料对之敏感的电场或磁场的方向而为各向异性的：对于经线性偏振的电磁辐射，在光热材料对之敏感的场的线性极化的方向平行于条时，此加热最大。例如使用红外图像传感器来通过热像图揭示光热材料的加热，在所述红外图像传感器上形成具备光热材料的条的二维载体的图像。然而，因此形成的对电磁辐射的场的方向敏感的检测器不允许检测电磁辐射的极化的空间变化。

技术问题

基于此情形，本发明的目的为提议一种对电磁辐射的场方向敏感的新检测器，并且这使得有可能揭示电磁辐射的极化的空间变化。

本发明的辅助目的为提供具有高敏感度且制造成本低廉的此类检测器。

发明内容

为了实现这些或其它目的中的至少一个，本发明的第一方面提议一种新装置，其适于以局部温度变化的形式揭示电磁辐射的极化的空间变化。此装置包括热绝缘和电绝缘的载体的表面，并且在载体的此表面中或上包括图案的阵列，所述图案各自由被称作敏感材料的材料的至少一个直线区段，优选地至少两个直线区段组成。此敏感材料适于在其暴露于辐射的电场或磁场时产生热量，其中加热功率与电磁辐射功率的比率的值根据电磁辐射的极化相对于载体的表面中的每一区段的定向而变化。另外，加热功率与电磁辐射功率的此比率在载体中在敏感材料的区段外部为零或大体上为零，而无关于辐射极化。因此定义的敏感材料可确切地说对应于如上文所提及的光热材料。

根据本发明的第一特征，如果每一图案包括若干区段，则这些区段具有在每一图案内不同的至少两个定向。替代地，如果每一图案包括仅一个区段，则两个相邻图案的区段具有不同定向。换句话说，敏感材料的直线区段具有在每一图案内或在分隔开的相邻图案之间不同的定向。因此，其定向不同的区段各自对不同于另一区段对之展现最大敏感度的辐射的线性极化分量的辐射的线性极化分量更敏感。

根据本发明的第二特征，阵列由在载体的表面中在若干不同重复方向上具有偏移的基本图案的重复构成，以便形成相同图案的二维阵列。因此，在图案个别地包括若干区段时，每一图案构成局部检测器，所述局部检测器在载体的表面中或上与其它图案分隔开，并且在电磁辐射存在于此图案的位置处时，所述局部检测器对所述电磁辐射的极化的方向敏感。在不同图案之间呈现的加热的变化接着揭示电磁辐射的极化的空间变化，因为极化的这些空间变化在给定时刻下存在于载体的表面处。否则，在每一图案仅含有一个区段时，至少两个相邻图案必须经组合，以便构成极化的方向的局部检测器。

根据本发明的第三特征，敏感材料为导电材料，其中此敏感材料的导电率值在10西门子/米(S/m)与500S/m之间。

一般来说，载体的表面中或上的图案的阵列可为规律的或随机的。

根据本发明的装置具有以下优点：

-在此极化为线性的时，有可能识别局部有效的电磁辐射的极化的方向。对于椭圆形极化，有可能评估局部有效的椭圆度的水平；

-其可提供电磁辐射的极化的二维图；

-具备图案的载体的大小可较大，有可能高达若干平方米，从而获得较大表面中的极化的图；

-装置对于可在极宽范围内变化的电磁辐射频率为有效的：对于对电场敏感的图案材料，从数十赫兹达到大致1太赫(THz)，并且对于对磁场敏感的图案材料，达到大致1吉兆赫(GHz)；

-电磁辐射可由装置稍微更改，确切地说，在图案覆盖载体的表面的小部分时。确切地说，装置可几乎不产生反射辐射，使得测量可为精密的且不干扰使用本发明的装置表征的辐射的源；以及

-装置可使得有可能表征具有小于此辐射的波长的尺寸的电磁辐射的结构的细节。

在本发明的特定实施例中，以下额外特征中的至少一个可单独地或以其组合任选地且优选地再现：

-在每一图案包括敏感材料的若干直线区段时，每一图案的这些区段可优选地在载体的表面中在图案内部具有至少三个不同定向。可因此从每一图案明确地确定线性极化的方向；

-基本图案的重复的偏移可在载体的表面中在两个不同重复方向上组合，并且可为规律的，使得相同图案的二维阵列在两个重复方向中的每一个上为周期性的，其中在这些重复方向中的每一个上的空间周期可在100微米(μm)与50毫米(mm)之间，优选地在1mm与30mm之间。此空间周期对应于装置在对应重复方向上的分辨率，以用于确定电磁辐射的极化的空间变化。此外，图案的两个重复方向不一定是垂直的。举例来说，所述重复方向可在其之间形成60度(°)的角度。以此方式，图案可根据等边三角形阵列分布在载体的表面内；

