DE102007006153A1

DE102007006153A1 - Optische Gassensoranordnung in monolithisch integrierter Bauweise

Info

Publication number: DE102007006153A1
Application number: DE102007006153A
Authority: DE
Inventors: Robert Frodl; Thomas Dr. Tille
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Tyco Electronics Raychem GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Tyco Electronics Raychem GmbH
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Gassensoranordnung (100) zum Nachweis mindestens eines Analyten in einem Messgas. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Gassensoranordnung mit mindestens einer Strahlungsquelle (104, 105) zum Emittieren von Strahlung, mindestens einer die Strahlung führenden Reaktionsstrecke (102), die so ausgebildet wird, dass die Intensität der emittierten Strahlung durch Wechselwirkung mit dem Messgas in Abhängigkeit von dem Vorhandensein des Analyten veränderbar ist und mindestens einer Detektoreinrichtung (106, 107), welche in einem Endbereich der Raktionsstrecke eine geänderte Strahlungsintensität erfasst und ein von der Anwesenheit und/oder Konzentration des Analyten in der Reaktionsstrecke abhängiges Ausgangssignal (116le, die Reaktionsstrecke und die Detektoreinheit mittels mikromechanischer Verfahren in monolithisch integrierter Bauweise hergestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Gassensoranordnung zum Nachweis mindestens eines Analyten in einem Messgas. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Gassensoranordnung mit mindestens einer Strahlungsquelle zum Emittieren von Strahlung, mindestens einer die Strahlung führenden Reaktionsstrecke, die so ausgebildet wird, dass die Intensität der emittierten Strahlung durch Wechselwirkung mit dem Messgas in Abhängigkeit von dem Vorhandensein des Analyten veränderbar ist und mindestens einer Detektoreinrichtung, welche in einem Endbereich der Reaktionsstrecke eine geänderte Strahlungsintensität erfasst und ein von der Anwesenheit und/oder der Konzentration des Analyten in der Reaktionsstrecke abhängiges Ausgangssignal erzeugt.
Insbesondere zur Konzentrationsbestimmung von polaren Gasen, z. B. Kohlendioxid, findet als absolut messendes Sensorprinzip die nichtdispersive Infrarotspektroskopie (non dispersive infrared, NDIR, spectroscopy) Anwendung, wie dies beispielsweise in Frodl, R.; Tille, T.: „A High-Precision NDIR CO2 Gas Sensor for Automotive Applications", IEEE Sensors Journal, Volume 6, Number 6, December 2006, gezeigt ist. Dieses Verfahren wertet das Absorptionsverhalten von Gasen bei spezifischen Wellenlängen im infraroten (IR) Bereich aus. Dabei besitzt jedes Gas eine individuelle IR-Absorptionslinie. Bei NDIR-Sensoren zur Messung der CO₂-Konzentration wird die für CO₂ typische Absorptionswellenlänge von ca. λ = 4,25 μm genutzt und die CO₂-Konzentration über das Lambert-Beersche Gesetz, das die exponentielle Abhängigkeit der Lichtintensität von der Gaskonzentration beschreibt, berechnet.
Der Sensoraufbau umfasst dabei, wie in 1 gezeigt, als wesentliche Komponente eine gasdurchlässige Küvette 102, die im folgenden auch als Messkammer oder Reaktionsstrecke bezeichnet werden kann. Eine Infrarotstrahlungsquelle 104 ist in einem Abstand L von einem Infrarotdetektor 106 mit vorgeschaltetem IR-Filter 108 angeordnet.
