DE102007008932A1 - Optische Gaserfassungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine optische Gaserfassungsvorrichtung (100) zum Messen der Konzentration eines Gases umfasst eine Lichtquelle (110) zum Aussenden von Ultraviolettstrahlen, ein Erfassungselement (120) zum Erfassen der ausgesendeten Ultraviolettstrahlen und einen Lichtweg, entlang dem die ausgesendeten Ultraviolettstrahlen von der Lichtquelle (110) zu dem Erfassungselement (120) gelangen. Das zu messende Gas wird in den Lichtweg geleitet und absorbiert einen Teil der ausgesendeten Ultraviolettstrahlen mit einem Absorptionsband. Das Erfassungselement (120) erfasst eine Absorptionsrate des Gases, um so die Konzentration des Gases zu messen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Gaserfassungsvorrichtung.
  • Die US 2005/0161605 A1 (die der JP-A-2005-208009 entspricht) offenbart eine nicht-dispersive Infrarot (NDIR) – Gaserfassungsvorrichtung als eine optische Gaserfassungsvorrichtung. Die NDIR-Gaserfassungsvorrichtung umfasst eine Infrarotlichtquelle zur Aussendung von Infrarotstrahlen und einen Infrarotsensor zur Erfassung der ausgesendeten Infrarotstrahlen.
  • Die NDIR-Gaserfassungsvorrichtung kann ein mehratomiges, d.h. hier aus mehreren Atomsorten bestehendes, Molekül, z.B. CO2, NH3, erfassen. Das mehratomige Molekül absorbiert Infrarotstrahlung eines vorbestimmten Wellenlängenbandes bzw. -bereichs, da die in dem mehratomigen Molekül enthaltenen Atome mit ihrer Eigenfrequenz in einem Infrarotband oszillieren. Das heißt, ein Absorptionsband des mehratomigen Moleküls liegt in dem Infrarotband.
  • Im Gegensatz dazu kann die NDIR-Gaserfassungsvorrichtung ein einatomiges, das heißt hier aus einer Atomsorte bestehendes, Molekül, z.B. O2, H2, nicht erfassen, da ein Absorptionsband des einatomigen Moleküls in einem Ultraviolettband liegt.
    •
  • Angesichts der oben genannten und weiterer Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine optische Gaserfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Gases bereitzustellen, dessen Absorptionsband im Ultraviolettband liegt. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine optische Gaserfassungsvorrichtung bereitzustellen, die ein einatomiges Molekül erfassen kann.
  • Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine optische Gaserfassungsvorrichtung zur Messung einer Konzentration eines zu messenden Gases eine Lichtquelle zur Aussendung von ultravioletter Strahlung, ein Erfassungselement zur Erfassung der ausgesendeten ultravioletten Strahlung und einen Lichtweg, durch den die ultraviolette Strahlung bzw. die Ultraviolettstrahlen von der Lichtquelle zu dem Erfassungselement gelangen. Das zu messende Gas wird in den Lichtweg geleitet und absorbiert einen Teil der ausgesendeten ultravioletten Strahlung in einem Absorptionsband. Das Erfassungselement erfasst eine Absorptionsrate des Gases, um so die Konzentration des Gases zu messen.
  • Demzufolge kann die optische Gaserfassungsvorrichtung das Gas erfassen, dessen Absorptionsband in dem Ultraviolettband liegt. Das Gas ist zum Beispiel ein einatomiges Molekül wie etwa Sauerstoff oder Wasserstoff. Daher kann die Gaserfassungsvorrichtung die einatomigen Moleküle erfassen.
    •
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
  • 1 ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer optischen Gaserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine schematische Seitenansicht, die eine Anordnung eines Wellenlängenselektionsfilters und eines Erfassungselements zeigt;
  • 3A eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Gehäuses mit einer Reflexionsschicht zeigt, und 3B eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel eines Gehäuses mit der Reflexionsschicht und einer Schutzschicht zeigt;
  • 4 ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer optischen Gaserfassungsvorrichtung der Ausführungsform zeigt; und
  • 5 ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer optischen Gaserfassungsvorrichtung zeigt.
