DE102023115906A1

DE102023115906A1 - ODMR-Spektrumanalysator auf Basis von NV-reichem Diamantpulver

Info

Publication number: DE102023115906A1
Application number: DE102023115906.2A
Authority: DE
Inventors: Lutz Langguth; Robert Staacke
Original assignee: Quantum Technologies GmbH
Current assignee: Quantum Technologies GmbH
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2023-06-19
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem zur Erfassung einer externen magnetischen Flussdichte Bextund/oder einer Mikrowellenfrequenz ωnkmittels einer ungeordneten Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND mit NV-Zentren und mittels Mehrfachkorrelation. Die Sensorelemente SE, die die Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND mit NV-Zentren umfassen sind bevorzugt selbstjustierend mit einem hohen Cpk-Wert auf einem Trägersubstrat 1360 mit einem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) gefertigt. Das Sensorsystem bestimmt mittels computerimplementierten Verfahren, insbesondere der künstlichen Intelligenz, zur Mustererkennung und vorzugsweise einer Magnetfeldkamera die gesuchten Werte aus einem Fluoreszenzbild einer Sensorelementschicht 14305 als Sensorelement SE.

Description

Zu den Prioritäten
Die hier vorgelegte deutsche Patentanmeldung nimmt die Prioritäten der folgenden deutschen Patentanmeldungen

1. DE 10 2023 100 857.9 vom 16.01.2023 und
2. DE 10 2023 111 859.5 vom 07.05.2023 und
3. DE 10 2022 122 507.0 vom 06.09.2022

Feld der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf Hochfrequenzspektrumanalysator zur spektralen Analyse eines externen Signals (S_ωnk) und angrenzende Bereiche.
Allgemeine Einleitung
NV-Zentren sind Defekte in einem Kristallgitter, die aus einem Stickstoffatom und einer Leerstelle (Vakanz) im Gitter bestehen. Diese Defekte haben einzigartige optische und magnetische Eigenschaften, die sie für Anwendungen wie Quantencomputing und Magnetometrie geeignet machen.
Das Dokument EP 3 213 093 B1 offenbart einen Spektrum Analysator durch Bildgebung mit statischem Magnetfeld und Diamant-Einkristall. Die dort offenbarte technische Lehre erfordert die Anwendung eines Einkristalls, der gegenüber dem Magnetfeld auf Millirad genau ausgerichtet werden muss. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf das Dokument DE 10 2021 132 785 A1, das diese Problematik behandelt. De facto sind solche Sensorsysteme nur unwirtschaftlich fertigbar. Das hier vorgelegte Dokument offenbart daher eine Vorrichtung und ein Verfahren, die dieses kommerzielle Problem lösen.
Das Dokument Keunhong Jeong, Anna J. Parker, Ralph H. Page, Alexander Pines, Christophoros C. Vassiliou, Jonathan P. King „Understanding the Magnetic Resonance Spectrum of Nitrogen Vacancy Centers in an Ensemble of Randomly Oriented Nanodiamonds", The Journal of Physical Chemistry C, 2017, 121 (38), p. 21057-21061, DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b07247 behandelt die OMDR-Messung von NV-Diamant-Pulvern ohne ein Verfahren zur Messwertermittlung und Konstruktion oder Herstellung von Sensorsystemen anzugeben.
Flächige Messungen von NV-Diamant-Pulverschichten zur Magnetfeldabbildung ohne Mikrowellenstrahlung in Form einer Magnetfeldkamera sind aus den zum Zeitpunkt der Anmeldung dieses Dokuments noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 10 2023 100 856.0 und DE 10 2023 111 858 .7 bekannt, die inhaltsgleich mit den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2023 100 857.9 vom 16.01.2023 und DE 10 2023 111 859.5 vom 07.05.2023 deren Priorität die hier vorliegende Anmeldung in Anspruch nimmt.
Das deutsche Patent DE 10 2019 121 028 B4 behandelt eine Innovation im Bereich der Halbleitertechnologie, insbesondere die Integration von NV-Zentren (Nitrogen-Vacancy-Zentren) in CMOS-Schaltkreise. Die Erfindung beschreibt eine Methode zur präzisen Positionierung und Montage von NV-Zentren in einem CMOS-Schaltkreis. Das deutsche Patent DE 10 2019 121 028 B4 beschreibt ein Verfahren, das die gezielte Platzierung der NV-Zentren innerhalb des CMOS-Schaltkreises ermöglicht. Es werden präzise Techniken zur Identifizierung der optimalen Positionen für die NV-Zentren und zur Steuerung ihres Einsetzens und ihrer Fixierung insbesondere mittels fotostrukturierbarer Trägermittel beschrieben. Dies gewährleistet eine zuverlässige und reproduzierbare Integration der NV-Zentren in den jeweiligen CMOS-Schaltkreis.
Die Integration von NV-Zentren in CMOS-Schaltkreise unter Nutzung der technischen Lehre des deutschen Patents DE 10 2019 121 028 B4 eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Quantencomputern, ultrasensitiven Sensoren und anderen fortschrittlichen Halbleiter- und Quantentechnologieanwendungen. Die Erfindung ermöglicht eine skalierbare und kosteneffiziente Serienproduktion von CMOS-Schaltkreisen mit NV-Zentren, was zu einer breiteren Nutzung dieser vielversprechenden Technologie führen könnte. Das deutsche Patent DE 10 2019 121 028 B4 ist daher eine wesentliche Grundlage der hier vorgestellten Schrift.
Das selbstjustierende Anbringen von Sensorelementen aus Diamantstaub mit UV-aushärtbarem Kleber an Glasfasern ist beispielsweise aus der zum Zeitpunkt der Anmeldung dieses Dokuments noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 505.4 bekannt, deren Inhalt inhaltsgleich mit der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 507.0 vom 06.09.2022 ist, deren Priorität die hier vorliegende Anmeldung in Anspruch nimmt.
Aus der US 2022 / 0 307 997 A1 , der DE 10 2018 127 394 A1 und der DE 10 2020 129 319 A1 sind beispielsweise ebenfalls relevante Vorrichtungen bekannt.
Aus der US 2017 / 0 322 244 A1 sind Mikrowellendetektoren auf NV-Diamantbasis bekannt.
Aufgabe
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für einen OMDR Spektrumanalysator anzugeben, der keine Ausrichtung der NV-Diamanten erfordert.
Durch Messung der Fluoreszenzintensitätsverteilung einer NV-Pulververteilung in einem bekannten Magnetfeld, soll das Spektrum der Mikrowellenstrahlung rekonstruiert werden, welche ebenfalls auf das NV-Diamant-Pulver geführt wird.
Es sollen die spektralen Anteile eines unbekannten Mikrowellensignals (maximaler Frequenzbereich 0.1-100 GHz) durch eine optische Messung an NV-Pulver bestimmt werden.
Diese Aufgabe wird durch eine unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Lösung der Aufgabe
Vorschlag
Das hier vorgelegte Dokument schlägt einen Hochfrequenzspektrumanalysator zur spektralen Analyse eines externen Signals (S_ωnk) vor. Die Prinzipien der hier vorgestellten Vorrichtung gehen aber darüber hinaus. Daher beschreibt das hier vorgelegte Dokument auch weitere Vorrichtungen, Verfahren und Anwendungen, die auf diesen Prinzipien aufbauen.
Der vorgeschlagene Hochfrequenzspektrumanalysator umfasst typischerweise ein oder mehrere Sensorelemente (SE, 14305). Bevorzugt umfasst der Hochfrequenzspektrumanalysator eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (L_c), die elektrisch gesteuert sein kann und/oder durch einen Permanentmagneten (PM) und/oder durch einen Gradienten behafteten Permanentmagneten (GPM) realisiert sein kann. Bevorzugt erzeugen diese ein zusätzliches magnetisches Feld, dessen Flussdichte (B_ad) von der Position innerhalb eines Sensorelements (SE) und/oder längs eines Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) abhängt. Der Hochfrequenzspektrumanalysator umfasst daher bevorzugt einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) mit einer Längserstreckung mit einer Wellenleitererstreckungskoordinate (x) entlang dieser Längserstreckung. Die Punkte auf dem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) längs der Längserstreckung des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) korrelieren dann typischerweise mit einer eineindeutigen Wellenleitererstreckungskoordinate (x). Die Sensorelemente (SE, 14305) sind bevorzugt oberhalb des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) längs der Transportrichtung für elektromagnetische Strahlung längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) platziert. Die Sensorelemente (SE, 14305) umfassen bevorzugt eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND). Die Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) umfassen typischerweise paramagnetische Zentren, bevorzugt NV-Zentren in Daimant als Diamant-Nano-Kristalle (ND). Die paramagnetischen Zentren emittieren typischerweise bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Die Intensität (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) hängt dabei typischerweise von der Frequenz des Mikrowellensignals (µW) und der magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) am Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums innerhalb der Sensorelemente (SE, 14305) ab. Der Hochfrequenzspektrumanalysator speist zur Analyse das externe Signals (S_ωnk) oder ein mit dem externen Signal (S_ωnk) gemischtes Mikrowellenmischsignal (µW_MX_I) und anschließend typischerweise gefiltertes Signal, das gefilterte, gemischte Mikrowellenmischsignal, als Mikrowellensignal (µW) in den Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) ein. Als Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) kommen insbesondere verschiedene planare Wellenleiter in Frage. Dieses Mikrowellensignal (µW) wechselwirkt dann typischerweise mit den paramagnetischen Zentren in den Sensorelementen (SE, 14305). Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung (L_c) durchflutet dann die Sensorelemente (SE, 14305) mit einem magnetischen Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte (B_ad(x), B_ad(y)). Bevorzugt ist das Sensorelement (SE) eine ausgedehnte Sensorelementschicht (14305), deren flächenhafte Fluoreszenzstrahlung (FL) eine Magnetfeldkamera, die vorzugsweise Teil des Hochfrequenzspektrumanalysators ist, ortsaufgelöst mittels eines Lichtsensorarrays (14301) aus Fotodetektoren (PD) erfasst. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte (B_ad(x), B_ad(y)) trägt dann zur jeweiligen Gesamtflussdichte (B_Σ) an der jeweiligen Position (x,y) des jeweiligen paramagnetischen Zentrums im Sensorelement (SE) bzw. in der Sensorelementschicht (14305) an der zugehörigen Wellenleitererstreckungskoordinate (x, y) bei. Der Hochfrequenzspektrumanalysator umfasst bevorzugt Mittel zu Erfassung des Messwertverlaufs des Intensitätsverlaufs (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980). Ein solches Mittel kann beispielsweise Vorrichtungsteile einer Magnetfeldkamera umfassen. Der Hochfrequenzspektrumanalysator ist bevorzugt dazu eingerichtet, aus einem mittels dieser Mittel erfassten Messwertverlauf des Intensitätsverlaufs (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf ein Hochfrequenzspektrum (K_s(ω_µW), K_w(ω_µW)) des externen Signals (S_ωnk) zu schließen. Der Vorteil einer solchen Vorrichtung ist, dass der Verlauf der Fluoreszenzintensität der Intensität I_ist(x), I_ist(y) der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Sensorelements (SE, 14305) längs des Wellenleiters in einem längs des Wellenleiters mit einem Gradienten behafteten Magnetfeld, insbesondere eines Gradienten behafteten Permanentmagneten (GPM), nach Erfassung durch eine Magnetfeldkamera und/oder eine Vielzahl von Fotodetektoren (PD) mittels einer einfachen Transformation extrem schnell in ein Spektrum K(ω_µW) des externen Signals (S_ωnk) umgesetzt werden kann.
In einer besonderen Ausprägung umfasst der Hochfrequenzspektrumanalysator als Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einen ersten Wellenleiter (6980_I) und einen zweiten Wellenleiter (6980_II), wobei der erste Wellenleiter (6980_I) vom zweiten Wellenleiter (6980_II) verschieden ist. In dieser Ausprägung erzeugt der Hochfrequenzspektrumanalysator durch Mischung des externen Signals (S_ωnk) mit einem ersten internen Mikrowellensignal (µW_G_I) mit einer ersten internen Mikrowellenfrequenz (ω_{µW_I}) ein erstes Mikrowellensignal (µ_{W_I}). In dieser Ausprägung erzeugt der Hochfrequenzspektrumanalysator durch Mischung des externen Signals (S_ωnk) mit einem zweiten internen Mikrowellensignal (µW_G_III) mit einer zweiten internen Mikrowellenfrequenz (ω_{µW_II}) ein zweites Mikrowellensignal (µW_II). Bevorzugt speist dann der Hochfrequenzspektrumanalysator das erste Mikrowellensignal (µW_I) in den ersten Wellenleiter (6980_I) ein. Bevorzugt speist der Hochfrequenzspektrumanalysator das zweite Mikrowellensignal (µW_II) in den zweiten Wellenleiter (6980_II) ein. Bevorzugt umfasst der Hochfrequenzspektrumanalysator Mittel zu Erfassung des Messwertverlaufs der Intensitätsverläufe (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs der Wellenleiterkoordinate (x) des ersten Wellenleiters (6980_I) und längs der Wellenleiterkoordinate (y) des zweiten Wellenleiters (6980_II). Der Hochfrequenzspektrumanalysator ist in dieser Ausprägung dann bevorzugt dazu eingerichtet, aus den erfassten Messwertverläufen der Intensitätsverläufe (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs der Wellenleiterkoordinate (x) des ersten Wellenleiters (6980_I) und längs der Wellenleiterkoordinate (y) des zweiten Wellenleiters (6980_II) auf ein oder mehrere Hochfrequenzspektren (K_s(ω_µW), K_w(ω_µW)) des externen Signals (S_ωnk) zu schließen. Der Vorteil eine solchen Konstruktion ist, dass unterschiedliche vertikale Linien in dem Diagramm der 2 gleichzeitig und damit schneller abgetastet werden können. Damit ist die Bestimmung der Position (30) der V-Formation aus unterer Resonanzkante (22) und oberer Resonanzkante (25) (siehe 2) präziser und sehr schnell möglich.
Ein zu charakterisierendes Mikrowellensignal (S_ωnk) wird z.B. in einem planaren Wellenleiter geführt, dessen Oberfläche mit NV-Pulver bedeckt ist und vorzugsweise zusätzlich noch mit einer statischen Magnetfeldverteilung beaufschlagt ist. Mikrowellenstrahlung einer Frequenz führt zu einer Abschwächung der Fluoreszenzintensitäten an Positionen bestimmter Magnetfeldstärken, womit durch Auswertung der Fluoreszenzintensitätsverteilung das Mikrowellenspektrum rekonstruiert werden kann.
Hierdurch wird ein optischer Breitband Single-Shot Spektrum Analysator für Mikrowellenstrahlung im Frequenzbereich von ca. 0,1 bis 100GHz möglich.
Das unbekannte Mikrowellensignal (S_ωnk) wird in ein Mikrowellenbauteil, beispielsweise einen Wellenleiter eingespeist (z.B. eine planares PCB), das das Mikrowellensignal (µW) der Mikrowellen führt (z.B. coplanar waveguide). Es kann sich bei einem Mikrowellenbauteil auch um eine Zusammenschaltung mehrerer Mikrowellenbauteilen handeln. Ein solches Mikrowellenbauteil kann das unbekannte Mikrowellensignal u.U. auch spektral auftrennen und/oder an Resonatoren koppen (z.B. Ringresonatoren). Das Mikrowellenbauteil ist vorzugsweise so gestaltet, dass an der Oberfläche evaneszente Mikrowellenfelder vorhanden sind. Diese Oberfläche wird mit dem NV-Diamant-Pulver beschichtet. Dies kann z.B. durch eine Mischung aus NV-Diamant-Pulver mit Diamant-Nano-Kristallen (ND) Pulver oder einem anderen Kristallpulver mit anderen paramagnetischen Zentren und UVhärtbarem Kleber Trägermaterial TM) erfolgen. Nach dem Auftragen dieser kolloidalen Mischung auf ein Mikrowellenbauteil, wird der UV-härtbare Kleber (Trägermaterial TM) vorzugsweise mittels UV-Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) ausgehärtet. Andere Kleber (Trägermaterialien TM) mit anderen Aushärtemethoden sind denkbar. Durch das Aushärten entsteht das eigentliche Sensorelement (SE).
Des Weiteren wird durch Permanentmagneten (PM, GPM) oder Elektromagneten (Magnetfelderzeugungsmittel L_c) eine zusätzliche Magnetfeldverteilung (B_ad) im NV-Diamant-Pulver des Sensorelements (SE) erzeugt, welche bevorzugt senkrecht zum magnetischen Feld (B_µW) der Mikrowellenfeldersteht.
Zusätzlich wird das NV-Diamant-Pulver durch eine geeignete Lichtquelle (z.B. grüne LED) als Pumpstrahlungsquelle zur Emission einer Fluoreszenzstrahlung (FL) angeregt. Ein Fotodetektorarray (14301) und/oder eine Kamera messen die Verteilung der Fluoreszenzintensität der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung der über den Wellenleiter.
Eine Mikrowellenstrahlung einer bestimmten Mikrowellenfrequenz (ω_µW) verursacht eine charakteristische Fluoreszenzintensitätsabschwächung der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren in den Diamantkristallen des NV-Diamant-Pulvers. Diese Fluoreszenzintensitätsabschwächung hängt typischerweise von der Stärke des statischen Magnetfeldes an den NV-Zentren bzw. paramagnetischen Zentren, die dem jeweiligen Fotodetektor des jeweiligen Messpixels zugeordnet sind, ab.
Durch Messung der Fluoreszenzintensitätsverteilung Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren in den Diamantkristallen des NV-Diamant-Pulvers mit einer Kamera (oder einem anderen Sensor- oder Fotodetektorarray) und Kenntnis der Verteilung des statischen Magnetfeldes (insbesondere nach vorheriger Kalibrierung des Messgeräts), lassen sich die spektralen Anteile des Mikrowellensignals(S_ωnk) rekonstruieren.
Ein erster wesentlicher Vorteil der Verwendung von NV-Diamant-Pulver, das viele kleine ungeordnete Diamantkristalle (Diamant-Nano-Kristalle ND) mit NV-Zentren umfasst, gegenüber der Verwendung einkristallinen Diamants ist vor allem die Einfachheit der Produktion, die keine Ausrichtung eines einkristallinen Diamanten gegenüber einem Magnetfeld mehr erfordert. Ein solches kolloidales Gemisch (KL) aus NV-Diamantkristallen und einem Kleber als Trägermaterial (TM) ist einfach durch Aufschleudern, Dispensieren oder Drucken zu handhaben und damit Batch-fähig, was die Herstellkosten für diese Sensorsysteme massiv senkt und eine CMOS-Kompatibilität und CMOS-Fab-Fähigkeit zur Folge hat.
Neu ist die Idee, ein solches Gemisch auf einem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), und zwar insbesondere selbstjustierend, zu platzieren. Das kolloidale Gemisch (KL) ist daher leicht auf einer gedruckten Schaltung (PCB) oder einem Wafer mikrointegrierter Halbleiterschaltungen aufzubringen, die die besagten Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) umfassen können.
Das hier vorgestellte Spektrometer ist daher mikrointegrierbar.
Die NV-Pulverschicht umfassen Diamant-Nano-Kristalle (ND) mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder umfassend Kristalle mit paramagnetischen Zentren ist vorzugsweise dünn und wechselwirkt damit gut mit dem evaneszenten Anteilen der im PCB geführten Mikrowellenfeldern.
Vorzugsweise ist die Dicke D_SE des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 dünner als die Breite der kleinsten Strukturen des jeweiligen Wellenleiters, um eine gute Auflösung sicherzustellen.
Durch das Vermischen des NV-Diamant-Pulvers mit Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder Kristallen mit paramagnetischen Zentren mit einem Klebstoff als Trägermaterial, kann das NV-Pulver gezielt auf Bereiche des PCBs und/oder des Wafers aufgebracht werden in denen das evaneszente Mikrowellenfeld des Mikrowellensignals (µW) eine hohe Amplitude und geeignete Orientierung aufweist.
Im Gegensatz zu einkristallinen Diamanten, ist in der in diesem Dokument vorgestellten technischen Lehre keine Ausrichtung von NV-Diamantkristallen nötig, da im NV-Pulver alle Raumrichtungen als Ausrichtungsrichtungen der NV-Zentren-Achsen statistisch gleichverteilt auftreten.
Im Vergleich zu anderen Spektrumanalysatoren kann eine Vorrichtung gemäß der hier vorgestellten technischen Lehre einen sehr breiten Frequenzbereich mit der hier vorgestellten Messtechnik abdecken. Der Messbereich ist dabei durch das das maximal angelegte statische Magnetfeld (28GHz / Tesla) gegeben. Damit ergibt sich z.B. bei einer Magnetfeldverteilung von 0T bis 2,5T ein Messbereich von ca. 0-70Ghz. Der größte Vorteil ist aber, dass bei Verwendung einer Magnetfeldkamera der gesamte Messbereich mit einem „Single Shot“ mittels einzelner Frames einer Magnetfeldkamera gemessen werden kann. Ein Durchstimmen einer Mikrowellenfrequenz, wie z.B. für eine hetreodyne Messung, ist bei der hier vorgestellten Messtechnik nicht nötig.
Bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Dokuments wurde darüber hinaus erkannt, dass die Vorrichtung auch für die hochpräzise Messung unbekannter externer magnetischer Flussdichten (B_ext) geeignet ist.
Die Vorrichtung kann also PARALLEL eine unbekannte Mikrowellenfrequenz (ω_nk) und eine unbekannte magnetische Flussdichte (B_ext) bestimmen.
Aufgrund der großen Parallelität der Messungen, kann die Vielzahl der Messwerte für eine signifikante Fehlerreduktion verwendet werden. Die hier vorgestellte technische Lehre ermöglicht also breitbandige, schnelle und hochgenaue Messungen von magnetischen Flussdichten (B_ext) und/oder Mikrowellenfrequenzen (ω_µW).
Damit ergeben sich für die hier vorgestellte technische Lehre beispielsweise folgende Anwendungsgebiete:

Magnetokardiographie (MKG): Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Erfassung und Aufzeichnung von magnetischen Feldern, die vom Herz eines Menschen oder eines Tieres erzeugt werden, verwendet werden. Die Magnetokardiographie ermöglicht eine nicht-invasive Untersuchung der Herzaktivität und kann zur Diagnose von Herzkrankheiten eingesetzt werden.
Magnetenzephalographie (MEG): Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Messung der magnetischen Felder, die von der elektrischen Aktivität des Gehirns eines Menschen oder eines Tieres erzeugt werden, verwendet werden. Die Magnetenzephalographie ermöglicht die hochauflösende Abbildung der Hirnaktivität und kann in der Neurowissenschaft und klinischen Diagnostik eingesetzt werden.

Neurointerfaces: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Messung der magnetischen Felder, die von der elektrischen Aktivität des Gehirns von Menschen oder Tieren erzeugt werden, verwendet werden, wobei dann die erfassten Messwerte zur Steuerung von Computern und/oder Rechnersystemen und/oder Quantencomputern direkt oder indirekt eingesetzt werden können, die wiederum Aktoren steuern können oder Datenbanken mit Daten füllen können.
Biomagnetik: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der Erforschung und Messung von magnetischen Feldern, die von biologischen Organismen erzeugt werden, eingesetzt. Dies umfasst Studien zur Magnetorezeption bei Tieren, Untersuchungen zur Gehirnfunktion und - aktivität, aber auch die Detektion von Krebs durch magnetische Marker in der medizinischen Bildgebung.
Materialcharakterisierung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften von Materialien eingesetzt werden. Dies umfasst die Messung magnetischer Suszeptibilität, kritischer Magnetfelder und Magnetisierungskurven, die wichtige Informationen über die Materialeigenschaften liefern. Hierzu gehören die Detektion und Darstellung von Materialfehlern wie Rissen, Lunkern und inhomogenitäten.
Geophysikalische Erkundung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der Geophysik eingesetzt, um magnetische Felder zu messen und geologische Strukturen zu kartieren. Dies umfasst die Suche nach Bodenschätzen, die Untersuchung der Erdkruste und die Erforschung des Erdmagnetfeldes.
Quanteninformatik und Quantencomputing: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in einigen Ansätzen zur Realisierung von Quantenbits (Qubits) in Quantencomputern verwendet werden. Sie ermöglichen die Messung und Steuerung von Quantenzuständen und sind wahrscheinlich nützlich für die Entwicklung von skalierbaren Quantencomputern.
Detektion schwacher magnetischer Signale: Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit können die hier vorgestellten Sensorsysteme beispielsweise in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, um schwache magnetische Signale zu detektieren. Dies umfasst die Untersuchung von Materialdefekten, die zerstörungsfreie Prüfung, die Magnetresonanztomographie (MRT) und die Detektion von biomagnetischen Signalen.
Strommessung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur nicht-invasiven Messung von Stromstärken in elektrischen Systemen eingesetzt. Sie können in Leistungselektronik, Elektrofahrzeugen, Solarmodulen Leistungsbauelementen (IGBTs, Thyristoren, Dioden etc.) und anderen Anwendungen verwendet werden, um den Stromfluss zu überwachen.
Geschwindigkeits- und Positionsregelung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise können zur Erfassung der Geschwindigkeit und Position rotierender und/oder translatorisch sich bewegender Komponenten wie Motoren, Lüftern und Getrieben eingesetzt werden. Sie ermöglichen eine präzise Regelung und Steuerung der betreffenden Bewegung.
Automotive-Anwendungen: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der Automobilindustrie in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise die Erfassung der Kurbelwellenposition, des Nockenwellensignals, der Raddrehzahl, des Lenkwinkels und anderer Parameter für die Motorsteuerung, das Antiblockiersystem (ABS), die Traktionskontrolle und andere sicherheitsrelevante Systeme.
Magnetfeldmessung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise verwendet werden, um Magnetfelder zu messen und zu überwachen. Dies kann Anwendung in Bereichen wie der Magnetsensorik, der Materialcharakterisierung, der Geophysik, der Robotik und anderen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen geschehen.
Sicherheits- und Alarmsysteme: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in Sicherheitssystemen eingesetzt, um das Öffnen oder Schließen von Türen, Fenstern und anderen Zugängen zu überwachen. Sie können auch in Alarmsystemen zur Erkennung von Eindringlingen oder zur Überwachung von Bewegungen verwendet werden.
Stromversorgung und Energieeffizienz: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise Anwendung in der Stromversorgung finden, um den Energieverbrauch zu überwachen und die Energieeffizienz zu optimieren. Sie können in Smart Grids, elektrischen Fahrzeugladesystemen und anderen Anwendungen eingesetzt werden, um genaue Messungen und Kontrolle zu ermöglichen.
Elektronik und Kommunikation: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise Verwendung in der Elektronik und Kommunikationstechnik finden, um magnetische Interferenzen zu erkennen und zu reduzieren. Sie können auch in berührungsfreien Schaltern, Schließsystemen, Joysticks und anderen elektronischen Geräten und zur Fehlersuche in elektronischen Schaltungen und mikroelektronischen Schaltungen eingesetzt werden.
Industrielle Automatisierung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der industriellen Automatisierung zur Erfassung von Positionen, Winkeln, Winkelgeschwindigkeiten, Winkelbeschleunigungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Bewegungen eingesetzt werden. Sie ermöglichen eine präzise Steuerung von Maschinen und Prozessen.
Trägersubstrat
Um einen solchen Hochfrequenzspektrumanalysator realisieren zu können, schlägt das hier vorgelegte Dokument ein Trägersubstrat (1360), insbesondere für einen solchen Hochfrequenzspektrumanalysator und/oder für Vorrichtungen zur Bestimmungen von magnetischen Flussdichten, vor. Das Trägersubstrat (1360) weist typischerweise eine Oberfläche mit einer oder mehreren eine Wellenleitungen (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf. Vorschlagsgemäß umfasst das Trägersubstrat (1360) ein Sensorelement (SE) zur Detektion der Komponente einer Gesamtflussdichte (B_Σ) parallel und/oder senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats (1360) und parallel und/oder senkrecht zur Richtung der Wellenleitungen (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), wobei die Komponente der Gesamtflussdichte (B_Σ) von der Größe und Position des Sensorelements (SE) relativ zu den Strukturen der Wellenleitung abhängt. Vorschlagsgemäß umfasst das Sensorelement (SE) eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND), wobei die Kristalle, wenn vorhanden, und Diamant-Nano-Kristalle (ND), wenn vorhanden, paramagnetische Zentren, insbesondere und bevorzugt NV-Zentren in Diamant als Diamant-Nano-Kristalle (ND), umfassen. Die bevorzugten Diamant-Nano-Kristalle (ND) mit NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren liegen bevorzugt als Diamantpulver vor der Verarbeitung vor. Dabei umfasst das Sensorelement (SE) bevorzugt ein Trägermaterial (TM), in das typischerweise die Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) eingebettet sind. Grundsätzlich müssen der Vektor der magnetischen Flussdichte eines Mikrowellensignals (µW) in der Mikrowellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) und die Achse der NV-Zentren bzw. paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) des Sensorelements (SE) senkrechtaufeinander stehen. Demgegenüber muss typischerweise die Achse des externen Magnetfelds parallel zur NV-Zentren Achse bzw. zur Achse der paramagnetischen Zentren sein, um eine Reduktion der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren bzw. NV-Zentren bei Resonanz zwischen dem Mikrowellensignal (µW) und dem NV-Zentrum bzw. dem paramagnetischen Zentrum zu zeigen. Um bestimmungsgemäß verwendet werden zu können, ist das Trägermaterial (TM) vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung (Pumpstrahlung LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent und für elektromagnetische Strahlung (Fluoreszenzstrahlung FL) einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent. Typischerweise senden paramagnetische Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle (ND) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) aus, wenn sie mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt werden. Bevorzugt weist nun das Sensorelement (SE) eine Breite (d_SE) auf. Vorschlagsgemäß ergeben sich nun verschiedene Positionierungen für das Sensorelement (SE, 14305) gegenüber einem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980):
Zum Ersten, entsprechend einer Sensorelementposition A des Sensorelements (SE):

Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition A des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1380, 2380, 6880, 6980) nur eine Signalleitung (1330) oder eine differentielle Signalleitung (6830) aus zwei Signalleitungen (6810, 6820). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition A des Sensorelements (SE) befindet sich das jeweilige Sensorelement (SE) auf der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) und ist vorzugsweise mit der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) fest verbunden. Die jeweiligen betreffende Signalleitung (1330, 6810, 6820) weist dabei typischerweise eine jeweilige Breite (d_s) auf. Vorschlagsgemäß ist bevorzugt in einigen Anwendungsfällen die jeweilige Breite (d_SE) des jeweiligen Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_s) der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820).

