CN116337756A - 辐射源装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及一种辐射源装置，其包括至少一个膜层、被配置为发射电磁或红外辐射的辐射源结构、基板和间隔结构，其中基板和至少一个膜形成腔室，其中腔室中的压力为低于或等于腔室外部的压力，其中辐射源结构设置在至少一个膜层和基板之间。

Description

辐射源装置
技术领域
本发明的实施例涉及一种辐射源装置，例如一种用于发射电磁辐射或红外辐射、诸如热辐射(红外辐射)的辐射源装置。本公开的进一步的实施例涉及包括辐射源装置的PAS(PAS＝光声光谱)气体传感器。进一步的实施例涉及低功率PAS加热器。
背景技术
噪音、声音、温度或气体等环境参数的检测对于移动终端、家用自动化系统和汽车领域等多种应用领域变得越来越重要。尤其是为了检测例如空气污染、污染或关键事件引起的有害气体浓度，气体传感器发挥着越来越重要的作用。因此，通过廉价、始终可用且连接的传感器在环境中检测气体是未来的热门话题。
在环境空气质量监测领域，有几种类型的气体传感概念，例如，非色散红外(NDIR)传感器和光声传感器(PAS＝光声光谱)。传感器通常基于一定波长的红外光对介质中气体分子的激发效应。典型的PAS传感器包括辐射源(例如热发射器)、用于波长选择的过滤器元件、检测器和样本区域，其中辐射源和检测器之间的光与环境气体相互作用。
然而，目前可用的辐射源，例如用于PAS传感器的电磁辐射源或红外辐射源(例如，热发射器)会导致高制造成本并具有较差的热辐射输出。具体而言，可以通过辐射源(例如，PAS传感器)测量环境中的气体(例如，CO2)含量的PAS传感器(例如，CO2传感器)目前被实现为封装件中的封装件。因此，辐射源位于气密密封的封装件中，该封装件又位于测量体积的封装件中。包括布拉格滤波器作为滤光器的辐射源(例如，PAS发射器)的封装件制造成本高，并且已知该封装件在气密密封方面存在问题。此外，辐射(例如，电磁或红外辐射)输出/产量低。
因此，在气体传感器领域中，需要一种辐射源方案，该方案使得制造成本更低并改进辐射输出。
这种需要可以通过根据独立权利要求1的辐射源来解决。
辐射源的具体实施在从属权利要求中定义。
发明内容
根据一个实施例，辐射源装置(例如，电磁辐射源装置或红外辐射源装置，例如热发射器装置)包括至少一个膜层、被配置为发射电磁或红外辐射的辐射源结构、基板、和布置在基板与膜层之间的间隔结构，其中基板、至少一个膜层和间隔结构形成腔室，其中腔室中的压力低于或等于腔室外部的压力。腔室，其中辐射源结构被设置在至少一个膜层与基板之间。
根据一个实施例，气体传感器(例如，光声光谱气体传感器或非色散红外、NDIR、气体传感器)包括用于发射电磁或红外辐射的辐射源装置；测量体积，具有目标气体并为由辐射源装置发射的红外辐射的电磁提供光学相互作用路径；声换能器或直接热检测器，用于基于发射的电磁或红外辐射与测量体积中的目标气体的光学相互作用而提供检测器输出信号，其中辐射源装置包括至少一个膜层、被配置为发射电磁或红外辐射的辐射源结构、基板、和布置在基板与膜层之间的间隔结构，其中基板、至少一个膜层和间隔结构形成腔室，其中腔室中的压力低于或等于腔室外部的压力，其中辐射源结构被设置在至少一个膜层与基板之间。
附图说明
在此参考附图描述实施例。
图1示出了根据一个实施例的具有硅基板的辐射源装置的示意性截面图。
图2示出了根据实施例的具有玻璃基板和用于提高发射器输出的反射器的辐射源装置的示意性截面图；
图3示出了根据实施例的具有硅基板和滤光器的辐射源装置的示意性截面图；
图4示出了根据实施例的具有玻璃基板、滤光器和用于提高发射器输出的反射器的辐射源装置的示意性截面图；
图5示出了根据实施例的具有硅基板、滤光器和用于提高发射器输出的反射器的辐射源装置的示意性截面图；
图6示出了根据实施例的具有两个膜层的辐射源装置的示意性截面图；
图7示出了示例性辐射源结构的示意性俯视图；
图8示出了图7的辐射源结构在图6的辐射源装置中的实施示意图。
图9示出了另一个示例性辐射源结构的示意性三维视图；和