-在载体的表面中图案中的任何两个相邻图案可彼此交错。因此，有可能获得更精细分辨率，以用于确定电磁辐射的极化的空间变化；

-在载体的表面中任何对相邻图案的区段可在所述一对中的第一图案的区段中的任一个与所述一对中的另一图案的区段中的任一个之间由不含敏感材料的图案内间隙分隔开。因此减少由相邻图案对图案检测操作造成的干扰；

-同一图案的任何两个区段可通过不含敏感材料的图案内间隙彼此绝缘。可因此减少线性极化的垂直方向之间的图案检测操作的寄生混合；

-每一图案可由布置在载体的表面中的N个区段构成，N为优选地可在3与16之间的整数，包含值3和16，并且图案中的任一个的N个区段的相应定向可成角度地均匀分布。确切地说，图案中的每一个的区段可径向地布置在图案的中心周围，以便在载体的表面中形成规律的N角星形；并且

-每一区段的长度可在50μm与40mm之间，优选地在1mm与30mm之间，并且宽度可在10μm与500μm之间，优选地在100μm与300μm之间，这些长度和宽度是平行于载体的表面测量。因此获得的每一区段的外观尺寸值在此区段的检测操作中在分别平行和垂直于区段的电磁辐射的线性极化分量之间提供良好选择性。

在本发明的优选实施例中，载体的表面可由例如基于聚酰亚胺的热绝缘和电绝缘的有机材料构成。敏感材料可接着包括由有机材料的更改产生的至少一种化合物，确切地说，由有机材料的热降解产生的化合物。本发明的装置可因此具有用于检测电磁辐射的线性极化分量的尤其高的敏感度。所述装置还可以简单且经济的方式制造。

一般来说，装置可进一步包括热感相机，所述热感相机被布置成在载体的表面暴露于电磁辐射时捕获载体的此表面的红外图像。因此，有可能在所捕获图像中揭示敏感材料的区段中的至少一些的部分，其强度取决于这些区段部分的相应温度值。然而，可替代地使用其它红外热成像系统。

根据本发明的改进，其意欲进一步增加用于检测电磁辐射的极化分量，确切地说用于检测线性极化分量的敏感度，装置可进一步包括：

-调制系统，其被布置成将时间调制序列应用于载体的表面暴露于的电磁辐射；

-同步检测系统，其被布置成根据时间调制序列对在载体的表面的连续图像中捕获的强度进行滤波；以及

-图像处理系统，其被设计成自动地确定在已捕获的图像的某些点处的电磁辐射的极化特征，并且还有可能确定与这些点相关的电磁辐射的强度值。

本发明的第二方面提议一种用于制造适于揭示电磁辐射的极化的空间变化的装置的方法，此方法包括以下步骤：

-提供载体，其具有由热绝缘和电绝缘有机材料构成的表面，所述有机材料例如基于聚酰亚胺的材料；以及

-选择性地加热载体的表面的预定义区域中的有机材料，例如借助于被引导到这些区域中的激光束，以便局部地更改有机材料以形成敏感材料，确切地说，通过有机材料的热降解，以便构成敏感材料的区段。

