DE102018215587A1

DE102018215587A1 - Strahlleitende kavitätsstrukur, gassensor und verfahren zum herstellen der derselben

Info

Publication number: DE102018215587A1
Application number: DE102018215587.9A
Authority: DE
Inventors: Farhang Ghasemi Afshar
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2020-03-19
Also published as: WO2020053018A1; US11867617B2; US20220026352A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine strahlleitende Kavitätsstruktur (130) bereitgestellt. Die strahlleitende Kavitätsstruktur (130) weist mindestens eine erste gekrümmte Oberfläche (102) und eine zweite gekrümmte Oberfläche (104) auf, die eine Kavität (134) aufspannen. Die erste und zweite gekrümmte Oberfläche (102, 104) weisen jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt (112, 116) und einen zweiten Brennpunkt (110, 114) auf. Die Kavität (134) ist derart eingerichtet, dass zwischen dem ersten Brennpunkt (112) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) und dem zweiten Brennpunkt (114) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist. Der erste Brennpunkt (116) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) ist neben der Verbindungsstrecke (132) des ersten und zweiten Brennpunktes (110, 112) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) angeordnet.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden eine strahlleitende Kavitätsstruktur, ein Gassensor und ein Verfahren zum Herstellen der derselben bereitgestellt.
Ein herkömmlicher nicht-dispersiver Infrarot (NDIR)-Gassensoren weist einen Emitter und einen Detektor auf, die durch eine Gas-Zelle optisch miteinander verbunden sind. In der Gas-Zelle sollte der Lichtweg zwischen Emitter und Detektor lang genug sein, um eine sinnvolle (messbare) Absorption vom Emitter emittierter elektromagnetischer Strahlung durch Gasmoleküle zu erreichen. Die Vergrößerung des Lichtweges führt zu einer Vergrößerung der Sensormaße von einer Seite und einer Abnahme des auf die Detektoroberfläche einfallenden Lichtes aufgrund optischer Verluste, was zu einem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis des Gassensors führt.
Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt durch eine strahlleitende Kavitätsstruktur gelöst. Die strahlleitende Kavitätsstruktur weist eine Kavität mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche und einer zweiten gekrümmten Oberfläche auf, die eine Kavität aufspannen. Die erste und zweite gekrümmte Oberfläche weisen jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt auf. Die Kavität ist derart eingerichtet, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist und der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
Mittels der Anordnung und Ausgestaltung der gekrümmten Oberflächen kann die optische Länge der strahlleitenden Kavitätsstruktur vergrößert werden, wobei die räumliche Ausdehnung der strahlleitenden Kavitätsstruktur gering gehalten werden kann. Dies ermöglicht anschaulich eine kompakt ausbildbare strahlleitende Kavitätsstruktur.
Die strahlleitende Kavitätsstruktur ist derart eingerichtet, beispielsweise hinsichtlich der Form und Reflektivität der gekrümmten Oberfläche(n), dass (ein wesentlicher Anteil oder im Wesentlichen die gesamte) elektromagnetische Strahlung vom zweiten Brennpunkt nach (genau einer) Reflektion an der gekrümmten Oberfläche im ersten Brennpunkt einfällt, beispielsweise indem die gekrümmte Oberfläche eine ellipsoide Form aufweist.
Ein Brennpunkt kann auch als mathematischer Brennpunkt oder Fokuspunkt einer geometrischen Kurve bezeichnet werden. Die gekrümmte Oberfläche kann in unterschiedliche Richtungen die Form unterschiedlicher Ellipsen aufweisen, beispielweise richtungsabhängig mittels unterschiedlicher Kegelschnitte beschreibbar sein, und kann somit mehr als zwei Brennpunkte aufweisen. Mit anderen Worten: die mittels einer gekrümmten Oberfläche aufgespannte (Teil-)Kavität kann in verschiedene Raumrichtungen nicht punkt-, spiegel- oder rotationssymmetrisch sein.
Eine Kavität ist im Rahmen dieser Beschreibung ein Hohlraum, der zumindest teilweise von den gekrümmten Oberflächen umgeben bzw. definiert ist. Die gekrümmte(n) Oberfläche(n) werden/wird durch ein Material, beispielsweise eines Formkörpers, gebildet, dass die Kavität einschließt bzw. umschließt. Das Material bzw. die gekrümmte(n) Oberfläche(n) kann jedoch eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, beispielsweise als Gaseinlass, als Gasauslass oder als Aufnahmebereich für einen Emitter und/oder Detektor. Mit anderen Worten: die Kavität kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen offen bzw. nicht-abgeschlossen oder isoliert sein.
Die strahlleitende Kavitätsstruktur ist zwischen dem zweiten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche durchlässig für elektromagnetische Strahlung und eingerichtet ein Gas (Analyt) aufzunehmen. Es ist dabei so zu verstehen, dass die erste und zweite gekrümmte Oberfläche eine/die Kavität aufspannen, die durchlässig für die elektromagnetische Strahlung ist und eingerichtet ist, den Analyt bzw. ein Gas oder Gasgemisch aufzunehmen.
Eine gekrümmte Oberfläche weist im Rahmen dieser Beschreibung einen Krümmungsradius auf. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass der Krümmungsradius der gekrümmten Oberfläche von einem Brennpunkt aus betrachtet für zwei unterschiedliche Raumwinkel gleich ist. Mit anderen Worten: die gekrümmte Oberfläche kann bezüglich (jeweils) eines Brennpunktes beispielsweise eine elliptische Form aufweisen. Die Rauheit oder Welligkeit einer „glatten Oberflächen“ können ebenfalls mit einem Krümmungsradius beschrieben werden. Die durch Rauheit und Welligkeit bedingte gekrümmte Oberfläche wird jedoch nicht als gekrümmte Oberflächen im Sinne dieser Beschreibung verstanden.
Das zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand angeordnet ist, ist so zu verstehen, dass die Positionen dieser Brennpunkt im Wesentlichen positionsidentisch ist, beispielweise sich überlappen oder überlagern.
Die Verbindungsstrecke der Brennpunkte beginnt bei einem der beiden Brennpunkte und endet am anderen Brennpunkt der beiden Brennpunkte. Die Verbindungsstrecke der Brennpunkte ist als eine geometrische/mathematisch Konstruktion zu verstehen und bedeutet, dass der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche zumindest lateral zu der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche versetzt ist, beispielsweise, wenn die erste und zweite gekrümmte Oberfläche die gleiche Form und Abmessung aufweisen, durch Rotation der zweiten gekrümmten Oberfläche um den ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche (der im Wesentlichen positionsidentisch zum zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche ist). Mit anderen Worten: der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche ist nicht direkt (auf der Verbindungsstrecke) zwischen dem ersten und zweiten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Brennpunkte der ersten und zweiten gekrümmten Oberfläche in der gleichen Ebene bzw. in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Die Verbindungsstrecke der Brennpunkte kann bei einer elliptischen, gekrümmten Oberfläche auch mittels der beidseitigen (von beiden Brennpunkten) linearen Exzentrizität (dem Abstand des Brennpunktes zum geometrischen Mittelpunkt) beschrieben werden.
Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt durch einen Gassensor gelöst. Der Gassensor weist eine oben beschriebene strahlleitende Kavitätsstruktur auf. Der Gassensor weist einen Emitter auf, der zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, und weist einen Detektor auf, der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist. Der Detektor ist durch die strahlleitende Kavitätsstruktur mit dem Emitter optisch gekoppelt.
Dies ermöglicht einen Gassensor mit einer kompakten Bauform. Weiterhin bewirkt die strahlleitende Kavitätsstruktur, dass die Anzahl an Reflektionen der elektromagnetischen Strahlung an der/den gekrümmten Oberfläche(n) zwischen den Brennpunkten und damit die Verlustleitung reduziert wird. Dadurch kann der Emitter bei geringerer Leistung betrieben werden und somit der Energieverbrauch reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Detektor mit einer geringeren Sensitivität verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Nachweisgrenze eines Analyts (nachzuweisenden Gases) verbessert werden.
Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt durch ein Verfahren zum Herstellen einer strahlleitenden Kavitätsstruktur gelöst. Das Verfahren weist ein Ausbilden einer Kavität mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche und einer zweiten gekrümmten Oberfläche auf, die eine Kavität aufspannen. Die erste und zweite gekrümmte Oberfläche weist jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt auf. Die Kavität wird derart eingerichtet, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist. Der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche ist neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet.
Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt durch ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors gelöst. Das Verfahren weist ein Ausbilden einer strahlleitenden Kavitätsstruktur mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche und einer zweiten gekrümmten Oberfläche auf, die eine Kavität aufspannen. Die erste und zweite gekrümmte Oberfläche weist jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt, und einen zweiten Brennpunkt auf. Die Kavität ist derart eingerichtet, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist. Der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche ist neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet. Das Verfahren weist ferner ein Anordnen eines Emitters auf, der zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, so dass der Emitter optisch mit der strahlleitenden Kavitätsstruktur gekoppelt ist. Das Verfahren weist weiterhin ein Anordnen eines Detektors auf, der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, so dass der Detektor durch die strahlleitende Kavitätsstruktur mit dem Emitter optisch gekoppelt ist.
Weiterbildungen der Aspekte sind in den abhängigen Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine schematische Querschnittsansicht eines Gassensors mit einer strahlleitenden Kavitätsstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 schematische Ansichten eines Gassensors mit einer strahlleitenden Kavitätsstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Gassensors mit einer strahlleitenden Kavität gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Gassensors 100 mit einer strahlleitenden Kavitätsstruktur 130 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ein Gassensor 100 eine strahlleitende Kavitätsstruktur 130, einen Emitter 120 und einen Detektor 118 auf.
Der Emitter 120 ist zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung 106, 108 eingerichtet.
Der Detektor 118 ist zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung 106, 108 eingerichtet.
Der Detektor 118 ist durch die strahlleitende Kavitätsstruktur 130 mit dem Emitter optisch gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die strahlleitende Kavitätsstruktur 130 mindestens eine erste gekrümmte Oberfläche 102 und eine zweite gekrümmte Oberfläche 104 auf. Die erste und zweite gekrümmte Oberfläche 102, 104 spannen einen Hohlraum (Kavität 134) auf. Die erste gekrümmte Oberfläche 102 weist mindestens einen ersten Brennpunkt 112 und einen zweiten Brennpunkt 110 auf, und die zweite gekrümmte Oberfläche 104 weist mindestens einen ersten Brennpunkt 114 und einen zweiten Brennpunkt 116 auf.
Die Kavität 134 ist derart eingerichtet, dass zwischen dem ersten Brennpunkt 112 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 und dem zweiten Brennpunkt 114 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 lateral kein oder im Wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist. Mit anderen Worten: die beiden gekrümmten Oberflächen 102, 104, beispielsweise in Form von in Längsrichtung halbierter Ellipsen; weisen einen gemeinsamen Brennpunkt (auch bezeichnet als mathematischer Brennpunkt oder Fokuspunkt) auf.
Der Emitter 120 kann im zweiten Brennpunkt 110 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 Emitter 120 angeordnet sein und ist eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung 106, 108 in Richtung der ersten gekrümmten Oberfläche 102 zu emittieren. Mittels der ersten gekrümmten Oberfläche 102 ist ein Kollimator zum Kollimieren der elektromagnetischen Strahlung 106, 108 optional bzw. nicht erforderlich.
Die erste gekrümmte Oberfläche 102 ist hoch reflektierend für die elektromagnetische Strahlung 106, 108 eingerichtet. Die gekrümmten Oberflächen 102, 104 sind beispielsweise derart eingerichtet, dass sie eine Reflektivität von mehr als 80 %, beispielsweise mehr als 90 %, beispielsweise mehr 95 %, bei der Wellenlänge der von dem Emitter 120 emittierten elektromagnetischen Strahlung 106, 108 aufweisen. Die erste und/oder zweite gekrümmten Oberflächen 102, 104 sind beispielsweise derart eingerichtet, dass sie im Wesentlichen nicht-diffus bzw. streuend reflektierend sind. Die erste gekrümmte Oberfläche 102 und/oder die zweite gekrümmte Oberfläche 104 können spekulär bzw. spekular reflektierend eingerichtet sein. Mit anderen Worten: Die erste und/oder zweite gekrümmten Oberflächen 102, 104 sind beispielsweise spekulär, spiegelnd bzw. abbildend reflektierend ausgebildet. Beispielsweise werden die erste und/oder zweite gekrümmte Oberfläche 102, 104 von einem Formkörper oder einer Beschichtung aus einem glatten (beispielsweise poliertem) Metall, beispielsweise Gold, Silber, Aluminium, gebildet.
Die Form und Reflektivität der ersten gekrümmten Oberfläche ermöglicht, dass ein Teil oder ein wesentlicher Teil der elektromagnetischen Strahlung 106, 108 vom Emitter 120 mit einer geringen Anzahl an Reflektion, beispielsweise mittels lediglich einer einzigen Reflektion bei einer ellipsoiden ersten gekrümmten Oberfläche 102; zum zweiten Brennpunkt 112 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 gelangt.
Der zweite Brennpunkt 114 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 ist mindestens lateral mit keinem oder keinem wesentlichen Abstand zu dem ersten Brennpunkt 112 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 angeordnet. Mit anderen Worten: die Brennpunkte 112, 114 sind identisch, gleich oder im Wesentlichen gleich, beispielsweise bis auf eine Positionierungsgenauigkeit.
Mittels der geringen Anzahl an Reflektionen wird die elektromagnetische Strahlung und somit der Emitter 120, der im zweiten Brennpunkt 110 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 angeordnet ist, auf den zweiten Brennpunkt 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 abgebildet bzw. gespiegelt. Die im zweiten Brennpunkt 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 einfallende elektromagentische Strahlung 106, 108 aus von der ersten gekrümmten Oberfläche 102 wird zu dem ersten Brennpunkt 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 mittels einer geringen Anzahl an Reflektionen, beispielsweise lediglich einer Reflektion, weitergeleitet.