图10示出了根据实施例的MEMS气体或流体传感器的示意性截面图。
在使用附图进一步详细讨论本实施例之前，需要指出的是，在附图和说明书中，相同的元件和具有相同功能和/或相同技术或物理效果的元件通常具有相同的附图标记或用相同的名称标识，从而如在不同实施例中所示出的这些元件及其功能的描述可相互互换或可在不同实施例中相互应用。
具体实施方式
在下面的描述中，详细讨论了实施例，然而，应当理解，实施例提供了许多可以体现在多种辐射源中可体现的概念。所讨论的具体实施例仅说明实现和使用本概念的具体方式，并不限制实施例的范围。在以下实施例的描述中，相同或相似的元件或具有相同功能的元件被赋予相同的附图标记或以相同的名称标识，并且重复描述的元件被赋予相同的附图标记或被标识为通常省略相同的名称。在以下描述中，阐述了多个细节以提供对本公开的实施例的更彻底的解释。
然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施其他实施例。在其他情况下，众所周知的结构和设备以框图形式而不是详细地示出，以避免模糊此处描述的示例。此外，本文所述的不同实施例的特征可以相互组合，除非另有特别说明。
应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接”地“连接”或“耦合”到另一个元件时，没有中间元素。用于描述元素之间关系的其他术语应以类似的方式解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”、“在…上”与“直接在…上”等)。
为便于对不同实施例的描述，附图包括笛卡尔坐标系统x，y，z，其中x-y平面对应于、即平行于基板的第一主表面区域(＝参考平面＝x-y平面)，其中关于参考平面(x-y平面)垂直向上的方向对应于“+z”方向，并且其中关于参考平面(x-y平面)垂直向下的方向对应于“-z”方向。在以下描述中，术语“横向”指平行于x和/或y方向的方向，即平行于x-y平面的方向，其中术语“垂直”指平行于z方向的方向。
在以下描述中，元件的厚度通常表示这种元件的垂直尺寸。在图中，不同的元件不一定按比例绘制。因此，某些元件的厚度，例如独立式膜、半导体基板、绝缘层、重掺杂半导体层和/或盘形散热器结构的厚度可能不是按比例绘制的。
图1示出了根据实施例的放射线源装置1的示意性截面图。辐射源装置例如可以是电磁辐射源装置或红外辐射源装置，例如热发射器装置。例如，图1中所示的装置可以是低功率发射器加热器。在图1中，绘图平面基本上平行于x-z平面，使得不同层基本上平行于x-y平面延伸。
辐射源装置1包括膜层2、用于发射电磁或红外辐射的辐射源结构3、间隔结构4和基板5，其中膜层2、间隔结构4和基板5形成腔室6，其中腔室6中的压力低于或等于腔室6的外部7的压力，辐射源结构3设置在膜层2与基板5之间。
如图1所示，根据一个实施例，基板5可以是包括半导体层10和设置在半导体层10上的氧化层11的基板叠层，使得氧化硅层11设置在间隔结构4与硅层10之间。
根据一个实施例，辐射源结构3发出的电磁或红外辐射可以是热辐射。
根据一个实施例，辐射源结构3可以是热发射器结构。
根据一个实施例，膜层2可以是电磁或红外辐射至少部分可穿透的。
根据一个实施例，由膜层2、间隔结构4和基板5形成的腔室6可以是气密的。
根据一个实施例，腔室6中的压力小于300mbar，例如真空。
根据一个实施例，间隔结构4可以包括非传导材料。
例如，间隔结构4可以包括氧化硅、氮化硅、玻璃和陶瓷中的至少一种或由其组成。
根据一个实施例，辐射源结构3可以在腔室6中是独立式(freestanding)的，并由间隔结构4横向支撑。例如，辐射源结构3、或更准确地说辐射源结构3的辐射源基板，可以横向附接至间隔结构4。
根据一个实施例，辐射源结构3可以包括穿孔8，该穿孔在腔室6的第一体积部分9-1和腔室6的第二体积部分9-2之间形成通风孔，第一体积部分被包围在辐射源结构3与膜层2之间，第二体积部分被包围在辐射源结构3与基板5之间。
根据一个实施例，图1的辐射源装置1可以是硅上的真空红外发射器。