此类制造方法适于提供根据本发明的第一方面的装置。然而，其它制造方法也是有可能的，例如包括在图案的位置处且根据图案的形状选择性地沉积敏感材料的部分的方法。

附图说明

参考附图，本发明的特征和优点在非限制性实施例的以下详细描述中将变得更清楚，所述附图包含：

[图1]为根据本发明的装置的透视图；

[图2a]到[图2c]展示可替代地用于[图1]的装置的不同图案；

[图3a]到[图3e]展示可替代地用于[图1]的装置的不同图案分布；

[图4]说明用以揭示电磁辐射的极化的空间变化的根据本发明的装置的使用；

[图5a]和[图5b]为展示在[图1]的装置以[图2a]的图案实施时在此装置中感应的电流密度的量值的两个简图；以及

[图6]说明使用以[图2b]的图案实施的[图1]的装置来确定电磁辐射的线性极化的局部方向的方式。

具体实施方式

出于清楚起见，这些图中所表示的元件的尺寸既不对应于实际尺寸也不对应于实际尺寸比率。此外，不同图中指示的相同编号指代相同或具有相同功能的元件。

根据[图1]，根据本发明的装置10包括电绝缘的载体1的表面，例如基于聚酰亚胺的膜，例如已知名称为

膜的膜。载体1的厚度可例如等于约100微米(μm)。优选地，载体1的材料具有低或极低的热导率，使得其可被视为热绝缘体。此外，对待使用装置10来表征的电磁辐射，优选地是透明或大体上透明的。

对电磁辐射敏感的材料的图案M分布在载体1的表面上。这些图案M是相同的，使得其各自为基本图案的再现且在载体1的表面中形成阵列。此阵列可为或可不为周期性的。在所述阵列为周期性的时，图案M可在分别平行于标示为D1的第一重复方向和平行于标示为D2的第二重复方向的两个空间周期的任何组合中相对于彼此偏移。举例来说，在一个非限制性实例中，两个空间周期可等于24mm。

每一图案M由被称为敏感材料的对电磁辐射敏感的材料的若干直线区段构成，这些直线区段在载体1的表面内具有不同定向。一般来说，敏感材料的每一区段的长度可在50μm与40mm之间，例如等于1mm，并且宽度可在10μm与500μm之间，例如等于200μm，这些区段长度和宽度是平行于载体1的表面测量。

举例来说，[图1]展示各自由四个直线区段2构成的图案M，其平行于载体1的表面的定向在同一图案M的任何两个区段之间偏移45度(°)。

[图2a]展示可用于[图1]的装置中的另一图案M：图案M的敏感材料的四个直线区段被布置成在其中间处相交，以便形成规律的八角星形。构成[图2a]的图案M的敏感材料的四个区段标示为2₁、2₂、2₃和2₄，并且可各自具有等于20mm的长度。

[图2b]展示可用于[图1]的装置中的又一图案M：其由敏感材料的六个直线区段构成，所述直线区段被布置成在其中间处相交，以便形成规律的十二角星形。构成[图2b]的图案M的敏感材料的六个区段标示为2₁到2₆。其还可各自具有等于20mm的长度。

[图2c]展示[图2b]的图案M的变体，其中[图2b]的图案的每一直线区段在其中间周围中断。图案M因此变成由在规律的十二角星形的中心处彼此分离的十二个区段2构成。同样作为实例，十二个区段2中的每一个可接着具有等于8mm的个别长度。其中区段相交的点不含敏感材料的此类图案使成为可能减少针对每一图案所测量的温度的最大值。因此，有可能增加因此分隔开的区段的温度测量的动态性。

[图3a]展示图案M在载体1的表面中的分布的第一可能实例，其中两个重复方向D1和D2彼此垂直。在所展示实例中，在方向D1和D2上的两个空间周期相等，但这并非必不可少的。这些空间周期可在100μm与50mm之间，优选地在1mm与30mm之间，例如等于25mm。

在图案M的两个重复方向D1和D2彼此不垂直，而是例如被定向成相对于彼此大致60°时，[图3b]对应于[图3a]。

一般来说，在载体1的表面中图案M的阵列的紧密性确定由装置10提供的电磁辐射的表征中的空间分辨率。实际上，对于如存在于图案M的位置处的辐射，每一图案M意欲单独地提供电磁辐射的表征，涉及其极化和还有可能其强度。对于周期性阵列，此空间分辨率由在方向D1和D2上的图案M的重复周期确定。

对于其中每一图案M包括在每一图案内部具有不同定向的若干直线区段的本发明的所有实施例，每一图案M足以确定在此图案的位置处的电磁辐射的极化，除在此极化为圆形或椭圆形时其旋转方向之外。装置10的空间分辨率接着大体上等于使载体1的表面中的相邻图案的相应中心分隔开的距离。