Zum Zweiten, entsprechend einer Sensorelementposition B des Sensorelements (SE):

Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition B des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1880, 2380, 6880, 6980) eine nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition B des Sensorelements (SE) befindet sich vorzugsweise das jeweilige Sensorelement (SE) in der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) und das jeweilige Sensorelement (SE) ist vorzugsweise mit Oberfläche der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) fest verbunden. Typischerweise weist die jeweilige nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) eine jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) auf. Bevorzugt ist die jeweilige Breite (d_SE) des jeweiligen Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) derjeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840).

Zum Dritten, entsprechend einer Sensorelementposition C des Sensorelements (SE):

Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition C des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1380, 6880) eine Signalleitung (1330, 6810, 6820) und eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende Isolationsfläche (1340, 1350). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition C des Sensorelements (SE) befindet sich das jeweilige Sensorelement (SE) bevorzugt auf der jeweiligen elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Isolationsfläche (1340, 1350) und ist vorzugsweise mit der jeweiligen elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Isolationsfläche (1340, 1350) fest verbunden. Die jeweilige Signalleitung (1330, 6810, 6820) weist eine jeweilige Breite (d_s) aufweist, wobei vorzugsweise die jeweilige Breite (d_SE) des jeweiligen Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_s) derjeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) ist und wobei bevorzugt der maximale Abstand eines Teils des jeweiligen Sensorelements (SE) von der jeweils nächstliegenden Kante der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) kleiner als das doppelte der jeweiligen Breite (d_s) der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) ist.

Zum Vierten, entsprechend einer Sensorelementposition D des Sensorelements (SE):

Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition D des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1880, 2380, 6980) eine nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) und eine elektrisch leitende Signalmassefläche (1310, 1320). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition D des Sensorelements (SE) befindet sich das jeweilige Sensorelement (SE) auf der jeweiligen elektrisch leitenden Signalmassefläche (1310, 1320) und ist vorzugsweise mit der jeweiligen elektrisch leitenden Signalmassefläche (1310, 1320) fest verbunden. Bevorzugt weist die jeweilige nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) eine jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) auf, wobei vorzugsweise jeweilige die Breite (d_SE) des Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) ist und wobei vorzugsweise der maximale Abstand eines Teils des jeweiligen Sensorelements (SE) von der jeweiligen nächstliegenden Kante der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) kleiner als das doppelte der jeweiligen Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) ist.

In einer weiteren Ausprägung des Trägersubstrat (1360) umfasst das Trägermaterial (TM) ein strahlungsgehärtetes Trägermaterial (TM). In einer weiteren Ausprägung des Trägersubstrat (1360) umfasst das Trägermaterial (TM) ein UV-strahlungsgehärtetes Trägermaterial (TM).
Trägersubstratsatz mit hohem C_pk-Wert
Die in dem hier vorgelegten Dokument beschriebenen, insbesondere selbstjustierenden Fertigungstechniken ermöglichen die Fertigung von Sensorelementen (SE) mit einem hohen Cpk-Wert. Bevorzugt wird der Cpk-Wert anhand eines willkürlichen Trägersubstratsatzes als Stichprobe ermittelt, wobei der Trägersubstratsatz eine Mehrzahl von Trägersubstraten (1360) umfasst. Bevorzugt umfasst der Trägersubstratsatz eine Mehrzahl von mindestens 10 und/oder besser mindestens 20 und/oder besser mindestens 50 und/oder besser mindestens 100 Trägersubstraten (1360). Um einen sinnvollen Cpk-Wert ermitteln zu können sollten die Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes in im Wesentlichen gleicher Weise konstruiert sein (konstruktionsidentisch sein). Dabei weist typischerweise jedes der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf. Des Weiteren weist typischerweise die zumindest eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) jedes jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest eines der Strukturelemente

- einen Signalleiter (1330) mit einer Breite (dS) und/oder
- eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke (2340) mit einer Breite (dIS1) und/oder
- eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke (2350) mit einer Breite (dIS2) und/oder
- einen Schlitz (1840) mit einer Breite (dSL) und/oder
- einen linken Signalleiter (6810) mit einer Breite (dS) und/oder
- einen rechten Signalleiter (6820) mit einer Breite (dS) und/oder
- eine elektrisch isolierende Lücke (6840) mit einer Breite (dSL)

_pk

Die zur Ermittlung des C_pk-Werts des Trägersubstratsatzes vermessenen jeweiligen Strukturelemente der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes sind bevorzugt die gleichen jeweiligen Strukturelemente bei allen jeweiligen Trägersubstraten der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes. Die zur Ermittlung des C_pk-Werts des Trägersubstratsatzes vermessenen jeweiligen Sensorelemente (SE) der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes sind vorzugsweise die gleichen jeweiligen Sensorelemente (SE) bei allen jeweiligen Trägersubstraten der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes.
Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments kann ein Strukturelement auch aus mehreren der hier vorgestellten auf den jeweiligen Trägersubstraten (1360) nebeneinander liegenden Strukturelementen zusammengesetzt sein.
Natürlich kann auch aus den Breiten der jeweiligen Sensorelemente (SE) der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes und den mittleren Breiten der Strukturelemente der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes als Toleranzmaß ein C_pk-Wert gebildet werden, der ebenfalls aufgrund der in diesem Dokument offenbarten Fertigungsverfahren über 1,66 liegen kann. Solche Trägersubstratsätze sind daher Teil der Offenlegung und potenziellen Beanspruchung des hier vorgelegten Dokuments.
Allgemeine Sensorsysteme
Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysator auch als allgemeines Sensorsystem verwendet werden. Ein solches allgemeines Sensorsystem umfasst typischerweise eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls. Das allgemeine Sensorsystem weist bevorzugt des Weiteren ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) auf, wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements(SE) eingebettet sind und typischerweise im Wesentlichen unterschiedlich orientiert sind. Die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) weist bevorzugt paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren in Diamant als Diamant-Nano-Kristalle (ND), auf. Vorzugsweise weist das Sensorsystem eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED) auf, wobei die Pumpstrahlungsquelle vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) zu bestrahlen. Die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) emittieren bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Vorzugsweise ist das Sensorsystem (SE) dazu eingerichtet, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkt aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters zu parametrisieren. Das Sensorelement (SE) ist vorzugsweise dazu eingerichtet, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkts zu dienen, wobei der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder einer Abschwächung der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) entspricht und oder von diesen abhängt. Dabei hängt Sensorelementmesswert typischerweise vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter ab. Typischerweise bildet der Sensorelementmesswert in einer X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus einer unteren Resonanzkante (22) und einer oberen Resonanzkante (25) aus. (Siehe 2) Die V-Formation (22, 25) weist dabei eine Spitze (30) der V-Formation auf, die auch ggf. im nicht mehr messbaren Bereich liegen kann und daher ggf. nur indirekt erschlossen werden kann. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet, ein computerimplementiertes Verfahren anzuwenden, um insbesondere den nächsten Messpunkt mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen, wobei der nächste Messpunkt vorzugsweise einen nächsten ersten Messparameter und einen nächsten zweiten Messparameter umfasst.
In einer weiteren Ausprägung des Sensorsystems wendet die Steuervorrichtung (CTR) daher als computerimplementiertes Verfahren bevorzugt eines oder mehrere der folgenden computerimplementierten Verfahren an:

- ein computerimplementiertes Machine-Learning-Verfahren und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren zur Anwendung computerimplementierter Optimierungsalgorithmen und/oder
- ein computerimplementiertes Machine-Learning-Verfahren unter Anwendung eines Verfahrens der computerimplementierten Bayes'schen Optimierung und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Random-Forest-Regression und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Gaussian-Process-Regression und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung eines computerimplementierten neuronalen Netzwerkmodells und/oder.
- ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten gradientenbasierten Optimierung und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Gradientenabstiegs und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten stochastischen Gradientenabstiegs und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Simulated-Annealings und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Partikelschwarmoptimierung und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung computerimplementierter genetischer Algorithmen und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung eines computerimplementierten Verfahrens der Bayes'schen Optimierung und/oder
- ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Nelder-Mead-Algorithmus.

Wie bereits angedeutet, kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen Ausprägung verwendet werden. Ein solches Ilgemeines Sensorsystem umfasst beispielsweise eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls. Das allgemeine Sensorsystem weist bevorzugt wieder ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) auf, wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) vorzugsweise in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements (SE) eingebettet sind und wobei bevorzugt die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) im Wesentlichen unterschiedlich orientiert sind. Die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) weist bevorzugt paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren, auf. Bevorzugt weist das allgemeine Sensorsystem typischerweise eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED) auf, wobei die Pumpstrahlungsquelle vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) zu bestrahlen, und wobei die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren. Vorzugsweise ist dabei das allgemeine Sensorsystem dazu eingerichtet, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkt aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters zu parametrisieren. Typischerweise ist die Steuervorrichtung (CTR) in der Lage, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Das Sensorelement (SE) ist dann bevorzugt dazu eingerichtet, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkt zu dienen. Vorzugsweise entspricht dabei der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder einer Abschwächung der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder hängt von diesen ab. Typischerweise hängt der Sensorelementmesswert dabei zumindest vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter ab. Der erste Messparameter können dabei beispielsweise die magnetische Gesamtflussdichte (B_Σ) oder die zusätzliche magnetische Flussdichte (B_ad), die zur magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) beiträgt, sein. Bei einer Vermessung in dieser Weise mit unterschiedlichen Messpunkten aus einem ersten Messparameterwert des ersten Messparameters und einem zweiten Messparameterwerts des weiten Messparameters bilden die über die X-Y-Fläche dieser beiden Messparameter erfassten Sensorelementmesswerte in dieser X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus. Einer untere Resonanzkante (22) und eine obere Resonanzkante (25) bilden dabei diese V-Formation. (Siehe 2). Eine wesentliche Idee des hier vorgelegten Dokuments ist es, durch Mustererkennung die Lage dieser V-Formation zu erkennen und daraus Messwerte abzuleiten, da Größe, Ausrichtung und Struktur im Wesentlichen auf atomarer Ebene bereits festgelegt sind und nur die Position der Spitze (30) dieser V-Formation von der Mikrowellenfrequenz (ω_µW) und der magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) oder der zusätzlichen magnetischen Flussdichte (B_ad), die zur magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) beiträgt, abhängt. Diese die V-Formation weist somit die besagte Spitze (30) der V-Formation auf, die auch außerhalb des messbaren Bereichs liegen kann und deren Position besonders charakteristisch für die Position der V-Formation ist. Typischerweise liefert das Sensorelement (SE) in Abhängigkeit von dem eingestellten ersten Messparameter und dem eingestellten zweiten Messparameter den Sensorelementmesswert. Die Steuervorrichtung (CTR) ist typischerweise dazu eingerichtet, ein computerimplementiertes Verfahren der zur Bestimmung des nächsten Messpunkts, der den nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter umfasst, anzuwenden. Hierzu umfasst das Sensorsystem vorzugsweise ein System zur Bestimmung der Lage einer V-Formation in der X-Y-Ebene, wobei die Lage durch die X-Koordinate des ersten Messparameters und die Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist. Auch kann das Sensorsystem ein System zur Bestimmung der Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene umfassen, wobei auch diese Position durch die zugehörige X-Koordinate des ersten Messparameters und die zugehörige Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist. Vorzugsweise umfasst das Sensorsystem eine Speichervorrichtung (RAM, NVM) zur Bereithaltung der so bestimmten Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder zur Bereithaltung der bestimmten Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System. Hierzu umfasst bevorzugt das Sensorsystem eine Benutzerschnittstelle zur Einstellung von Parametern, wie beispielsweise der Messparameterintervalle und/oder zum Abrufen der Ergebnisse der Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate. Diese Benutzerschnittstelle kann vorschlagsgemäß auch durch eine Vorrichtung, beispielsweise ein übergeordnetes Rechnersystem angesprochen, bedient und abgefragt werden. Es kann sich bei der Benutzerschnittstelle also auch um eine Maschine-Maschine-Schnittstelle handeln. Die Benutzerschnittstelle kann eine Web_Seite sein, die die Steuervorrichtung (CTR) erzeugt.
Wie bereits angedeutet kann, das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen dritten Ausprägung verwendet werden. Ein solches allgemeines Sensorsystem umfasst beispielsweise bevorzugt eine Steuervorrichtung (CTR), wobei das allgemeine Sensorsystem vorzugsweise eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls aufweist. Auch hier weist das allgemeine Sensorsystem bevorzugt wieder ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) auf, die typischerweise in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements(SE) eingebettet sind. Die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) sind bevorzugt im Wesentlichen unterschiedlich orientiert. Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) weisen vorzugsweise paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren in Diamant, auf. Das allgemeine Sensorsystem umfasst bevorzugt wieder eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED), die die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlen kann. Wie zuvor emittieren die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) wieder typischerweise eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Vorzugsweise ist das allgemeine Sensorsystem dazu eingerichtet, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkts aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters beispielsweise mittels seiner Steuervorrichtung (CTR) zu parametrisieren. Daher ist vorzugsweise die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise in der Lage, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Das Sensorelement (SE) ist typischerweise dazu eingerichtet, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkt zu dienen. Dabei entspricht typischerweise der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder einer Abschwächung der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder hängt von diesem ab. Dieser Sensorelementmesswert hängt typischerweise vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter ab. Typischerweise bildet der Sensorelementmesswert in einer X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus einer unteren Resonanzkante (22) und einer oberen Resonanzkante (25) aus. Dabei weist im Allgemeinen die V-Formation eine Spitze (30) der V-Formation auf, die auch außerhalb des Messbereiches liegen kann. Darüber hinaus weist das allgemeine Sensorsystem dieser Ausprägung bevorzugt das Sensorelement (SE) zur Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für einen eingestellten Messpunkt basierend auf dem ersten Messparameter und dem zweiten Messparameter auf. Vorzugsweise verwendet das allgemeine Sensorsystem ein virtuelles, speicherbasiertes, dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem zur Eintragung der Messwerte des Sensorelements (SE) in eine Datenbank im Speicher (RAM, NVM) des Sensorsystems, wobei vorzugsweise die x-Koordinate auf der x-Achse durch den ersten Messparameter und die y-Koordinate auf der y-Achse durch den zweiten Messparameter bestimmt werden und die z-Koordinate auf der z-Achse durch den Messwert des Sensorelements (SE) bestimmt wird. Des Weiteren umfasst das Sensorsystem in dieser Ausprägung vorzugsweise eine Positionserkennungseinheit, der bekannt ist und die die Information verwendet, dass die Maxima des Betrags des Gradienten des Messwerts des Sensorelements nach der x-Koordinate und der y-Koordinate eine V-Form auf der X-Y-Ebene ergeben, wobei es typischerweise die Aufgabe des Sensorsystems ist, die Position der unteren Spitze (30) dieser V-Formation (22,25) zu bestimmen und auszugeben.
In einer weiteren Ausprägung der vorangehenden drei Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, den nächsten Messpunkt für die nächste Messung eines Sensorelementmesswerts in Abhängigkeit von einem oder mehreren bereits vorhandenen Messwertdatensätzen zu bestimmen, wobei ein solcher Messwertdatensatz typischerweise einem Messpunkt und einen Sensorelementmesswert umfasst. Dies ermöglicht eine schnelle Konvergenz der Messwerte, um die echte Position der V-Formation und zwar insbesondere die Position der Spitze (30) der V-Formation aus unterer Resonanzkante (22) und oberer Resonanzkante (25) zu identifizieren und daraus ggf. weitere Messwerte für die magnetische Flussdichte B und/oder die Mikrowellenfrequenz abzuleiten.
In einer weiteren Ausprägung der vier vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus einem nächsten ersten Messparameter und einem nächsten zweiten Messparameter anzuwenden, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene zu bestimmen und die Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder eine funktionsäquivalente Information zu berechnen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten.
In einer weiteren Ausprägung der fünf vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren zu verwenden, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation mittels Iteration zu bestimmen.
In einer weiteren Ausprägung der sechs vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren so auszuführen, dass die Steuervorrichtung (CTR) mittels des computerimplementierten Verfahrens diese die Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen.
In einer weiteren Ausprägung der sieben vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren für die Bestimmung der die Position der Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate oder einer funktionsäquivalenten Information zu verwenden.
In einer weiteren Ausprägung der acht vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, die so bestimmte Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation und/oder der Position der Spitze (30) der V-Formation für die Verwendung durch ein übergeordnetes System (z.B. 14328) bereit zu halten.
In einer weiteren Ausprägung der neun vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren in Kombination mit dem Sensorelement (SE) einzusetzen, um die Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Information basierend auf den ersten Messparametern und den zweiten Messparametern zu bestimmen.
In einer weiteren Ausprägung der zehn vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, die Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder die funktionsäquivalente Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System (z.B. 14328) bereitzuhalten. Dies ermöglicht beispielsweise eine Sensor-Fusion dieser Informationen mit Daten anderer Sensoren beispielsweise in einem übergeordneten System und das Erkennen fehlerhafter Werte durch das übergeordnete System.
In einer weiteren Ausprägung des Sensorsystems sind der Programmcode und/oder die Programmdaten der computerimplementierten Verfahrens auf einem speicherbasierten Medium (RAM, NVM) gespeichert. Insbesondere ist es denkbar, dieses Speichermedium (RAM, NVM) austauschen zu können, um so das Sensorsystem schnell an neue Gegebenheiten anpassen zu können.
Vorzugsweise sind die Steuervorrichtung (CTR) und das speicherbasierten Medium (RAM, NVM) dazu eingerichtet, diesen Programmcode des computerimplementierten Verfahrens mittels eines Prozessors der Steuervorrichtung (CTR) auszuführen. Dabei kann das speicherbasierte Medium (RAM, NVM) ein Computerprogrammprodukt, eine Festplatte, einen Flash-Speicher oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium (NVM) umfassen.
Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen zwölften Ausprägung verwendet werden. Dabei umfasst das Sensorsystem ein Speichermedium (RAM, NVM), das die aktuellen Werte des ersten Messparameters, des zweiten Messparameters und des Sensorelementmesswerts speichert, um eines der computerimplementierten Verfahren, insbesondere iterativ, durchzuführen. In dieser Ausprägung kann die Steuervorrichtung (CTR) insbesondere dazu eingerichtet sein, im Falle eines iterativen Vorgehens eine Konvergenzkriteriumsprüfung durchzuführen, um festzustellen, ob die Berechnung der Position der unteren Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder die Berechnung einer funktionsäquivalenten Information konvergiert ist, und die Iterationen computerimplementierten Verfahrens entsprechend zu beenden.
Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen dreizehnten Ausprägung verwendet werden. Dabei umfasst die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise eine Fehlerkorrektur- und Ausgleichseinheit, die dazu eingerichtet ist, Fehler in den Messungen des Sensorelements (SE) zu erkennen und zu korrigieren, um eine präzisere Bestimmung der Position der unteren Spitze (30) der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information zu gewährleisten.
Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen zwölften Ausprägung verwendet werden. Dabei ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, eines der computerimplementierten Verfahren anzuwenden, indem sie eine Menge von Messpunkten in der X-Y-Ebene generiert, die eine initiale Schätzung der Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information darstellen, und anschließend die Messpunkte basierend auf dem Sensorelementmesswert zu bewerten und die besten Messpunkte für die nächste Iteration auszuwählen.
Wie bereits angedeute,t kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysator auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen dreizehnten Ausprägung verwendet werden. Dabei umfasst das Sensorsystem die Steuervorrichtung (CTR) mit einen Prozessor und einen Speicher (RAM, NVM), wobei der Speicher (RAM, NVM) den Programmcode für das computerimplementierte Verfahren enthält. Die Steuervorrichtung (CTR) ist in dieser Ausprägung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, mittels ihres Prozessors den Programmcode aus dem Speicher (RAM, NVM) abzurufen und auszuführen. Bevorzugt ist der Speicher (RAM, NVM) dazu eingerichtet, weitere Informationen über die V-Formation, wie beispielsweise die Größe oder Form, zu speichern, um eine umfassende Charakterisierung der V-Formation zu ermöglichen.
Schließlich beschreibt das hier vorgelegte Dokument ein Verfahren zur Herstellung eines monolithisch integrierten Sensorsystems. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:

1. Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1360), wobei das Halbleitersubstrat (1360) eine oder mehrere mikroelektronischen Schaltungen und einen Metallisierungsstapel mit elektrischen Leitungen, ggf. notwendigen Durchkontaktierungen, Kontakten, Pads und Isolationsschichten etc. an einer seiner Oberflächen aufweist. Besonders wichtig ist in diesem Fall, dass das Halbleitersubstrat (1360) eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) an dieser Oberfläche aufweist.
2. Ein weiterer Schritt ist das ganzflächige oder teilweise Beschichten dieser Oberfläche des Halbleitersubstrats (1360) im Bereich der Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) mit einem kolloidalen Lack (KL) der kolloidalen Mischung zur Bildung einer lokalen kolloidalen Lackschicht, wobei der kolloidale Lack (KL) ein Trägermaterial (TM) und Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) aufweist, die alle oder in Teilen paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren in Diamant, umfassen, die wiederum bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren.
3. Es folgt dann die Strukturierung der lokalen kolloidalen Lackschicht. Diese Strukturierung kann grundsätzlich auf zwei Arten als Positiv-Prozess oder Negativ-Prozess erfolgen. Ein weiterer Schritt betrifft das Durchführen zumindest eines dieser beiden folgenden Strukturierungsprozesse:
1. 3.1. Negativ Verfahren mit den Schritten:
  - 3.1.1.Lokal begrenztes Bestrahlen der lokalen kolloidalen Lackschicht des kolloidalen Lacks (KL) mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung (4910) einer Aushärtewellenlänge (λ_H), sodass die das Trägermaterial (TM) der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) aushärtet. Dabei ist das ausgehärtete Trägermaterial (TM) vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent und für elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent.
  - 3.1.2.Entfernen der Bereiche der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL), deren Trägermaterial (TM) nicht ausgehärteten ist, um ein oder mehrere Sensorelemente (SE) auszuformen.
2. 3.2. Positiv Verfahren
  - 3.2.1.Vorhärten der lokalen kolloidalen Lackschicht;
  - 3.2.2.Lokal begrenztes Bestrahlen der vorgehärteten lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) mit einer elektromagnetischen Belichtungsstrahlung (4910) einer Belichtungswellenlänge (λ_B), sodass die das Trägermaterial (TM) der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) angreifbar wird,
  - 3.2.3.Entfernen der Bereiche der belichteten und damit angreifbar gewordenen lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) beispielsweise mittels eines Lösungsmittels oder eines Entwicklers,
  - 3.2.4.Aushärten der nicht entfernten Bereiche der nicht belichteten lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL), um ein oder mehrere Sensorelemente (SE) auszuformen, wobei das dann ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent ist und wobei das dann ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent ist.

Bevorzugt umfassen die mikroelektronischen Schaltungen auf dem Halbleitersubstrat (1360) eine oder mehrere Vorrichtungselemente des Sensorsystems und/oder eines oder mehrere Sensorkanäle und/oder eine Steuervorrichtung (CTR) und/oder ein oder mehrere Speicher (RAM; NVM), und/oder ein oder mehrere Magnetfelderzeugungsmittel (L_c) und/oder in oder mehrere Signalquellen (µWG, G1, G2, LDRV,) und/oder ein oder mehrere Mustererkennungsvorrichtungen (MEV) und/oder ein oder mehrere mikrooptische Vorrichtungsteile (LWL1, LWL2) und/oder ein oder mehrere mikrofluidische und/oder ein oder mehrere mikromechanische Funktionselemente.
Hier ist eine unvollständige Liste beispielhafter einfacher Schaltungsblöcke, die typischerweise in solchen Mixed-Signal-Schaltungen der CMOS-Technik zu finden sind und deren Integration in das Halbleitersubstrat (1360) denkbar ist:

Verstärker: Verstärker werden verwendet, um elektrische Signale zu verstärken und/oder zu filtern und/oder zu mischen und/oder zu addieren etc., entweder in analoger oder digitaler Form. Beispiele sind Operationsverstärker (Op-Amps) und differenzielle Verstärker.
Komparatoren: Komparatoren vergleichen zwei Eingangssignale und erzeugen ein Ausgangssignal, das angibt, ob das eine Signal größer oder kleiner als das andere ist. Sie werden häufig in Schwellwertdetektoren und Analog-Digital-Wandlern verwendet.
Filter: Filter ermöglichen es, bestimmte Frequenzen eines Signals zu verstärken oder zu unterdrücken oder bestimmte Signalverlaufsstrukturen zu erkennen. Beispiele sind Tiefpassfilter, Hochpassfilter, Bandpassfilter und Notchfilter, Kalman-Filter, Optimalfilter, Matched Filter etc.
Analog-Digital-Wandler (ADC): ADCs wandeln analoge Signale in digitale Werte um. Sie sind wesentlich für die digitale Verarbeitung analoger Signale und werden in vielen Anwendungen eingesetzt, z.B. in der Tonaufnahme, Sensortechnik und Kommunikation.
Digital-Analog-Wandler (DAC): DACs wandeln digitale Werte in analoge Signale um. Sie werden verwendet, um digitale Informationen in eine kontinuierliche analoge Form zu übertragen, z.B. in Audioverstärkern und Kommunikationssystemen.
Oszillatoren: Oszillatoren erzeugen periodische Signale, die in vielen Anwendungen wie Taktgeber, Zeitgeber und Taktsynchronisation benötigt werden.
Multiplexer: Multiplexer ermöglichen die Auswahl und Weiterleitung eines bestimmten Eingangssignals aus einer Gruppe von Signalen zu einem Ausgang. Sie werden oft verwendet, um zwischen verschiedenen Datenquellen oder Adressen umzuschalten. Es kann sich auch um DigitalMultiplexer und/oder Analog-Multiplexer handeln.
Schieberegister: Schieberegister sind sequenzielle Schaltungen, die in der Lage sind, eine Reihe von Datenbits zu speichern und diese seriell oder parallel zu verschieben. Sie werden in vielen Anwendungen wie Speichererweiterungen, Datenverschiebung und Signalverarbeitung verwendet.
Phasendetektoren: Phasendetektoren werden verwendet, um die Phasendifferenz zwischen zwei Signalen zu messen. Sie sind wichtig in Phasenregelschleifen (PLL) und Frequenzsynthesizern.
Spannungsreferenzen: Spannungsreferenzen erzeugen präzise und stabile Referenzspannungen, die in vielen Schaltungen als Bezugsspannungen dienen, beispielsweise in ADCs, DACs und Regelkreisen.
Phasenregelschleifen (PLL): PLLs werden verwendet, um eine präzise Phasen- und Frequenzsynchronisation zwischen verschiedenen Signalen zu erreichen. Sie finden Anwendung in Kommunikationssystemen, Taktgeneratoren und Frequenzsynthesizern.
Taktgeneratoren: Taktgeneratoren erzeugen präzise und stabile Taktimpulse, die zur Synchronisierung von Schaltungen und zum Zeitmultiplexing verwendet werden. Sie spielen eine entscheidende Rolle in digitalen Schaltungen und Kommunikationssystemen.
Schaltregler: Schaltregler sind elektronische Schaltungen, die die Spannung oder den Strom effizient umwandeln oder regeln können. Sie werden in Stromversorgungen, Batterieladegeräten und energieeffizienten Systemen eingesetzt.
Komparator-basierte Analog-Digital-Wandler (Flash ADC): Flash-ADCs sind schnelle Analog-Digital-Wandler, die das Prinzip der Komparator-Schaltung nutzen, um das Eingangssignal zu quantisieren. Sie sind in Anwendungen mit hohen Abtastraten und schnellen Signalen weit verbreitet. Stromquellen und Spiegelschaltungen: Stromquellen und Spiegelschaltungen werden verwendet, um stabile Stromreferenzen zu erzeugen und zu spiegeln. Sie sind wichtig in analogen Schaltungen wie Verstärkern und Differenzverstärkern.
Operationsverstärker-Schaltungen: Operationsverstärker (Op-Amps) werden in vielen analogen Schaltungen eingesetzt, um Verstärkung, Filterung, Verstärkung und andere Funktionen auszuführen. Sie sind ein grundlegender Baustein in der analogen Signalverarbeitung.
Schwellwertdetektoren: Schwellwertdetektoren vergleichen ein Eingangssignal mit einem festgelegten Schwellenwert und geben ein digitales Signal basierend auf diesem Vergleich aus. Sie finden Anwendung in der Datenerkennung, Signalverarbeitung und Kommunikation.
Integratoren und Differentiatoren: Integratoren und Differentiatoren sind Schaltungen, die Integration und Differentiation von analogen Signalen ermöglichen. Sie werden in vielen Anwendungen wie Filterdesign, Audioverarbeitung und Regelungstechnik eingesetzt.
Spannungsfolger: Spannungsfolger (Buffer) sind Verstärkerschaltungen mit einer Verstärkung von etwa 1, die dazu dienen, das Ausgangssignal zu isolieren und den Strombedarf anderer Schaltungen zu senken.
Analogschalter: Analogschalter ermöglichen es, analoge Signale zu steuern und zwischen verschiedenen Schaltungspfaden umzuschalten. Sie finden Anwendung in analogen Multiplexern,
Pufferverstärker: Pufferverstärker dienen dazu, die Impedanz zwischen verschiedenen Schaltungsbereichen anzupassen und Signalverluste zu minimieren. Sie werden oft verwendet, um Signalquellen mit unterschiedlichen Impedanzen zu verbinden.
Schaltregelkreise (Regler): Schaltregelkreise sind Rückkopplungsschaltungen, die dazu dienen, eine stabile Ausgangsspannung oder einen stabilen Ausgangsstrom aufrechtzuerhalten. Sie werden in Stromversorgungen und Regelkreisen eingesetzt.
Schmitt-Trigger: Schmitt-Trigger sind Komparatorschaltungen mit Hysterese, die dazu dienen, ein stabiles digitales Ausgangssignal zu erzeugen, das auf Änderungen des Eingangssignals empfindlich reagiert. Sie finden Anwendung in Schwellwertdetektoren, Schaltungen mit Rauschen und Signalverarbeitungsschaltungen.
Taktsynchronisationsschaltungen: Taktsynchronisationsschaltungen werden verwendet, um verschiedene Taktquellen miteinander zu synchronisieren oder um Taktphasenverschiebungen zu erzeugen. Sie sind wichtig in Kommunikationssystemen und synchronen digitalen Schaltungen.
Taktverteiler: Taktverteiler ermöglichen die Verteilung eines Taktimpulses auf mehrere Schaltungsteile. Sie werden verwendet, um mehrere synchronisierte Schaltungen zu steuern und zu synchronisieren.
Digitallogikschaltungen: Digitale Logikschaltungen wie AND-Gatter, OR-Gatter, NAND-Gatter und NOR-Gatter werden verwendet, um logische Operationen auf digitalen Signalen auszuführen. Sie sind grundlegende Bausteine in digitalen Schaltungen und Prozessoren.
Schwellwertwandlerschaltungen: Schwellwertwandler dienen dazu, analoge Signale in digitale Signale umzuwandeln, indem sie die Signalamplitude mit einem festgelegten Schwellenwert vergleichen. Sie werden in der Signalverarbeitung und Kommunikationstechnik verwendet.
Bandlückenreferenzen: Bandlückenreferenzen sind präzise Spannungsreferenzen, die unempfindlich gegenüber Versorgungsspannungsschwankungen sind. Sie werden verwendet, um stabile Referenzspannungen in analogen Schaltungen bereitzustellen.
Schaltungen zur Leistungsverstärkung: Leistungsverstärkerschaltungen werden verwendet, um hohe Leistungen in einer Schaltung zu liefern, z. B. für Audioverstärker, Verstärker in drahtlosen Kommunikationssystemen und Leistungsumrichter.
Reset-Schaltungen: Diese setzen die mikrointegrierte Schaltung bei einem Neustart oder einem verlust der Betriebsspannung und ähnlichen Störungen zurück.
Phasenschieber: Phasenschieber sind Schaltungen, die die Phasenlage eines Signals ändern können. Sie finden Anwendung in Phasenregelschleifen, Kommunikationssystemen und Oszillatoren.
Test-Controller (JATG): Test-Controller (JATG) sind für den Fertigungstest der mikroelektronischen Schaltungen auf dem Halbleitersubstrat (1360) wichtig. Vorzugsweise handelt es sich um einen JATG -Test-Controller (JATG). Dieser ist in dem Dokument IEEE Standard for Test Access Port and Boundary-Scan Architecture, IEEE Std 1149.1-2013 (Revision of IEEE Std 1149.1-2001) beschrieben.