图2示出了根据实施例的放射线源装置1的示意性截面图。在图2中，绘图平面基本上平行于x-z平面，使得不同的层基本上平行于x-y平面延伸。
与图1的辐射源装置1相比，图2的辐射源装置1的基板5包括玻璃层12和反射层13。由此，反射层13可以设置在玻璃层12上，使得反射层13设置在间隔结构4与玻璃层12之间。
根据一个实施例，反射层13可以被配置为将由辐射源结构3在反射层13的方向(例如，-z方向)上发射的电磁辐射朝向膜层2反射(例如，z方向)。由此，能够提高放射线源装置1的电磁放射线输出(例如热放射线输出)。
根据一个实施例，反射层13可以包括金或由金组成。或者，反射层13也可以包括铝或银或由铝或银组成。
根据一个实施例，图2的辐射源装置1可以是玻璃上的真空红外发射器。
图3示出了根据实施例的放射线源装置1的示意性截面图。在图3中，绘图平面基本上平行于x-z平面，使得不同层基本上平行于x-y平面延伸。
与图1的辐射源装置1相比，图3的辐射源装置1另外包括布置在膜层2上的滤光层15。
根据一个实施例，滤光层15可以是布拉格滤光器。
根据一个实施例，滤光层15可以是波长选择滤光器。
例如，波长选择滤光器可以适于选择所需应用(例如，CO2或任何其他感兴趣的气体)的波长范围(例如，IR、可见光等)。
根据一个实施例，图3的辐射源装置1可以是具有滤光器的硅上真空红外发射器。
图4示出了根据实施例的放射线源装置1的示意性截面图。在图4中，绘图平面基本上平行于x-z平面，使得不同层基本上平行于x-y平面延伸。
与图2的辐射源装置1相比，图4的辐射源装置1另外包括布置在膜层2上的滤光层15。
根据一个实施例，滤光层15可以是布拉格滤光器。
根据一个实施例，滤光层15可以是波长选择滤光器。
例如，波长选择滤光器可以适于选择所需应用(例如，CO2或任何其他感兴趣的气体)的波长范围(例如，IR、可见光等)。
根据一个实施例，图4的辐射源装置1可以是玻璃上的真空红外发射器，具有用于提高红外输出的滤光器和反射器。
图5示出了根据实施例的放射线源装置1的示意性截面图。在图5中，绘图平面基本上平行于x-z平面，使得不同层基本上平行于x-y平面延伸。
与图1或图3的辐射源装置1相比，基板5还包括反射层13。反射层13可以设置在硅层10的下方，或者换句话说，硅层10可以设置在反射层13上。
根据一个实施例，反射层13可以被配置为将由辐射源结构3在反射层13的方向(例如，-z方向)上发射的电磁辐射朝向膜层2反射(例如，z方向)。由此，能够提高放射线源装置1的电磁放射线输出(例如热放射线输出)。
根据一个实施例，反射层13可以包括金或由金组成。或者，反射层13也可以包括铝或银或由铝或银组成。
根据一个实施例，图5的辐射源装置1可以是硅上的真空红外发射器，具有用于提高红外输出的滤光器和反射器。
图6示出了根据实施例的放射线源装置1的示意性截面图。在图6中，绘图平面基本上平行于x-z平面，使得不同层基本上平行于x-y平面延伸。
与图1的辐射源装置1相比，图6的辐射源装置1包括两个膜层2-1和2-2，其中辐射源结构3设置在两个膜层2-1与2-2之间。
具体地，辐射源装置1包括第一膜层2-1、用于发射电磁或红外辐射的辐射源结构3、间隔结构4和第二膜层2-2，其中第一膜层2-1隔板结构4与第二膜层2-2形成腔室6，其中腔室6内的压力低于或等于腔室6的外部7的压力，并且其中辐射源结构3设置在第一膜层2-1与第二膜层2-2之间。辐射源装置1还可以包括基板5，例如包括硅层10和氧化硅层11，其中间隔件结构4设置在基板5上。由此，基板5可以在与第二膜层2相邻的区域中包括开口16。
图7示出了根据实施例的辐射源结构(例如，热发射体结构)3的示意性俯视图。在图7中，绘图平面基本上平行于x-y平面。辐射源结构3包括由辐射源基板22支撑的独立式辐射源膜20。
如图7所示，独立式辐射源膜(例如，热发射器膜)20在横向延伸中包括中心部段20-1、传导(＝导电)中间部段20-2和边界部段20-3，其中传导中间部段20-2横向围绕中心部段20-1并且与中心部段20-1电绝缘。传导中间部段20-2包括被包封在绝缘材料中的传导(＝导电)半导体材料。边界部段20-3至少部分地围绕中间部段20-2并且与传导中间部段20-2电绝缘，其中穿孔24形成穿过边界部段20-3。