[图3c]展示由规律的三角星形组成的图案M的另一实例。此特定图案的优点在于其允许相邻图案M彼此交错，使得图案的阵列在载体1的表面内尤其紧密，如[图3c]中可见。因此，由装置10提供的电磁辐射的表征的空间分辨率可尤其精细。

[图3d]展示由以“Y”形式布置的三个分支构成的图案M的另一实例。图案M的分支标示为编号2₁、2₂和2₃。图案M仍可交错，但随机分布且定向在载体1的表面内。

[图3e]展示根据本发明的装置10的另一实例，但其中每一图案M由敏感材料的单个直线区段组成。图案M同样随机分布且定向在载体1的表面内。对于本发明的此类实施例，需要邻近于载体1的表面中的点且其定向不同的两个或三个图案M，以便确定入射到此点的电磁辐射的极化，除在此极化为圆形或椭圆形时其旋转方向之外。在[图3e]中，待用于确定在点P处的电磁辐射的极化的图案M通过箭头链接到此点。

对电磁辐射敏感且构成每一图案M的直线区段的材料可为由例如银或铜金属制成的导电材料，或弱导电，例如有机导电材料。弱导电材料应理解成意谓其导电率值小于10⁴西门子/米(S/m)，例如通常约10S/m到500S/m的材料。众所周知，由导电材料中的电磁辐射引起的加热功率与平行于直线区段的电场的分量的幅度的平方成比例，并且与导电材料的电阻率成比例。

替代地，对电磁辐射敏感且构成每一图案M的直线区段的材料可为通过电介质极化展现损耗的电介质材料，例如氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、氧化钌(RuO₂)或氧化镍(NiO)、磷酸铁(LiFePO₄)等。在此情况下，并且同样众所周知，由电磁辐射引起的加热功率与平行于直线区段的电场的分量的幅度的平方成比例，并且与敏感材料的电极化率的虚部成比例。

在另一个替代方案中，对电磁辐射敏感且构成每一图案M的直线区段的材料可为通过磁性极化展现损耗的磁性材料。此类材料可尤其为铁磁性类型，例如三氧化二铁(Fe₂O₃)。在其它情况下，并且同样众所周知，由电磁辐射引起的加热功率与平行于直线区段的磁场的分量的幅度的平方成比例，并且与敏感材料的磁化率的虚部成比例。

然而，电磁辐射的功率与电场的幅度的平方成比例，或与磁场等效。接着，在电磁辐射经线性极化时，取决于区段的材料对电场或磁场中的哪一个敏感，敏感材料的直线区段的加热功率在所有情况下都大致与电磁辐射的功率乘以在直线区段的纵向方向与电场或磁场的方向之间的角度的余弦的平方成比例。换句话说，取决于区段的材料对这些场中的哪一个敏感，敏感材料的直线区段的加热大致与在直线区段的单位向量与电场或磁场之间的内积的平方成比例。

可使用所属领域的技术人员已知的选择性沉积的方法来在载体1的表面上形成敏感材料的图案M。举例来说，此类已知方法可利用掩模，其中开口确定图案M中的一个的每一直线区段在载体1上的尺寸和位置。接着通过掩模的开口执行敏感材料的沉积。替代地，可通过选择性地附接敏感材料的方法来确定图案M的每一直线区段的尺寸和位置，所述敏感材料应用于跨越载体1的表面分布的位置。选择性附接的此类方法可包括局部激活载体1的材料以便产生敏感材料在载体1上的粘附，或选择性地沉积适于粘附到载体1且还粘附到敏感材料的附接层。在又一替代方案中，敏感材料的连续层可首先形成在载体1的表面上，接着通过掩模使用激光或经由化学过程选择性地蚀刻。

在载体1是基于有机材料，例如

时，此有机材料的热降解化合物可构成敏感材料。确切地说，这些热降解化合物可包括碳石墨颗粒。因此获得的敏感材料为导电的，具有低导电率值。在此情况下，敏感材料的图案M可简单地通过在图案M的所要位置处局部地且选择性地加热载体1来获得。可借助于激光束通过以局部地递送将有机材料转化成敏感材料所需的热功率的移动速度将此激光束移动到图案M的所要位置来进行此类局部和选择性加热。取决于经选择以构成载体1的有机材料，所属领域的技术人员知晓如何选择激光的波长、其功率以及激光跨越载体1的表面移动的速度，以便获得所要的敏感材料。因此获得的敏感材料的特征可在于实施局部材料分析的已知方法中的一个和导电率的局部测量的已知方法中的一个。