  • Eine optische Gaserfassungsvorrichtung 100 erfasst ein Gas, dessen Absorptionsband im Ultraviolettband liegt, in dem das Gas Ultraviolettstrahlen mit einer vorbestimmten Wellenlänge absorbiert. Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung 100 eine Lichtquelle 110 zum Aussenden von Ultraviolettstrahlen, ein Erfassungselement 120 zum Erfassen der ausgesendeten Ultraviolettstrahlen, ein Wellenlängenselektionsfilter 130 und ein Gehäuse 140. Das Filter 130 ist in einem Lichtweg der von der Lichtquelle 110 zu dem Erfassungselement 120 ausgesendeten Ultraviolettstrahlen angeordnet. In dem Gehäuse 140 sind die Lichtquelle 110, das Erfassungselement 120 und das Filter 130 untergebracht.
  • Die von der Lichtquelle 110 ausgesendeten Ultraviolettstrahlen liegen in einem Wellenlängenband, das das Absorptionsband des Gases umfasst. Um dies zu gewähr leisten, ist das Wellenlängenband sehr breitbandig, z.B. 200–400 nm, was dem ultravioletten und nahen ultravioletten Spektralbereich entspricht. Insbesondere wird eine Excimer-Lampe oder eine Quecksilberlampe als die Lichtquelle 110 verwendet.
  • Ein Fotoelement oder ein fotoelektrisches Element wird als das Erfassungselement 120 verwendet. Insbesondere wird eine Fotodiode aus einem Verbindungshalbleiter wie etwa GaAs als das Erfassungselement 120 verwendet. Die Fotodiode gibt ein elektrisches Signal aus, das einer Intensität von Ultraviolettstrahlen bzw. ultravioletter Strahlung entspricht, die durch das Filter 130 hindurchtreten.
  • Wenn die Lichtquelle 110 Ultraviolettstrahlen mit dem breiten Wellenlängenbereich bzw. -band aussendet, lässt das Filter 130 selektiv Ultraviolettstrahlen mit einem vorbestimmten Wellenlängenband, das dem Absorptionsband des Gases entspricht passieren. Anschließend werden die übertragenen Ultraviolettstrahlen von dem Erfassungselement 120 empfangen. Insbesondere wird ein Fabry-Perot-Filter als das Filter 130 verwendet. Durch Verwenden des Fabry-Perot-Filters kann das vorbestimmte Wellenlängenband frei eingestellt werden. In dem Fabry-Perot-Filter sind zwei Transmissionsfilter aus Mo, Si oder Ge durch einen Luftspalt getrennt, einander gegenüberliegend angeordnet, und der Abstand zwischen beiden kann frei eingestellt werden. Daher ist das Fabry-Perot-Filter ein veränderliches Filter, in dem durch den eingeschlossenen Luftspalt Mehrfachreflexionen erzeugt werden. Das Fabry-Perot-Filter wird zum Beispiel durch Anwenden einer Mikroelektromechanischen Technologiesystem (MEMS = micro electrical mechanical system) gebildet, wie es in der JP-A-2005-215323 gezeigt ist. Ein Beugungsgitter kann statt des Fabry-Perot-Filters ebenso als das veränderliche Filter verwendet werden.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, ist das Filter 130 oberhalb des Erfassungselements 120 und zu diesem geringfügig beabstandet angeordnet und an einem Stützabschnitt 151 mit Hilfe eines Klebemittels 150 befestigt. Somit kann die Vorrichtung 100 kleiner ausgelegt werden. Der Stützabschnitt 151 ist auf einem Substrat 111 unterhalb der des Erfassungselements 120 angeordnet, um so den kleinen Raum zwischen dem Substrat 111 und dem Filter 130 zu erzeugen. Das Filter 130 kann auch direkt auf einer Lichtempfangsoberfläche des Erfassungselements 120 angeordnet sein, ohne das Stützelement 151, und kann durch das Klebemittel 150 an dem Erfassungselement 120 befestigt sein. In diesem Fall kann die Vorrichtung 100 wesentlich kleiner gestaltet sein.