换言之，由辐射源基板22支撑的独立式辐射源膜20可以被分割(＝划分)为三个部段，(内部)中心部段20-1、传导中间部段20-2和(外部))边界部段20-3，边界部段例如由辐射源基板22支撑。边界部段20-3可以机械结合到辐射源基板22。
根据一个实施例，边界区域20-3中的穿孔44在独立式膜20中形成一个或多个通风孔。穿孔24形成穿过边界部段20-3的通风路径。穿孔24的通风孔允许独立式辐射源膜20两侧的环境大气之间的气体通风。因此，独立式辐射源膜20两侧的环境大气之间的大气压差可以被拉平或平衡。
根据实施例，传导中间部段20-2形成由中心部段20-1分开的分支电流路径。如图7示例性所示，传导中间部段20-2可以形成夹持区域形或环形元件，其在激活状态(＝中间部段20-2通电)期间产生的热量可能也蔓延到/通过中心部段20-1。因此，中心部段20-1和中间部段20-2可以一起形成最终的加热结构或加热元件，用于以热(例如，红外线)辐射的形式发射或消散热量。因此，被加热的环形传导中间部段20-2可以在加热结构中提供相对均匀的温度分布。
根据一个实施例，独立式膜的传导中间部段20-2在独立式辐射源膜20的至少两个边缘区域25-1、25-2之间延伸。如图7所示，横向相对的边缘区域25-1、25-2可以横穿或桥接边界部段20-3以到达相应的布线结构或接触焊盘21。布线结构21可以被布置为例如借助于连接线提供到控制和/或供应单元的外部电连接的接合区域。布线结构21可以包括铜、铝、钨、金、铂和/或钛材料或这些材料中的至少两种的分层堆叠，以提供低接触电阻。
图8示出了图7的辐射源结构3在图6的辐射源装置1中的实施示意图。
如图8所示，图7的辐射源结构3可以横向附接至图6的辐射源装置1的间隔结构4，使得辐射源结构3设置在第一膜层2-1与第二膜层2-2之间。更具体而言，辐射源结构3的辐射源基板22可横向附接至间隔结构4，使得辐射源结构3的辐射源膜片20在由两个膜层2-1和2-2以及间隔结构4形成的腔室6中是无支撑的(freestanding)。
如图8所示，辐射源结构3的四点连接(或开尔文夹)可用于电阻确定和加热器控制。因此，固定体可以通过固定体子销和第二通孔实现为加热端子。具体地，可以在利用两个力销在力状态下主动驱动加热器，并同时在两个感应销上正确感应。
根据一个实施例，PAS加热器可以集成在能够真空的封装件中，其中真空封装件的底部或背面可以包括反射层。
根据一个实施例，可以将辐射源(例如，红外发射器)集成在能够真空的封装件中，其中附加地可以集成反射层以提高热辐射(例如，红外辐射)的输出/产量。
根据一个实施例，辐射源可以制造为能够真空的封装件中的中间层。因此，氮化物叠层(层D0)可以被实现为加热器，使得氮化物叠层可以通过两个通孔在真空中进行操作。此外，可以省略腔室(例如，通过Bosch蚀刻获得)。在将背面蚀刻到SiOX之后，可以将金层溅涂到那里作为反射器(参见图4和图5)。
根据一个实施例，辐射源装置允许更小的尺寸。
根据一个实施例，辐射源装置不需要额外的封装。
根据一个实施例，辐射源装置通过真空解决热问题。
根据一个实施例，辐射源装置由于反射器而提供改进的热辐射(例如，红外辐射)输出/产率。
根据实施例，辐射源装置允许降低封装成本。
根据实施例，辐射源装置提供改进的性能。
根据实施例，辐射源装置提供改进的稳定性和寿命。
图9示出了另一个示例性辐射源结构(例如，热发射器结构)3的示意性三维视图。如图9所示，例如在箭头IR的方向上发射热能。此处所示的辐射源结构3示意性地示出为三维表示，而没有附加元件、例如其中引入了膜装置的辐射源基板。辐射源结构3包括膜布置，例如膜堆叠，例如其由两个辐射源膜(例如，热发射器膜)32和34(例如，第一辐射源膜32和第二辐射源膜34))形成。这些膜32和34被布置为平行/基本平行并且以相对于彼此重叠的方式，即至少部分重叠或优选地甚至叠合。此时应注意，即使膜32和34被图示为具有四边形形状，它们当然也可以具有圆形或一些其他自由形状。膜32和34都彼此间隔开，从而在它们之间形成间隙33，该间隙可以填充例如电绝缘材料。