[图4]说明装置10的一个可能实施方案。例如呈支承敏感材料的图案M的膜形式的装置10放置在待表征的电磁辐射R中，并且热感相机11经放置，以便捕获支承图案M的装置10的载体的表面的红外图像。优选地，支承敏感材料的图案M的此表面可朝向热感相机11转动。热感相机11可为可商购模型中的一个，其中图像传感器阵列对在3μm与5μm之间的波长敏感，例如经冷却InSb类型的传感器阵列。优选地，相机11的光轴A-A可垂直于支承图案M的装置10的载体的表面。以此方式，装置10的所有图案M可在由相机11捕获的红外图像中清楚地呈现。

在电磁辐射R持续地入射在装置10上时，其取决于辐射R的极化且取决于此极化相对于每一直线区段的定向而引起对图案M的直线区段中的一些的加热。其温度因此在辐射R的作用下增加的直线区段接着以较高强度呈现在由热感相机11捕获的红外图像中。然而，寄生热现象，例如热扩散到载体1中、热扩散到与支承图案M的载体1的表面接触的空气中，以及可在载体1附近的空气中发生的热对流倾向于减少在敏感材料的不同直线区段(无论这些区段是属于同一图案M还是属于不同图案M)之间以及在敏感材料的每一直线区段与图案M外部的载体1之间由辐射R产生的温度差。接着降低由热感相机11捕获的红外图像的对比度。根据补偿所捕获图像的对比度的此类降低的本发明的改进，可在强度上调制入射在装置10上的电磁辐射R。此类调制可在有可能时由辐射R的源应用，或由调制系统12应用，所述调制系统在辐射R到达装置10之前布置在所述辐射的路径中。举例来说，调制系统12可为具有至少一个开口的可移动屏幕，例如其角扇区由对辐射R选择性地不透明或透明的材料构成且其通过马达以受控制速度旋转的圆盘。系统12因此以可例如在1赫兹(Hz)与100Hz之间的频率将强度调制应用于入射在装置10上的辐射R。根据应用于辐射R的源或通过系统12应用的调制，接着通过同步检测系统13对由热感相机11测量的图像点的强度进行滤波。具有同步检测的此类图像捕获模式使得有可能抑制通过上文所提及的寄生热现象中的至少一个产生的连续热作用。通常，经调制辐射R使一系列连续温度脉冲在装置10的图案M的直线区段中的一些中增加，并且在通过解调系统13滤波之后，在红外图像中选择性地检测这些脉冲。

[图5a]的简图展示对于如[图2a]中所表示的图案，在入射在此图案上的电磁辐射R具有平行于直线区段2₃的电场的线性极化时，在装置10的图案M中感应的电流密度的分布。在[图5a]的情况下，敏感材料为其导电率为大致1000S/m且区段2₁-2₄中的每一个的宽度等于200μm的金属氧化物。水平轴识别沿着区段2₁-2₄中的每一个从每一区段的一个末端到另一末端的位置，区段长度等于20mm。此位置标示为x。竖直轴识别电流密度的量值，所述电流密度标示为J且以任意单位(a.u.)表达。与[图2a]的图案M的每一区段相关的曲线用此区段的编号标记。如由[图5a]的简图中的曲线所展示，在区段2₃中感应的电流密度最大，因为此区段2₃平行于辐射R的电场；在区段2₁中感应的电流密度大体上为零，因为此区段2₁垂直于辐射R的电场；并且在区段2₂和2₄中感应的电流密度为中间且大体上相等，因为两个区段2₂和2₄各自与电场成45°。然而，因为具有高导电值的敏感材料的高度导电性质，所以在接收器模式中在天线效应类型的区段2₂-2₄中的每一个内呈现谐振。因为此谐振行为，所以与区段2₂-2₄相关的曲线各自展示感应电流密度的量值的峰值。由在区段2₁-2₄中的一个的每一点处的辐射R引起的局部加热与在此点处感应的电流密度的量值的平方成比例。因此，在由热感相机11捕获的红外图像中，区段2₃的末端呈现为最亮的；更精确地，位于距其两个末端中的每一个大致2.5mm处的此区段的部分呈现为较亮的。区段2₂和2₄各自类似于区段2₃呈现在所捕获图像中，但较不明亮，并且区段2₁根据载体1的温度呈现为暗的，除了在其中由于来自接近其它区段2₂-2₄的部分的热传导而导致其温度增加的其中心处。