  • Wenn das Klebemittel 150 aus einem organischen Material gebildet ist, z.B. aus einem Polymer, ist es schwierig, die Zuverlässigkeit der Verbindung über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten, da sich das organische Material durch ultraviolette Strahlung verändert. Demgegenüber ist das Klebemittel 150 in dieser Ausführungsform aus einem anorganischen Material, z.B. Silizium, gebildet, das eine bessere Dauerhaltbarkeit als das organische Material besitzt. Daher kann die Zuverlässigkeit über einen längeren Zeitraum gewährleistet werden.
  • Das Gehäuse 140 umfasst ein Gehäuseelement 140a aus einem synthetischen Harz oder aus Metall, z.B. Aluminium, und nimmt die Lichtquelle 110, das Erfassungselement 120 und das Filter 130 in sich auf. Ein Lichtweg der von der Lichtquelle 110 zu dem Erfassungselement 120 ausgesendeten Ultraviolettstrahlen ist durch das Gehäuse 140 begrenzt. Das heißt, der Lichtweg ist in einem Innenraum des Gehäuses 140 eingeschlossen. Das Gehäuse 140 ist aus einem Rohrabschnitt gebildet. Die Lichtquelle 110 ist so angeordnet, dass ein Öffnungsende des Rohrabschnitts überdeckt ist, und das Erfassungselement ist so angeordnet, dass es das weitere Öffnungsende des Rohrabschnitts überdeckt. Daher werden die von der Lichtquelle 110 ausgesendeten Ultraviolettstrahlen durch das Filter 130 direkt von dem Erfassungselement 120 empfangen, oder die von der Lichtquelle 110 ausgesendeten Ultraviolettstrahlen werden durch das Filter 130 nach Reflexion durch das Gehäuse 140 von dem Erfassungselement 120 empfangen. Daher kann die Empfindlichkeit des Erfassungselements 120 verbessert werden, da der Lichtempfangswirkungsgrad verbessert werden kann. Ferner, wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das Gehäuse 140 Fensterabschnitte 141, über die ein Gas in dem Innenraum des Gehäuses 140 mit einem Gas außerhalb des Gehäuses 140 verbunden ist.
  • Wie es in 3A gezeigt ist, ist, um die Empfindlichkeit weiter zu verbessern, eine Reflexionsschicht 142 zur Reflexion von Ultraviolettstrahlen auf einer inneren Oberfläche des Gehäuseelements 140a in dem Gehäuse 140 angeordnet. Daher kann die Empfindlichkeit verbessert werden, da der Reflexionswirkungsgrad auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 140 erhöht werden kann. Ferner kann eine Verschlechterung des Gehäuses 140 durch Ultraviolettstrahlen verringert werden, und die Verringerung ist insbesondere wirksam, wenn das Gehäuse 140 aus einem synthetischen Harz gebildet ist.
  • Die Reflexionsschicht 142 ist zum Beispiel aus einem weißen Material gebildet, da der Wirkungsgrad der Reflexion von Ultraviolettstrahlen durch das weiße Material besser als der der Reflexion von Ultraviolettstrahlen durch ein Material anderer Farbe ist. Insbesondere kann in einem Fall, in dem das weiße Material aus einem anorganischen Material gebildet ist, die Verschlechterung der Reflexionsschicht 142 im Vergleich zu einem Fall, in dem das weiße Material aus einem organischen Material gebildet ist, verringert werden. Zum Beispiel kann ein weißes Pigment, z.B. ZnO, TiO2 oder Lithopon als das weiße anorganische Material verwendet werden.