膜32和34中的每一个分别包括呈加热路径32a和34a形式的加热元件。与第一膜32相关联的第一加热路径32a沿着任意形状延伸，例如，此处所示的U形或沿着相关联的第一膜32上或内的蜿蜒形状。与此类似，第二加热路径34a同样沿着相关联的膜34的表面以任意形状延伸。两个加热路径32a和34a从横向角度被成形为使得它们以不重叠的方式布置。
加热路径32a和34a中的每一个都是可传导的(例如，金属化的或掺杂的)并且在用电压(例如，DC或AC)激发时发出专用的温度分布，所述温度分布原则上遵循导体32a和34a的形状。由于提供了具有单独加热路径32a和34a的多个平面而并非一个平面，并且所述加热路径也以相对于彼此在空间上偏移的方式位于辐射源结构3的发射表面、例如在膜32的表面处，在沿方向IR发射时，由于各个温度分布的叠加而实现了均匀的温度分布。
图10示出了根据实施例的MEMS气体传感器50的示意性截面图。与辐射源1相关的上述评估同样适用于图10的辐射源(＝辐射源)1。在本文中，实施例可以涉及例如可能存在于环境大气中的气体或气体成分的检测和感测。
根据一个实施例，MEMS气体传感器50可以布置为PAS传感器(PAS＝光声光谱)，其中PAS传感器可以包括：用于发射电磁或红外辐射(例如，热辐射)52的辐射源1；并且可以包括测量体积54，具有目标气体GT并为发射的电磁或红外辐射52提供光学相互作用路径56；并且可以包括声换能器/热检测器58，用于基于发射的光学电磁或红外辐射52与测量体积54中的目标气体GT的相互作用而提供检测器输出信号SOUT。如图10所示，辐射源1和声换能器58布置在共有测量体积(＝腔室)54内。
腔室54被布置用于提供光学相互作用路径56，用于具有中心波长λ0的电磁或红外辐射52与腔室54中的目标气体GT的相互作用，其中对于包含目标气体成分的环境气体而言，腔室54例如是可接近的，例如通过壳体62中的至少一个开口60。如图10中的示例所示，开口60可以被保护膜61覆盖，例如防尘膜、颗粒膜、分子过滤器、透声膜。此外，气体传感器50可以包括用于环境气体的扩散器63。
气体传感器50可以形成为PAS配置中的MEMS气体传感器(MEMS＝微机电系统)。腔室54可形成为波导或反射壳体，其中成形结构壳体壁(＝腔室壁)上的诸如金属层的反射涂层可通过反射引导发射的辐射穿过相互作用路径。如图10所示，腔室54由壳体62形成。
发射的辐射52的特定波长可以被设置为要检测的相应气体或气体成分，即所谓的分析或目标气体GT。发射器结构1可以被配置为间歇地或周期性地发射电磁或红外辐射52。因此，测量腔室54内的环境气体(包括目标气体)吸收间歇地发射的电磁或红外辐射，并因此吸收气体响应于发射的电磁或红外辐射而间歇性或周期性地加热和冷却。测量腔室54内的气体的吸收和相关的加热和冷却可以使得腔室54内的压力交替增加和减少。这些压力变化可以由例如MEMS麦克风的声换能器58检测。气体对发射的电磁或红外辐射的吸收量以及腔室54内的相关压力变化可取决于腔室54内的气体种类，并且它可随相应的目标气体GT及其浓度而变化。每个目标气体GT可以包括特征吸收光谱，即，它可以响应于发射的电磁或红外辐射52引起特征压力变化。所述特征吸收光谱也可以称为气体特异性指纹。因此，声换能器58可以记录可以是相应目标气体GT的特征的信号，使得声换能器58可以由此检测和标识相应目标气体GT。
描述了可以单独使用或与本文描述的特征和功能组合使用的附加实施例和方面。
根据一个实施例，PAS加热器可以集成在能够真空的封装件中，其中能够真空的封装件的底部或背面可以包括具有反射层的玻璃晶片。
根据一个实施例，(例如，辐射源装置的)底层可以实现为用于集成金反射器的玻璃层。
根据一个实施例，辐射源结构(例如，红外发射器)可以集成在能够真空的封装件中。因此，可以选择玻璃作为载体材料，以便通过热蒸发对其进行涂覆以制造反射层。
根据一个实施例，本文所述的辐射源装置提供改进的红外辐射和/或性能的提高。
根据一个实施例，本文所述的辐射源装置可以在CO2气体传感器中实施。
随后，描述了可以单独实施或与上述实施例结合实施的其他实施例。
