DE102022127793B3 - Method and device for spectroscopy of a sample - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Spektroskopie einer Probe (50), wobei die Vorrichtung (10) eine Anregungsquelle (17) und mindestens einen Detektor (18) umfasst. Die Vorrichtung (10) umfasst mindestens ein Kopplungselement (11) mit einer ersten Fläche (12) und einer zweiten Fläche (15), wobei die erste Fläche (12) plan ausgebildet ist, wobei die erste Fläche (12) einen ersten Bereich (13) zur Einkopplung von Anregungslicht in Richtung der Probe (50) und einen zweiten Bereich (14) zur Auskopplung von in der Probe (50) angeregtem Licht in Richtung des Detektors (18) umfasst, und wobei sich der erste Bereich (13) und der zweite Bereich (14) unterscheiden.The present invention relates to a device (10) for spectroscopy of a sample (50), the device (10) comprising an excitation source (17) and at least one detector (18). The device (10) comprises at least one coupling element (11) with a first surface (12) and a second surface (15), the first surface (12) being flat, the first surface (12) having a first region (13 ) for coupling excitation light in the direction of the sample (50) and a second region (14) for coupling out light excited in the sample (50) in the direction of the detector (18), and wherein the first region (13) and the distinguish second area (14).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Spektroskopie einer Probe nach den unabhängigen Ansprüchen.The present invention relates to a device and a method for spectroscopy of a sample according to the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Spektroskopie grundsätzlich bekannt, allerdings sind diese sehr groß dimensioniert und somit nur bedingt einsetzbar. Ferner kann typischerweise nur aus einer Probe stammendes Licht basierend auf Extinktion oder lichtinduzierter Lumineszenz, wie bspw. Fluoreszenz, gemessen werden, sodass nicht sämtliche relevante Eigenschaften der Probe zeitgleich erfasst werden können.Devices for spectroscopy are basically known from the prior art, but these are very large and can therefore only be used to a limited extent. Furthermore, typically only light originating from a sample can be measured based on extinction or light-induced luminescence, such as fluorescence, so that not all relevant properties of the sample can be recorded at the same time.
US 2011 / 0 205 541 A1 betrifft ein optisches Messsystem mit einem hemisphärischen Element, das unterschiedliche Beschichtungen aufweist.US 2011/0 205 541 A1 relates to an optical measuring system with a hemispherical element that has different coatings.
Offenbarung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileDisclosure of the invention: task, solution, advantages
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Spektroskopie derart weiterzuentwickeln, dass gleichzeitig möglichst viele relevante Eigenschaften einer Probe erfasst werden können, während die Vorrichtung ferner möglichst klein ausgebildet ist, um universell eingesetzt zu werden.The present invention is based on the object of further developing a device for spectroscopy in such a way that as many relevant properties of a sample as possible can be recorded at the same time, while the device is also designed to be as small as possible in order to be used universally.
Gelöst wird die vorgenannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Spektroskopie einer Probe, wobei die Vorrichtung eine Anregungsquelle und mindestens einen Detektor umfasst. Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Kopplungselement mit einer ersten planen Fläche und einer zweiten Fläche. Es kann zumindest ein Abschnitt der zweiten Fläche dazu ausgebildet sein, während einer spektroskopischen Messung in direktem Kontakt mit der Probe zu stehen.The aforementioned task is solved by a device for spectroscopy of a sample, the device comprising an excitation source and at least one detector. The device comprises at least one coupling element with a first flat surface and a second surface. At least a portion of the second surface can be designed to be in direct contact with the sample during a spectroscopic measurement.
Die zweite Fläche kann ebenfalls plan ausgebildet sein. Dabei kann sie parallel zur ersten Fläche verlaufen. In einem solchen Fall kann die gesamte zweite Fläche in direktem Kontakt mit der Probe stehen.The second surface can also be flat. It can run parallel to the first surface. In such a case, the entire second surface can be in direct contact with the sample.
Ferner kann die zweite Fläche gekrümmt ausgebildet sein. Es kann beispielweise nur ein Punkt, vorzugsweise der Scheitelpunkt der zweiten Fläche, mit der Probe in direktem Kontakt stehen.Furthermore, the second surface can be curved. For example, only one point, preferably the vertex of the second surface, can be in direct contact with the sample.
Sowohl die erste als auch die zweite Fläche sind vorzugsweise als Oberfläche des Kopplungselementes ausgebildet. Die erste Fläche und die zweite Fläche sind insbesondere an entgegengesetzten Seiten in einer Dickenrichtung des Kopplungselementes ausgebildet. Die Dickenrichtung verläuft insbesondere senkrecht zur ersten Fläche.Both the first and the second surfaces are preferably designed as a surface of the coupling element. The first surface and the second surface are formed in particular on opposite sides in a thickness direction of the coupling element. The thickness direction runs in particular perpendicular to the first surface.
Es kann sich die zweite Fläche direkt an die erste Fläche anschließen, sodass die gesamte Oberfläche des Kopplungselementes von der ersten und der zweiten Fläche gebildet wird. Sind sowohl die erste als auch die zweite Fläche plan ausgebildet, weist das Kopplungselement vor allem eine dritte Fläche auf, die die erste Fläche und die zweite Fläche verbindet. Dabei kann es sich vorzugsweise um eine Mantelfläche handeln.The second surface can adjoin the first surface directly, so that the entire surface of the coupling element is formed by the first and second surfaces. If both the first and second surfaces are flat, the coupling element primarily has a third surface that connects the first surface and the second surface. This can preferably be a lateral surface.
Die erste Fläche weist einen ersten Bereich zur Einkopplung von Anregungslicht in Richtung der Probe und einen zweiten Bereich zur Auskopplung von in der Probe angeregtem Licht in Richtung des Detektors auf, wobei sich der erste Bereich und der zweite Bereich unterscheiden. Insbesondere unterscheiden sich die Bereiche gänzlich und überlappen somit nicht.The first area has a first area for coupling excitation light in the direction of the sample and a second area for coupling out light excited in the sample in the direction of the detector, the first area and the second area being different. In particular, the areas are completely different and therefore do not overlap.
Vorzugsweise umfasst der erste Bereich und/oder der zweite Bereich mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 25 %, am meisten bevorzugt mindestens 40 %, der ersten Fläche. Insbesondere ist die erste Fläche zweigeteilt, sodass beide Bereiche 50 % der Fläche betreffen. Die erste Fläche ist insbesondere kreisförmig ausgebildet.Preferably, the first area and/or the second area comprises at least 20%, preferably at least 25%, most preferably at least 40%, of the first area. In particular, the first area is divided into two, so that both areas cover 50% of the area. The first surface is in particular circular.