[图5b]对应于[图5a]，其中敏感材料仍导电，但具有约20S/m的低得多导电率值。此值对应于由

制成的载体1，其已通过激光局部加热以形成敏感材料。谐振行为不再存在，因此在每一区段中感应的电流密度的量值在所述区段的中间周围的有限区域外部大体上恒定。如前所述，感应电流密度的此量值取决于区段相对于辐射R的电场的线性极化的方向的定向。消除在同一星形图案内的区段之间的相交点，如在[图2b]与[图2c]之间引入，防止在所捕获红外图像中呈现突出显示的星形的中心。

[图6]的简图在平行于支承[图2b]的图案M的载体1的表面的平面中识别图案的区段2₁-2₆的方向。这些方向根据其相应实际定向呈现在简图中，并且用对应直线区段的编号标记。此外，在[图6]的简图中的每一区段方向与如在由热感相机11捕获的红外图像中读取的与区段的加热成比例的代表性长度相关联。在所考虑的实例中彼此垂直但这并非必不可少的区段2₁和2₄形成线性极化的第一基。类似地，区段2₂和2₅形成线性极化的第二基，并且区段2₃和2₆形成线性极化的第三基。对于这些基中的每一个单独地，表示基的两个区段方向的长度的比率指示对于辐射R的线性极化有可能的两个相异方向。这两个可能的极化方向相对于基的区段方向对称的。因此，根据第一基(区段2₁和2₄)，辐射R的线性极化的可能方向为V₁和V₂，如简图中所指示。线性极化的这两个可能方向成角度地更接近对应于温度升高较大的基的区段方向(在所考虑的实例中为区段2₁的方向)。类似地，对于辐射R的线性极化有可能的方向根据第二基(区段2₃和2₅)为V₃和V₄，并且根据第三基(区段2₃和2₆)为V₅和V₆。与图案M的线性极化的三个基分开产生的这些可能性之间的和谐性为方向V₁、V₄与V₆之间的一致。此一致方向，V₁＝V₄＝V₆，因此为在所考虑的图案M的位置处的电磁辐射R的线性极化的方向。此实例对应于[图6]的十二角星形，其在图案M的平面中产生三个标准正交基。相同推理适用于[图2a]的八角星形，其产生两个标准正交基，其将因此产生线性极化的四个可能方向，其中仅两个方向将彼此一致以指示线性极化的实际方向。三角星形图案M，其中每一臂不与另一臂正交，如[图3d]中所表示，产生两个非正交基，其也将产生四个可能方向，其中两个方向将彼此一致以指示线性极化的实际方向。此推理一般适用于限定至少三个方向的任何N角星形图案。

对于装置10的图案M中的若干者，用于确定刚刚参考[图6]所描述的线性极化的方向的方法可独立地重复。因此，在这些图案M的位置处确定电磁辐射R的线性极化的方向，使得可揭露此极化中的空间变化。

在其中电磁辐射的极化在所使用的图案M的位置处为椭圆形的情况下，也可应用用于确定极化的此方法。接着获得极化椭圆的轴的定向，以及有可能获得极化椭圆的长轴和短轴的相应长度的商值。

应理解，可通过在保持所列举的优点中的至少一些的同时修改上文详细描述的实施例的次要方面来再现本发明。确切地说，可替代地使用具有不同于所呈现的布置的敏感材料的直线区段的布置的图案M。

此处还重申，可使用敏感材料的单独直线区段，使得其各自构成单独图案，并且每图案具有一个区段的此类图案可分布在随机阵列中且各自随机定向在载体的表面中或上。

一般来说，图案可在根据本发明的同一装置中具有随机定向。此外，其可规律地或随机地分布在载体的表面中或上，包含随机地分布在规律的网格上。

此外，已针对敏感材料的电导体类型更特定地呈现的推理可毫不费力地专用于电介质或磁敏感材料。

最后，已经列举的所有数值仅出于说明性目的，并且可根据所考虑的应用而改变。

Claims

1.一种装置(10)，其适于以局部温度变化的形式揭示电磁辐射(R)的极化的空间变化，

所述装置(10)包括热绝缘和电绝缘的载体(1)的表面，并且在所述载体的表面中或上包括图案(M)的阵列，所述图案各自由被称作敏感材料的材料的至少一个直线区段(2)组成，

