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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Bei einem Mikrospektrometer kann schräg einfallendes Licht zu einer Verfälschung von Messergebnissen führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Bauelement zum Begrenzen eines Einfallswinkels von Licht, ein Mikrospektrometer mit dem Bauelement, ein Verfahren zum Herstellen des Bauelements, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird ein Bauelement zum Begrenzen eines Einfallswinkels von Licht vorgestellt, wobei das Bauelement eine quer zu einer Einfallsrichtung des Lichts ausgerichtete erste Blendenstruktur auf einer ersten Seite eines Substrats des Bauelements und eine quer zu der Einfallsrichtung ausgerichtete zweite Blendenstruktur auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Substrats aufweist, wobei die Blendenstrukturen je ein Muster von Blendenöffnungen aufweisen.
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Unter einer Einfallsrichtung kann beispielsweise eine Flächennormale zu einer Oberfläche des Bauelements verstanden werden. Ein Einfallswinkel kann ein Winkelbereich um die Einfallsrichtung sein. Eine Blendenstruktur kann eine lichtundurchlässige Schicht mit lichtdurchlässigen Blendenöffnungen sein.
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Die Blendenöffnungen der ersten Blendenstruktur und/oder der zweiten Blendenstruktur können hexagonal ausgeformt sein. Durch ein wabenförmiges Muster kann ein hoher Füllgrad erreicht werden.
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Die Blendenöffnungen der ersten Blendenstruktur und/oder der zweiten Blendenstruktur können ringförmig ausgeformt sein. Eine ringförmige Blendenöffnung kann eine zentrale lichtundurchlässige Insel aus einem Material der Blendenstruktur aufweisen. Durch die Ringform wird ein senkrecht einfallender Lichtanteil ausgefiltert und schräg einfallende Lichtanteile durchgelassen.
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Das Substrat im Bereich der Blendenöffnungen kann eine Matrix aus in der Einfallsrichtung ausgerichteten Lichtleiterstrukturen aufweisen. Pro Paar Blendenöffnungen kann die Matrix einen Lichtleiter aufweisen. Durch Lichtleiter zwischen den Blendenöffnungen kann stark schräg einfallendes Licht ausgefiltert werden.
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Die Lichtleiterstrukturen können als Aussparungen aus dem Substrat ausgeführt sein. Die Lichtleiterstrukturen können aus dem Substrat getrencht sein.
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Die Lichtleiterstrukturen können konisch ausgebildet sein und die zweite Blendenstruktur ausbilden. Durch konische Lichtleiterstrukturen kann auf ein Abscheiden der zweiten Blendenstruktur verzichtet werden.
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Weiterhin wird ein Mikrospektrometer mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
- einem Bauelement gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche;
- einem spektralen Element; und
- einem Detektor, wobei das Bauelement und das spektrale Element in einem optischen Pfad des Mikrospektrometers vor dem Detektor angeordnet sind.
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Das Mikrospektrometer kann eine Lichtquelle aufweisen. Das Bauelement und das spektrale Element können zwischen dem Detektor und der Lichtquelle angeordnet sein.
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Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Abscheiden einer ersten Blendenstruktur auf einer ersten Seite eines Substrats des Bauelements, wobei die erste Blendenstruktur ein erstes Muster aus Blendenöffnungen aufweist; und
- Abscheiden einer zweiten Blendenstruktur auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Substrats, wobei die zweite Blendenstruktur ein zweites Muster aus Blendenöffnungen aufweist.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät oder der Vorrichtung implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern beziehungsweise umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Schnittdarstellung eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Darstellung einer Filterfunktion eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Schnittdarstellung eines Bauelements mit einer Blendenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Schnittdarstellung eines Bauelements mit konischen Gräben gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine Darstellung eines wabenförmigen Bauelements mit einer Blendenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine Darstellung einer Filterfunktion eines Bauelements mit einer Blendenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- die 7 bis 19 Schnittdarstellungen von verschiedenen Ausführungsbeispielen von Mikrospektrometern gemäß dem hier vorgestellten Ansatz;
- 20 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 21 Eine Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bauelement 100 ist ein Einfallswinkelbegrenzer 100 für ein Mikrospektrometer. Das Bauelement 100 weist zwei Blendenstrukturen 102, 102 auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrats 106 auf. Die Blendenstrukturen 102, 104 sind senkrecht zu einer konstruktiven Einfallsrichtung 108 von Licht ausgerichtet. Beide Blendenstrukturen 102, 104 weisen je ein Muster 110, 112 von Blendenöffnungen 114 auf. Die Muster 110, 112 sind aneinander ausgerichtet.