  • Alternativ kann die Reflexionsschicht 142 aus einem Metall gebildet sein, das nicht das weiße Material ist, da der Wirkungsgrad der Reflexion der Ultraviolettstrahlen auf der metallischen Oberfläche besser ist als der der Reflexion der Ultraviolettstrahlen auf einem Harz oder einer keramischen Oberfläche. Zum Beispiel können Ag, Al, Au, Cr, Cu, Ni, Ti oder Pt, die einen hohen Reflexionsgrad für Ultraviolettstrahlen besitzen, als das metallische Material verwendet werden. Eine Schicht, die aus dem metallischen Material gebildet ist, ist durch Sputtern, CVD (chemical vapour deposition) oder Plating auf der inneren Oberfläche des Gehäuseelements 140a als die Reflexionsschicht 142 ausgebildet.
  • Wenn die Materialien, die die Reflexionsschicht 142 bilden, gegenüber ultraviolettem Licht beständig sind, kann die Reflexionsschicht 142 dem Gas ausgesetzt werden. Alternativ, wie es in 3B gezeigt ist, kann eine Schutzschicht 143 auf der Reflexionsschicht 142 in dem Gehäuse 140 ausgebildet sein. Die Schutzschicht 143 ist aus einem anorganischen Material gebildet und ist für Ultraviolettstrahlen durchlässiger als die Reflexionsschicht 142. Dadurch kann eine Verschlechterung der Reflexionsschicht 142 durch die Ultraviolettstrahlen verringert sein, und es kann verhindert werden, dass sich die Reflexionsschicht 142 von dem Gehäuse 140 abtrennt. Das heißt, der Reflexionsgrad der Reflexionsschicht 142 kann aufrecht erhalten werden, da die Reflexionsschicht 142 auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 140 gehalten werden kann. Ferner kann das Abfallen des Reflexionsgrades durch die Schutzschicht 143 verringert werden, da die Schutzschicht 143 einen hohen Transmissionsgrad für ultraviolette Strahlung besitzt. Zum Beispiel können MgF2, SiO2, SiN oder SiON mit einem hohen Transmissionsgrad für ultraviolette Strahlung zur Bildung der Schutzschicht 143 verwendet werden. Insbesondere kann ein Quarzglas, das Fluor enthält, zur Bildung der Schutzschicht 143 verwendet werden.
  • Wenn eine Oberfläche zur Reflexion von Ultraviolettstrahlen eine größere Oberflächenrauigkeit besitzt, ist der Reflexionsgrad bezüglich dieses Wellenlängenbereichs verringert. Insbesondere ist der Reflexionsgrad stark herabgesetzt, wenn die Oberflächenrauigkeit ein Dreifaches der Erfassungswellenlänge überschreitet. Unter der Erfassungswellenlänge soll eine Wellenlänge von Ultraviolettstrahlen verstanden wer den, die erfasst werden sollen, und sie entspricht einer Wellenlänge in dem Absorptionsband des Gases. Daher ist die Oberflächenrauigkeit der inneren Oberfläche des Gehäuses 140, die die Reflexionsschicht 142 aufweist, so eingestellt, dass sie gleich groß wie oder geringer als die dreifache Erfassungswellenlänge, also zum Beispiel 1,2 μm, ist. Somit kann der Reflexionsgrad für Ultraviolettstrahlen erhöht werden. Das heißt, eine Verschlechterung des Gehäuses 140 durch Ultraviolettstrahlen kann verringert werden, und die Empfindlichkeit des Erfassungselements 120 kann diesbezüglich verbessert werden. Ferner, wenn die Oberflächenrauigkeit der inneren Oberfläche des Gehäuses 140 so eingestellt ist, dass sie gleich groß wie oder geringer als die Erfassungswellenlänge (0,2 μm) ist, kann der Reflexionsgrad für Ultraviolettstrahlen stark verbessert werden.