Vorzugsweise ist das Kopplungselement in Form einer Halbkugel oder Halbzylinder ausgebildet. Somit ist die zweite Fläche gekrümmt ausgebildet, während die erste Fläche die plane Fläche der Halbkugel oder des Halbzylinders ist und somit durch deren Mittelpunkt läuft. Dabei kann der Scheitelpunkt der Halbkugel oder des Halbzylinders in direkten Kontakt mit der Probe treten. In anderen Worten kann das Kopplungselement als Halbkugellinse oder Halbzylinderlinse ausgebildet sein. Insbesondere weist die zweite Fläche somit die Form einer Halbkugel oder eines Halbzylinders auf, wobei die erste Fläche durch einen Mittelpunkt der Halbkugel bzw. des Halbzylinders verläuft.The coupling element is preferably designed in the form of a hemisphere or half cylinder. The second surface is therefore curved, while the first surface is the flat surface of the hemisphere or half-cylinder and thus runs through its center. The vertex can the hemisphere or half cylinder comes into direct contact with the sample. In other words, the coupling element can be designed as a hemispherical lens or hemispherical lens. In particular, the second surface thus has the shape of a hemisphere or a half-cylinder, with the first surface running through a center of the hemisphere or half-cylinder.
Zudem kann das Kopplungselement die Form eines gekappten Ellipsoid, in anderen Worten eine gekappte Eiform, aufweisen. Insbesondere weist die zweite Fläche in einem Schnitt in Dickenrichtung des Kopplungselementes eine Parabelform auf.In addition, the coupling element can have the shape of a capped ellipsoid, in other words a capped egg shape. In particular, the second surface has a parabolic shape in a section in the thickness direction of the coupling element.
Es kann das Kopplungselement auch die Form einer Pyramide oder eines Kegels aufweisen. Somit kann die erste Fläche die Stirnseite der Pyramide oder des Kegels sein, während die zweite Fläche den Mantel einschließlich der Spitze bildet. Dabei kann die Spitze der Pyramide oder des Kegels in direkten Kontakt mit der Probe treten. Die Pyramide kann eine runde oder eine rechteckige, bspw. quadratische, Grundfläche aufweisen.The coupling element can also have the shape of a pyramid or a cone. Thus, the first surface can be the face of the pyramid or cone, while the second surface forms the shell including the tip. The tip of the pyramid or cone can come into direct contact with the sample. The pyramid can have a round or a rectangular, for example square, base.
Ferner kann das Kopplungselement eine Form aufweisen, die sich aus den Formen einer oben beschriebenen Form, beispielsweise einer Halbkugel, und der Form eines Zylinders mit gleichem Durchmesser zusammensetzt. Die erste Fläche kann als Stirnseite des Zylinders ausgebildet sein, während sich an die andere Stirnseite die andere Form, beispielsweise die Halbkugel, anschließt. Die zweite Fläche kann dabei die Mantelfläche des Zylinders zusammen mit der gekrümmten Fläche der anderen Form sein. Auch in einem solchen Fall bildet der Scheitelpunkt der Halbkugel während einer Messung einen direkten Kontakt mit der Probe aus.Furthermore, the coupling element may have a shape composed of the shapes of a shape described above, for example a hemisphere, and the shape of a cylinder with the same diameter. The first surface can be designed as the end face of the cylinder, while the other end face is adjoined by the other shape, for example the hemisphere. The second surface can be the lateral surface of the cylinder together with the curved surface of the other shape. Even in such a case, the vertex of the hemisphere forms direct contact with the sample during a measurement.
Alle oben genannten Formen können als Stumpf, bspw. als Halbkugelstumpf, Kegelstumpf oder Pyramidenstumpf ausgebildet sein. In anderen Worten sind die Formen gekappt bzw. abgeschnitten, sodass die zweite Fläche ebenfalls plan und parallel zur ersten Fläche ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Kopplungselement die Form eines Halbkugelstumpfes aufweisen. Dabei bildet die erste Fläche die plane Fläche der eigentlichen Halbkugel, während die zweite Fläche die Schnittfläche sein kann. Ferner kann das Kopplungselement die Form eines beidseitig gekappten Ellipsoids oder die Form einer gekappten Pyramide, d.h. eines Pyramidenstumpfes, aufweisen.All of the above-mentioned shapes can be designed as a truncation, for example as a truncated hemisphere, truncated cone or truncated pyramid. In other words, the shapes are capped or cut off so that the second surface is also flat and parallel to the first surface. For example, the coupling element can have the shape of a truncated hemisphere. The first surface forms the flat surface of the actual hemisphere, while the second surface can be the sectional surface. Furthermore, the coupling element can have the shape of an ellipsoid capped on both sides or the shape of a capped pyramid, i.e. a truncated pyramid.
Ferner kann das Kopplungselement die Form eines Polyeders, vorzugsweise eines konvexen Polyeders, aufweisen, wobei der Polyeder eine oben beschriebene Form annähert. In diesem Fall ist die erste Fläche erneut plan ausgebildet, während die zweite Fläche aus unterschiedlichen planen Bereichen besteht, die insgesamt jedoch eine gekrümmte Ausbildung nachbilden.Furthermore, the coupling element can have the shape of a polyhedron, preferably a convex polyhedron, the polyhedron approximating a shape described above. In this case, the first surface is once again flat, while the second surface consists of different flat areas, which overall reproduce a curved design.
Das Kopplungselement weist insbesondere eine räumliche Ausdehnung auf, die weniger als 20 µm, vorzugsweise weniger als 15 µm, am meisten bevorzugt weniger als 10 µm beträgt. Vorzugsweise beträgt die Ausdehnung mindestens 1 µm, vorzugsweise mindestens 3 µm, am meisten bevorzugt mindestens 5 µm. Die Ausdehnung bezieht sich insbesondere auf eine Richtung quer zu einer Dickenrichtung des Kopplungselementes. Da die erste Fläche insbesondere kreisförmig ausgebildet ist, kann sich die Ausdehnung vor allem auf deren Durchmesser beziehen. Ferner können die oben genannten Werte auch für die Ausdehnung in Dickenrichtung des Kopplungselementes gelten.The coupling element in particular has a spatial extent that is less than 20 μm, preferably less than 15 μm, most preferably less than 10 μm. Preferably the extension is at least 1 µm, preferably at least 3 µm, most preferably at least 5 µm. The expansion refers in particular to a direction transverse to a thickness direction of the coupling element. Since the first surface is particularly circular, the extent can primarily relate to its diameter. Furthermore, the values mentioned above can also apply to the expansion in the thickness direction of the coupling element.