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Hier ist das Substrat 106 transparent. Die Blendenstrukturen 102, 104 sind als Lochmasken aus einem lichtundurchlässigen Material ausgebildet. Je eine Blendenöffnung 114 der ersten Blendenstruktur 102 ist in der Einfallsrichtung 108 gegenüberliegend zu einer Blendenöffnung 114 der zweiten Blendenstruktur 104 angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel wird eine geometrische Kontur in dem Substrat 106 erzeugt, mit der die Varianz der Einfallswinkel zur optischen Achse 108 beziehungsweise der Flächennormalen 108 der Resonatorspiegel eines optischen Systems minimiert werden kann.
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Das Grundprinzip des Tube Array Winkelfilters 100 beruht auf optisch transparenten Bereichen 104 beispielsweise in Luft, Glas oder über 1100 nm Wellenlänge Si und Bereichen 110, bei denen das Licht absorbiert wird. Je nach Design der lichtabsorbierenden Flächen 110 kann der Strahlengang und damit die Strahlwinkelverteilung beeinflusst werden.
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Unterschiedliche Ausführungsformen des Tube Arrays 100 sind darstellbar.
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2 zeigt eine Darstellung einer Filterfunktion 200 eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Filterfunktion 200 ist in einem Diagramm aufgetragen, das ausgehend von einem Ursprung 202 eine Lichtintensität in Polarkoordinaten darstellt. Dabei ist der Filterfunktion 200 eine natürliche Transmission 204 unterlagert. Die natürliche Transmission 204 weist ihre maximale Lichtintensität bei einem Einfallswinkel von 90° zu der Oberfläche des transmittierenden Bauteils auf. Mit dem flacher werdenden Einfallswinkel wird die Lichtintensität geringer, bis sie parallel zu dem transmittierenden Bauteil null wird. Die Filterfunktion 200 weist ebenfalls ihre maximale Lichtintensität bei einem Einfallswinkel von 90° zu der Oberfläche des Bauelements auf. Bis zu einem Winkel von etwa 5° entspricht die Filterfunktion 200 der natürlichen Transmission 204. Ab 5° nimmt die Durchlässigkeit der Filterfunktion 200 rapide ab, um bereits bei etwa 10° null zu erreichen.
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Mit anderen Worten ist in 2 das Ziel einer möglichen Filterauslegung eines Tube Arrays gezeigt. Von einem bestimmten Strahler beziehungsweise dem Target werden nur bestimmte Strahlrichtungen 200 von dem „Tube Array“ durchgelassen. Je nach Design des Tube Arrays können unterschiedliche Winkelverteilungen herausgefiltert werden.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauelements 100 mit einer Blendenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem Bauelement in 1. Im Gegensatz dazu ist das Substrat 106 hier lichtundurchlässig. Im Bereich der Blendenöffnungen 114 weist das Substrat 106 Durchgangslöcher 300 auf, die als Lichtleiter 300 von einer Seite des Bauelements 100 auf die andere Seite des Bauelements 100 dienen.
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Die zweite Blendenstruktur 104 entspricht hier der Blendenstruktur in 1. Die erste Blendenstruktur 102 weist Blendenöffnungen 114 auf, die ringförmig sind. Dabei ist in der Mitte einer Blendenöffnung 114 eine Insel 302 aus lichtundurchlässigem Material angeordnet. Die Insel 302 wird durch Haltestrukturen über dem Durchgangsloch 300 gehalten. Durch die Insel 302 wird senkrecht auf das Bauelement 100 einfallendes Licht ausgeblendet. Durch die ringförmigen Blendenöffnungen 114 der ersten Blendenstruktur 102 und die punktförmigen Blendenöffnungen 114 der zweiten Blendenstruktur 104 kann Licht aus einem Winkelbereich schräg zur Senkrechten das Bauelement 100 passieren.
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Das hier vorgestellte Bauelement 100 weist eine Lichtleitermatrix auf, die als Tube Array bezeichnet werden kann. Dadurch ist das Bauelement 100 dazu ausgebildet, eine Einfallswinkelvarianz in optische Systeme zubegrenzen. Das Bauelement 100 ist dadurch gekennzeichnet, dass in das Substrat 106 in einer Matrixanordnung Lichtleiterelemente 300 parallel zueinander angeordnet sind, die durch breitbandig lichtabsorbierende Wände voneinander abgegrenzt sind.
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Hier sind die Lichtleiterelemente 300 in Luft, Gas oder Vakuum realisiert, während die Wände und eine gegebenenfalls vorhandene Beschichtung dieser mechanisch die Struktur tragen.