  • Wie es oben beschrieben ist, umfasst die optische Gaserfassungsvorrichtung 100 das veränderliche Fabry-Perot-Filter als das Filter 130. Daher können mehrere Gase mit unterschiedlichen Absorptionsbändern durch Verwenden von nur einem einzigen Satz aus dem Filter 130 und dem Erfassungselement 120 gemessen werden, wie es in 1 gezeigt ist, da die Wellenlänge der durch das Fabry-Perot-Filter hindurchtretenden Ultraviolettstrahlen eingestellt werden kann. Ferner besitzt die Vorrichtung 100 eine Referenzfunktion zum Erfassen von Ultraviolettstrahlen mit einem von dem Absorptionsband des Gases verschiedenen Wellenlängenband. Die Temperatur des Gases beeinflusst die Intensität der von dem Gas absorbierten Ultraviolettstrahlen, und eine Verschlechterung der Lichtquelle 110 beeinflusst ferner die Intensität der Ultraviolettstrahlen. Jedoch können diese Einflüsse durch die Referenzfunktion reduziert werden. Ferner kann die Vorrichtung 100 verkleinert werden, da die Vorrichtung 100 die Referenzfunktion besitzt, und zwar ohne Teile hinzuzufügen.
  • Gemäß der optischen Gaserfassungsvorrichtung 100 kann ein Gas mit einem Absorptionsband innerhalb eines Ultraviolettbandes gemessen werden. Zum Beispiel kann ein einatomiges Molekül im obigen Verständnis wie etwa ein Molekül aus zwei gleichartigen Atomen, zum Beispiel Sauerstoff oder Wasserstoff, erfasst werden, da die Eigenfrequenz des einatomigen Moleküls im Ultraviolettband liegt. Die Eigenfrequenz stellt das Absorptionsband des einatomigen Moleküls dar, in dem das einatomige Molekül oszilliert und die Ultraviolettstrahlen absorbiert. In dieser Ausführungsform erfasst die Vorrichtung 100 Sauerstoff. Da das Absorptionsband von Sauerstoff bei 200–240 nm liegt, wird eine Wellenlänge von ungefähr 300 nm als eine Referenzwellenlänge verwendet. Eine Sauerstoffkonzentration wird berechnet, indem ein elektrisches Signal, das ausgegeben wird, wenn Ultraviolettstrahlen mit einer Wellenlänge, die Sauerstoff entspricht, erfasst werden, mit einem elektrischen Signal, das ausgegeben wird, wenn Ultrvaviolettstrahlen mit der Referenzwelle erfasst werden, verglichen werden. Das heißt, das Erfassungselement 120 erfasst eine Absorptionsrate eines Gases, um so eine Konzentration des Gases zu messen. Ferner kann Sauerstoff und Wasserstoff gleichzeitig gemessen werden.
  • In dieser Ausführungsform ist das Filter 130 oberhalb des Erfassungselements 120 angeordnet. Jedoch ist die Position des Filters 130 nicht hierauf begrenzt. Alternativ kann das Filter 130 an jeder Position im Lichtweg angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Filter 130 auf der Lichtquelle 110 angeordnet sein.
  • In dieser Ausführungsform wird das bewegliche Fabry-Perot-Filter als das Filter 130 verwendet. Alternativ kann ein mehrschichtiges Filter als das Filter 130 verwendet werden. Das mehrschichtige Filter ist dadurch gebildet, dass abwechselnd Metallschichten unterschiedlicher Brechungsindices übereinander angeordnet sind. Dadurch können Ultraviolettstrahlen mit einer vorbestimmten Wellenlänge selektiv durch das Filter 130 transmittieren. Daher können zum Beispiel, wie es in 4 gezeigt ist, um eine Vielzahl von Gasen mit unterschiedlichen Absorptionsbändern zu erfassen, Wellenlängenselektionsfilter 131, 132 und Erfassungselemente 121, 122 in der Vorrichtung 100 enthalten sein. Jedes der Filter 131, 132 und jedes der Erfassungselemente 121, 122 entspricht einem der Vielzahl von Gasen. Ferner können in einem Fall, in dem eine Referenz erforderlich ist, ein Referenzfilter 133 und ein Referenzerfassungselement 123 in der Vorrichtung 100 enthalten sein, wie es in 4 gezeigt ist.