Das Kopplungselement ist insbesondere aus einem transparenten Material gebildet, vorzugsweise ist das Material dielektrisch. Insbesondere ist jedes Kopplungselement einstückig und aus einem einzelnen Material gebildet, bis auf gegebenenfalls zusätzliche Beschichtungen. Bei dem Material für das mindestens eine Kopplungselement handelt es sich insbesondere um Glas oder ein Polymer. Vor allem können Quarzglas, Fused Silica, Siliciumdioxid (SiO2), Saphir, Silizium, Magnesiumfluorid (MgF2), Bariumfluorid (BaF2), Lithiumflourid, Germanium (Ge), Gallium Arsenid (GaAs), Zink Selenid (ZnSe), Polycarbonat, Acryl (PMMA), Polyester oder Polydimethylsiloxan (PDMS) als Material eingesetzt werden. Die oben genannten Materialien können zudem funktionalisiert sein, in anderen Worten Antikörper oder Nanopartikel umfassen, oder beschichtet sein, beispielsweise mittels einer Anti-Reflex- oder Anti-Kratz-Beschichtung.The coupling element is in particular formed from a transparent material, preferably the material is dielectric. In particular, each coupling element is in one piece and formed from a single material, except for additional coatings if necessary. The material for the at least one coupling element is in particular glass or a polymer. Above all, quartz glass, fused silica, silicon dioxide (SiO2), sapphire, silicon, magnesium fluoride (MgF2), barium fluoride (BaF2), lithium fluoride, germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), zinc selenide (ZnSe), polycarbonate, acrylic ( PMMA), polyester or polydimethylsiloxane (PDMS) can be used as material. The above-mentioned materials can also be functionalized, in other words include antibodies or nanoparticles, or coated, for example by means of an anti-reflective or anti-scratch coating.
Vor allem weist der erste Bereich der ersten Fläche eine erste Beschichtung auf, wobei die erste Beschichtung als optischer Filter ausgebildet ist. Dabei kann es sich insbesondere um einen Bandpass- oder Fabry-Perot-Filter handeln. Die Beschichtung des ersten Bereichs kann insbesondere dazu ausgebildet sein, nur einen bestimmten Wellenlängenbereich des Anregungslichtes in Richtung Probe zu leiten. Es wird somit ein gewünschter Wellenlängenbereich zur Anregung selektiert. Der erste Bereich kann auch nicht beschichtet sein. Bei der Detektion von angeregtem Licht basierend auf Extinktion, nämlich Absorption und Streuung, kann beispielsweise auf eine entsprechende Beschichtung verzichtet werden.Above all, the first region of the first surface has a first coating, the first coating being designed as an optical filter. This can in particular be a bandpass or Fabry-Perot filter. The coating of the first region can in particular be designed to direct only a certain wavelength range of the excitation light towards the sample. A desired wavelength range is thus selected for excitation. The first area can also not be coated. When detecting excited light based on extinction, namely absorption and scattering, for example, a corresponding coating can be dispensed with.
Der zweite Bereich der ersten Fläche kann eine zweite Beschichtung umfassen, wobei die zweite Beschichtung als optischer Filter ausgebildet ist. Die zweite Beschichtung kann als Longpass- oder Fabry-Perot-Filter ausgebildet sein. The second region of the first surface can comprise a second coating, the second coating being designed as an optical filter is. The second coating can be designed as a longpass or Fabry-Perot filter.
Insbesondere unterscheiden sich die erste und die zweite Beschichtung voneinander. Die Beschichtung des zweiten Bereichs kann insbesondere dazu ausgebildet sein, nur einen bestimmten Wellenlängenbereich oder nur eine Wellenlänge des in der Probe angeregten Lichts in Richtung Detektor zu leiten. Es wird somit ein gewünschter Wellenlängenbereich oder nur eine Wellenlänge zur Detektion selektiert.In particular, the first and second coatings differ from each other. The coating of the second region can in particular be designed to direct only a specific wavelength range or only one wavelength of the light excited in the sample towards the detector. A desired wavelength range or just one wavelength is therefore selected for detection.
Somit kann mittels der zweiten Beschichtung zwischen verschiedenen Modi, bspw. zwischen Extinktion, nämlich Absorption und Streuung, und lichtinduzierter Lumineszenz, bspw. Fluoreszenz, der Spektroskopie unterschieden werden. Es kann somit beispielsweise nur angeregtes Licht basierend auf Extinktion oder lichtinduzierter Lumineszenz, bspw. Fluoreszenz, durchgelassen werden.Thus, by means of the second coating, a distinction can be made between different modes, for example between extinction, namely absorption and scattering, and light-induced luminescence, for example fluorescence, of spectroscopy. For example, only excited light based on extinction or light-induced luminescence, for example fluorescence, can be transmitted.
Ferner kann mittels eines Fabry-Perot-Filters ein gesamtes Spektrum an angeregtem Licht durchgelassen und somit detektiert werden. Dies ergibt sich aus der baulichen Struktur des Filters, der vorzugsweise zwei Spiegel umfasst, die zueinander kippbar sind. Je nach Verkippung, ergeben sich unterschiedliche Wellenlängen bereiche.Furthermore, an entire spectrum of excited light can be transmitted and thus detected using a Fabry-Perot filter. This results from the structural structure of the filter, which preferably comprises two mirrors that can be tilted towards one another. Depending on the tilt, different wavelength ranges result.
Die zweite und/oder die dritte Fläche des mindestens einen Kopplungselementes kann eine dritte Beschichtung umfassen, wobei sich die dritte Beschichtung von der ersten und/oder zweiten Beschichtung unterscheidet. Diese ist vor allem dazu ausgebildet die Anregungs- und/oder Detektionseffizienz durch Reflektion an der Beschichtung zu erhöhen. Insbesondere dient die dritte Beschichtung dazu, die Lichtauslenkung genau in Richtung Detektor zu leiten und trägt somit zur Effizienzsteigerung bei.The second and/or the third surface of the at least one coupling element may comprise a third coating, wherein the third coating differs from the first and/or second coating. This is primarily designed to increase the excitation and/or detection efficiency through reflection on the coating. In particular, the third coating serves to guide the light deflection precisely in the direction of the detector and thus contributes to increasing efficiency.