Die Infrarotstrahlungsquelle 104 emittiert eine breitbandige IR-Strahlung und der IR-Detektor 106 erfasst über ein schmalbandiges IR-Bandpassfilter 108, beispielsweise ein Interferenzfilter, die Veränderung der CO₂-konzentrationsabhängigen transmittierten Strahlungsintensität. Die Ausgangsspannung V_out an dem Detektor 106 liefert dann ge mäß dem bereits erwähnten Lambert-Beerschen Gesetz ein von der CO₂-Konzentration X_CO ₂, von der Absorptionsstrecke L und von dem Absorptionskoeffizienten α abhängiges Signal gemäß der nachfolgenden Gleichung (1): Vout ∼ exp(–α·XCO2·L) (1)
Neben dem klassischen Aufbau eines NDIR-Gassensors entsprechend der Prinzipdarstellung in 1 sind zur Erhöhung der Langzeitstabilität Anordnungen mit zusätzlichen Referenzelementen bekannt. Es können z. B. eine zusätzliche Referenzinfrarotstrahlungsquelle und/oder ein zusätzlicher Infrarotdetektor mit Referenzfilter zur Kompensation von Drifterscheinungen eingesetzt werden. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in 6 gezeigt und umfasst zwei Infrarotstrahlungsquellen und eine als verspiegelter Doppel-Tubus ausgelegte Küvette, wie sie z. B. aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 007 946 A1 bekannt ist.
Bei der bekannten Anordnung gemäß der DE 10 2004 007 946 A1 ist aber aufgrund der exponentiellen Abhängigkeit des zur Gaskonzentration proportionalen Ausgangssignals von der Küvettenlänge L gemäß dem Lambert-Beerschen Gesetz eine Miniaturisierung des Sensorelements nur in begrenztem Maße möglich. Typische Küvettenlängen von bekannten CO₂-NDIR-Gassensoren im Kraftfahrzeugeinsatzbereich sind z. B. L ≅ 10 mm. Eine Integration in kosteneffiziente Halbleitertechnologie ist bislang nicht möglich.
Weiterhin werden derzeit als IR-Quellen und Infrarotdetektoren jeweils diskrete Bauelemente eingesetzt, was in wirtschaftlicher Hinsicht einen signifikanten Nachteil darstellt. Schließlich zeigt der bekannte Küvettenaufbau in Form eines verspiegelten Kunststoff-Tubus eine Neigung, durch Kondenswasser zu beschlagen oder zu verschmutzten, die auch durch aufwendige Kapselung mittels Membranfiltern oder elektronische Kompensationsalgorithmen nicht vollständig beseitigt werden kann.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht daher darin, eine verbesserte optische Gassensoranordnung anzugeben, die in miniaturisierter Form kostengünstig und reproduzierbar herstellbar ist und darüber hinaus langzeitstabil, sensitiv und robust und insbesondere für einen Einsatz im Kraftfahrzeug geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen optischen Gassensoranordnung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass eine erhebliche Verringerung der geometrischen Küvettenlänge durch eine alternative Strahlengangführung erreicht werden kann. Insbesondere kann der gewöhnlich im Grundzustand mit Umgebungsluft durchsetzte Küvettenkanal gegenüber klassischen Verfahren erfindungsgemäß mit Hilfe halbleiterbasierter mikroelektromechanischer oder mikrooptoelektromechanischer Technologie (Micro Electro Mechanical Systems, MEMS, bzw. Micro Optoelectro Mechanical Systems, MOEMS) monolithisch integriert werden.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann der Küvettenkanal auch mit einem lichtleitenden Material wenigstens teilweise gefüllt sein. Dadurch erfolgt die Infrarotstrahlführung nicht in einem gut reflektierenden Küvettenhohlraum, sondern in einem lichtwellenleiterähnlichem Strahlgang, beispielsweise einem transparenten Lichtleitkörper. Das Material des optischen Pfades muss grundsätzlich sowohl auf die Erfordernisse der lichttechnischen Eigenschaften, insbesondere der Reflexion im infraroten Bereich, den gasabsorbierenden Eigenschaften (Eindringmöglichkeit des Analyten) wie auch den herstellungstechnischen Anforderungen genügen. Durch die Verwendung monolithisch integrierter Filtervorrichtungen kann die aufwendige Küvettenkapselung mittels einer semipermeablen Membran 118, wie sie in 6 gezeigt ist, bei der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung entfallen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dienen als Strahlungsquellen Infrarotlumineszenzdioden und als Detektor z. B. ein Silizium-Thermopile, die auf dem gleichen Substrat mit einer MEMS-basierten Küvette aufgebaut werden. Eine solche Single-Chip-Lösung hat den Vorteil, insbesondere bei großen Stückzahlen besonders kostengünstig herstellbar zu sein und darüber hinaus die erforderliche Lichtdichtigkeit gegenüber eindringendem Streulicht auf besonders einfache Weise zu garantieren.