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In einer alternativen Ausführungsvariante sind die Lichtleiterelemente 300 in einem festen Dielektrikum realisiert, wie beispielsweise Glas oder für Wellenlängen über 1100 nm Silizium. Das Dielektrikum ist dabei idealerweise das Substratmaterial. Absorbierende Wände sind in dieses eingelassen beziehungsweise eingetrieben.
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Die beiden horizontalen Oberflächen des Bauelements 100 beziehungsweise die Enden der Lichtleiter 300 sind vorzugsweise mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen.
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Ein sehr hoher Tube Array Strukturen Füllgrad und damit eine hohe Lichtintensität werden bei der Verwendung von Strukturen erreicht, bei denen die optische Tube Array Lichtführung nicht in Luft/Vakuum, sondern in einem festen Dielektrikum realisiert ist. Gleichzeitig wird die mechanische Robustheit erhöht.
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Mit anderen Worten ist in 3 eine mögliche Tube Array Auslegung aufgeführt, bei der beispielsweise der zentrische Winkelbereich ausgeblendet wird. Mithilfe eines solchen Designs kann eine direkte Reflexion der Lichtquelle bei gleichzeitiger kompakter Bauweise herausgefiltert werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, winkelabhängige Messgrößen aus einem Strahlengang heraus zu filtern.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauelements 100 mit konischen Gräben 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem Bauelement in 3. Im Gegensatz dazu ist die zweite Blendenstruktur 104 hier durch das Substrat 106 ausgebildet. Dazu sind die Lichtleiter 300 zur zweiten Blendenstruktur 104 hin verjüngt ausgeführt. Öffnungsquerschnitte der Lichtleiter 300 bilden die Blendenöffnungen 114 der zweiten Blendenstruktur 104 aus.
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In 4 ist ein Design dargestellt, welches die Anforderungen von 3 erfüllen kann. Dieses Design hat jedoch einen reduzierten Füllgrad. Das Gleiche gilt für das Design in 5.
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5 zeigt eine Darstellung eines Bauelements 100 mit einer wabenförmigen Blendenstruktur 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bauelement 100 entspricht dabei im Wesentlichen den Bauelementen in den 3 und 4. Die ringförmigen Blendenöffnungen 114 der ersten Blendenstruktur 102 sind hier sechseckig ausgeführt. Die Blendenöffnungen 114 sind zu einem wabenförmigen Muster 110 angeordnet. Durch das wabenförmige Muster 110 wird ein großer Füllgrad der Blendenstruktur 102 erreicht.
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Bei den in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen werden definierte Einfallswinkel Bereiche zur Eliminierung der direkten Reflexion vom Target oder der Optimierung der Lichtintensität am Ort des Detektors verwendet.
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Eine sechseckige Ausführung der einzelnen Tubes 114 ist vorteilhaft, weil Füllgrad und Winkelfilter Performance in einem guten Verhältnis stehen. Eine zusätzliche Antireflexionsbeschichtung der beiden Oberflächen erhöht die Lichtausbeute weiter.
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6 zeigt eine Darstellung einer Filterfunktion 200 eines Bauelements mit einer Blendenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Filterfunktion 200 wird beispielsweise bei einem Bauelement, wie es in den 3 bis 5 dargestellt ist, erreicht. Die Filterfunktion 200 ist wie in 2 in einem Diagramm aufgetragen, das das ausgehend vom Ursprung 202 die Lichtintensität in Polarkoordinaten darstellt. Dabei ist der Filterfunktion 200 auch hier die natürliche Transmission 204 unterlagert. Die Filterfunktion weist zwei symmetrisch angeordnete Maxima auf, die durch die ringförmige Blendenöffnung hervorgerufen wird.
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Die 7 bis 19 zeigen Schnittdarstellungen von verschiedenen Ausführungsbeispielen von Mikrospektrometern 700 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz. Die Mikrospektrometer weisen je ein Bauelement 100 zur Begrenzung des Einfallswinkels, ein spektrales Element 702 und einen Detektor 704 auf. Die Mikrospektrometer 700 weisen ferner je eine Schutzscheibe 706 auf.
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In 7 ist das spektrale Element 702 zwischen dem Bauelement 100 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist mit einer Schutzscheibe 706 des Mikrospektrometers 700 verbunden.
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In 8 ist das spektrale Element 702 zwischen dem Bauelement 100 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist mit dem spektralen Element 702 verbunden.
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In 9 ist das spektrale Element 702 zwischen dem Bauelement 100 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist in das spektrale Element 702 eingelassen.
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In 10 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist in das spektrale Element 702 eingelassen.