Sie ist vorzugsweise nicht als optischer Filter ausgebildet. Beispielsweise kann die dritte Beschichtung Gold und/oder Silber und/oder Aluminium umfassen.It is preferably not designed as an optical filter. For example, the third coating may comprise gold and/or silver and/or aluminum.
Die zweite Fläche, in anderen Worten die Probenseite, kann mittels der dritten Beschichtung modifiziert sein, um beispielsweise die Messung bestimmter Eigenschaften der Probe zu ermöglichen. So können beispielsweise Beschichtungen eingesetzt werden, die die Messung des pH-Wertes, der O2- und/oder CO2-Konzentration und/oder des Druckes ermöglichen oder einen mechanischen Schutz gewährleisten. Als Beschichtung kommt hierzu bspw. PDMS (Polydimethylsiloxan) in Frage. Dabei können ferner Mikrokanäle in die Beschichtung eingebracht sein.The second surface, in other words the sample side, can be modified by means of the third coating, for example to enable the measurement of certain properties of the sample. For example, coatings can be used that enable the measurement of the pH value, the O2 and/or CO2 concentration and/or the pressure or ensure mechanical protection. PDMS (polydimethylsiloxane), for example, can be used as a coating. Microchannels can also be incorporated into the coating.
Die Anregungsquelle dient zur Aussendung von Licht zur Anregung der Probe und kann insbesondere als Laser oder LED ausgebildet sein. Ferner kann die Anregungsquelle als Quantumdotschicht ausgebildet sein, die mit blauem Licht angeregt wird. Jeder Quantendot emittiert vorzugsweise entsprechend dessen physikalischen Radius (r) und skaliert die Emissionsenergie und somit die Farbe der Photolumineszenz, in anderen Worten der Emission, mit eins über r-Quadrat (1/r2). Besonders bei dem Einsatz einer LED als Anregungsquelle dient die erste Beschichtung dazu, die Anregungswellenlänge selektiv auszuwählen. Ferner kann die erste Beschichtung in Abhängigkeit von einem unterschiedlichen Modus der durchzuführenden Spektroskopie angepasst sein. Abhängig davon, ob Extinktion oder lichtinduzierte Lumineszenz, bspw. Fluoreszenz, gemessen werden soll, kann eine unterschiedliche erste Beschichtung gewählt sein.The excitation source is used to emit light to excite the sample and can in particular be designed as a laser or LED. Furthermore, the excitation source can be designed as a quantum dot layer that is excited with blue light. Each quantum dot preferably emits according to its physical radius (r) and scales the emission energy and thus the color of the photoluminescence, in other words the emission, with one over r-squared (1/r2). Particularly when using an LED as an excitation source, the first coating serves to selectively select the excitation wavelength. Furthermore, the first coating can be adapted depending on a different mode of the spectroscopy to be carried out. Depending on whether extinction or light-induced luminescence, for example fluorescence, is to be measured, a different first coating can be selected.
Durch die Geometrie des Kopplungselementes, vorzugsweise zusammen mit den oben beschriebenen Beschichtungen, wird ein effektives Leiten von Anregungslicht in Richtung Probe und von in der Probe angeregtem Licht, wie beispielsweise basierend auf lichtinduzierter Lumineszenz, bspw. Fluoreszenz, oder Extinktion, zum Detektor gewährleistet.The geometry of the coupling element, preferably together with the coatings described above, ensures effective guidance of excitation light towards the sample and of light excited in the sample, such as based on light-induced luminescence, for example fluorescence, or extinction, to the detector.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mehrere Kopplungselemente auf, wobei die Kopplungselemente erfindungsgemäß als Array, beispielsweise in Zeilen und Spalten, angeordnet sind. In anderen Worten bilden die Kopplungselemente einen Array. Alternativ kann die Vielzahl von Kopplungselementen in einer einzigen Zeile angeordnet sein. Alle Kopplungselemente sind vorzugsweise bezüglich deren geometrischer Form identisch.According to the invention, the device has a plurality of coupling elements, the coupling elements being arranged according to the invention as an array, for example in rows and columns. In other words, the coupling elements form an array. Alternatively, the plurality of coupling elements can be arranged in a single row. All coupling elements are preferably identical in terms of their geometric shape.
Ein Array ist insbesondere als Anordnung zu verstehen, bei dem die Kopplungselemente auf einer gemeinsamen, planen oder gekrümmten Ebene angeordnet sind. Der Array, der von den Kopplungselementen gebildet wird, ist somit als dreidimensionaler Körper zu verstehen, wobei zwei Dimensionen wesentlich größer als die Dimension in Dickenrichtung des Arrays ausgebildet sind. Der Array kann als Matrix verstanden werden. Es können gleich viele Zeilen wie Spalten vorhanden sein. Die Kopplungselemente können auf einem gemeinsamen Substrat, beispielsweise einem flexiblen Substrat, aufgebracht sein.An array is to be understood in particular as an arrangement in which the coupling elements are arranged on a common, flat or curved plane. The array, which is formed by the coupling elements, is therefore to be understood as a three-dimensional body, with two dimensions being designed to be significantly larger than the dimension in the thickness direction of the array. The array can be understood as a matrix. There can be as many rows as there are columns. The coupling elements can be applied to a common substrate, for example a flexible substrate.
Insbesondere weist die Vorrichtung ein erstes und ein benachbartes zweites Kopplungselement auf, die jeweils eine erste Beschichtung auf dem ersten Bereich der ersten Fläche und/oder eine zweite Beschichtung auf dem zweiten Bereich der ersten Fläche umfassen, wobei sich die erste Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung des ersten und des zweiten Kopplungselementes unterscheiden. Vorteilhafterweise weisen somit mindestens zwei benachbarte Kopplungselemente unterschiedliche erste und/oder zweite Beschichtungen auf. Ferner können mindestens zwei benachbarte Kopplungselemente unterschiedliche dritte Beschichtungen aufweisen. Insbesondere weisen alle benachbarten Kopplungselemente zueinander unterschiedliche erste Beschichtungen und/oder zweite Beschichtungen und/oder dritte Beschichtungen auf. Alternativ können alle Kopplungselement die gleiche dritte Beschichtung aufweisen.In particular, the device has a first and an adjacent second coupling element, each of which comprises a first coating on the first region of the first surface and/or a second coating on the second region of the first surface, wherein the first coating and/or the second Coating of the first and of the second coupling element. Advantageously, at least two adjacent coupling elements therefore have different first and/or second coatings. Furthermore, at least two adjacent coupling elements can have different third coatings. In particular, all adjacent coupling elements have first coatings and/or second coatings and/or third coatings that are different from one another. Alternatively, all coupling elements can have the same third coating.