Durch zusätzliche Integration der Ansteuerelektronik für die IR-LEDs sowie der Auswerteelektronik für das IR-Detektorausgangsignal lässt sich ein kostenoptimiertes prozesssicheres Sensorsystem realisieren, dass bei drastisch verringerter Baugröße eine Redu zierung der Verschleißerscheinungen bietet. Die Vollintegration bietet außerdem alle für derartige integrierte „intelligente" Sensorsysteme bekannten Vorteile wie Impedanzwandlung unmittelbar am Messort, reduzierte Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischer Einstreuung und kostengünstige Signalaufbereitung.
Zur Auswertung des Detektorsignals bietet sich bei monolithischer Integration insbesondere eine Analog-Digital-Wandlung nach dem Sigmal-Delta-Modulationsverfahren an.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform weist eine optische Gassensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Strahlungsquellen, nämlich eine Messstrahlungsquelle und eine Referenzstrahlungsquelle, auf. Diese Anordnung kann so betrieben werden, dass die Referenzstrahlungsquelle in zeitlichen Abständen zur Überprüfung des Alterungszustands der Messstrahlungsquelle eingeschaltet wird. Abweichungen bezüglich der Ausgangssignale der Detektoreinrichtung bei eingeschalteter Referenzstrahlungsquelle und eingeschalteter Messstrahlungsquelle liefern Informationen über die Alterung der Messstrahlungsquelle, und diese kann gegebenenfalls ausgeglichen werden. Auf diese Weise kann, insbesondere bei einem Einsatz im Kraftfahrzeugbereich, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der optischen Gassensoranordnung wesentlich erhöht werden.
Um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen, kann weiterhin zur Überwachung der Temperatur in der Reaktionsstrecke mindestens ein Temperaturfühler vorgesehen sein.
Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung können insbesondere bei der Detektion von Kohlendioxid, beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich, sowohl zur Überwachung auf aus Leckstellen austretendes CO₂ wie auch zur Überprüfung der Luftqualität in einem Innenraum verwendet werden. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße optische Gassensoranordnung aber auch für die Detektion beliebiger anderer Gase eingesetzt werden.
Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße integrierte Anordnung auch zum Realisieren eines Wasserstoffsensors gemäß dem Prinzip der DE 10 2006 054 165.0 . Dabei kann alternativ oder zusätzlich zu der Kohlendioxiddetektion eine Wasserstoffdetektion mit Hilfe einer wasserstoffsensitiven Schicht erfolgen, die ihr Reflexionsvermögen in Abhängigkeit von der Anwesenheit und der Konzentration von Wasserstoff ändert.
Als Reaktionsstrecke kann ein mikromechanisch hergestellter Lichtleitkörper vorgesehen sein, der mit einer wasserstoffempfindlichen metallischen Spiegelschicht so beschichtet wird, dass eine Oberfläche der Spiegelschicht mit dem zu analysierenden Messgas in Kontakt gebracht wird und gleichzeitig eine dem Messmedium abgewandt Oberfläche mit der Strahlungsquelle beleuchtet wird, so dass ein Strahlungsempfänger das Reflexionsvermögen der metallischen Spiegelschicht anhand der auf ihn auftreffenden Strahlungsintensität detektieren kann.
Um eine besonders kompakte Gassensoranordnung zu realisieren, können ein optischer Wasserstoffsensor und ein Infrarotgassensor miteinander kombiniert werden. Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich kann eine solche Kombination aus einem Wasserstoffsensor mit einem CO₂-Sensor wertvolle Synergien liefern. Beispielsweise kann einer derartige kombinierte Gassensoranordnung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform mit nur einer einzigen Strahlungsquelle für beide Sensorprinzipien auskommen. Zusätzlich können redundante Auswertungsprinzipien durch einen diversifizierte Auswertung verschiedener Detektoren Anwendung finden und es kann die Alterung der Strahlungsquelle korrigiert werden.
Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausgestaltungen wird die vorliegende Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer optischen Gassensoranordnung;
2 eine Reaktionsstrecke in mikromechanischer Bauweise gemäß einer ersten Ausführungsform;
3 eine Reaktionsstrecke in mikromechanischer Bauweise gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform;
4 eine monolithisch integrierte Gassensoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
5 eine monolithisch integrierte Gassensoranordnung gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform;
6 eine bekannte optische Gassensoranordnung in SMD-Technik.
Die in 1 gezeigten wesentlichen Grundelemente eines optischen Gassensors, nämlich die mindestens eine Strahlungsquelle, die auch als Küvette bezeichnete Reaktionsstrecke 102 sowie der Detektor 106, der durch einen Filter 108 hindurch nur mit der interessierenden Wellenlänge beaufschlagt wird und in Abhängigkeit von der Anwesenheit und/oder Konzentration des gesuchten Gases in der Küvette 102 ein elektrisches Ausgangsignal V_out liefert, bleiben bei der erfindungsgemäßen Lösung im Wesentlichen erhalten.
Im Unterschied zu den bekannten Lösungen, bei denen die Küvette eine gerade Ausdehnung von L in einem Bereich von ca. 10 mm hat, kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen mikromechanisch hergestellten Reaktionsstrecke 102, wie sie in 2 oder 3 dargestellt ist, eine wesentliche Reduktion der Abmessungen dadurch erreicht werden, dass die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung IR_IN durch mehrfache Umlenkung geführt wird, um schließlich als zu detektierende Strahlung IR_ou _t an den hier nicht gezeigten IR-Detektor zu gelangen.
Die monolithisch integrierte Reaktionsstrecke 102, die erfindungsgemäß nach den Prinzipien der mikroelektromechanischen Systeme (MEMS) hergestellt wird, kann beispielsweise in Form eines mäandernden Kanals gemäß 2 ausgeführt sein. Dabei kann die Strahlungsführung durch einen Brechungsindexsprung zwischen der Wandung des Kanals und dem in dem Kanal vorhandenen gasförmigen Messmedium zustande kommen. Beispielsweise kann der Kanal durch Ätzen in Silizium hergestellt sein und die Wandungen können in ihrer Reflektivität durch Dotierung des Siliziummaterials so beeinflusst werden, dass für die eingestrahlte Infrarotstrahlung eine Totalreflexion auftritt.
Alternativ können aber auch einzelne, räumlich begrenzte Spiegelflächen an den Umkehrpunkten der Mäanderschleifen vorgesehen sein. Eine Beschichtung mit metallischen reflektierenden Materialien, wie beispielsweise Gold oder Aluminium, kann ebenfalls die gewünschte Reflektivität für die eingestrahlte Strahlung bereitstellen.
Erfindungsgemäß dient der Kanal 110 sowohl dem Photonentransport als auch der Gasabsorption. Üblicherweise ist im Grundzustand der Küvettenkanal 110 mit Umgebungsluft durchsetzt. Alternativ kann aber in dem Küvettenkanal 110 auch ein lichtwellenleiterähnlicher Strahlengang mittels eines transparenten Lichtleitkörpers vorgesehen sein.
Wie in 3 gezeigt, kann der lichtführende Kanal 110 der erfindungsgemäßen Reaktionsstrecke 102 auch in anderen geometrischen Formen, beispielsweise einer Spirale, realisiert sein. Die erfindungsgemäßen Prinzipien können selbstverständlich auch durch integrierte mikromechanische Anordnungen realisiert werden, welche die dritte Dimension zum Führen der Strahlung und zum Aufnehmen des Gases verwenden.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen mikromechanischen Ausgestaltung der Reaktionsstrecke ist die Integrierbarkeit der weiteren Komponenten der Gassensoranordnung in einem Substrat. So können beispielsweise, wie in 4 dargestellt, zwei Infrarotlicht emittierende Dioden (LEDs), die als Mess- bzw. Referenzstrahlungsquelle dienen, zusammen mit einem Photonentransport- und Gasabsorptionskanal und einem integrierten Detektor mit IR-Filter, beispielsweise einem Thermopile, in ein und demselben Substrat 112 untergebracht werden.