所述敏感材料适于在所述敏感材料暴露于所述辐射(R)的电场或磁场时产生热量，其中加热功率与电磁辐射功率的比率的值根据所述电磁辐射的极化相对于所述载体(1)的表面中的每一区段(2)的定向而变化，

在所述载体中在所述敏感材料的区段(2)外部的加热功率与电磁辐射功率的比率大体上为零，而无关于所述辐射(R)的极化，

其中，如果每一图案(M)包括若干区段，则每一图案内的这些区段(2)具有至少两个不同定向，或者其中，如果每一图案包括仅一个区段，则两个相邻图案的区段具有不同定向，

所述阵列由在所述载体(1)的表面中在若干不同重复方向(D1、D2)上具有偏移的基本图案的重复构成，以便形成相同图案(M)的二维阵列，

所述装置(10)的特征在于，所述敏感材料为导电材料，其中所述敏感材料的导电率值在10S/m与500S/m之间。

2.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，每一图案(M)包括敏感材料的若干直线区段(2)，并且每一图案的区段在所述载体(1)的表面中在所述图案内部具有至少三个不同定向。

3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，其特征在于，所述基本图案的重复的偏移在所述载体(1)的表面中在两个不同重复方向(D1、D2)上组合，并且为规律的，使得相同图案(M)的二维阵列在两个重复方向中的每一个上为周期性的，其中在所述重复方向中的每一个上的空间周期在100μm与50mm之间，优选地在1mm与30mm之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，在所述载体(1)的表面中所述图案(M)中的任何两个相邻图案彼此交错。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，在所述载体(1)的表面中任何对相邻图案(M)的区段(2)在该对中的第一图案的区段中的任一个与该对中的另一图案的区段中的任一个之间通过不含敏感材料的图案内间隙分隔开。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，同一图案(M)的任何两个区段(2)通过不含敏感材料的图案内间隙彼此绝缘。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，每一图案(M)由布置在所述载体(1)的表面中的N个区段(2)构成，N为在3与16之间的整数，包含数值3和16，并且其中，所述图案中的任一个的N个区段的相应定向成角度地均匀分布。

8.根据权利要求7所述的装置(10)，其特征在于，所述图案(M)中的每一个的区段(2)径向地布置在所述图案的中心周围，以便在所述载体的表面(1)中形成规律的N角星形。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，每一区段(2)的长度在50μm与40mm之间，优选地在1mm与30mm之间，并且宽度在10μm与500μm之间，优选地在100μm与300μm之间，所述长度和所述宽度平行于所述载体(1)的表面测量。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述载体(1)的表面由热绝缘和电绝缘的有机材料构成，例如基于聚酰亚胺，并且其中，所述敏感材料包括由所述有机材料的更改产生的至少一种化合物，确切地说，由所述有机材料的热降解产生的化合物。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其进一步包括热感相机(11)，所述热感相机被布置成在所述载体的表面暴露于所述电磁辐射(R)时捕获所述载体(1)的表面的红外图像，以便使敏感材料的区段(2)中的至少一些的部分呈现在所述所捕获图像中，其强度取决于所述区段部分的相应温度值。

12.根据权利要求11所述的装置(10)，其进一步包括：

-调制系统(12)，其被布置成将时间调制序列应用于所述电磁辐射(R)，所述载体(1)的表面暴露于所述电磁辐射(R)；以及

-同步检测系统(13)，其被布置成根据所述时间调制序列对在所述载体的表面的连续图像中捕获的强度进行滤波。

13.一种用于制造适于揭示电磁辐射(R)的极化的空间变化的根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供载体(1)，其具有由热绝缘和电绝缘有机材料构成的表面，所述有机材料例如基于聚酰亚胺的材料；以及

-选择性地加热所述载体(1)的表面的预定义区域中的所述有机材料，例如借助于被引导到所述区域中的激光束，以便局部地更改所述有机材料以形成敏感材料，确切地说，通过所述有机材料的热降解，以便构成敏感材料的区段(2)。