Jedem Kopplungselement kann ein eigener Detektor zugeordnet sein. Insbesondere kann auf jedem zweiten Bereich der ersten Fläche ein Detektor aufliegen. Wird jedem einzelnen Kopplungselement ein eigener Detektor zugeordnet, handelt es sich dabei insbesondere um eine Fotodiode.Each coupling element can be assigned its own detector. In particular, a detector can rest on every second area of the first surface. If each individual coupling element is assigned its own detector, this is in particular a photodiode.
Ferner kann sämtlichen Kopplungselementen der Vorrichtung ein gemeinsamer Detektor zugeordnet sein. In anderen Worten kann der Detektor den gesamten gebildeten Array abdecken. Dabei kann jedem Kopplungselement beispielsweise ein Pixel des gemeinsamen Detektors zugeordnet sein. Ferner können jedem Kopplungselement auch mehrere Pixel zugeordnet sein. Bei dem gemeinsamen Detektor kann es sich insbesondere um einen CCD-Detektor handeln. CCD steht für Charge-Coupled-Device. Der CCD-Detektor besteht aus einer Matrix lichtempfindlicher Fotodioden, wobei eine Fotodiode einem Kopplungselement zugeordnet sein kann.Furthermore, a common detector can be assigned to all coupling elements of the device. In other words, the detector can cover the entire array formed. Each coupling element can, for example, be assigned a pixel of the common detector. Furthermore, several pixels can also be assigned to each coupling element. The common detector can in particular be a CCD detector. CCD stands for Charge Coupled Device. The CCD detector consists of a matrix of light-sensitive photodiodes, whereby a photodiode can be assigned to a coupling element.
Bei der Ausbildung eines Kopplungselementes als Halbzylinder kann sich dessen Länge über mindestens das Fünffache, vorzugsweise mindestens das Zehnfache, des Durchmessers erstrecken. Es können mittels eines Kopplungselements, das bspw. als Halbzylinder ausgebildet ist, gleichzeitig mehrere Proben gemessen werden, indem verschiedenen Abschnitten der zweiten Fläche verschiedene Proben zugewiesen werden. Einem Kopplungselement können somit mehrere Detektoren zugeordnet sein, bspw. ein Detektor für einen Abschnitt entlang der Länge des Kopplungselementes.When a coupling element is designed as a half cylinder, its length can extend over at least five times, preferably at least ten times, the diameter. Several samples can be measured simultaneously by means of a coupling element, which is designed, for example, as a half cylinder, by assigning different samples to different sections of the second surface. A coupling element can therefore be assigned several detectors, for example a detector for a section along the length of the coupling element.
Bevorzugterweise kann die Vorrichtung eine Vielzahl von halbzylinderförmigen Kopplungselementen aufweisen, die parallel zueinander angeordnet sein können.Preferably, the device can have a plurality of semi-cylindrical coupling elements, which can be arranged parallel to one another.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise nur eine Anregungsquelle auf. Es ist somit nicht jedem Kopplungselement ein eigenes Anregungselement zugeordnet. Durch die Anordnung der Kopplungselemente in einer gemeinsamen Anordnung, vorzugsweise in einem Array, können diese vorteilhafterweise großflächig beleuchtet werden, sodass keine aufwendige Justage einzelner Anregungsquellen notwendig ist. Es kann somit eine gemeinsame Anregungsquelle eingesetzt werden, die sämtliche Kopplungselemente anleuchtet.The device preferably has only one excitation source. Therefore, not every coupling element is assigned its own excitation element. By arranging the coupling elements in a common arrangement, preferably in an array, they can advantageously be illuminated over a large area, so that no complex adjustment of individual excitation sources is necessary. A common excitation source can therefore be used that illuminates all coupling elements.
Die Selektion der gewünschten Anregungswellenlänge erfolgt insbesondere durch die ersten Beschichtungen der ersten Bereiche der ersten Flächen der Kopplungselemente. Insbesondere weist die Vorrichtung mindestens drei, vorzugsweise mindestens fünf, am meisten bevorzugt mindestens sieben, Kopplungselemente mit einer unterschiedlichen ersten Beschichtung und somit unterschiedlich selektiertem Anregungslicht auf.The desired excitation wavelength is selected in particular by the first coatings of the first regions of the first surfaces of the coupling elements. In particular, the device has at least three, preferably at least five, most preferably at least seven, coupling elements with a different first coating and thus differently selected excitation light.
Dadurch, dass vorteilhafterweise unterschiedliche Kopplungselemente unterschiedliche erste Beschichtungen aufweisen, kann ein großer Wellenlängenbereich hinsichtlich der Anregung erreicht werden. Beispielsweise kann mindestens ein Kopplungselement eine erste Beschichtung aufweisen, die UV-Licht zur Anregung selektiert, während ein weiteres Kopplungselement eine erste Beschichtung aufweist, die Infrarot zur Anregung selektiert. Insbesondere werden die ersten Beschichtungen derart gewählt, dass die Vielzahl von Kopplungselementen einen Anregungswellenlängenbereich von UV bis Infrarot abdeckt.Because different coupling elements advantageously have different first coatings, a large wavelength range can be achieved with regard to the excitation. For example, at least one coupling element may have a first coating that selects UV light for excitation, while another coupling element may have a first coating that selects infrared for excitation. In particular, the first coatings are selected such that the plurality of coupling elements cover an excitation wavelength range from UV to infrared.
Insbesondere weist die Vorrichtung mindestens drei, vorzugsweise mindestens fünf, am meisten bevorzugt mindestens sieben Kopplungselemente mit einer unterschiedlichen zweiten Beschichtung und somit unterschiedlich selektiertem Licht zur Detektion auf. Es können somit unterschiedliche Signale, wie beispielsweise basierend auf Extinktion oder lichtinduzierter Lumineszenz gleichzeitig mit Hilfe der Vielzahl von Kopplungselementen detektiert werden. Beispielsweise kann mindestens ein Kopplungselement eine zweite Beschichtung aufweisen, die UV-Licht zur Detektion selektiert, während ein weiteres Kopplungselement eine zweite Beschichtung aufweist, die Infrarot zur Anregung selektiert. Insbesondere werden die zweiten Beschichtungen derart gewählt, dass die Vielzahl von Kopplungselementen einen Detektionswellenlängenbereich von UV bis Infrarot abdeckt.In particular, the device has at least three, preferably at least five, most preferably at least seven coupling elements with a different second coating and thus differently selected light for detection. Different signals, such as those based on extinction or light-induced luminescence, can therefore be detected simultaneously using the large number of coupling elements. For example, at least one coupling element may have a second coating that selects UV light for detection, while another coupling element may have a second coating that selects infrared for excitation. In particular, the second coatings are selected such that the plurality of coupling elements cover a detection wavelength range from UV to infrared.