  • In dieser Ausführungsform sendet die Lichtquelle 110, z.B. eine Excimer-Lampe oder eine Quecksilberlampe, Ultraviolettstrahlen mit dem breiten Band von 200–400 nm aus, um dem Absorptionsband des Gases zu entsprechen. Jedoch ist die Lichtquelle 110 nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Alternativ kann eine Leuchtdiode (LED) aus einem Hauptgruppe III – Nitrid-Halbleiter oder ein Laser, zum Beispiel ein ArF-Laser, ein F2-Laser oder eine Laserdiode als die Lichtquelle 110 verwendet werden. Da die LED und der Laser ein schmales Wellenlängenband und eine hohe Richtwirkung haben, kann die Empfindlichkeit des Erfassungselements 120 verbessert werden. Ferner kann, wie es in 5 gezeigt ist, das Filter 130 beseitigt sein. Dadurch kann die Vorrichtung 100 kleiner hergestellt werden. Ferner, da die LED und die LD kleine Leuchtelemente sind, kann die Vorrichtung 100 wesentlich kleiner ausgelegt sein. Ferner kann die Lichtquelle 110, um mehrere Gase mit unterschiedlichen Absorptionsbändern zu erfassen, zur Aussendung von Ultraviolettstrahlen mit den entsprechenden Absorptionsbändern verwendet werden, und das Erfassungselement 120 kann zum Erfassen der Ultraviolettstrahlen verwendet werden. Ferner können in einem Fall, in dem eine Referenz erforderlich ist, eine Referenzlichtquelle und ein Referenzerfassungselement in der Vorrichtung 100 enthalten sein. Das Referenzfilter sendet Ultraviolettstrahlen mit einem Wellenlängenband aus, das von dem Absorptionsband des zu erfassenden Gases verschieden ist, und das Referenzerfassungselement erfasst die durch das Referenzfilter hindurchtretenden Ultraviolettstrahlen.
  • In dieser Ausführungsform ist die Lichtquelle 110 so angeordnet, dass sie das eine Öffnungsende des Rohrabschnitts bedeckt, und das Erfassungselement 120 ist so angeordnet, dass es das weitere Öffnungsende des Rohrabschnitts bedeckt. Alternativ können die Lichtquelle 110 und das Erfassungselement 120 an demselben Ende des Rohrabschnitts angeordnet sein. In diesem Fall werden die von der Lichtquelle 110 ausgesendeten Ultraviolettstrahlen durch einen Spiegel reflektiert, und die reflektierten Ultraviolettstrahlen werden zu dem Erfassungselement 120 übertragen.
  • In dieser Ausführungsform sind die Lichtquelle 110, das Erfassungselement 120 und das Filter 130 in dem Gehäuse 140 angeordnet. Jedoch ist es auch möglich, dass das Gehäuse 140 nicht in der Vorrichtung 100 enthalten ist, wenn das Erfassungselement 120 die von der Lichtquelle 110 ausgesendeten Ultraviolettstrahlen erfasst und wenn das Erfassungselement 120 eine Gaskonzentration dadurch misst, dass es eine Absorptionsrate des in den Lichtweg von der Lichtquelle 110 zu dem Erfassungselement 120 eingeleiteten Gases erfasst.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die realisiert werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims (20)

  1. Optische Gaserfassungsvorrichtung (100) zum Messen einer Konzentration eines Gases, wobei die Vorrichtung (100) umfasst: – eine Lichtquelle (110) zum Aussenden von Ultraviolettstrahlen; – ein Erfassungselement (120) zum Erfassen der ausgesendeten Ultraviolettstrahlen; und – einen Lichtweg, entlang dem die ausgesendeten Ultraviolettstrahlen von der Lichtquelle (110) zu dem Erfassungselement (120) gelangen werden; wobei – das zu messende Gas in den Lichtweg geleitet wird und einen Teil der ausgesendeten Ultraviolettstrahlen mit einem Absorptionsband absorbiert, und – das Erfassungselement (120) eine Absorptionsrate des Gases erfasst, um so die Konzentration des Gases zu messen.