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In 11 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist auf dem Detektor 704 angeordnet.
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In 12 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist in den Detektor 704 eingelassen.
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In 13 ist das spektrale Element 702 zwischen dem Bauelement 100 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist mit der Schutzscheibe 706 des Mikrospektrometers 700 verbunden. Zusätzlich ist die Schutzscheibe 706 mit einer Antireflexionsschicht 1300 versehen.
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In 14 ist das spektrale Element 702 zwischen dem Bauelement 100 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist mit dem spektralen Element 702 verbunden. Zwischen dem Bauelement 100 und der Schutzscheibe 706 ist die Antireflexionsschicht 1300 angeordnet.
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In 15 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Die Antireflexionsschicht 1300 ist zwischen dem Bauelement 100 und dem spektralen Element 702 angeordnet. Das Bauelement 100 und die Antireflexionsschicht 1300 sind in das spektrale Element 702 eingelassen.
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In 16 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Die Antireflexionsschicht 1300 ist zwischen dem Bauelement 100 und dem spektralen Element 702 angeordnet. Das Bauelement 100 und die Antireflexionsschicht 1300 sind in das spektrale Element 702 eingelassen.
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In 17 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist in das spektrale Element 702 eingelassen. Die Antireflexionsschicht 1300 ist zwischen dem Bauelement 100 und dem Detektor 704 angeordnet.
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In 18 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist auf dem Detektor 704 angeordnet. Die Antireflexionsschicht 1300 ist zwischen dem Bauelement 100 und dem spektralen Element 702 angeordnet.
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In 19 ist das Bauelement 100 zwischen dem spektralen Element 702 und dem Detektor 704 angeordnet. Das Bauelement 100 ist in den Detektor 704 eingelassen. Die Antireflexionsschicht 1300 ist zwischen dem Bauelement 100 und dem spektralen Element 702 angeordnet.
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Mit anderen Worten wird ein Miniaturspektrometer 700 mit einer Eingangswinkelbegrenzung durch ein Tube Array 100 vorgestellt.
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Das mikromechanische Fabry-Perot-Interferometer (FPI) 702 besteht aus zwei Spiegelelementen, die auf einem Substrat gegebenenfalls über einem Durchgangsloch, angeordnet sind. Das Interferometer 702 kann auch aus zwei Substraten mit Durchgangslöchern konstruiert sein. Der Lichtstrahl wird vertikal durch die Sandwichbauform mit zwei hochreflektierenden Spiegeln geleitet, wobei jeweils schmalbandige Bereiche um die Resonanzwellenlänge und deren Obertöne in Abhängigkeit vom Abstand der beiden Spiegel transmittiert werden. Durch Variation des Abstandes kann die gewünschte Resonanzwellenlänge eingestellt werden. Mit dem nachfolgenden Detektor 704 kann die Lichtleistung gemessen werden und so seriell ein Spektrum aufgenommen werden. Ein zusätzlicher Vorbandpassfilter kann die gewünschte Ordnung der Wellenlänge herausfiltern, sodass Fehler durch Cavity-Moden anderer Ordnung minimiert werden.
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Bei beispielsweise Fabry-Perot-Interferometern (FPI) 702 als linear variable Filter oder mechanisch tunebare FPIs 702 bewirkt eine Variation des Einfallswinkels des Lichtstrahles eine Verschiebung der zu messenden Wellenlänge. Kommen gleichzeitig Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf den FPI-Filter 702, wird die mögliche Wellenlängenauflösung verringert, Spektren mit starken Transmissionsvariationen beziehungsweise Absorptionsvariationen in einem kleinen Wellenlängenbereich sind dadurch nicht mehr gut auflösbar. Ist diese Verteilung der Einfallswinkel zudem um einen bestimmten Winkel abseits der Normalen zentriert, führt dies zu einer Verschiebung des kompletten Spektrums, also einem Wellenlängen-Offsetfehler.
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Hier wird der Einfallswinkel über ein zusätzliches „Tube Array“ Filter 100 verringert.
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Das hier dargestellte Miniaturspektrometersystem 700 weist zumindest ein spektrales Element 702 und einen Fotodetektor 704 auf.
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Alternativ weist ein Monochromatorsystem, eine breitbandige Lichtquelle, eine Lichtführung 100 mit Begrenzung der Einfalls-/Ausfallswinkelvarianzen auf das spektrale Element 702 sowie das spektrale Element 702 auf.