Bevorzugt umfasst der Array mindestens 9, vorzugsweise mindestens 16, Kopplungselemente. Dabei bestimmt die Anzahl der Kopplungselemente die Energieauflösung der Spektroskopiemethode. Insbesondere sind die Kopplungselemente in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei die Vorrichtung vorzugsweise mindestens drei, ferner bevorzugt mindestens fünf, am meisten bevorzugt mindestens sieben, Zeilen und/oder Spalten von Kopplungselementen umfasst.The array preferably comprises at least 9, preferably at least 16, coupling elements. The number of coupling elements determines the energy resolution of the spectroscopy method. In particular, the coupling elements are arranged in rows and columns, the device preferably comprising at least three, further preferably at least five, most preferably at least seven, rows and/or columns of coupling elements.
Es kann sich beispielsweise die erste Beschichtung von Zeile zu Zeile verändern, während sich die zweite Beschichtung von Spalte zu Spalte ändert. Im Detail können sich die Zeilen in eine erste Richtung erstrecken, während sich die Spalten in eine zweite Richtung erstrecken. Dabei können sich die ersten Beschichtungen zwischen in der ersten Richtung benachbarten Kopplungselementen unterscheiden, während die ersten Beschichtungen der Kopplungselemente in einer gleichen Zeile identisch sind. Ferner können sich die zweiten Beschichtungen zwischen in der zweiten Richtung benachbarten Kopplungselementen unterscheiden, während die zweiten Beschichtungen der Kopplungselemente in einer gleichen Spalte identisch sind. Die ersten Beschichtungen können somit in einer Zeile konstant sein, während sie von Spalte zu Spalte unterschiedlich sind, während die zweiten Beschichtungen sich innerhalb der gleichen Spalte nicht ändern, jedoch von Zeile zu Zeile unterschiedlich sind.For example, the first coating can change from line to line the second coating changes from column to column. In detail, the rows may extend in a first direction while the columns extend in a second direction. The first coatings can differ between coupling elements adjacent in the first direction, while the first coatings of the coupling elements in the same row are identical. Furthermore, the second coatings may differ between coupling elements adjacent in the second direction, while the second coatings of the coupling elements in a same column are identical. The first coatings can thus be constant in a row while varying from column to column, while the second coatings do not change within the same column but vary from row to row.
Durch eine entsprechende Vorsehung von ersten Beschichtungen und zweiten Beschichtungen ist eine Vielzahl von Kombinationen von ersten Beschichtungen zu zweiten Beschichtungen gegeben, die eine sehr große Möglichkeit zur Kombination von Anregungswellenlängen zu Detektionswellenlängen ermöglicht. Die optische Anregungs- und Detektionsvariabilität der Vorrichtung ist somit maximiert.By appropriately providing first coatings and second coatings, a large number of combinations of first coatings to second coatings are given, which enables a very large possibility of combining excitation wavelengths to detection wavelengths. The optical excitation and detection variability of the device is thus maximized.
Ferner können beispielsweise verschiedene Zeilen und/oder Spalten zur gleichzeitigen Detektion unterschiedlicher Signale, beispielsweise zur Detektion von angeregtem Licht auf Basis von lichtinduzierter Lumineszenz und angeregtem Licht auf Basis von Extinktion, nämlich Absorption und Streuung, durch entsprechende Auswahl der Detektionswellenlänge mittels der zweiten Beschichtung genutzt werden. Auch können durch entsprechende dritte Beschichtungen, die von Zeile zu Zeile oder Spalte zu Spalte oder von Kopplungselement zu Kopplungselement variieren können, weitere physikalischchemische Parameter, beispielsweise Druck oderTemperatur, gemessen werden. Ferner kann beispielsweise eine Zeile und/oder Spalte des Arrays zur internen Kalibrierung eingesetzt werden. So kann eine bekannte Probe mit der Zeile oder Spalte zur Kalibrierung abgetastet werden.Furthermore, for example, different rows and/or columns can be used for the simultaneous detection of different signals, for example for the detection of excited light based on light-induced luminescence and excited light based on extinction, namely absorption and scattering, by appropriate selection of the detection wavelength using the second coating . Additional physicochemical parameters, for example pressure or temperature, can also be measured using appropriate third coatings, which can vary from row to row or column to column or from coupling element to coupling element. Furthermore, for example, a row and/or column of the array can be used for internal calibration. This allows a known sample to be scanned using the row or column for calibration.
Durch die unterschiedlichen ersten und/oder zweiten Beschichtungen können gezielt bestimmte Kopplungselemente für eine Messung gewählt werden. Es kann somit eine bewusste Auswahl von Kopplungselementen zur Durchführung der Messung erfolgen. Werden zum Beispiel nur wenige Wellenlängen für einen Messvorgang benötigt, können schon wenige Kopplungselemente für die Bestimmung der gewünschten Messdaten ausreichen.Due to the different first and/or second coatings, specific coupling elements can be specifically selected for a measurement. A conscious selection of coupling elements for carrying out the measurement can therefore be made. For example, if only a few wavelengths are required for a measurement process, just a few coupling elements can be sufficient to determine the desired measurement data.
Die Anordnung der Kopplungselemente in einem Array ermöglicht eine möglichst große Flexibilität hinsichtlich der Spektroskopie. Durch die Variation der Anregungswellenlänge und die Variation der Detektionswellenlänge durch unterschiedliche erste und zweite Beschichtungen kann beispielsweise der gesamte Spektralbereich von UV bis Infrarot abgedeckt werden, und dies mit einfachen und kostengünstigen Kopplungselementen.The arrangement of the coupling elements in an array enables the greatest possible flexibility with regard to spectroscopy. By varying the excitation wavelength and varying the detection wavelength through different first and second coatings, for example, the entire spectral range from UV to infrared can be covered, and this with simple and inexpensive coupling elements.
Bei der Probe handelt es sich insbesondere um die Oberfläche eines Objektes. Insbesondere können mittels der vorliegenden Vorrichtung Oberflächen gemessen werden, um daraus Grenzflächenwechselwirkungen, beispielsweise Biokompatibilität, Benetzbarkeit, Lackierbarkeit, oder auch Oberflächenbeladungen, beispielsweise Kontamination oder Feuchtigkeit, abzuleiten.The sample is in particular the surface of an object. In particular, surfaces can be measured using the present device in order to derive interface interactions, for example biocompatibility, wettability, paintability, or surface loadings, for example contamination or moisture.