Im ersten Brennpunkt 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 kann ein Detektor 118 angeordnet sein, der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung 106, 108 des Emitters 120 eingerichtet ist. Alternativ kann im ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 der zweite Brennpunkt einer dritten gekrümmten Oberfläche angeordnet sein (in 2 veranschaulicht). Mit anderen Worten: es können zwei oder mehrere gekrümmte Oberflächen in Reihe „verschaltet“ bzw. „gekoppelt“ angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Wellenleitung der elektromagnetischen Strahlung 106, 108 in der mittels der ersten und zweiten (und optional weiteren) gekrümmten Oberfläche 102, 104 ausgebildeten Kavität 134 mit einer geringen Anzahl an Reflektionen. Dadurch kann ermöglicht werden, dass die elektromagnetische Strahlung 106, 108, die vom Emitter 120 emittiert wird, mittels einer geringen Anzahl an Reflektionen zum Detektor 118 weiter geleitet wird. Eine geringe Anzahl an Reflektionen kann eine geringe Anzahl an Streu- und Absorptionsverlusten am bzw. im Material, dass die jeweilige gekrümmte Oberfläche bildet, bedeuten. Dadurch kann der Energieverbrauch des Emitters 120 reduziert werden und/oder die Sensitivität (das erforderliche Signal-zu-Rauschen-Verhältnis) des Detektors 118 reduziert werden.
Mittels der Form der zwei oder mehr gekrümmten Oberflächen (siehe auch 2) des Gassensors 100 kann die optische Weglänge der elektromagnetischen Strahlung 106, 108 zwischen dem Emitter 120 und dem Detektor 118 verlängert werden. Dadurch kann der Anteil an elektromagnetischer Strahlung 106, 108, der von einem Analyt absorbiert wird, erhöht werden. Ein Analyt ist dabei ein zu untersuchendes Gas, dessen Vorhandensein oder Anteil in einem Gasgemisch erfasst werden soll. Die Kavität 134 ist dazu durchlässig eingerichtet für mindestens ein Gas (Analyt) und mindestens eine elektromagnetische Strahlung. Die Kavität 134 ist beispielsweise als ein gasdurchlässiger Hohlraum eingerichtet. Der Emitter 120 ist bezüglich der Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung 106, 108 so eingerichtet, dass der Analyt die emittierte elektromagnetische Strahlung 106, 108 zumindest anteilig absorbieren kann. Aus dem Verlust der elektromagnetischen Strahlung (beispielsweise im Vergleich zu einer Referenzmessung ohne Analyt) kann auf das Vorhandensein bzw. den Anteil an Analyt in der Kavität 134 geschlossen werden.
Die erste gekrümmte Oberfläche 102 kann der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 gegenüberliegen. Die erste gekrümmte Oberfläche 102 kann lateral versetzt bzw. um einen Winkel um den ersten Brennpunkt 112 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 bzw. den zweiten Brennpunkt 114 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 gedreht (beispielswiese in der Ebene der Brennpunkte), zu der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 angeordnet sein. Anschaulich kann dadurch die strahlleitende Kavität gefaltet werden und deren räumliche Ausdehnung reduziert werden, wobei die Länge der optischen Kavität erhalten bleibt. Dies ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung des Gassensors 100.
Der Winkel zwischen den Verbindungsstrecken der Brennpunkte der ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen kann einen Betrag in einem Bereich zwischen 5° und 180 ° aufweisen, beispielsweise in einem Bereich zwischen 20 ° und 180 °, beispielsweise in einem Bereich zwischen 30 ° und 180 °, beispielsweise in einem Bereich zwischen 45 ° und 180 °,, beispielsweise 90 °.
Mit anderen Worten: Der zweite Brennpunkt 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 ist neben der Verbindungsstrecke 132 des ersten und zweiten Brennpunktes 112, 110 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 angeordnet. Der erste und zweite Brennpunkt 110/116, 112/114 der ersten und zweiten gekrümmten Oberfläche 102, 104 können jeweils in einem Abstand voneinander angeordnet sein. Mit anderen Worten: der erste Brennpunkt ist nicht identisch mit dem zweiten Brennpunkt jeweils für die erste gekrümmte Oberfläche und die zweite gekrümmte Oberfläche. Vielmehr erstreckt sich eine Verbindungsstrecke (in 1 mittels des Doppelpfeils veranschaulicht) mit einem Abstand 132 zwischen den Brennpunkten einer gekrümmten Oberfläche. Mit anderen Worten: die gekrümmte(n) Oberfläche(n) sind nicht-sphärisch, sondern beispielsweise ellipsoid, parabolisch, hyperbolisch oder so ähnlich oder ein Abschnitt oder eine Kombination davon. Die gekrümmte Oberfläche weist beispielsweise die Form einer in Längsrichtung halbierten Ellipse auf. Die Verbindungsgeraden von einem Punkt auf der gekrümmten Oberfläche zu dem ersten und zweiten Brennpunkt kann spiegelbildlich zur Normalen zur reflektieren Oberfläche an in diesem Punkt liegen. Alternativ kann die Abstandsdifferenz von Punkten an der gekrümmten Oberfläche konstant sein, beispielsweise bei einer hyperbolisch geformten gekrümmten Oberfläche.
Die Kavität 134 kann derart eingerichtet sein, dass die Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche 102 in einem Winkel zu der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 angeordnet ist (siehe 2). Alternativ ist die Kavität 134 derart eingerichtet, dass die Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche 102 und die Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet sind, wie in 1 veranschaulicht ist.
Die ersten und zweiten Brennpunkte 110/116, 112/114 der ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen 102, 104 können in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein - in 1 mittels der Oberfläche des Trägers 140 veranschaulicht.
Die ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen 110/116, 112/114 können einander gegenüberliegen. Alternativ können der erste und zweite Brennpunkt 112, 110 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 in einer ersten Ebene angeordnet sein und der erste und zweite Brennpunkt 114, 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 können in einer zweiten Ebene angeordnet sein. Die zweite Ebene kann in einem Abstand zu der ersten Ebene angeordnet sein.
Die erste gekrümmte Oberfläche 102 kann die gleiche Form aufweisen wie die zweite gekrümmte Oberfläche 104.
Der Abstand 132 zwischen dem ersten und zweiten Brennpunkt 112, 110 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 kann gleich oder im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem ersten und zweiten Brennpunkt 116, 114 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 sein.
In einer Ausführungsform ist die strahlleitende Kavitätsstruktur als ein strahlleitendes Rohr, beispielsweise ein Lichtleiter-Rohr eingerichtet.
Die Kavität 134 kann einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweisen. Der Gaseinlass und/oder Gasauslass sind/ist beispielsweise eine Vielzahl von Öffnungen, die sich durch die unten noch ausführlich beschriebenen Platten bzw. Formkörper erstrecken, beispielsweise in Form von Durchlöchern die sich von den gekrümmten Oberfläche erstrecken. Dies ermöglicht beispielsweise einen statischen bzw. passiven Gassensor 100, der ohne Pumpen und Ventile zum Zuführen des Analyts in die Kavität 134 ausgebildet sein kann.