Außerdem weist das hier vorgelegte Dokument auf die Standards

- IEEE Standard for Reduced-Pin and Enhanced-Functionality Test Access Port and Boundary-Scan Architecture IEEE Std 1149.7-2009
- IEEE Supplement to Standard Test Access Port and Boundary-Scan Architecture (1149.1) IEEE Std 1149.1b-1994
- IEEE Standard for Reduced-Pin and Enhanced-Functionality Test Access Port and Boundary-Scan Architecture, IEEE Std 1149.7-2022 (Revision of IEEE Std 1149.7-2009)
- IEEE Standard for Access and Control of Instrumentation Embedded within a Semiconductor Device, IEEE Std 1687-2014

Auf die Erläuterung der Funktionalität einer JATG-Testschnittstelle aus dem Stand der Technik wird hier verzichtet. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier beispielhaft auf die Texte:

https://de.wikipedia.org/wiki/Joint_Test_Action_Group
https://www.corelis.com/education/tutorials/boundary-scan/

Es ist ein weiterer Gedanke des hier vorgelegten Dokuments, dass die vorgeschlagene mikroelektronische Schaltung eine Test-Schnittstelle, bevorzugt eine JATG -Test-Schnittstelle nach einer der IEEE JATG -Test-Normen, aufweist und einen Testcontroller, vorzugsweise einen IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JATG), umfasst, der zumindest eine der folgenden Funktionselemente des Sensorsystems über ein Datenregister (DR) und/oder ein Instruktionsregister (IR) des JATG-Test-Controllers (JATG) steuern oder auslesen kann:

- Eine Lichtquelle (LED) zur Bestrahlung eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder
- ein oder mehrere paramagnetisches Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren, durch Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) einer Lichtquelle (LED), die von einem Datenregister (DR) und/oder Instruktionsregister (IR) des Test-Controllers (JTAG), insbesondere des IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), gesteuert werden kann, und/oder
- ein oder mehrere paramagnetische Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren, durch Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) dieses einen paramagnetischen Zentrumsoder dieser mehreren paramagnetischen Zentren, insbesondere dieses einen NV-Zentrums oder dieser mehreren NV-Zentren, mittels eines oder mehrerer Fotodetektoren (PD), deren Empfängerausgangssignale (S0) von einem oder mehreren Schaltungsteilen der mikroelektronischen Schaltung gewandelt werden, sodass der Test-Controller(JTAG), insbesondere der IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), einen oder mehrere Werte insbesondere mittels eines Datenregisters (DR) des JATG-Test-Controllers (JATG) erfassen können, die von der Fluoreszenzstrahlung (FL) des einen oder der mehreren paramagnetischen Zentren, insbesondere des einen oder der mehreren NV-Zentren abhängen und/oder
- eine Datenschnittstelle, über die der Test-Controller (JTAG), insbesondere der IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), einen oder mehrere erfasste Werte ausgeben können, die von der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder der mehrerer paramagnetischen Zentren, insbesondere des einen oder der mehreren NV-Zentren abhängen.

Hierdurch kann ein Fertigungstest bei einer Mikrointegration des Sensorsystems auf Basis paramagnetischer Zentren und/oder NV-Zentren vorgenommen werden. Die Mikrointegration kann dabei monolithisch oder als Mikrosystem erfolgen.
Schaltungssystem mit Mehrfachkorrelator
In einer weiteren Ausprägung umfasst das Sensorsystem eine Steuervorrichtung (CTR), einen ersten Signalgenerator (G1), eine Lichtquelle (LED), einen zweiten Signalgenerator (G2), einen Fotodetektor (PD), ein Sensorelement (SE) mit Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant, einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) und eine Mikrowellensignalquelle (µWG). Der erste Signalgenerator (G1) erzeugt ein LED-Modulationssignal (S5w). Der der zweite Signalgenerator (G2) erzeugt ein Mikrowellenmodulationssignal (S5m). Die Lichtquelle (LED) erzeugt eine Pumpstrahlung (LB) und bestrahlt moduliert mit der modulierten Pumpstrahlung(LB) die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal moduliert. Die Mikrowellensignalquelle (µWG) erzeugt ein Mikrowellensignal (µW) und speist das Mikrowellensignal (µW) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) moduliert in den Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) ein. Der Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) bestrahlt die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant mit dem modulierten Mikrowellensignal (µW). In Abhängigkeit von dem modulierten Mikrowellensignal (µW) und in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) emittieren paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant Fluoreszenzstrahlung (FL). Der Fotodetektor (PD) erfasst die von den paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant emittierte Fluoreszenzstrahlung (FL) und bildet in Abhängigkeit davon ein Empfängerausgangssignal (S0). Ein Mehrfachkorrelator (LIV) oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung korrelieren das Empfängerausgangssignal (S0) oder ein daraus abgeleitetes Signal mit dem LED-Modulationssignal (S5w) und dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m), insbesondere durch hardwaregestützte Bildung eines L3-Produkts, zu einem ein- oder mehrdimensionalen Filterausgangssignal (S4). Das Sensorsystem verwendet das Filterausgangssignal (S4) und/oder ein daraus abgeleitetes Signal als Messergebnis oder hält es bereit oder gibt es an ein übergeordnetes System aus.
vektorieller Sensorelementkanal
Es lässt sich somit ein vektorieller Sensorelementkanal definieren, der wesentliche Teile eines Sensorsystems umfasst. Bevorzugt weist der vektorielle Sensorelementkanal einen ersten Signalgenerator (G1) auf, der dazu eingerichtet ist, ein LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen. Der vektorielle Sensorelementkanal kann alternativ einen ersten vektoriellen Signalgenerator (G1) aufweisen, der mehrere Signalgeneratoren (G1_1, G1_2, G1_3, G1_4, G1_5) als erste Signalgeneratorkomponenten umfasst und der dazu eingerichtet ist, ein vektorielles LED-Modulationssignal (S5w) mit mehreren LED-Modulationssignalen (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) als LED-Modulationssignalkomponenten zu erzeugen. Der vektorielle Sensorelementkanal kann ein Sendesignal (S5) oder ein vektorielles Sendesignal (S5), umfassend mehrere Sendesignale (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5), als Sendesignalkomponenten aufweisen. Der vektorielle Sensorelementkanal weist vorzugsweise einen Lichtquellentreiber (LDRV) auf, der dazu eingerichtet ist, das Sendesignal (S5) für eine Lichtquelle (LED) in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen und vorzugsweise die Lichtquelle (LED) zumindest zeitweise mit elektrischer Energie zu versorgen, oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen vektoriellen Lichtquellentreiber (LDRV) aufweist, der mehrere Lichtquellentreiber (LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3, LDRV_4, LDRV_5) umfasst und der dazu eingerichtet ist, die Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) für eine vektorielle Lichtquelle (LED) in Abhängigkeit von dem vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und/oder von dem LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen und die jeweiligen Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) zumindest zeitweise jeweils mit elektrischer Energie zu versorgen. Der vektorielle Sensorelementkanal weist vorzugsweise eine Lichtquelle (LED) auf, die dazu eingerichtet ist, Pumpstrahlung (LB) in Abhängigkeit von dem Sendesignal (S5) zu erzeugen. Dabei schaltet typischerweise das Sendesignal (S5) die Lichtquelle (LED) zeitweise und/oder teilweise ein und zeitweise und/oder teilweise aus. Der vektorielle Sensorelementkanal kann eine vektorielle Lichtquelle (LED), umfassend mehrere Lichtquellen (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) als Lichtquellenkomponenten, aufweisen, die vorzugsweise dazu eingerichtet sind, die vektorielle Pumpstrahlung (LB), umfassend mehrere Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) die jeweils eine dieser Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) erzeugt, in jeweiliger Abhängigkeit von den jeweiligen Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) zu erzeugen. Dabei schalten dann bevorzugt die jeweiligen Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) die ihnen zugeordneten jeweiligen Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) zeitweise und/oder teilweise ein und zeitweise und/oder teilweise aus. Der vektorielle Sensorelementkanal weist typischerweise ein erstes vektorielles optisches System auf, das ein erstes optisches Funktionselemente (LWL) oder ein vektorielles erstes optisches Funktionselement aufweist, das mehrere erste optische Funktionselemente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als erste optische Funktionselementkomponenten umfasst. Das erste vektorielle optische System ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Pumpstrahlung (LB) der Lichtquelle (LED) zu erfassen oder die vektorielle Pumpstrahlung (LB) der vektoriellen Lichtquelle (LED) in vektorieller Weise zu erfassen, wobei bevorzugt jede optische Funktionskomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) jeweils ein oder mehrere jeweilige Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) separat erfasst. Des Weiteren ist bevorzugt das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet, die erfasste Pumpstrahlung (LB) zum Sensorelement (SE) zu transportieren oder die jeweils erfassten Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der Pumpstrahlung (LB) zu einem oder mehreren zugeordneten Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektorielle Sensorelement (SE) zu transportieren. Dabei umfasst bevorzugt das vektoriellen Sensorelement (SE) vorzugsweise zumindest zwei Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430). Bevorzugt ist das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet, die Pumpstrahlung (LB) aus dem ersten optischen Funktionselement (LWL) auszukoppeln oder die jeweilige Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) jeweils aus der jeweiligen ersten optischen Funktionselementkomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) des ersten vektoriellen optischen Funktionselements (LWL) auszukoppeln. Weiter ist das erste vektorielle optisches System vorzugsweise dazu eingerichtet, das Sensorelement (SE) mit dieser Pumpstrahlung (LB) zu bestrahlen oder jeweils ein oder mehrere Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) mit genau einer oder mehreren jeweiligen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) zu bestrahlen. Dabei bestrahlt bevorzugt genau eine jeweilige Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) genau einer jeweiligen Lichtquellenkomponente (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) bevorzugt genau eine jeweilige Sensorelementkomponente (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE). Das erste vektorielle optische System weist bevorzugt in einer Variante einen ersten vektoriellen Lichtwellenleiter (LWL), der bevorzugt eine Mehrzahl von ersten Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als ersten Lichtwellenleiterkomponenten umfasst, für diese Bestrahlung des vektoriellen Sensorelements (SE) als ein solches vektorielles erstes optisches Funktionselement auf. Der vektorielle Sensorelementkanal weist bevorzugt ein zweites vektorielles optisches System auf, das ein zweites optisches Funktionselemente (LWL) oder ein vektorielles zweites optisches Funktionselement (LWL), das mehrere zweite optische Funktionselemente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als zweite optische Funktionselementkomponenten umfasst, auf. Das zweite vektorielle optische System ist vorzugsweise dazu eingerichtet, mittels des zweiten optischen Funktionselements (LWL) die Fluoreszenzstrahlung (FL) des Sensorelements (SE) oder der Sensorelemente (SE) zu erfassen oder mittels der jeweiligen zweiten optischen Funktionselementkomponenten (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) seines vektoriellen zweiten optischen Funktionselements (LWL) jeweils die jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_!, FL_2, FL3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrerer der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) zu erfassen. Dabei erfasst bevorzugt genau eine seiner jeweiligen zweiten optischen Funktionselementkomponenten (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) seines vektoriellen zweiten optischen Funktionselements (LWL) jeweils genau eine jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrerer der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE). Die Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des Sensorelements (SE) umfasst eine einzelne Fluoreszenzstrahlungskomponente oder die vektorielle Fluoreszenzstrahlung (FL) umfasst die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungen (FL1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) als jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5). Vorzugsweise ist das das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet, Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des Sensorelements (SE) zum Fotodetektor (PD) zu transportieren oder die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) vorzugsweise untereinander separat zu jeweiligen Fotodetektorkomponenten (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) eines vektoriellen Fotodetektors (PD) zu transportieren. Vorzugsweise umfasst dann der vektorielle Fotodetektor (PD) mehrere Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als jeweilige Fotodetektorkomponenten des vektoriellen Fotodetektors (PD). Vorzugsweise ist das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet, die Fluoreszenzstrahlung (FL) aus dem zweiten optischen Funktionselement auszukoppeln oder das die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) aus der jeweiligen zweiten optischen Funktionskomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) der zweiten vektoriellen optischen Funktionskomponente (LWL) auszukoppeln. Des Weiteren ist vorzugsweise das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet, den Fotodetektor (PD) mit der ausgekoppelten Fluoreszenzstrahlung (FL) zu bestrahlen oder jeweils die jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) mit einer insbesondere jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) zu bestrahlen. Dabei bestrahlt das zweite vektorielle optische System ganz besonders bevorzugt jeweils genau eine jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) bevorzugt mit genau einer jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL). Das zweite vektorielle optische System umfasst vorzugsweise weitere optische Funktionselemente, insbesondere einen oder mehrere dichroitische Spiegel (F1) und/oder einen oder mehrere optische Filter (ebenfalls mit dem funktionsbezogenen Bezugszeichen F1 bezeichnet) im Strahlengang, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung (LB, LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen (LED, LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) den Fotodetektor (PD) oder die jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) der Fotodetektorkomponenten (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) erreichen. Vorzugsweise umfasst das zweite vektorielle optische System insbesondere einen zweiten Lichtwellenleiter (LWL) als ein solches zweites optisches Funktionselement oder insbesondere einen zweiten vektoriellen Lichtwellenleiter (LWL) mit mehrere Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als ein solches zweites vektorielles optisches Funktionselement. Typischerweise und ganz besonders bevorzugt kann das zweite vektorielle optische System Vorrichtungsteile umfassen, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind. Das hier vorgestellte Dokument verweist hier auf die Figuren und die zugehörigen Beschreibungen. Der vektorielle Sensorelementkanal umfasst vorzugsweise des Weiteren den Fotodetektor (PD), der typischerweise die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfängerausgangssignal (S0) wandelt, oder den vektoriellen Fotodetektor (PD) umfassend mehrere Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als Fotodetektorkomponenten, die jeweils die jeweilige Intensität der jeweils durch den jeweiligen Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) empfangenen jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein jeweiliges Empfängerausgangssignal (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) des jeweiligen Fotodetektors (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als Empfängerausgangssignalkomponente eines vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) des vektoriellen Fotodetektors (PD) wandeln. Der vektorielle Sensorelementkanal umfasst des Weiteren vorzugsweise das Empfängerausgangssignal (S0) oder das vektorielle Empfängerausgangssignal (S0), das die Empfängerausgangssignale (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) als Empfängerausgangssignalkomponente des vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0). Vorzugsweise weist der vektorielle Sensorelementkanal einen ersten Verstärker (V1) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfängerausgangssignal (S0) zum verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) auf oder einen ersten vektoriellen Verstärker (V1) umfassend mehrere erste Verstärker (V1_1, V1_2, V1_3, V1_4, V1_5) als erste Verstärkerkomponenten des ersten vektoriellen Verstärkers (V1) zur jeweiligen Verstärkung und/oder jeweiligen Digitalisierung einer jeweiligen Empfängerausgangssignalkomponente (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) des vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) zu einer jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. zu einer jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) auf. Außerdem umfasst bevorzugt und im Gegensatz zum Stand der Technik der vektorielle Sensorelementkanal einen Mehrfachkorrelator (LIV) auf, der vorzugsweise dazu eingerichtet ist,