根据一个实施例，一种辐射源装置包括至少一个膜层、被配置为发射电磁或热辐射的辐射源结构、基板、和间隔结构，其中基板、至少一个膜层和间隔结构形成腔室，其中腔室内的压力低于或等于腔室外的压力，其中辐射源结构被设置在至少一个膜层与基板之间。
根据一个实施例，基板包括半导体层和设置在半导体层上的氧化物层。
根据一个实施例，基板包括反射层，其中半导体层设置在反射层上。
根据一个实施例，基板包括玻璃层和反射层。
根据一个实施例，辐射源装置还包括设置在膜层上的滤光层。
根据一个实施例，滤光层是波长选择滤光器。
例如，光学波长选择滤光器可以适于为所需应用(例如，CO2或任何其他感兴趣的气体)选择(IR、视觉等)波长范围。
根据一个实施例，辐射源结构在腔室中是独立式的并且由间隔结构横向支撑。
根据一个实施例，间隔结构包括非传导材料。
例如，间隔结构可以包括氧化硅、氮化硅、玻璃和陶瓷中的至少一种或由其组成。
例如，由基板、至少一个膜层和间隔结构形成的间隔结构/腔室是气密的。
根据一个实施例，电磁或红外辐射是热辐射。
根据一个实施例，膜层是电磁辐射至少部分地可穿透的。
根据一个实施例，腔室中的压力小于300mbar。
根据一个实施例，辐射源装置包括穿孔，该穿孔在腔室的第一体积部分与腔室的第二体积部分之间形成通风孔，第一体积部分被包围在辐射源结构与膜层之间，第二体积部分被包围在辐射源结构与基板之间。
根据一个实施例，辐射源结构包括由辐射源基板支撑的独立式辐射源膜，其中辐射源基板附接至间隔结构。
例如，独立式辐射源膜在横向延伸中包括中心部段、传导中间部段和边界部段(以及适于优化光学发射率的层或结构)，其中传导中间部段横向围绕中心部段并且与中心部分电部段，传导中间部段包括封装在绝缘材料中的传导半导体材料，并且其中边界部段至少部分地围绕中间部段并且与传导中间部段电绝缘，其中穿孔穿过边界部段形成，其中加热部段至少部分地与辐射部段热隔离。
根据一个实施例，辐射源结构包括辐射源基板、至少一个辐射源膜、第一加热路径和第二加热路径，其中至少一个辐射源膜、第一加热路径和第二加热路径布置在辐射源基板的不同平面上。
根据一个实施例，一种气体传感器，包括：用于发射电磁或红外辐射的辐射源装置；测量体积，具有目标气体并为辐射源装置发射的电磁或红外辐射提供光学相互作用路径；声换能器或直接热检测器，用于基于发射的电磁或红外辐射与测量体积中的目标气体的光学相互作用而提供检测器输出信号。因此，辐射源装置包括至少一个膜层、配置为发射电磁或红外辐射的辐射源结构、基板、和间隔结构，其中基板、间隔结构和至少一个膜层形成腔室，其中，腔室内的压力低于或等于腔室外的压力，其中辐射源结构被设置在至少一个膜层与基板之间。
尽管某些方面已被描述为设备上下文中的特征，但显然，该描述也可被视为对方法的相应特征的描述。尽管某些方面已被描述为方法上下文中的特征，但显然，该描述也可被视为关于设备功能的相应特征的描述。
在前述详细描述中，可以看出，出于简化本公开的目的，各种特征在示例中被组合在一起。该披露方法不应被解释为反映了要求保护的示例需要比每个权利要求中明确陈述的更多特征的意图。相反，如以下权利要求所反映的，主题可能不在于单个公开示例的所有特征。因此，以下权利要求在此被纳入详细描述，其中每个权利要求可以单独作为单独的例子。虽然每个权利要求可以单独作为单独的示例，但是应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中提及与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例也可以包括从属权利要求与每个其他从属权利要求的主题的组合，或者每个特征与其他从属权利要求或独立权利要求的组合。除非声明不打算进行特定的组合，否则在此提出该等组合。此外，其还旨在包括任何其他独立权利要求的权利要求的特征，即使该权利要求不直接依赖于独立权利要求。