Alternativ können die gekrümmten Oberflächen als im Wesentlichen geschlossene Oberflächen ausgebildet sein und ein Gaseinlass an einem ersten Ende der Kavität 134 und ein Gasauslass an einem zweiten Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Kavität in Längsrichtung von dem zu untersuchenden Gas durchströmt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Gassensor 100 als ein tragbares oder mobiles Gerät eingerichtet, beispielweise als ein monolithisch integriertes Gerät, beispielsweise ein System-in-Package (SiP) -Gerät.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der Gassensor 100 eine Referenz-Emitter-Detektor-Anordnung auf. Die Referenz-Emitter-Detektor-Anordnung weist beispielsweise einen Referenz-Detektor auf, der durch eine strahlleitende Referenz-Kavität mit einem Referenz-Emitter optisch gekoppelt ist, beispielsweise gemäß einer oben bzw. nachfolgend beschriebenen Ausführungsform. Die strahlleitende Referenz-Kavitätsstruktur ist beispielsweise frei von Analyt, wodurch deren Absorption bestimmt werden kann, kann verwendet werden um die Alterung des Detektors 118 und/oder Emitters 120 zu erfassen und/oder kann verwendet werden um Beschädigungen der strahlleitenden Kavitätsstruktur 130, des Detektors 118 und/oder des Emitters 120 zu erfassen.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Emitter 120 ein Halbleiterbauelement sein, welches elektromagnetische Strahlung bereitstellt, beispielsweise in Form einer bedrahteten Leuchtdiode, einer aufliegenden Leuchtdiode (surface mounted device - SMD) oder einer chip-on-board Leuchtdiode (Die).
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Halbleiterchip, der elektromagnetische Strahlung bereitstellen kann, als LED-Chip verstanden werden.
Ein Emitter 120 kann beispielsweise einen Halbleiterchip der elektromagnetische Strahlung bereitstellt aufweisen (bedrahtete LED, SMD) oder als ein Halbleiterchip der elektromagnetische Strahlung bereitstellt eingerichtet sein (chip-on-board) .
Auf oder über dem Halbleiterchip kann eine Verpackung (Package) aufgebracht und/oder ausgebildet sein. Die Verpackung kann beispielsweise, als Verkapselung, optische Linse und/oder als Konverterelement ausgebildet sein.
Eine bedrahtete Leuchtdiode kann einen Halbleiterchip aufweisen, der elektromagnetische Strahlung bereitstellen kann, beispielsweise einen LED-Chip. Der Halbleiterchip kann beispielsweise mit einer Kunststoffkappe verkapselt sein. Die Kunststoffkappe kann den LED Chip während der Fertigung und im Betrieb vor äußeren, schädlichen Einflüssen, beispielsweise Sauerstoff und/oder Wasser, schützen.
Eine aufliegende Leuchtdiode (SMD) kann einen LED-Chip in einem Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann mit einem Substrat schlüssig fixiert sein.
Eine chip-on-board-Leuchtdiode kann einen LED-Chip aufweisen, der auf einem Substrat fixiert ist, wobei der LED-Chip weder ein Gehäuse noch Kontaktpads aufweisen kann.
Die einzelnen Halbleiterchips können beispielsweise auf einem Substrat, beispielsweise einer Leiterplatine aufgebracht bzw. ausgebildet werden.
Die Halbleiterchips können mittels Kontaktpads mit der Leiterplatine verdrahtet sein (wire bonding). Die Verdrahtungen kann beispielsweise mittels Gold-Drähten erfolgen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Emitter 120 als eine Laserdiode eingerichtet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Emitter 120 als eine Breitspektrum-Lampe eingerichtet.
Der Detektor ist beispielsweise ein Fotodetektor, beispielsweise eine Fotozelle, und kann analog zum Emitter 120 ausgebildet sein.
2 zeigt schematische Ansichten eines Gassensors 100 mit einer strahlleitenden Kavitätsstruktur 130 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
2 zeigt eine strahlleitende Kavitätsstruktur mit sieben elliptischen Spiegelhälften bzw. sieben spiegelende Ellipsoid-Hälften, die mittels zweier Platten 202, 204 realisiert ist. Die strahlleitende Kavitätsstruktur leitet beispielsweise 95 % des von dem Emitter emittierten Lichts durch diese sieben spiegelende Ellipsoid-Hälften zum Detektor. Die optische Weglänge durch die strahlleitende Kavitätsstruktur ist im Bereich einiger cm, beispielsweise im Bereich zwischen 1 cm und 10cm, beispielsweise im Bereich von 5 cm bis 8 cm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die strahlleitende Kavitätsstruktur 130 eine erste Platte 204, welche mindestens eine erste Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche 102 aufweist, und eine zweite Platte 202, welche mindestens eine zweite Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 aufweist, auf. Die erste Platte 204 kann mit der zweiten Platte 202 derart verbunden sein, dass die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität 134 bilden. Die erste Platte 204 kann mit der zweiten Platte 202 beispielsweise mittels ein Schraub-, Klemm-, Niet- und/oder Klebstoffverbindung verbunden werden. Klebstoffe der Klebstoffverbindungen werden unten noch ausführlicher beschrieben.
Die Realisierung der strahlleitenden Kavitätsstruktur 130 mittels Platten ermöglicht eine einfache optische Anordnung bzw. Ausrichtung der einzelnen (Teil-)Kavitäten zueinander.
Die erste Platte 204 und/oder die zweite Platte 202 können/kann aus einem der folgenden Materialien gebildet sein oder die erste und/oder zweite gekrümmte Oberfläche 102, 104 können/kann durch eine Beschichtung, beispielsweise auf einem Kunststoffträger, gebildet sein die aus diesem Material gebildet ist oder ein solches Material aufweist: Aluminium, Silber, Gold.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die strahlleitende Kavitätsstruktur 130 mindestens eine dritte Kavität mit einer dritten gekrümmten Oberfläche 206 mit jeweils mindestens einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt auf. Die strahlleitende Kavitätsstruktur ist derart eingerichtet, dass zwischen dem zweiten Brennpunkt 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 und dem ersten Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche 206 lateral kein oder im Wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist. Der zweite Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche 206 ist neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes 116, 114 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 angeordnet.
Alternativ weist die strahlleitende Kavitätsstruktur 130 einen Formkörper mit mindestens einer ersten Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche 102 und mit mindestens einer zweiten Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 auf. Die erste Kavität und die zweite Kavität bilden zusammen die Kavität 134. Der Formkörper kann aus einem der folgenden Materialien gebildet sein oder ein solches aufweisen: Aluminium, Silber, Gold.
Die strahlleitende Kavitätsstruktur ist beispielsweise als ein Träger 140 eingerichtet, in den ein Teil der Kavität 134, beispielsweise der Teil mit der zweiten gekrümmten Oberfläche, eingelassen ist, beispielsweise eingebettet ist. Auf der Oberfläche des Trägers 140 kann ein weiterer Teil der Kavität 134 ausgebildet sein werden, beispielsweise der Teil mit der ersten gekrümmten Oberfläche, aufgebracht sein. Es können Öffnungen in dem Substrat bei den Brennpunkten der zweiten gekrümmten Oberfläche vorgesehen sein und die gekrümmten Oberflächen können zueinander gegenüberliegend (engl. face-to-face) und gedreht angeordnet sein. Dies ermöglicht, dass die elektromagnetische Strahlung durch den Träger geführt werden kann und wieder zur gleichen Seite zurückgeführt werden kann (zur Oberfläche des Trägers). Dies ermöglicht, das Volumen auf beiden Seiten der Oberfläche des Substrats zu nutzen.