• ein Filterausgangssignal (S4) in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) und von dem LED-Modulationssignal (S5w) und von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu bilden und
• Daten des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) der Steuervorrichtung (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder
• Daten des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) insbesondere für die Steuervorrichtung (CTR) bereit zu halten und/oder a
• Daten des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) an die Steuervorrichtung (CTR) oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung zu übertragen

• jeweils ein jeweiliges Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) als jeweilige Filterausgangssignalkomponente eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals (S4) in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen LED-Modulationssignalkomponente (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) des vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden und
• Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) der Steuervorrichtung (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder
• Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) für die Steuervorrichtung (CTR) bereit zu halten und/oder
• Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) an die Steuervorrichtung (CTR) oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkenner (MEV) insbesondere zur Auswertung zu übertragen.

Der vektorielle Sensorelementkanal kann dabei eine optionale Mustererkennungsvorrichtung (MEV) zusätzlich zur Beschleunigung und/oder Entlastung beispielsweise der Steuervorrichtung (CTR) umfassen. Typischerweise sind diese optionale Mustererkennungsvorrichtung (MEV) und/oder die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet, ein oder mehrere vektorielle Filterausgangssignale (S4, S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) und/oder das gemeinsame vektorielle Filterausgangssignal (S4) auszuwerten und/oder zu analysieren und/oder mittels computerimplementierter Verfahren zu verarbeiten und/oder einen oder mehrere Musterdatensätze (MDS) zu erzeugen und anderen externen Systemen und/oder internen Vorrichtungsteilen (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder bereitzuhalten und/oder zu übergeben .
Vorzugsweise ist zumindest eine, besser zwei, besser drei, besser vier, besser fünf der folgenden Vorrichtungsteilgruppen vektoriell ausgelegt:

• Gruppe 1: Der erste vektorielle Signalgenerator (G1), das vektorielle LED-Modulationssignal (S5w), der vektorielle Lichtquellentreiber (LDRV), das vektorielle Sendesignal (S5), die vektorielle Lichtquelle (LED).
• Gruppe 2: das erste vektorielle optische System.
• Gruppe 3: vektorielle Sensorelement (SE).
• Gruppe 4: das zweite vektorielle optische System
• Gruppe 5: der vektorielle Fotodetektor (PD), das vektorielle Empfängerausgangssignal (S0), der vektorielle erste Verstärker (V1), das verstärkte Empfängerausgangssignal (S1) bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal (S1), der vektorielle Mehrfachkorrelators (LIV).

Dies kann zusammengefasst werden in eine Anforderung, dass vorzugsweise zumindest Teilgruppen des Sensorelementkanals vektoriell ausgelegt sind.
Mikrooptik
Das Trägersubstrat (1360) kann dabei auch mikrooptische Funktionselemente umfassen. Hier eine beispielhafte unvollständige Liste:

- Mikrooptische Linsen: Mikrooptische Linsen werden verwendet, um Licht zu fokussieren oder zu kollimieren. Sie bestehen oft aus einer Sammellinse oder einer Mikrolinse, die in den Wafer integriert werden kann.
- Mikrostrukturierte optische Filter: Diese Filter nutzen mikrooptische Strukturen, um bestimmte Wellenlängenbereiche zu blockieren oder durchzulassen. Beispiele hierfür sind Mikro-Gitterfilter oder mikrooptische Interferenzfilter.
- Mikrooptische Wellenleiter: Mikrooptische Wellenleiter werden verwendet, um Licht innerhalb des Wafers zu führen und zu leiten. Sie können beispielsweise in Form von mikrooptischen Fasern oder Wellenleiterstrukturen realisiert werden.
- Mikrospiegel: Mikrospiegel bestehen aus kleinen, beweglichen Spiegeln, die das einfallende Licht in verschiedene Richtungen reflektieren können. Sie ermöglichen die optische Steuerung von Lichtstrahlen und werden oft in der optischen Kommunikation oder in der optischen Schaltertechnologie eingesetzt.
- Mikrostrukturen für die Oberflächenstrukturierung: Mikrooptische Oberflächenstrukturen können verwendet werden, um das einfallende Licht zu streuen, zu brechen oder zu polarisieren. Solche Strukturen können beispielsweise in Form von Mikroprismen, Mikrogittern oder Mikroreliefs realisiert werden.
- Mikrooptische Beugungsgitter: Mikrooptische Beugungsgitter bestehen aus regelmäßigen mikrooptischen Strukturen, die das einfallende Licht in verschiedene Beugungsordnungen aufspalten. Sie werden häufig in spektralen Analysegeräten oder als optische Kodierstrukturen eingesetzt.
- Mikrooptische Phasenelemente: Mikrooptische Phasenelemente ermöglichen die Manipulation der Phasen des einfallenden Lichts. Dazu gehören zum Beispiel Mikrooptische Phasengitter, die die Phasenverteilung des Lichts modulieren und zur Erzeugung von Interferenzmustern verwendet werden können.
- Mikrooptische Detektoren: Mikrooptische Detektoren sind optische Sensoren, die in den Wafer integriert werden können. Sie können zum Beispiel Fotodioden, Fototransistoren oder andere lichtempfindliche Elemente umfassen. Diese Detektoren wandeln Lichtsignale in elektrische Signale um und werden in optischen Kommunikationssystemen oder Sensoren eingesetzt.
- Mikrooptische Strahlteiler und Koppler: Diese Funktionselemente ermöglichen die Aufteilung oder Kopplung von Licht in mehrere Kanäle. Sie werden oft in optischen Kommunikationssystemen, optischen Schaltern oder optischen Sensoren eingesetzt.
- Mikrooptische Hohlraumresonatoren: Mikrooptische Hohlraumresonatoren bestehen aus mikrostrukturierten Materialien, die Licht in einem begrenzten Volumen einschließen und bestimmte Resonanzmoden aufweisen. Sie werden in optischen Filtern, Lasern oder als optische Verstärker verwendet.

In der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren können mikrooptische Vorrichtungen in Kombination mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren verwendet werden, um Informationen über analytische Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Umgebung der NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu erhalten. Das hier vorgelegte Dokument nennt einige Wechselwirkungen zwischen mikrooptischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren:

1. Lichtemission und -absorption: NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können Licht emittieren und absorbieren, wobei ihre optischen Eigenschaften von der Umgebung und den Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren beeinflusst werden. Mikrooptische Vorrichtungen wie Mikrospiegel, Mikroresonatoren oder mikrostrukturierte optische Wellenleiter können verwendet werden, um mit dem Licht NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu steuern und zu manipulieren. Durch die Beobachtung von Veränderungen in der Lichtemission oder -absorption der paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren können Informationen über analysierte Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren gewonnen werden.
2. Lichtführung und -kopplung: Mikrooptische Vorrichtungen können verwendet werden, um Licht auf die NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu fokussieren, zu lenken oder zu koppeln. Durch die präzise Steuerung des Lichtwegs und der Lichtintensität können gezielte Wechselwirkungen zwischen dem Licht und den NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren hergestellt werden. Dies ermöglicht die Detektion von optischen Signaländerungen, die auf die Anwesenheit oder Interaktion von analytischen Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zurückzuführen sind.
3. Plasmonische Wechselwirkungen: Mikrooptische Vorrichtungen können plasmonische Strukturen enthalten, die die Wechselwirkung zwischen Licht und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren verstärken. Plasmonische Effekte können genutzt werden, um die Empfindlichkeit und Auflösung der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren zu verbessern. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in plasmonische Strukturen können kleinste Veränderungen in der optischen Eigenschaft der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren detektiert werden, was zu hoher Empfindlichkeit bei der Detektion von Analyten und/oder physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führt.
4. Spektrale Analyse: Mikrooptische Vorrichtungen können verwendet werden, um das emittierte oder absorbierte Licht von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren spektral zu analysieren. Durch die Aufspaltung des Lichts in verschiedene spektrale Komponenten können Informationen über die spektrale Signatur der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und deren Veränderungen aufgrund von Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren erhalten werden.
5. Interferenz und Modulation: Mikrooptische Vorrichtungen können Interferenz- und Modulationstechniken nutzen, um Veränderungen in der optischen Phase oder Intensität zu erfassen. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in Interferometer- oder Modulationsstrukturen können geringfügige Veränderungen in den optischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren detektiert werden, die auf die Anwesenheit oder Interaktion von analytischen Substanzen und/oder Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren hinweisen.
6. Kohärenzeffekte: NV-Zentren und/oder paramagnetische Zentren können kohärente optische Signale erzeugen, die zur Messung von Phasen- und Frequenzänderungen verwendet werden können. Mikrooptische Vorrichtungen können dazu dienen, die Kohärenz der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren zu erhalten und zu verbessern. Durch die präzise Kontrolle der Kohärenzeigenschaften können subtile optische Signale detektiert werden, die auf die Anwesenheit oder Wechselwirkung mit analytischen Substanzen und/oder Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren hinweisen.
7. Polarisationsempfindlichkeit: NV-Zentren und/oder der paramagnetische Zentren zeigen eine starke Empfindlichkeit gegenüber der Polarisation des Lichts. Mikrooptische Vorrichtungen können dazu verwendet werden, die Polarisation des Lichts, das auf die NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren trifft, zu manipulieren und zu analysieren. Durch die Messung von Polarisationseffekten können Informationen über die Umgebung der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren und die Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder mit physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren gewonnen werden.
8. Nahfeldoptik: Mikrooptische Vorrichtungen können in Kombination mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zur Nahfeldoptik genutzt werden. Dies ermöglicht die Manipulation und Erfassung von Licht im Bereich des optischen Nahfelds, was eine hohe räumliche Auflösung und beispielsweise eine verbesserte Wechselwirkung mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren bietet. Durch die gezielte Kontrolle des Lichtfelds in der Nähe der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren können Informationen über die Substanzen in unmittelbarer Nähe und/oder physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren erhalten werden.
9. Integration von Mikrolinsen oder Mikroobjektiven: Mikrooptische Vorrichtungen können Mikrolinsen oder Mikroobjektive enthalten, die dazu dienen, das Licht auf die NV-Zentren und/oder die paramagnetischen Zentren zu fokussieren oder das emittierte Licht zu sammeln. Durch die präzise Kontrolle der Linsenposition und -geometrie können optimale Lichtverhältnisse für die Wechselwirkung mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren geschaffen werden.
10. Wellenleiter-Integration: Mikrooptische Vorrichtungen können optische Wellenleiterstrukturen enthalten, die das Licht zu den NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren leiten oder das emittierte Licht sammeln. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder von paramagnetischen Zentren in diese Wellenleiterstrukturen können die Wechselwirkungen zwischen dem Licht und den analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren verstärkt und gezielt gesteuert werden.

Diese Wechselwirkungen zwischen mikrooptischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren eröffnen eine breite Palette von Anwendungen in der optischen Sensorik, der chemischen Analyse, der Biotechnologie und anderen Bereichen. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren in mikrooptische Systeme können hochempfindliche, hochauflösende und präzise Messungen von analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren ermöglicht werden.
Mikrofluidik
In der Mikrofluidik gibt es verschiedene Funktionselemente, die für die Integration in das Trägersubstrat (1360) in Frage kommen. Hier sind einige Beispiele:

- Mikrokanäle: Mikrokanäle sind winzige Kanäle, die Flüssigkeiten oder Gase auf mikroskopischer Skala transportieren können. Sie können in den Wafer integriert werden, um Fluidströme zu lenken, zu mischen oder zu trennen. Mikrokanäle können beispielsweise für die Durchführung von Lab-on-a-Chip-Anwendungen, zur Analyse von biologischen Proben oder für die chemische Reaktionstechnik verwendet werden.
- Mikroventile: Mikroventile dienen zur Steuerung des Flusses in Mikrokanälen. Sie ermöglichen das Öffnen, Schließen oder Regulieren des Flüssigkeitsstroms. Mikroventile können beispielsweise in mikrofluidischen Systemen eingesetzt werden, um den Fluss zu stoppen oder umzuleiten und damit eine Wechselwirkung zwischen den NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu beeinflussen.
- Mikropumpen: Mikropumpen erzeugen Druckunterschiede, um Flüssigkeiten in Mikrokanälen zu bewegen. Sie können beispielsweise mit Hilfe von piezoelektrischen oder elektro-osmotischen Effekten arbeiten. Mikropumpen ermöglichen die aktive Steuerung des Flusses und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen wie medizinischer Diagnostik, chemischer Analytik oder Mikroreaktionssystemen.
- Mikrostrukturierte Mischkammern: Mikrostrukturierte Mischkammern werden verwendet, um Flüssigkeiten oder Gase effizient zu mischen. Sie enthalten spezielle Strukturen wie Wirbelgeneratoren oder mikrostrukturierte Hindernisse, um eine schnelle und homogene Mischung zu erreichen. Mikrostrukturierte Mischkammern finden Anwendung in chemischen Reaktionssystemen, biologischen Analysen oder in der Lab-on-a-Chip-Technologie.
- Mikrofilter und Separationsstrukturen: Mikrofilter und Separationsstrukturen dienen zur Trennung von Partikeln oder Verunreinigungen in Flüssigkeiten. Sie können beispielsweise aus mikrostrukturierten Membranen, Mikro-Gewebe- oder Mikro-Sieben bestehen. Solche Strukturen werden in der Mikrofluidik verwendet, um Proben zu filtern, Zellen zu sortieren oder Partikel abzutrennen.