尽管在此已经示出和描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员应当理解，在不脱离本实施例范围的情况下，可以用各种替代和/或等同的实施方式来替代所示出和描述的特定实施例。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施例的任何修改或变化。因此，实施例旨在仅受限于权利要求及其等同物。

Claims (15)

1.一种辐射源装置(1)，包括：
至少一个膜层(2)，
辐射源结构(3)，被配置为发射电磁或红外辐射，
基板(5)，和
间隔结构(4)，设置在基板层(5)和所述膜层(2)之间，
其中所述基板(5)、至少一个所述膜层(2)和所述间隔结构(4)形成腔室(6)，其中所述腔室(6)中的压力小于或等于所述腔室(6)的外部(7)的压力，
其中所述辐射源结构(3)被设置在至少一个所述膜层(2)与所述基板(5)之间。
2.根据权利要求1所述的辐射源装置(1)，
其中所述基板(5)包括半导体层(10)和设置在所述半导体层(10)上的氧化物层(11)。
3.根据权利要求2所述的辐射源装置(1)，
其中所述基板(5)包括反射层(13)，所述半导体层(10)被设置在所述反射层(13)上。
4.根据权利要求1所述的辐射源装置(1)，
其中所述基板(5)包括玻璃层(12)和反射层(13)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述辐射源装置(1)还包括设置在所述膜层(2)上的滤光层(15)。
6.根据权利要求5所述的辐射源装置(1)，
其中所述滤光层(15)为波长选择滤光器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述间隔结构(4)包括非传导材料。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中辐射源结构(3)在所述腔室(6)中是无支撑的、并由所述间隔结构(4)横向支撑。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述电磁或红外辐射是热辐射。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述膜层(2)是电磁辐射至少部分可穿透的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述腔室(6)中的压力小于300mbar。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述辐射源结构(3)包括穿孔(8)，所述穿孔在所述腔室(6)的第一体积部分(9-1)与所述腔室(6)的第二体积部分(9-1)之间形成通风孔，所述第一体积部分被包围在所述辐射源结构(3)与所述膜层(2)之间，所述第二体积部分被包围在辐射源结构(3)与所述基板(5)之间。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述辐射源结构(3)包括由辐射源基板(22)支撑的独立式辐射源膜(20)，
其中所述辐射源基板(22)贴附至所述间隔结构(4)。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的辐射源装置(1)，
其中所述辐射源结构(3)包括辐射源基板、至少一个辐射源膜(32、34)、第一加热路径(32a)和第二加热路径(32b)，
其中所述至少一个辐射源膜(32、34)、所述第一加热路径(32a)和所述第二加热路径(34a)设置在所述辐射源基板的不同平面内。
15.一种气体传感器(50)，包括：
根据权利要求1至14中任一项所述的用于发射电磁或红外辐射(52)的辐射源装置(1)，
测量体积(54)，具有目标气体(GT)、并为由所述辐射源装置(1)发射的所述电磁或红外辐射(52)提供光学相互作用路径(56)，以及
声换能器或直接热检测器(58)，用于基于发射的所述电磁或红外辐射(52)与所述测量体积(54)中的所述目标气体(GT)的光学相互作用而提供检测器输出信号(SOUT)。
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