Mit anderen Worten: die gekrümmten Oberflächen 102, 104 können mittels elliptischer Spiegel (mit einer Ellipsen-Hälfte als Formfaktor) realisiert werden, die in entgegengesetzte Richtung mit einem gemeinsamen Brennpunkt zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung kann dazu verwendet werden, die elektromagnetische Strahlung eines Emitters, der in einem Brennpunkt eines elliptischen Spiegels angeordnet ist, zu einem Brennpunkt eines anderen elliptischen Spiegels zu leiten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Formkörper bzw. die erste und/oder zweite Platte ein Träger 140 für den Emitter 120 und den Detektor 118. Beispielsweise weist der Träger 140 Aufnahmebereiche 208, 210 für den Emitter 120 bzw. Detektor 118 auf. Die Aufnahmebereiche 208, 210 sind im Bereich eines Brennpunkte der ersten und zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet. Der Träger 140 ist beispielsweise eine flexible Folie oder weist eine solche auf. Beispielsweise ist der Träger 140 eine Kunststofffolie oder weist eine solche auf. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der Träger 140 eine metallische Beschichtung auf.
Der Träger 140 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Der Träger 140 kann beispielsweise Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 140 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 140 weist beispielsweise eine Kapton-Folie (Polyimide, PI), eine Metallfolie oder eine PET-Folie auf. Beispielsweise kann der Träger 140 eine Stahlfolie, eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)) aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES), PEEK, PTFE und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 140 kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, beispielsweise eine Metallverbindung, beispielsweise Stahl. Der Träger 140 kann als Metallfolie oder metallbeschichtete Folie ausgebildet sein. Der Träger 140 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen. Der Träger 140 kann ein Teil einer Spiegelstruktur sein oder diese bilden. Der Träger 140 kann einen mechanisch rigiden Bereich und/oder einen mechanisch flexiblen Bereich aufweisen oder derart ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Träger 140 eine metallbeschichtete Folie oder ein metallbeschichteter Formkörper sein. Die metallbeschichtete Folie weist beispielsweise eine Metallschicht auf einer oben beschriebenen Kunststofffolie auf. Der Träger 140 kann beispielsweise eine Folie oder ein Kunststoff-Formkörper beschichtet mit Aluminium oder Kupfer sein oder aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen werden der Emitter 120 oder der Detektor 118 auf dem Träger 140 und/oder (optional) die Platten 202, 204 miteinander mittels eines Haftmittels bzw. Klebstoffes miteinander verbunden. Die Schicht aus Klebstoff kann auch als Haftmittelschicht bezeichnet werden.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann der Klebstoff einen der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Kasein, ein Glutin, eine Stärke, eine Cellulose, ein Harz, ein Tannin, ein Lignin, einen organischen Stoff mit Sauerstoff. Stickstoff, Chlor und/oder Schwefel; ein Metalloxid, ein Silikat ein Phosphat, ein Borat.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann der Klebstoff als ein Schmelzklebstoff, beispielsweise ein lösemittelhaltiger Nassklebstoff, ein Kontaktklebstoff, ein Dispersionsklebstoff, ein Wasserbasierter Klebstoff, ein Plastisol; ein Polymerisationsklebstoff, beispielsweise ein Cyanacrylat-Klebstoff, ein Methylmethacrylat-Klebstoff, ein anaerob härtender Klebstoff, ein ungesättigter Polyester, ein Strahlenhärtender Klebstoff; ein Polykondensationsklebstoff, beispielsweise ein Phenol-Formaldehydharz-Klebstoff, ein Silikon, ein Silanvernetzender Polymerklebstoff, ein Polyimidklebstoff, ein Polysulfidklebstoff; und/oder ein Polyadditionsklebstoffe, beispielsweise ein Epoxidharz-Klebstoff, ein Polyurethan-Klebstoff, ein Silikon, ein Haftklebstoff; aufweisen oder daraus gebildet sein.
Ein Schmelzklebstoff kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Werkstoff zum stoffschlüssigen Verbinden zweier Körper, beispielsweise des lichtemittierenden Bauelements 108 mit der Leiterstruktur 106, sein. Der Schmelzklebstoff kann beispielsweise ein Werkstoff sein, der bei Zimmertemperatur hart ist und der zum Verbinden der Körper zunächst verflüssigt und dann wieder gehärtet wird. Dabei kann der Schmelzklebstoff bereits vor dem Verflüssigen oder erst in flüssigem Zustand mit den beiden Körpern in Kontakt gebracht werden. Der Schmelzklebstoff kann beispielsweise in einem Konvektionsofen oder einem Reflow-Ofen verflüssigt werden. Der Schmelzklebstoff kann beispielsweise einen Kunststoff, beispielsweise ein Kunstharz, und/oder ein Metall, beispielsweise ein Lot, aufweisen. Das Lot kann beispielsweise eine Legierung aufweisen. Das Lot kann beispielsweise Blei, Zinn, Zink, Kupfer, Silber, Aluminium, Silizium und/oder Glas und/oder organische oder anorganische Zusatzstoffen aufweisen.
3A, 3B und 3C, 4 und 5 zeigen schematische Ansichten eines Gassensors 100 mit einer strahlleitenden Kavitätsstruktur 130 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Insofern es nachfolgend nicht abweichend beschrieben wird, kann der in den Figuren veranschaulichte Gassensor 100 gemäß einer oben beschriebenen Ausführungsform eingerichtet sein.
Die Kavität 134 kann in bzw. auf dem Träger mittels zwei oder mehr Platten oder mittels eines Formkörpers 310 und zwei oder mehr gekrümmten Oberflächen 102, 104, 206 gebildet sein. Beispielsweise ist in der in den 3A-C veranschaulichten Ausführungsform die Kavität 134 durch 7 gekrümmte Oberflächen gebildet, die mäander-förmig zueinander angeordnet sind bzw. bilden eine Mäander-Form aus.
In der in 4 veranschaulichten Ausführungsform ist die Kavität 134 durch 3 gekrümmte Oberflächen 102, 104, 206 gebildet, die S- bzw. Z-förmig zueinander angeordnet sind bzw. bilden eine S- bzw. Z-Form aus.
In der in 5 veranschaulichten Ausführungsform ist die Kavität 134 durch 13 gekrümmte Oberflächen 102, 104, 206 gebildet (lediglich die ersten 3 der 13 gekrümmten Oberflächen sind mit Bezugszeichen versehen), spiral-förmig zueinander angeordnet sind bzw. bilden eine Spiral-Form aus.
In verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren gekrümmten Oberflächen zueinander unterschiedliche Formen oder Abmessungen aufweisen, wie in 3A-C und 5 veranschaulicht ist.
Die in den 3A-5 veranschaulichten Ausführungsformen eines Gassensors 100 weisen einen Emitter 120 und einen Detektor 118 in bzw. an einem Aufnahmebereich 208, 210 auf.