Insbesondere umfasst die Vorrichtung keine optisch dispersiven Elemente, wie beispielsweise Gitter oder Prismen, die vor allem zur Selektion von Anregungslicht und/oder zur Selektion von in der Probe angeregtem Licht dienen, da die spektrale Selektion zur Anregung mittels der ersten Beschichtung und die spektrale Selektion des aus der Probe stammenden Lichts mittels der zweiten Beschichtung erfolgt.In particular, the device does not include any optically dispersive elements, such as gratings or prisms, which are used primarily to select excitation light and/or to select light excited in the sample, since the spectral selection for excitation by means of the first coating and the spectral selection of the Light coming from the sample is carried out using the second coating.
Ferner umfasst die Vorrichtung keine mechanisch beweglichen Komponenten, beispielsweise, um Anregungslicht in unterschiedlichen Richtungen abzulenken und/oder in der Probe angeregtes Licht aus unterschiedlichen Richtungen zu empfangen. Dadurch ist die Vorrichtung besonders robust ausgebildet.Furthermore, the device does not include any mechanically movable components, for example to deflect excitation light in different directions and/or to receive excited light from different directions in the sample. As a result, the device is particularly robust.
Ferner kann durch den Verzicht auf bewegliche Teile und dispersere Elemente jedes Kopplungselement und somit die gesamte Vorrichtung stark verkleinert dimensioniert werden. Dies wird noch weiter dadurch unterstützt, dass zur Detektion ein einziger Pixel ausreichen kann, sodass ein einzelnes Kopplungselement besonders klein ausgebildet werden kann. Insgesamt kann der Array der Kopplungselemente eine Dimension quer zur Dickenrichtung, in anderen Worten eine Kantenlänge, von weniger als 7 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, besonders bevorzugt weniger als 3 mm, aufweisen und dabei dennoch eine hohe Dichte an Kopplungselementen aufweisen. Vorzugsweise sind beide Dimensionen quer zur Dickenrichtung entsprechend der obigen Werte ausgebildet.Furthermore, by dispensing with moving parts and more dispersed elements, each coupling element and thus the entire device can be made significantly smaller. This is further supported by the fact that a single pixel can be sufficient for detection, so that a single coupling element can be made particularly small. Overall, the array of coupling elements can have a dimension transverse to the thickness direction, in other words an edge length, of less than 7 mm, preferably less than 5 mm, particularly preferably less than 3 mm, and still have a high density of coupling elements. Preferably both dimensions are formed transversely to the thickness direction according to the above values.
Ein Array an Kopplungselementen ist einfach herzustellen. Beispielsweise kann ein Array an Kopplungselementen durch 3D-Nanoimprint gedruckt werden. Durch die miniaturisierte Ausbildung eröffnen sich ferner universelle Einsatzmöglichkeiten. Ferner sind die dispersiven optischen Elemente von klassischen Spektrometern häufig nicht nur ein limitierender Faktor hinsichtlich der Größe, sondern auch in Bezug auf den Preis. Dadurch, dass die vorliegende Vorrichtung ohne entsprechende dispersive Elemente auskommt, ist sie neben der kleinen Ausbildung auch besonders kostengünstig.An array of coupling elements is easy to produce. For example, an array of coupling elements can be printed by 3D nanoimprint. Miniaturized training also opens up universal application possibilities. Furthermore, the dispersive optical elements of classic spectrometers are often not only a limiting factor in terms of size, but also in terms of price. Because the present device does not require corresponding dispersive elements, it is not only small but also particularly cost-effective.
Es handelt sich insgesamt um eine multispektrale Vorrichtung, wobei sich der multispektrale Charakter vorzugsweise sowohl auf die Anregungswellenlänge als auch auf die Detektionswellenlänge bezieht. Ferner ist die Vorrichtung multimodal ausgebildet, da unterschiedliche Modi der Spektroskopie selektiv, vorzugsweise sogar gleichzeitig, angewandt werden können. In anderen Worten handelt es sich bei der Vorrichtung um einen multimodalen optischen Sensorarray. Die Kompaktheit und der Grad der Miniaturisierung eröffnen dabei zusammen mit der Variabilität der optischen Spektroskopiemethoden vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, bspw. die Vermessung von Oberflächen von Lebensmitteln.Overall, it is a multispectral device, with the multispectral character preferably relating to both the excitation wavelength and the detection wavelength. Furthermore, the device is designed to be multimodal, since different modes of spectroscopy can be used selectively, preferably even simultaneously. In other words, the device is a multimodal optical sensor array. The compactness and degree of miniaturization, together with the variability of the optical spectroscopy methods, open up a wide range of possible applications, for example the measurement of food surfaces.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Spektroskopie einer Probe, das ein Aussenden von Anregungslicht mittels einer Anregungsquelle umfasst, wobei das Anregungslicht durch einen jeweiligen ersten Bereich einer ersten planen Fläche eines Kopplungselement auf die Probe gelenkt wird.In a further aspect, the invention relates to a method for spectroscopy of a sample, which comprises emitting excitation light by means of an excitation source, wherein the excitation light is directed onto the sample through a respective first region of a first flat surface of a coupling element.
In der Probe angeregtes Licht wird durch einen zweiten Bereich der ersten Fläche in Richtung des Detektors gelenkt, wobei sich der erste Bereich und der zweite Bereich der ersten Fläche unterscheiden. Dabei sind die Kopplungselemente als Array angeordnet. Insbesondere wird das Verfahren unter Verwendung einer oben beschriebenen Vorrichtung ausgeführt.Light excited in the sample is directed towards the detector through a second region of the first surface, the first region and the second region of the first surface being different. The coupling elements are arranged as an array. In particular, the method is carried out using a device described above.