  2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus Molekülen einer Atomsorte besteht.
  3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas wenigstens entweder aus Sauerstoff oder aus Wasserstoff besteht.
  4. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: – ein Wellenlängenselektionsfilter (130), das in dem Lichtweg angeordnet ist, um selektiv Ultraviolettstrahlen mit einem vorbestimmten Wellenlängenband zu transmittieren, wobei – die ausgesendeten Ultraviolettstrahlen das vorbestimmte Wellenlängenband umfassen.
  5. Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (130) auf dem Erfassungselement (120) angeordnet und durch ein Klebemittel (150) an dem Erfassungselement (120) befestigt ist.
  6. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (150) aus einem anorganischen Material gebildet ist.
  7. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (130) aus einem mehrschichtigen Film gebildet ist, in dem mehrere Metallschichten übereinander angeordnet sind.
  8. Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas eines aus einer Mehrzahl von Gasen mit unterschiedlichen Absorptionsbändern ist und ein Satz bestehend aus dem Filter (130) und dem Erfassungselement (120) einer aus einer Mehrzahl von Sätzen von Filtern (131, 132) und Erfassungselementen (121, 122) ist, wobei jeder der Sätze einem der Gase entspricht.
  9. Vorrichtung (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: – ein Referenzfilter (133) zum Transmittieren von Ultraviolettstrahlen mit einem Wellenlängenband, das von dem Absorptionsband des zu erfassenden Gases verschieden ist; und – einem Referenzerfassungselement (123) zum Erfassen der durch das Referenzfilter (133) transmittierten Ultraviolettstrahlen.
  10. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (130) ein veränderliches Filter ist, in dem das vorbestimmte Wellenlängenband, das übertragen werden soll, einstellbar ist.
  11. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Gehäuse (140) umfasst, in dem sich ein Lichtweg befindet, wobei das Gas in das Gehäuse (140) eingeführt wird.
  12. Vorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner auf einer inneren Oberfläche des Gehäuses (140) eine Reflexionsschicht (142) umfasst, wobei die Reflexionsschicht (142) die ausgesendeten Ultraviolettstrahlen reflektiert.
  13. Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (142) aus einem weißen Material gebildet ist.
  14. Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (142) aus einem metallischen Material gebildet ist.
  15. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12–14, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Schutzschicht (143) auf der Reflexionsschicht (142) umfasst, wobei die Schutzschicht (143) aus einem anorganischen Material gebildet ist und für die ausgesendeten Ultraviolettstrahlen einen höheren Transmissionsgrad aufweist als die Reflexionsschicht (142).
  16. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11–15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (140) eine innere Oberfläche mit einer Oberflächenrauigkeit aufweist, die so eingestellt ist, dass sie gleich groß wie oder kleiner als die dreifache Erfassungswellenlänge der Ultraviolettstrahen ist, die von dem Erfassungselement (120) erfasst werden.
  17. Vorrichtung (100) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauigkeit der inneren Oberfläche des Gehäuses (140) gleich groß wie oder kleiner als die Erfassungswellenlänge ist.
  18. Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Stützabschnitt (151) zum Stützen des Filters (130) umfasst, wobei das Filter (130) über dem Erfassungselement (120) angeordnet und durch ein Klebemittel (150) an dem Stützelement (151) befestigt ist.
  19. Vorrichtung (100) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (150) aus einem anorganischen Material gebildet ist.
  20. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11–19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (140) einen Fensterabschnitt (141) umfasst, durch den ein Gas in dem Gehäuse (140) mit einem Gas außerhalb des Gehäuses (140) verbunden ist.
DE102007008932A 2006-02-27 2007-02-23 Optische Gaserfassungsvorrichtung Ceased DE102007008932A1 (de)

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