Der Detektor 118 weist in verschiedenen Ausführungsformen zwei oder mehr unabhängig voneinander ansteuerbare Einzel-Detektoren 304 auf. Die Einzel-Detektoren können gleich oder unterschiedlich sein. Beispielsweise wird einer der Einzel-Detektoren als Referenz-Detektor 304 für den anderen Einzel-Detektor 304 (auch als Sensor-Detektor bezeichnet) verwendet.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Einzel-Detektor 304 eine höhere Sensitivität und/oder einen anderen Wellenlängenbereich erfassen als der andere Einzel-Detektor 304. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Einzel-Detektoren 304 des Detektors abwechselnd als Sensor-Detektor und Referenz-Detektor verwendet werden, beispielsweise für eine einzelne Messung. Dadurch können Änderungen, beispielsweise Alterungseffekte, der Einzel-Detektoren erfasst und aus dem Messergebnis entfernt werden.
Die Einzel-Detektoren 304 können beispielsweise übereinander (siehe bspw. 3A) oder nebeneinander (siehe bspw. 4) in Bezug auf einander bzw. zum Emitter 120 im Aufnahmebereich 208 angeordnet sein. Die Einzel-Detektoren können bei oder in einem ersten Brennpunkt einer gemeinsamen gekrümmten Oberfläche angeordnet sein (bspw. in 3A veranschaulicht) oder bei oder in einem ersten Brennpunkt unterschiedlicher gekrümmter Oberflächen (bspw. in 5 veranschaulicht).
Der Sensor-Detektor 304 kann beispielsweise in Bezug auf die gekrümmte Oberfläche mit dem Emitter 120 in dem ersten Brennpunkt der letzten gekrümmten Oberfläche angeordnet sein. Der Referenz-Detektor 304 kann neben dem ersten Brennpunkt dieser letzten gekrümmten Oberfläche angeordnet sein. Alternativ sind der Sensor-Detektor 304 und der Referenz-Detektor 304 neben bzw. ungefähr im ersten Brennpunkt der letzten gekrümmten Oberfläche angeordnet sein, beispielsweise symmetrisch bezüglich des ersten Brennpunktes der gemeinsamen gekrümmten Oberfläche.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Kavität des Gassensors 100 eine Strahlteiler-Struktur 502 aufweisen (bspw. in 5 veranschaulicht). Bei einer Strahlteiler-Struktur stimmt der erste Brennpunkt von zwei oder mehr gekrümmten Oberflächen jeweils mit dem zweiten Brennpunkt von einer oder mehreren weiteren gekrümmten Oberflächen überein bzw. stimmen ungefähr überein. Dadurch können beispielsweise mehrere Einzel-Detektoren 304 jeweils im ersten Brennpunkt unterschiedlicher gekrümmter Oberflächen angeordnet werden, wie in 5 veranschaulicht ist.
Alternativ oder zusätzlich können analog zu den Ausführungsformen mit den zwei oder mehr Einzel-Detektoren der Emitter 120 zwei oder mehr gleiche oder unterschiedliche Einzel-Emitter 302 in dem Gassensor 100 vorgesehen sein. Die Einzel-Emitter 302 können beispielsweise eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen zu emittieren. Die Einzel-Emitter 302 können eingerichtet sein, dass sie gleichzeitig, nacheinander oder auswählbar (selektiv) angesteuert werden können, um jeweils eine elektromagnetische Strahlung zu emittieren, die von einem Analyt absorbierbar ist. Dadurch können unterschiedliche Analyte erfasst werden und/oder ähnliche Analyte voneinander unterschieden werden.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen eines Gassensors 100 mit einer strahlleitenden Kavität 134 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das Verfahren 600 zum Herstellen eines Gassensors, weist in S1 ein Ausbilden einer strahlleitende Kavitätsstruktur 130 mit einer Kavität 134 mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche 102 und einer zweiten gekrümmten Oberfläche 104 auf. Die erste und zweite gekrümmte Oberfläche 102, 104 weisen jeweils einen ersten Brennpunkt 112, 116 und einen zweiten Brennpunkt 110, 114 auf bzw. werden entsprechend ausgebildet.
Die Kavität 134 ist bzw. wird derart eingerichtet, dass zwischen dem ersten Brennpunkt 112, 116 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 und dem ersten Brennpunkt 112, 116 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist. Der zweite Brennpunkt 110, 114 der zweiten gekrümmten Oberfläche 104 ist bzw. wird neben der Verbindungsstrecke 132 des ersten und zweiten Brennpunktes 110, 114 der ersten gekrümmten Oberfläche 102 angeordnet.
In S2 weist das Verfahren 600 ein Anordnen eines Emitters 120, der zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung 106, 108 eingerichtet ist, auf, so dass der Emitter 120 optisch mit der strahlleitenden Kavitätsstruktur 130 gekoppelt ist.
In S3 weist das Verfahren 600 ein Anordnen eines Detektors 118, der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung 106, 108 eingerichtet ist, auf, so dass der Detektor 118 durch die strahlleitende Kavitätsstruktur 130 mit dem Emitter 118 optisch gekoppelt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Beispiel 1 ist eine strahlleitende Kavitätsstruktur, die aufweist: mindestens eine erste gekrümmte Oberfläche und eine zweite gekrümmte Oberfläche, die eine Kavität aufspannen, wobei die erste und zweite gekrümmte Oberfläche, jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt aufweist, wobei die Kavität derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 2 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß Beispiel 1 optional auf, dass die ersten und zweiten Brennpunkte der ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
In Beispiel 3 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß Beispiel 1 oder 2 optional auf, dass die ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, einander gegenüberliegen.
In Beispiel 4 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 optional auf, dass die Kavität derart eingerichtet ist, dass die Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche in einem Winkel zu der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes, der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 5 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche die gleiche Form aufweist wie die zweite gekrümmte Oberfläche.
In Beispiel 6 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche und/oder die zweite gekrümmte Oberfläche spekulär reflektierend eingerichtet sind/ist.
In Beispiel 7 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, ferner auf: eine erste Platte, welche mindestens eine erste Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche aufweist, und
eine zweite Platte, welche mindestens eine zweite Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche aufweist, wobei die erste Platte mit der zweiten Platte derart verbunden ist, dass die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 8 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, ferner auf: einen Formkörper mit mindestens einer ersten Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche und mindestens einer zweiten Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche, wobei die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 9 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, ferner auf: mindestens eine dritte gekrümmte Oberfläche mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Kavität derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
Beispiel 10 ist ein Gassensor, der aufweist: eine strahlleitende Kavitätsstruktur mit: mindestens eine erste gekrümmte Oberfläche und eine zweite gekrümmte Oberfläche, die eine Kavität aufspannen, wobei die erste und zweite gekrümmte Oberfläche, jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt aufweist, wobei die Kavität derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist; und einen Emitter eingerichtet zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung und einen Detektor, der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, wobei der Detektor durch die strahlleitende Kavitätsstruktur mit dem Emitter optisch gekoppelt ist.