Alternative Detektoreinheiten 106 sind beispielsweise Pyroelemente oder Photodioden. Die jeweils geeignete Detektoreinheit 106 muss entsprechend den jeweiligen Anforderungen an die Gassensoranordnung 100 gewählt werden. So bietet die Photodiode den Vorteil, dass sie ein vergleichsweise kostengünstiges Bauteil darstellt, während die Thermosäule, wie der Thermopiledetektor auch genannt wird, den Vorteil einer besonders hohen und gleichmäßigen Absorption der Strahlung im selektierten Spektralbereich bietet. Pyroelektrische Sensoren schließlich haben den Vorteil einer sehr hohen Empfindlichkeit und einer miniaturisierten, für integrierte Anordnung gut geeignete Herstellbarkeit.
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist weiterhin die gesamte Steuerelektronik in dem Substrat 112 integriert. Wie durch die entsprechenden Verbindungen symbolisiert, steuert die Steuerelektronik in der elektronischen Steuereinheit 114 die Strahlungsquellen 104, 105 beispielsweise für einen Pulsbetrieb an, empfängt das Ausgangssignal des integrierten Detektors 106, wertet diese Signal aus und erzeugt daraus ein Ausgangssignal 116, das entweder Aufschluss über die gemessene Konzentration gibt oder aber auch lediglich ein Warnsignal bei Überschreiten bestimmter in der elektronischen Steuereinheit 114 abgespeicherter Schwellenwerte darstellt.
Die Steuereinheit 114 kann auch entsprechend eingerichtet sein, um die erforderlichen Korrekturen beim Betrieb von Referenz- und Messstrahlungsquelle 104, 105 vor dem Ausgeben des Ausgangssignals 116 vorzunehmen. Insbesondere die zusätzliche Integration der Ansteuerelektronik für die IR-LEDs und der Auswerteelektronik für das IR-Detektorausgangssignal ermöglicht ein kostenoptimiertes, prozesssicheres Sensorsystem, das bei drastisch verringerter Baugröße eine Reduzierung von Verschließerscheinungen bietet. Für die Auswertung des Detektorsignals bietet sich bei der monolithischen Integration insbesondere eine Analog-Digital-Wandlung nach dem sogenannten Sigmal-Delta-Modulationsverfahren an.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer voll integrierten optischen Gassensoranordnung ist in 5 gezeigt. Hier ist nur eine integrierte Infrarot-LED als Strahlungsquelle 104 vorgesehen und es werden zwei Infrarotdetektoreinheiten 106, 107 so angeordnet, dass sie symmetrisch die aus dem Photonentransport und Gasabsorptionskanal 110 austretende Strahlung detektieren können. Selbstverständlich kann jeweils eine Kombination der Ausführungsformen aus 4 und 5 in beliebiger modularer Weise erfolgen. In diesem Zusammenhang sind auch mehrere integrierte transparente Lichtleitkörper als Photonentransport- und Gasabsorptionskanäle 110 zur Realisierung mehrere optischer Pfade realisierbar.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen optischen Gassensoranordnung können zum einen die Kosten eines NDIR-Sensors, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen signifikant reduziert werden, indem die gesamte Anordnung voll integriert in Halbleitertechnologie herstellbar ist. Die Verringerung der Sensorsystemgeometrie wird erfindungsgemäß durch die neue Küvettenstruktur oder die Ausprägung des optischen Pfades in MEMS-Technologie und die zusätzliche monolithische Integration der IR-Quelle, der IR-Detektoreinheit und de Ansteuer-/Auswerteelektronik in Halbleitertechnologie erreicht (Single-Chip-Lösung). Weiterhin kann der Herstellaufwand des Gesamtsystems gegenüber diskreten Bauelementen reduziert werden und die Prozesssicherheit und das Qualitätsniveau der Anordnung kann deutlich erhöht werden. Durch das Vermeiden von Kondensation und Eindringen von Verschmutzungen in die Reaktionsstrecke kann die Messgenauigkeit und auch die Langzeitstabilität der Gassensoreinheit deutlich erhöht werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einem Einsatz in Kraftfahrzeugen.