Das Verfahren kann eine vorherige Auswahl von einer Anzahl an Kopplungselementen umfassen. Diese Auswahl kann in Abhängigkeit des zu detektierenden anzuregenden Lichts aus der Probe getroffen werden. Bspw. kann die Auswahl anhand des mindestens einen gewünschten Modus der Spektroskopie erfolgen. Ferner kann die Auswahl auch in Abhängigkeit der für die Messung notwendigen Anregungswellenlänge erfolgen. Ferner kann die Auswahl weitere Probenmerkmale berücksichtigen. Es wird insgesamt somit mindestens ein Kopplungselement gewählt, dessen erste Beschichtung und zweite Beschichtung zur durchzuführenden Messung passt.The method may include a prior selection of a number of coupling elements. This selection can be made depending on the light to be excited from the sample to be detected. For example, the selection can be made based on the at least one desired mode of spectroscopy. Furthermore, the selection can also be made depending on the excitation wavelength required for the measurement. Furthermore, the selection can take other sample characteristics into account. Overall, at least one coupling element is selected whose first coating and second coating match the measurement to be carried out.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters
Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
-
1 : eine Vorrichtung zur Spektroskopie; -
2 : eine Draufsicht auf ein Kopplungselement einer Vorrichtung zur Spektroskopie; -
3 : eine weitere Vorrichtung zur Spektroskopie; -
4 : verschiedene Ausführungsformen von Kopplungselementen in einem Querschnitt in Dickenrichtung, -
5 : eine perspektivische Ansicht eines halbzylinderförmigen Kopplungselementes; -
6 : eine Draufsicht auf das Kopplungselement der5 .
-
1 : a device for spectroscopy; -
2 : a top view of a coupling element of a spectroscopy device; -
3 : another device for spectroscopy; -
4 : different embodiments of coupling elements in a cross section in the thickness direction, -
5 : a perspective view of a semi-cylindrical coupling element; -
6 : a top view of the coupling element5 .
Bevorzugte AusführungsformenPreferred Embodiments
Das Kopplungselement 11 ist in
Ferner weist das Kopplungselement 11 eine zweite Fläche 15 auf, die im in
Die Anregungsquelle 17 sendet Anregungslicht in Richtung Kopplungselement 11, wobei dieses durch die erste Beschichtung 19 spektral selektiert wird und durch den ersten Bereich 13 des Kopplungselementes 11 in Richtung Probe 50 gelenkt wird. In der Probe 50 angeregtes Licht wird durch den zweiten Bereich 14 und die zweite Beschichtung 20 in Richtung Detektor 18 geleitet.The
Die zweite Fläche 15 kann eine dritte Beschichtung 21 aufweisen, um die Lichtauslenkung positiv zu beeinflussen. Das Kopplungselement 11 weist eine Ausdehnung 16 in einer Richtung parallel zur ersten Fläche 12 auf.The
In
Jedes Kopplungselement 11 weist eine erste Fläche 12 auf, die in einen ersten Bereich 13 mit einer ersten Beschichtung 19 und einen zweiten Bereich 14 mit einer zweite Beschichtung 20 aufgeteilt ist.Each
Die erste Beschichtung 19 der unterschiedlichen Kopplungselemente 11 ist so gewählt, dass sich diese zwischen Kopplungselementen, die in einer ersten Richtung 41 benachbart sind, unterscheiden, während sie in den Zeilen, die sich in die zweite Richtung 42 erstrecken, konstant bleibt. Die zweite Beschichtung 20 hingegen ist unterschiedlich zwischen zwei Kopplungselementen, die in zweiter Richtung 42 beabstandet sind, ist jedoch entlang der ersten Richtung 41 konstant. In anderen Worten ändert sich die Selektion der Anregungswellenlänge entlang der ersten Richtung 41, während sich die Selektion der zu detektierenden Wellenlänge in die zweite Richtung 42 ändert.The
In
Unter Abschnitt a ist ein Kopplungselement 11 mit einer kugelförmigen zweiten Fläche 15 gezeigt. Die erste Fläche 12 ist die plane Fläche der vom Kopplungselement 11 gebildeten Halbkugel, während die zweite Fläche 15 halbkugelförmig ausgebildet ist.A
In Abschnitt b setzt sich das Kopplungselement 11 geometrisch aus einer Halbkugel und einem Zylinder zusammen. Die erste Fläche 12 ist als Stirnfläche des Zylinders gebildet, während sich die Halbkugel an die andere Stirnfläche des Zylinders anschließt. Im Querschnitt ist zu sehen, wie die zweite Fläche 15 halbkugelförmig ausgebildet ist, während eine dritte Fläche 22 als Mantelfläche des Zylinders ausgebildet ist. Die dritte Fläche 22 verbindet die erste Fläche 12 mit der zweiten Fläche 15. In anderen Worten zeigt Abschnitt b eine halbkugelförmige Form mit einem durch den Zylinder gebildeten Abstand zur ersten Fläche 12.In section b, the
In Abschnitt c ist ein Kopplungselement 11 gezeigt, dessen zweite Fläche 15 im Querschnitt die Form einer Parabel beschreibt. Das Kopplungselement 11 ist somit als gekapptes Ellipsoid, in anderen Worten als gekapptes Ei, gebildet, wobei die erste Fläche 12 die Schnittfläche bildet.In section
In Abschnitt d ist ein Kopplungselement 11 gezeigt, das analog zum Kopplungselement 11 des Abschnitts a gebildet ist, allerdings ist die halbkugelige Form abgeschnitten, sodass die zweite Fläche 15 plan ausgebildet und parallel zur ersten Fläche 12 gebildet ist. Die dritte Fläche 22 bildet die abgeschnittene halbkugelförmige Form aus.In section d, a
In Abschnitt e ist das Kopplungselement 11 als abgeschnittene Pyramide gebildet. Die zweite Fläche 15 ist somit plan und parallel zur ersten Fläche 12 gebildet. Die dritte Fläche 22 bildet die Mantelfläche der Pyramide.In section e, the
In den Abschnitten f und g ist das Kopplungselement 11 als jeweils unterschiedlich spitze Pyramiden gebildet, wobei die erste Fläche 12 wieder die plane Fläche bildet und die zweite Fläche 15 die Mantelfläche einschließlich der Spitze der Pyramide umschließt.In sections f and g, the
In
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1111
- KopplungselementCoupling element
- 1212
- erste Flächefirst surface
- 1313
- erster Bereichfirst area
- 1414
- zweiter Bereichsecond area
- 1515
- zweite Flächesecond area
- 1616
- Ausdehnungexpansion
- 1717
- Anregungsquellesource of stimulation
- 1818
- Detektordetector
- 1919
- erste Beschichtungfirst coating
- 2020
- zweite Beschichtungsecond coating
- 2121
- dritte Beschichtungthird coating
- 2222
- dritte Fläche third area
- 4040
- Arrayarray
- 4141
- erste Richtungfirst direction
- 4242
- zweite Richtung second direction
- 5050
- Probesample
- 6060
- DickenrichtungThickness direction
Claims (13)
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