In Beispiel 11 weist der Gassensor gemäß Beispiel 10 optional auf, dass der Emitter im zweiten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 12 weist der Gassensor gemäß Beispiel 10 oder 11 optional auf, dass der Detektor im ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist; oder dass der Detektor in einem ersten Brennpunkt mindestens einer weiteren gekrümmten Oberfläche angeordnet ist, wobei die weitere gekrümmte Oberfläche mittels eines zweiten Brennpunktes mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche optisch gekoppelt ist. Unmittelbar gekoppelt ist dabei so zu verstehen, dass der zweite Brennpunkt der weiteren gekrümmten Oberfläche positions-identisch mindestens lateral ohne Abstand mit dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche ist. Mittelbar gekoppelt ist so zu verstehen, dass mindestens noch eine weitere gekrümmte Oberfläche zwischen dem zweiten Brennpunkt der weiteren gekrümmten Oberfläche und dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 13 weist der Gassensor gemäß einem der Beispiele 10 bis 12, ferner auf: eine Referenz-Emitter-Detektor-Anordnung, eingerichtet zum Erfassen einer Absorption der elektromagnetischen Strahlung durch das Gas, einer Alterung des Emitters, einer Alterung des Detektors und/oder einer Beschädigung der strahlleitenden Kavitätsstruktur.
In Beispiel 14 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 10 bis 13 optional auf, dass die ersten und zweiten Brennpunkte der ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
In Beispiel 15 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiel 10 bis 14 optional auf, dass die ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, einander gegenüberliegen.
In Beispiel 16 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 10 bis 15 optional auf, dass die Kavität derart eingerichtet ist, dass die Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche in einem Winkel zu der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes, der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 17 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 10 bis 16 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche die gleiche Form aufweist wie die zweite gekrümmte Oberfläche.
In Beispiel 18 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 10 bis 17 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche und/oder die zweite gekrümmte Oberfläche spekulär reflektierend eingerichtet sind/ist.
In Beispiel 19 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 10 bis 18, ferner auf: eine erste Platte, welche mindestens eine erste Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche aufweist, und eine zweite Platte, welche mindestens eine zweite Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche aufweist, wobei die erste Platte mit der zweiten Platte derart verbunden ist, dass die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 20 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 10 bis 19, ferner auf: einen Formkörper mit mindestens einer ersten Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche und mindestens einer zweiten Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche, wobei die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 21 weist die strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der Beispiele 10 bis 20, ferner auf: mindestens eine dritte gekrümmte Oberfläche mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Kavität derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und dass der erste Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
Beispiel 22 ist ein Verfahren zum Herstellen einer strahlleitenden Kavitätsstruktur, das Verfahren weist auf: Ausbilden S1 einer strahlleitenden Kavitätsstruktur mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche und einer zweiten gekrümmten Oberfläche, die eine Kavität aufspannen, wobei die erste und zweite gekrümmte Oberfläche, jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt aufweist, wobei die Kavität derart eingerichtet wird, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 23 weist das Verfahren gemäß Beispiel 22 optional auf, dass die ersten und zweiten Brennpunkte der ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, in einer gemeinsamen Ebene angeordnet werden.
In Beispiel 24 weist das Verfahren gemäß Beispiel 22 oder 23 optional auf, dass die ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, einander gegenüberliegend angeordnet werden.
In Beispiel 25 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 24 optional auf, dass die Kavität derart eingerichtet wird, dass die Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche in einem Winkel zu der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes, der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 26 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 25 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche die gleiche Form aufweist wie die zweite gekrümmte Oberfläche.
In Beispiel 27 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 26 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche und/oder die zweite gekrümmte Oberfläche spekulär reflektierend eingerichtet sind/ist.
In Beispiel 28 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 27 ferner auf, dass die strahlleitend Kavitätsstruktur ausgebildet wird mittels einer ersten Platte, welche mindestens eine erste Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche aufweist, und einer zweiten Platte, welche mindestens eine zweite Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche aufweist, wobei die erste Platte mit der zweiten Platte derart verbunden wird, dass die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 29 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 27 ferner auf, dass die strahlleitend Kavitätsstruktur ausgebildet wird mittels eines Formkörpers mit mindestens einer ersten Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche und mindestens einer zweiten Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche, wobei die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 30 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 29 ferner auf, dass mindestens eine dritte gekrümmte Oberfläche mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt optional auf, dass die Kavität derart eingerichtet wird, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
Beispiel 31 ist ein Verfahren 600 zum Herstellen eines Gassensors, das Verfahren aufweisend: Ausbilden S1 einer strahlleitende Kavitätsstruktur mit einer Kavität mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche und einer zweiten gekrümmten Oberfläche optional auf, dass die erste und zweite gekrümmte Oberfläche, jeweils einem ersten Brennpunkt und einen zweiten Brennpunkt aufweist, wobei die Kavität derart eingerichtet wird, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der zweite Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist, Anordnen S2 eines Emitters, der zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, so dass der Emitter optisch mit der strahlleitenden Kavitätsstruktur gekoppelt ist, und Anordnen S3 eines Detektors, der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist, so dass der Detektor durch die strahlleitende Kavitätsstruktur mit dem Emitter optisch gekoppelt ist.
In Beispiel 32 weist das Verfahren gemäß Beispiel 31 optional auf, dass der Emitter im zweiten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche angeordnet wird.
In Beispiel 33 weist das Verfahren gemäß Beispiel 30 oder 31 optional auf, dass der Detektor im ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet wird; oder dass der Detektor in einem ersten Brennpunkt mindestens einer weiteren gekrümmten Oberfläche angeordnet wird, wobei die weitere gekrümmte Oberfläche mittels eines zweiten Brennpunktes mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche optisch gekoppelt wird.
In Beispiel 34 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 31 bis 33 ferner optional auf: Ausbilden einer Referenz-Emitter-Detektor-Anordnung, die eingerichtet wird zum Erfassen einer Absorption der elektromagnetischen Strahlung durch das Gas, einer Alterung des Emitters, einer Alterung des Detektors und/oder einer Beschädigung der strahlleitenden Kavitätsstruktur.
In Beispiel 35 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 30 bis 34 optional auf, dass die ersten und zweiten Brennpunkte der ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, in einer gemeinsamen Ebene angeordnet werden.
In Beispiel 36 weist das Verfahren gemäß Beispiel 30 bis 35 optional auf, dass die ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen, einander gegenüberliegend angeordnet werden.
In Beispiel 37 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 30 bis 36 optional auf, dass die Kavität derart eingerichtet wird, dass die Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der ersten gekrümmten Oberfläche in einem Winkel zu der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes, der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
In Beispiel 38 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 30 bis 37 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche die gleiche Form aufweist wie die zweite gekrümmte Oberfläche.
In Beispiel 39 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 30 bis 38 optional auf, dass die erste gekrümmte Oberfläche und/oder die zweite gekrümmte Oberfläche spekulär reflektierend eingerichtet sind/ist.
In Beispiel 40 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 30 bis 39 ferner auf, dass die strahlleitend Kavitätsstruktur ausgebildet wird mittels einer ersten Platte, welche mindestens eine erste Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche aufweist, und einer zweiten Platte, welche mindestens eine zweite Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche aufweist, wobei die erste Platte mit der zweiten Platte derart verbunden wird, dass die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 41 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 30 bis 39 ferner auf dass die strahlleitend Kavitätsstruktur ausgebildet wird mittels eines Formkörpers mit mindestens einer ersten Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche und mindestens einer zweiten Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche, wobei die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität bilden.