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Bei dem Miniaturspektrometersystem 700 beziehungsweise dem Monochromatorsystem kann die Lichtführung 100 aus mehreren unterschiedlichen Segmenten bestehen, um die Intensität auf dem Detektor 704 zu maximieren oder um hohe Aspektverhältnisse und damit schmale Akzeptanzwinkelbereiche zu realisieren.
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Bei dem Miniaturspektrometersystem 700 beziehungsweise dem Monochromatorsystem kann die Lichtführung 100 auch aus Reflektoren oder Linsengeometrien, also kontinuierlichen Flächen oder Fresnel bestehen.
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Das spektrale Element 702 kann ein mikromechanisches Fabry-Perot-Interferometer-Bauelement sein. Das spektrale Element 702 kann mindestens ein Substrat und mindestens zwei durch einen Spalt voneinander beabstandete, übereinander angeordnete Spiegelelemente aufweisen.
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Diverse Einbauorte in einem Spektrometersystem 700 sind möglich. Diverse Einbauorte in einem Monochromatorsystem möglich. Die hier vorgestellten Spektrometer 700 können eine exzentrische oder konzentrische Beleuchtungsanordnung aufweisen. Die Einfallswinkel oder Ausfallswinkel der am Ort des Targets reflektierten Lichtstrahlen werden dabei über die Tube Array Kontur 100 innerhalb des Lichtpfads begrenzt.
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Eine kompakte Bauform ist durch Integration der „Tube Array“ Geometrien 100 mithilfe von MEMS Prozessen möglich. Dabei ergibt sich ein dünner Aufbau mit einem kleinen Winkelbereich, was gleichbedeutend mit einem hohen Aspektverhältnis ist. Das hohe Aspektverhältnis in dem dünnen Element kann durch kleine Tube-Querschnitte erreicht werden.
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Das Bauelement 100 kann direkt in die Kappe 706, den Detektor 704 oder die MEMS Substrate 702 integriert sein.
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Die „Tube Array“ Strukturen 100 können an unterschiedlichen Positionen des Lichtpfades angeordnet sein, sodass ein einfacherer Gesamtfertigungsprozess möglich ist.
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Durch eine sequenzielle Anordnung von einem Tube Array 100, einem FPI-Filter 702 und einem breitbandigen Detektor 704 können Spektrometer 700 mit guter Messperformance bei einer geringen Bandbreite der gemessenen Wellenlänge und einer guten Auflösung aufgebaut werden. In den unterschiedlichen Spektrometer Bauteilen kann dieses Tube Array 100 wie in den 7 bis 19 positioniert werden, also jeweils auf, unter oder monolithisch innerhalb dieser Bauteile.
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Zusätzlich zu den Tube Array 100 kann ein Anti Reflexionsfilter 1300 als ARC, Edge oder Bandpass Filter integriert werden, um den Messbereich des Spektrometers 700 eindeutig zu gestalten beziehungsweise zu optimieren. Ein solcher Filter 1300 kann jeweils auf, unter oder monolithisch innerhalb dieser Bauteile angeordnet sein.
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Durch eine sequenzielle Anordnung von einem Tube Array 100, einem FPI-Filter 702 und einer breitbandigen Lichtquelle kann ein schmalbandiger Monochromator mit geringer Bandbreite der gemessenen Wellenlänge aufgebaut werden. In den unterschiedlichen Bauteilen kann dieses Tube Array 100 jeweils auf, unter oder monolithisch innerhalb dieser Bauteile positioniert werden.
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20 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren weist zwei Schritte 2000, 2002 des Abscheidens auf. Im ersten Schritt 2000 des Abscheidens wird eine erste Blendenstruktur auf einer ersten Seite eines Substrats des Bauelements abgeschieden, wobei die erste Blendenstruktur mit einem ersten Muster aus Blendenöffnungen abgeschieden wird. Im zweiten Schritt 2002 des Abscheidens wird eine zweite Blendenstruktur auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Substrats abgeschieden, wobei die zweite Blendenstruktur mit einem zweiten Muster aus Blendenöffnungen abgeschieden wird.
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21 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung 2100 zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 2100 weist eine Einrichtung 2102 zum Abscheiden auf, die dazu ausgebildet ist, eine erste Blendenstruktur auf einer ersten Seite eines Substrats des Bauelements mit einem ersten Muster aus Blendenöffnungen abzuscheiden. Weiterhin ist die Einrichtung 2102 zum Abscheiden dazu ausgebildet, eine zweite Blendenstruktur auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Substrats mit einem zweiten Muster aus Blendenöffnungen abzuscheiden. Dazu kann die Einrichtung 2102 zum Abscheiden eine Wendeeinrichtung oder zwei Subabscheideeinrichtungen aufweisen.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