100: Gassensoranordnung
102: Küvette, Reaktionsstrecke
104: Infrarotstrahlungsquelle
105: Referenzstrahlungsquelle
106: Detektoreinheit
107: zweite Detektoreinheit
108: IR-Filter
110: Kanal
112: Substrat
114: elektronische Steuereinheit
116: Ausgangssignal
118: semipermeable Membran

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004007946 A1 [0005, 0006]
- DE 102006054165 [0018]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Frodl, R.; Tille, T.: „A High-Precision NDIR CO2 Gas Sensor for Automotive Applications", IEEE Sensors Journal, Volume 6, Number 6, December 2006 [0002]

Claims

Optische Gassensoranordnung zum Nachweis mindestens eines Analyten in einem Messgas, wobei die Gassensoranordnung (100) umfasst: mindestens eine Strahlungsquelle (104, 105) zum Emittieren von Strahlung mit einer ausgesendeten Intensität; mindestens eine die Strahlung führende Reaktionsstrecke (102), die so ausgebildet ist, dass die Intensität der emittierten Strahlung durch Wechselwirkung mit dem Messgas in Abhängigkeit von dem Vorhandensein des Analyten veränderbar ist; mindestens eine Detektoreinrichtung (106, 107), welche in einem Endbereich der Reaktionsstrecke eine geänderte Strahlungsintensität erfasst und ein von der Anwesenheit und/oder der Konzentration des Analyten in der Reaktionsstrecke abhängiges Ausgangssignal (116) erzeugt, wobei die Strahlungsquelle, die Reaktionsstrecke und die Detektoreinheit mittels mikromechanischer Verfahren in monolithisch integrierter Bauweise hergestellt sind.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle, die Reaktionsstrecke und die Detektoreinheit wenigstens teilweise in Silizium hergestellt sind.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reaktionsstrecke eine Absorptionsmessstrecke zum Nachweis eines polaren Gases aufweist.
Optische Gassensoranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Reaktionsstrecke durch einen Kanal (110) gebildet ist, dessen Innenwandung die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung reflektiert.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 4, wobei die Innenwandung mit einer Metallisierung, vorzugsweise einer Goldschicht, die durch Sputtern, Bedampfen oder mittels Galvanotechnik abgeschieden ist, beschichtet ist.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 4, wobei in dem Kanal mindestens ein Spiegel zum Umlenken der Strahlung angeordnet ist.
Optische Gassensoranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Reaktionsstrecke (102) eine wasserstoffsensitive metallische Spiegelschicht umfasst, deren Reflexionsvermögen sich in Antwort auf die Anwesenheit und/oder die Konzentration von Wasserstoff ändert.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 7, wobei die Spiegelschicht eine Schicht aus einer Magnesium-Nickel-Legierung umfasst.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 8, wobei die Spiegelschicht eine Palladium-Deckschicht aufweist.
Optische Gassensoranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Strahlung Infrarotstrahlung ist und die mindestens eine Strahlungsquelle durch eine Infrarotstrahlungsquelle, vorzugsweise eine ein breitbandiges Lichtspektrum emittierende Lampe oder eine Licht emittierende Diode, gebildet ist.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 10, wobei die Detektoreinrichtung (106, 107) einen Thermopilesensor umfasst.
Optische Gassensoranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiterhin eine monolithisch integrierte Steuereinheit (114) umfasst.
Optische Gassensoranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die zum Nachweis von Kohlendioxid eingerichtet ist.
Optische Gassensoranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiterhin eine Referenzstrahlungsquelle zum Überprüfen eines Alterungszustandes der Strahlungsquelle umfasst.
Optische Gassensoranordnung nach Anspruch 14, wobei mindestens eine Messstrahlungsquelle und mindestens eine Referenzstrahlungsquelle vorgesehen sind, die symmetrisch zu mindestens einer Symmetrieachse der Reaktionsstrecke an geordnet sind, und dass die Detektoreinrichtung so auf dieser Symmetrieachse angeordnet ist, dass die Strahlengänge der Strahlungsquellen die gleiche effektive Weglänge zu der Detektoreinrichtung aufweisen.
Optische Gassensoranordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Reaktionsstrecke einen Lichtleitkörper aufweist, auf dem eine metallische Spiegelschicht durch Sputtern oder Aufdampfen abgeschieden ist, wobei die Strahlung im Inneren des Lichtleitkörpers geführt ist.