In Beispiel 42 weist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 30 bis 41 ferner auf, dass mindestens eine dritte gekrümmte Oberfläche mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt optional auf, dass die Kavität derart eingerichtet wird, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der zweiten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
Strahlleitende Kavitätsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, ferner aufweisend: mindestens eine weitere gekrümmte Oberfläche mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Kavität derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Oberfläche und dem zweiten Brennpunkt der weiteren gekrümmten Oberfläche lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der weiteren gekrümmten Oberfläche neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes der zweiten gekrümmten Oberfläche angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

100: Gassensor
102, 104: gekrümmte Oberflächen
106, 108: elektromagnetische Strahlung
110, 112, 114, 116: Brennpunkte
118: Detektor
120: Emitter
130: strahlleitende Kavität
132: Verbindungsstrecke zwischen erstem und zweiten Brennpunkt mit Abstand
134: Kavität
310, 140: Träger
202, 204: Platte
206: gekrümmte Oberfläche
208, 210: Aufnahmebereich
302: Einzel-Emitter
304: Einzel-Detektor
502: Strahlteiler
600: Verfahren
S1, S2, S3: Verfahrensschritte

Claims

Strahlleitende Kavitätsstruktur (130), aufweisend: • mindestens eine erste gekrümmte Oberfläche (102) und eine zweite gekrümmte Oberfläche (104), die eine Kavität (134) aufspannen, • wobei die erste und zweite gekrümmte Oberfläche (102, 104) jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt (112, 116) und einen zweiten Brennpunkt (110, 114) aufweist, • wobei die Kavität (134) derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt (112) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) und dem zweiten Brennpunkt (114) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und • wobei der erste Brennpunkt (116) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) neben der Verbindungsstrecke (132) des ersten und zweiten Brennpunktes (110, 114) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) angeordnet ist.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Brennpunkte (110, 114) der ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen (102, 104) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten gekrümmten Oberflächen (102, 104) einander gegenüberliegen.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kavität (134) derart eingerichtet ist, dass die Verbindungsstrecke (132) des ersten und zweiten Brennpunktes (110, 112) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) in einem Winkel zu der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes (116, 114) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) angeordnet ist.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste gekrümmte Oberfläche (102) die gleiche Form aufweist wie die zweite gekrümmte Oberfläche (104).
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste gekrümmte Oberfläche (102) und/oder die zweite gekrümmte Oberfläche (104) spekulär reflektierend eingerichtet sind/ist.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: eine erste Platte (204), welche mindestens eine erste Kavität (134) mit der ersten gekrümmten Oberfläche (102) aufweist, und eine zweite Platte (202), welche mindestens eine zweite Kavität (134) mit der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) aufweist, wobei die erste Platte (204) mit der zweiten Platte (202) derart verbunden ist, dass die erste Kavität und die zweite Kavität zusammen die Kavität (134) bilden.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: einen Formkörper mit mindestens einer ersten Kavität mit der ersten gekrümmten Oberfläche (102) und mindestens einer zweiten Kavität mit der zweiten gekrümmten Oberfläche (104), wobei die erste Kavität und die zweite Kavität (134) zusammen die Kavität bilden.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: mindestens eine dritte gekrümmte Oberfläche (206) mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Kavität (134) derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt (116) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) und dem zweiten Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche (206) lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der dritten gekrümmten Oberfläche (206) neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes (110, 114) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) angeordnet ist.
Strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: mindestens eine weitere gekrümmte Oberfläche (206) mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt, wobei die Kavität (134) derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt (116) der ersten gekrümmten Oberfläche (104) und dem zweiten Brennpunkt der weiteren gekrümmten Oberfläche (206) lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und wobei der erste Brennpunkt der weiteren gekrümmten Oberfläche (206) neben der Verbindungsstrecke des ersten und zweiten Brennpunktes (110, 114) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) angeordnet ist.
Gassensor, aufweisend: • eine strahlleitende Kavitätsstruktur (130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, • einen Emitter (120) eingerichtet zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung (106, 108) und • einen Detektor (118), der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung (106, 108) eingerichtet ist, • wobei der Detektor (118) durch die strahlleitende Kavitätsstruktur (130) mit dem Emitter (118) optisch gekoppelt ist.
Gassensor gemäß Anspruch 11, wobei der Emitter (120) im zweiten Brennpunkt (110, 114) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) angeordnet ist.
Gassensor gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Detektor (118) im ersten Brennpunkt (112, 116) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) angeordnet ist; oder wobei der Detektor (118) in einem ersten Brennpunkt (112, 116) mindestens einer weiteren gekrümmten Oberfläche (206) angeordnet ist, wobei die weitere gekrümmte Oberfläche (206) mittels eines zweiten Brennpunktes (110, 114) mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Brennpunkt (116) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) optisch gekoppelt ist.
Gassensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Referenz-Emitter-Detektor-Anordnung, eingerichtet zum Erfassen einer: • Absorption der elektromagnetischen Strahlung durch das Gas, • Alterung des Emitters, • Alterung des Detektors und/oder • Beschädigung der strahlleitenden Kavitätsstruktur (130) .
Verfahren zum Herstellen einer strahlleitenden Kavitätsstruktur (130), aufweisend: • Ausbilden (S1) einer strahlleitenden Kavitätsstruktur (130) mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche (102) und einer zweiten gekrümmten Oberfläche (104), die eine Kavität (134) aufspannen, • wobei die erste und zweite gekrümmte Oberfläche (102, 104) jeweils mindestens einen ersten Brennpunkt (112, 116) und einen zweiten Brennpunkt (110, 114) aufweist, • wobei die Kavität (134) derart eingerichtet wird, dass zwischen dem ersten Brennpunkt (112, 116) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) und dem zweiten Brennpunkt (110, 114) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und • wobei der erste Brennpunkt (112, 116) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) neben der Verbindungsstrecke (132) des ersten und zweiten Brennpunktes (110, 114) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) angeordnet ist.
Verfahren (600) zum Herstellen eines Gassensors, aufweisend: • Ausbilden (S1) einer strahlleitende Kavitätsstruktur (130) mit einer Kavität (134) mit mindestens einer ersten gekrümmten Oberfläche (102) und einer zweiten gekrümmten Oberfläche (104), • wobei die erste und zweite gekrümmte Oberfläche (102, 104) jeweils einem ersten Brennpunkt (112, 116) und einen zweiten Brennpunkt (110, 114) aufweist, • wobei die Kavität (134) derart eingerichtet ist, dass zwischen dem ersten Brennpunkt (112, 116) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) und dem ersten Brennpunkt (112, 116) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) lateral kein oder im wesentlichen kein Abstand ausgebildet ist; und • wobei der zweite Brennpunkt (110, 114) der zweiten gekrümmten Oberfläche (104) neben der Verbindungsstrecke (132) des ersten und zweiten Brennpunktes (110, 114) der ersten gekrümmten Oberfläche (102) angeordnet ist, • Anordnen (S2) eines Emitters (120), der zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung (106, 108) eingerichtet ist, so dass der Emitter (120) optisch mit der strahlleitenden Kavitätsstruktur (130) gekoppelt ist, und • Anordnen (S3) eines Detektors (118), der zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung (106, 108) eingerichtet ist, so dass der Detektor (118) durch die strahlleitende Kavitätsstruktur (130) mit dem Emitter (118) optisch gekoppelt ist.