Diese Funktionselemente können in das Trägersubstrat (1360) bei Bedarf integriert werden, indem sie mit Hilfe von Mikrofabrikationsprozessen wie der Fotolithographie, der Ätztechnik, der additiven Fertigung , des Sprtzgusses oder der Beschichtungstechnik etc. erzeugt werden. Die Integration von Mikrofluidikelementen in das Trägersubstrat (1360) ermöglicht die Miniaturisierung und Integration von Flüssigkeitsmanipulationssystemen auf einem Chip.
In der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik mit paramagnetischen Zentren können mikrofluidische Vorrichtungen in Kombination mit NV-Zentren bzw. paramagnetischen Zentren verwendet werden, um Informationen über analytische Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu erhalten. Hier sind einige bekannte Wechselwirkungen zwischen mikrofluidischen Vorrichtungen und NV-Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik mittels paramagnetischer Zentren. Das hier vorgelegte Dokument beschreibt hiermit die Kombination der hier vorgestellten Verfahren und Vorrichtungen auf Basis einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit den im Folgenden beispielhaft aufgelisteten Wechselwirkungen:

1. Fluoreszenzdetektion: Paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren können Fluoreszenzstrahlung (FL) emittieren, das als fluoreszentes Signal detektiert werden kann. Mikrofluidische Vorrichtungen können verwendet werden, um Proben mit analytischen Substanzen in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu platzieren. Wenn die analytischen Substanzen mit den NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren wechselwirken, können Änderungen im jeweiligen Fluoreszenzsignal beobachtet werden. Dies ermöglicht die Detektion und Quantifizierung von Analyten und/oder die Detektion von Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren.
2. Magnetfeldmessungen: NV-Zentren und/oder paramagnetische Zentren zeigen eine empfindliche Abhängigkeit ihrer optischen Eigenschaften von Magnetfeldern. Mikrofluidische Vorrichtungen können verwendet werden, um Proben mit magnetischen Substanzen in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu platzieren. Die Wechselwirkung zwischen den magnetischen Substanzen und den NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führt zu Änderungen im jeweiligen optischen Fluoreszenzsignal der Intensität (I_ist(t)) der Fluoreszenzstrahlung (FL), die zur Messung von Magnetfeldern genutzt werden können.
3. Oberflächenplasmonenresonanz (SPR): Mikrofluidische Vorrichtungen können speziell gestaltete Oberflächenstrukturen enthalten, die die Wechselwirkung zwischen NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren einerseits und analytischen Substanzen andererseits verstärken. Durch die Kombination von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren mit Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) können winzige Änderungen in der optischen Eigenschaft der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren detektiert werden, was zu hoher Empfindlichkeit bei der Detektion von Analyten und/oder der Detektion von Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führt.
4. Chemische Reaktionen: Mikrofluidische Vorrichtungen können verwendet werden, um chemische Reaktionen zwischen analytischen Substanzen einerseits und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu ermöglichen. Durch die präzise Steuerung von Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Druck und Flussrate können spezifische chemische Reaktionen initiiert und verfolgt werden. Die resultierenden Veränderungen in den optischen oder magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können Informationen über die analysierten Substanzen und/oder Informationen über physikalische Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren liefern.

Diese Wechselwirkungen ermöglichen die Anwendung von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der Sensordiagnostik, der chemischen Analytik, der medizinischen Diagnostik und anderen Bereichen. Die Integration von mikrofluidischen Vorrichtungen erlaubt eine präzise Steuerung der Probenumgebung und eine effiziente Analyse von Analyten durch die Nutzung der einzigartigen optischen und magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren.
Mikromechanik
In der Mikromechanik gibt es verschiedene Funktionselemente, die für die Integration in das Trägersubstrat (1360) in Frage kommen. Hier sind einige Beispiele:

- Mikroaktoren: Mikroaktoren sind mechanische Bauteile, die translatorische und/oder rotatorische Bewegungen oder Verformungen auf mikroskopischer Skala erzeugen können. Sie können beispielsweise in Form von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) realisiert werden und verschiedene Aktionsprinzipien umfassen, wie zum Beispiel elektrostatische, piezoelektrische oder elektromagnetische Aktoren. Mikroaktoren finden Anwendung in Bereichen wie der Optik, der Robotik, der Sensorik oder der Medizintechnik.
- Mikrosensoren: Mikrosensoren dienen zur Erfassung physikalischer Größen wie Druck, Temperatur, Beschleunigung oder chemischer Parameter auf mikroskopischer Skala. Sie können beispielsweise in Form von MEMS-Sensoren realisiert werden und verschiedene Wirkprinzipien umfassen, wie zum Beispiel Kapazitanz, piezoresistive oder optische Sensoren. Mikrosensoren werden in vielen Anwendungen eingesetzt, darunter Automobilelektronik, medizinische Diagnostik, Umweltüberwachung und Industrieautomatisierung.
- Mikrostrukturen: Mikrostrukturen umfassen eine Vielzahl von mikromechanischen Strukturen wie Balken, Federn, Hebel oder Zahnradsysteme. Diese Strukturen können verwendet werden, um mechanische Funktionen zu realisieren, wie zum Beispiel die Kraftübertragung, die Bewegungsumsetzung oder die Energieübertragung. Mikrostrukturen werden in vielen Anwendungen eingesetzt, darunter mechanische Schalter, Mikrogetriebe, Mikroaktuatoren oder Mikropumpen.
- Mikroresonatoren: Mikroresonatoren sind mechanische Strukturen, die Schwingungen mit bestimmten Resonanzfrequenzen erzeugen können. Sie können beispielsweise in Form von Mikrobrücken, Mikroklammern oder Mikro-Biegebalken realisiert werden. Mikroresonatoren finden Anwendung in der Präzisionstechnik, der Frequenznormierung, der Sensorik oder der Schwingungsanalyse.
- Mikrostrukturierungstechniken: Neben den einzelnen Funktionselementen sind auch mikrofabrikationstechnische Verfahren und Techniken Teil der Mikromechanik. Dazu gehören beispielsweise die fotolithographische Strukturierung, die Ätztechnik, die Dünnschichttechnologie oder die Mikrofertigungstechniken. Diese Techniken ermöglichen die präzise Herstellung von mikromechanischen Strukturen und die Integration von Funktionselementen in einen Wafer.

Die Integration dieser Funktionselemente und Techniken in dem Trägersubstrat (1360) ermöglicht die Herstellung von Mikromechanik-basierten Bauteilen und Systemen auf einem Chip.
Die Kombination von mikromechanischen Vorrichtungen, insbesondere, wenn diese ferro- oder permanentmagnetische Vorrichtungsteile umfassen, mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren ermöglicht die Nutzung der einzigartigen Eigenschaften von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren für die Detektion und Charakterisierung von analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren. Hier sind einige bekannte Wechselwirkungen zwischen mikromechanischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder in der Sensorik paramagnetischer Zentren:

1. Oberflächenfunktionalisierung: Mikromechanische Vorrichtungen können mit Oberflächenstrukturen oder Beschichtungen, insbesondere ferro- oder permanentmagnetische Beschichtungen, versehen werden, um NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu immobilisieren oder zu positionieren und/oder magnetische Funktionselemente in die Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu bringen. Durch die gezielte Platzierung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der Nähe der zu analysierenden Substanzen können spezifische Wechselwirkungen ermöglicht werden, die zu detektierbaren Veränderungen in den optischen oder magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führen.
2. Schwingungsanalyse: Mikromechanische Vorrichtungen können verwendet werden, um die mechanischen Einflüsse auf NV-Zentren und/oder paramagnetische Zentren mittels ferro- und permanentmagnetischen Funktionselementen zu analysieren. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in mikromechanische Resonatoren oder Biegebalken und/oder ferro- oder permanentmagnetische Vorrichtungsteile können mechanische Kräfte oder Verformungen erfasst werden, die beispielsweise durch Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder physikalische Parameter wie Druck, Beschleunigung, Rotation, Kraft, Spannung hervorgerufen werden. Diese Veränderungen können beispielsweise als Indikatoren für die Anwesenheit oder Konzentration der analytischen Substanzen und/oder physikalische Parameter dienen.
3. Kraftdetektion: NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder die Systeme aus diesen und ferro- oder permanentmagnetische Vorrichtungsteilen können empfindlich auf mechanische Kräfte reagieren, die auf sie ausgeübt werden. Mikromechanische Vorrichtungen können verwendet werden, um die Wechselwirkungskräfte zwischen NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren einerseits und analytischen Substanzen zu erfassen. Durch die Messung der Änderungen in den optischen oder magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können Informationen über die analysierten Substanzen und/oder Informationen über physikalische Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder über die ferro- oder permanentmagnetischen Vorrichtungsteile gewonnen werden.
4. Druck- und Spannungsmessung: NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können als druck- und spannungsempfindliche Sensoren dienen. Mikromechanische Vorrichtungen können verwendet werden, um Druck- oder Spannungsänderungen in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu erzeugen, ggf. in Änderungen von Magnetfeldern zu wandeln und zu messen. Dies ermöglicht die Analyse von mechanischen Eigenschaften von Materialien oder die Detektion von Druck- oder Spannungsänderungen in analytischen Proben oder Materialien.
5. Akustische Detektion: Mikromechanische Vorrichtungen können als akustische Transduktoren fungieren, um Schallwellen zu erzeugen oder zu erfassen. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in solche Vorrichtungen können akustische Wechselwirkungen zwischen den NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren einerseits und den zu analysierenden Substanzen bzw. physikalischer Parameter andererseits beispielsweise mittels magnetischer Vorritungsteile erfasst werden. Dies ermöglicht die akustische Detektion und Charakterisierung von Analyten und/oder von physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren.

Diese direkten Wechselwirkungen zwischen mikromechanischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren eröffnen neue Möglichkeiten für die Anwendung von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und indirekte Wechselwirkungen über magnetische ferro- oder pemenentmagnetische Vorrichtungsteile in der Sensorik, insbesondere in Bereichen wie der Materialcharakterisierung, der Umweltüberwachung, der medizinischen Diagnostik und der Nanotechnologie. Die genaue Ausgestaltung und Integration dieser Vorrichtungen hängen jedoch von den spezifischen Anwendungen ab.
Wesentliche Erkenntnis zur Produzierbarkeit
Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments wurde erkannt, dass zwar die Verwendung vieler Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle (ND) zur einer Verschmierung der V-Formationen der Fluoreszenzstrukturen der Einkristalle (siehe 1) führt, dies jedoch nicht für die äußeren Resonanzkanten (22, 25, siehe 2) gilt. Eine Grundidee ist daher NV-Diamantpulver bzw. Kristallpulver mit paramagnetischen Zentren für die Sensorelemente (SE) anstelle von Einkristallen zu verwenden und die Resonanzkanten auszumessen, um auf die magnetische Flussdichte und/oder die Mikrowellenfrequenz zu schließen. Die äußere V-Formation bleibt nämlich erhalten. (siehe 2)
Je nach unbekannter Mikrowellenfrequenz (ω_nk) und magnetischer Flussdichte (B_ext) verschiebt sich die Position dieser V-Formation in dem Diagramm der 2. Die unbekannte magnetische Flussdichte (B_ext) überlagert sich summierend mit einer von der vorgeschlagenen Vorrichtung erzeugten, bekannten zusätzlichen magnetischen Flussdichte (B_ad) zur magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, die die vertikale Position der V-Formation in 2 bestimmt. Das Mikrowellensignal (S_ωnk) mit unbekannter Mikrowellenfrequenz (ω_nk) wird einem Mikrowellensignal mit bekannter Mikrowellenfrequenz zugemischt. Eines der Seitenbänder und das Trägersignal sollten weggefiltert werden. Das nicht weggefilterte Seitenband verschiebt dann die V-Formation in der 2 in der Horizontalen.
Aus der Verschiebung der V-Formation kann dann auf die magnetische Flussdichte B_ext und die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_nk geschlossen werden. Sofern zwei Mikrowellensignale mit zwei unbekannten Mikrowellenfrequenzen zugemischt werden, verdoppelt sich die V-Formation an zwei unterschiedlichen horizontalen Positionen. Damit kann über eine Kreuzkorrelation zwischen der V-Formation ohne Zumischung und mit den Formationen mit Zumischungen über die Mikrowellenfrequenzen auf das Mikrowellenspektrum der Zumischung geschlossen werden.
Um die unbekannte Mikrowellenfrequenz zu bestimmen, ist besonders vorteilhaft den markantesten Punkt der V-Formation zu bestimmen, da dieser unabhängig von äußeren Einflüssen in seiner Form ist und vorbekannt und vorbestimmbar ist. Dies ist die Spitze (30) der V-Formation (22, 25) Statt der Spitze (30) der V-Formation (22, 25) können selbstverständlich auch funktionsäquivalente Informationen, wie z.B. zwei Punkte auf dem linken Ast der V-Formation und zwei Punkte auf dem rechten Ast der V-Formation verwendet werden. Die Steigungen der Graden durch die zwei Punkte auf dem linken Ast der V-Formation ist vorbekannt. Die Steigungen der Graden durch die zwei Punkte auf dem Rechten Ast der V-Formation ist vorbekannt. Damit kann nach Kenntnis von vier solchen Punkten die Position der Spitze der V-Formation aus den Positionen dieser vier Punkte im Diagramm aus magnetischer Flussdichte und Mikrowellenfrequenz ermittelt werden.
Bei der Ausarbeitung des Vorschlags für die Bestimmung der Position der unteren Spitze der V-Form in der X-Y-Ebene, also der Lage der V-Formation, können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. Der folgende Text führt nun sind fünf beispielhafte Verfahren zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus nächstem ersten Messparameter und nächstem zweiten Messparameter auf:

1. Rasterverfahren: Bei diesem Verfahren wird der Messbereich in ein regelmäßiges Raster unterteilt. Die Steuervorrichtung kann systematisch die Messpunkte des Rasters abarbeiten, beginnend von einem Startpunkt. Der nächste Messpunkt wird in vordefinierter Reihenfolge ausgewählt, zum Beispiel durch schrittweise Erhöhung oder Verringerung des ersten und/oder zweiten Messparameters. Dieses Verfahren ermöglicht eine gleichmäßige Abdeckung des Messbereichs, kann jedoch ineffizient sein, wenn die V-Formation nicht regelmäßig ist.
2. Schrittweitenanpassung: Hierbei wird die Schrittweite zur Anpassung der Messparameter basierend auf den bisherigen Messungen verwendet. Die Steuervorrichtung startet mit einem bestimmten Schritt und passt diesen anhand der erfassten Messwerte an. Wenn der Betrag des Gradienten des Messwerts des Sensorelements zunimmt, kann die Schrittweite verringert werden, um eine genauere Bestimmung der Lage der V-Formation zu ermöglichen. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine iterative Anpassung und kann je nach Komplexität der V-Formation Zeit in Anspruch nehmen.
3. Gradientenverfahren: Das Gradientenverfahren nutzt den Gradienten des Messwerts des Sensorelements, um die Richtung der maximalen Steigung zu bestimmen. Die Steuervorrichtung kann die Messparameter entlang dieser Richtung anpassen, um den nächsten Messpunkt zu bestimmen. Durch die Berücksichtigung des Gradienten kann das Verfahren schnell zur Spitze der V-Formation führen. Jedoch kann es in Regionen mit flachem Gradienten oder wenn die V-Formation asymmetrisch ist, weniger effektiv sein.
4. Optimierungsalgorithmen: Es können verschiedene Optimierungsalgorithmen wie der Nelder-Mead-Algorithmus oder der Powell-Algorithmus eingesetzt werden, um die Position der V-Formation zu bestimmen. Diese Algorithmen verwenden eine Kombination aus direkter Suche und Gradienteninformation, um den nächsten Messpunkt zu finden. Sie können effizient sein, erfordern jedoch möglicherweise komplexe mathematische Berechnungen und mehr Rechenleistung.
5. Machine-Learning-Methoden: Fortgeschrittene Machine-Learning-Techniken wie neuronale Netzwerke oder genetische Algorithmen können verwendet werden, um die Lage der V-Formation zu bestimmen. Diese Ansätze können aus den bisherigen Messdaten lernen und eine Vorhersage für den nächsten Messpunkt treffen. Dies erfordert jedoch eine umfangreiche Datensammlung und Modelltrainingsphase, bevor das System einsatzbereit ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswahl des am besten geeigneten Verfahrens von verschiedenen Faktoren abhängt, die Genauigkeitsanforderungen, die verfügbaren Ressourcen und der Kontext der Anwendung.
Eine eingehende Analyse und Bewertung dieser Faktoren ermöglichen die Auswahl des am besten geeigneten Verfahrens zur Bestimmung der Position der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene. Dabei sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:

• Komplexität der V-Formation: Je komplexer die Form der V-Formation ist, - also je mehr Merkmale der 2 und der nachfolgenden Figuren berücksichtigt werden, desto anspruchsvoller kann die Bestimmung der Lage sein. Da die inneren Strukturen der V-Formation der 2 asymmetrisch und nichtlinear sind, können Verfahren wie das Gradientenverfahren oder Machine-Learning-Methoden besonders vorteilhaft sein, um genaue Ergebnisse zu erzielen.
• Genauigkeitsanforderungen: Die erforderliche Präzision beeinflusst die Wahl des Verfahrens. Wenn hohe Genauigkeit erforderlich ist, können Optimierungsalgorithmen oder präzisionsbasierte Schrittweitenanpassungsmethoden eingesetzt werden. Bei weniger strengen Anforderungen kann ein Rasterverfahren oder ein gröberes Schrittweitenanpassungsverfahren ausreichen.
• Verfügbare Ressourcen: Die zur Verfügung stehenden technischen Ressourcen, wie Rechenleistung, Stromverbrauch, funktionale Sicherheit, Speicherplatz oder Messinstrumente, können die Auswahl beeinflussen. Komplexere Verfahren wie Machine-Learning-Methoden erfordern möglicherweise mehr Ressourcen für das Training von Modellen oder die Verarbeitung großer Datenmengen.
• Kontext der Anwendung: Der spezifische Anwendungsbereich und die zugrunde liegenden Rahmenbedingungen spielen ebenfalls eine Rolle. In einigen Anwendungen kann eine schnelle, aber grobe Näherung ausreichend sein, während andere Anwendungen eine detaillierte und präzise Bestimmung erfordern.

Die Auswahl des besten Verfahrens zur Bestimmung der Position der Spitze der V-Formation erfordert eine sorgfältige Abwägung dieser Faktoren. Oftmals ist es auch hilfreich, verschiedene Verfahren zu kombinieren oder anzupassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Es kann empfehlenswert sein, eine Prototypentwicklung oder Simulation durchzuführen, um die Leistung der verschiedenen Verfahren zu evaluieren und die passendste Lösung für die konkrete Situation zu identifizieren
Bestimmung der Position der V-Formation
Die hier vorgestellte Vorrichtung ermöglicht also die Vermessung eines zweidimensionalen Feldes aus magnetischer Gesamtflussdichte B_Σ bzw. der externen magnetischen Flussdichte B_ext und Mikrowellenfrequenz ω_nk. (siehe auch 2) Je nach angelegter Mikrowellenfrequenz ω_nk und nach magnetischer Gesamtflussdichte B_Σ befindet sich die V-Formation aus der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 an einer anderen Position im zweidimensionalen Feld der beiden Messparameter Gesamtflussdichte B_Σ und Mikrowellenfrequenz ω_nk. Die Form der V-Formation aus unterer Resonanzkante 22 und der oberer Resonanzkante 25 bleibt dabei unverändert.
Die typischerweise auftretende Aufgabe ist daher oft, die exakte Lage der V-Formation aus der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 und dabei die exakte Position der Spitze 30 dieser V-Formation möglichst präzise und schnell zu bestimmen, um die Werte der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 und der Nullpunktsflussdichte B₀, die die Position 30 der Spitze 30 der V-Formation aus der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 kennzeichnen, zu ermitteln und dann auf die jeweils gesuchten Messwerte zu schließen.
Da die Vorrichtung in der Regel nur einige wenige, diskrete Punkte vermessen kann, wendet die Steuervorrichtung der Vorrichtung bevorzugt ein computerimplementiertes Iterationsverfahren an, um die Messwerte schnell zu präzisieren. Im Folgenden führt daher das hier vorgelegte Dokument einige mögliche Verfahren an, die die Steuervorrichtung der Vorrichtung zur Präzisierung der Messpunkte benutzen kann. Wenn im Folgenden von Messparametern und zwar einem ersten Messparameter und einem zweiten Messparameter die Rede ist, so sind damit die beiden Parameter magnetische Flussdichte und Mikrowellenfrequenz gemeint. Mit der X-Y-Ebene ist die Ebene aus diesen beiden Messparametern gemeint. Eine Kernidee ist, dass die Steuervorrichtung fortschrittliche computerimplementierte Kl-Methoden anwendet, um auf Basis der vorhergehenden Messergebnisse die nächsten Messpunkte zu bestimmen und so die Präzision mit maximaler Geschwindigkeit zu steigern. Ein Messpunkt (auch Arbeitspunkt des Systems genannt) umfasst dabei typischerweise immer einen bestimmten Wert der magnetischen Flussdichte und einen bestimmten Wert des Mikrowellenfrequenz.
Machine Learning
Für die Bestimmung des nächsten Messpunkts aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter mittels Machine-Learning-Methoden können verschiedene Ansätze verwendet werden. Hier sind fünf bekannte Machine-Learning-Methoden zur Lösung dieses Problems:

1. Neuronale Netzwerke: Neuronale Netzwerke sind eine leistungsstarke Methode im Bereich des Machine Learnings. Durch das Training eines neuronalen Netzwerks mit geeigneten Eingabe- und Ausgabedaten kann es eine Funktion erlernen, um den nächsten Messpunkt basierend auf den aktuellen Messungen vorherzusagen. Dabei können verschiedene Architekturen wie einfache Feedforward-Netzwerke oder rekurrente neuronale Netzwerke eingesetzt werden.
2. Genetische Algorithmen: Genetische Algorithmen nutzen evolutionäre Prinzipien, um die optimale Lösung zu finden. Durch die Definition geeigneter Fitnessfunktionen und die Anwendung von genetischen Operatoren wie Mutation und Rekombination können genetische Algorithmen den nächsten Messpunkt schrittweise verbessern und anpassen, um die Lage der V-Formation zu bestimmen.
3. Entscheidungsbäume: Entscheidungsbäume sind ein intuitives und interpretierbares Machine-Learning-Modell. Durch das Trainieren eines Entscheidungsbaums mit den vorhandenen Messdaten kann er verwendet werden, um den nächsten Messpunkt basierend auf den aktuellen Messungen auszuwählen. Die Entscheidungsbäume können in enger Verbindung mit anderen Methoden wie dem Random Forest eingesetzt werden, um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern.
4. Support Vector Machines (SVM): SVM ist eine Methode des überwachten Lernens, die bei der Klassifizierung und Regression eingesetzt werden kann. Durch das Training einer SVM mit den vorhandenen Messdaten kann sie verwendet werden, um den nächsten Messpunkt vorherzusagen. SVM kann insbesondere dann nützlich sein, wenn die V-Formation nichtlinear separierbar ist.
5. K-means-Clustering: K-means ist ein Clustering-Algorithmus, der verwendet werden kann, um die V-Formation in verschiedene Cluster zu unterteilen. Durch das Trainieren eines K-means-Modells mit den vorhandenen Messdaten können die Clusterzentren ermittelt werden, und der nächste Messpunkt kann in der Nähe des geeignetsten Clusterzentrums gewählt werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Wahl der besten Methode von verschiedenen Faktoren abhängt, darunter die verfügbaren Daten, die Anzahl der Messungen, die Genauigkeitsanforderungen und der Kontext der Anwendung. Die Auswahl der richtigen Machine-Learning-Methode erfordert möglicherweise Experimente und Bewertungen der Leistungsfähigkeit verschiedener Ansätze.
Optimierungsalgorithmen
Für die Bestimmung des nächsten Messpunkts aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter können verschiedene Optimierungsalgorithmen verwendet werden. Hier sind fünf beispielhafte Optimierungsalgorithmen, die für dieses Sensorsystem bei einer Nacharbeit relevant sein könnten:

1. Gradientenabstieg: Der Gradientenabstieg ist ein Optimierungsalgorithmus, der versucht, das Minimum einer Funktion zu finden, indem er entlang des negativen Gradienten schrittweise absteigt. In diesem Fall könnte der Algorithmus den negativen Gradienten des Betrags des Gradienten des Sensorelementmesswerts nach dem ersten und zweiten Messparameter berechnen und den nächsten Messpunkt basierend auf der Abstiegsrichtung auswählen.
2. Genetische Algorithmen: Genetische Algorithmen können auch für die Optimierung des nächsten Messpunkts verwendet werden. Indem sie eine Population von Kandidatenlösungen verwenden und genetische Operatoren wie Rekombination und Mutation anwenden, können genetische Algorithmen die Lage der V-Formation schrittweise verbessern und den nächsten Messpunkt bestimmen.
3. Partikelschwarmoptimierung (PSO): Bei der Partikelschwarmoptimierung wird eine Gruppe von virtuellen Partikeln verwendet, die sich durch den Suchraum - hier der Ebene aus magnetischer Flussdichte und Mikrowellenfrequenz bewegen. Jedes virtuelle Partikel speichert seine eigene Position und Geschwindigkeit und passt diese anhand des bisher besten Ergebnisses und des global besten Ergebnisses nach der Messung an. Durch die Interaktion und Zusammenarbeit der Partikel kann PSO eine gute Lösung finden, indem es den Suchraum effektiv erkundet.
4. Nelder-Mead-Algorithmus: Der Nelder-Mead-Algorithmus ist ein direkter Optimierungsalgorithmus, der ohne Gradienteninformationen auskommt. Er verwendet ein Simplex, das eine geometrische Struktur im Suchraum darstellt. Der Algorithmus führt Iterationen durch, bei denen er die besten, schlechtesten und mittleren Punkte des Simplex verwendet, um die nächste Position zu bestimmen. Dieser Algorithmus kann effektiv sein, wenn der Suchraum nicht differenzierbar ist.
5. Simulated Annealing: Simulated Annealing ist ein probabilistischer Optimierungsalgorithmus, der von der Metallbearbeitungstechnik „annealing“ inspiriert ist. Der Algorithmus simuliert das Erwärmen und langsames Abkühlen eines Metalls, um seine Kristallstruktur zu optimieren. Ähnlich wird beim Simulated Annealing der Suchraum erkundet und gelegentlich schlechtere Lösungen akzeptiert, um aus lokalen Minima zu entkommen und ein globales Minimum zu finden.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswahl des am besten geeigneten Optimierungsalgorithmus von verschiedenen Faktoren abhängt, darunter die Komplexität der V-Formation und der ggf. berücksichtigten inneren Strukturen der V-Formation, die Anzahl der verfügbaren Messungen, die Genauigkeitsanforderungen und die verfügbaren Ressourcen. Die Wahl des richtigen Optimierungsalgorithmus erfordert möglicherweise Experimente und Evaluierung der Leistungsfähigkeit verschiedener Ansätze.
Machine-Learning-Methoden ähnlich der Bayes'schen Optimierung
Für die Bestimmung des nächsten Messpunkts aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene zu bestimmen, könnten verschiedene Machine-Learning-Methoden ähnlich der Bayes'schen Optimierung eingesetzt werden. Hier sind fünf wichtige Methoden, die in diesem Kontext relevant sein könnten:

• Bayes'sche Optimierung: Die Bayes'sche Optimierung ist eine probabilistische Methode zur globalen Optimierung unter Unsicherheit. Sie kombiniert die Modellierung der Zielfunktion mit einer Bayesianischen Wahrscheinlichkeitsschätzung, um eine möglichst effiziente Suche nach dem optimalen Punkt zu ermöglichen. Dabei wird ein probabilistisches Modell erstellt, das die Zusammenhänge zwischen den Eingangsparametern (erster Messparameter und zweiter Messparameter) und den Zielfunktionswerten (Position der V-Formation) erfasst. Aufgrund dieser Modellierung wird eine probabilistische Suche durchgeführt, die die Exploration des Suchraums mit der Ausbeutung bereits bekannter guter Bereiche kombiniert. Die Bayes'sche Optimierung kann daher dazu beitragen, mit möglichst wenigen Iterationen die Lage und die Position der Spitze der V-Formation zu bestimmen.
• Random Forest Regression: Random Forest Regression ist eine Ensemble-Methode, die auf Entscheidungsbäumen basiert. Sie kann verwendet werden, um die Beziehung zwischen den Eingangsparametern (erster Messparameter, zweiter Messparameter) und den Zielfunktionswerten (Position der V-Formation) zu modellieren. Durch den Einsatz mehrerer Entscheidungsbäume, die zufällig erstellt werden und eine Vorhersage treffen, kann ein robustes Modell erstellt werden, das auch nichtlineare Zusammenhänge erfassen kann.
• Gaussian Process Regression: Gaussian Process Regression ist eine nichtparametrische Methode, die die Unsicherheit in den Daten berücksichtigt. Sie verwendet einen Satz von Funktionen, um die Zusammenhänge zwischen den Eingangsparametern und den Zielfunktionswerten zu modellieren. Dabei wird eine Verteilung über mögliche Funktionen erstellt, die zu den beobachteten Daten passen. Diese Methode kann effektiv sein, um die Unsicherheit in den Vorhersagen zu quantifizieren und eine gute Schätzung der Position der V-Formation zu liefern.
• Künstliche Neuronale Netze: Künstliche Neuronale Netze sind eine leistungsstarke Klasse von Machine-Learning-Modellen, die in der Lage sind, komplexe Zusammenhänge zwischen den Eingangsparametern und den Zielfunktionswerten zu modellieren. Durch das Training eines neuronalen Netzes auf den vorhandenen Daten kann eine Funktion erlernt werden, die den nächsten Messpunkt vorhersagt. Künstliche Neuronale Netze können sowohl für Regression als auch für Klassifikation eingesetzt werden und bieten Flexibilität und hohe Kapazität zur Modellierung komplexer Vorgänge.
• Gradientenbasierte Optimierung: Bei der gradientenbasierten Optimierung wird der Gradient der Zielfunktion bezüglich der Eingangsparameter berechnet und zur Bestimmung des nächsten Messpunkts verwendet. Der Gradient zeigt die Richtung des steilsten Anstiegs der Zielfunktion an, was darauf hinweist, in welche Richtung die Parameter angepasst werden müssen, um eine Verbesserung zu erzielen.
• Ein bekannter Algorithmus für die gradientenbasierte Optimierung ist das Gradientenabstiegsverfahren. Es beginnt mit einem initialen Messpunkt und iterativ wird der Gradient an diesem Punkt berechnet. Anschließend wird der nächste Messpunkt entlang des negativen Gradienten gewählt, um die Zielfunktion zu minimieren. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis ein Konvergenzkriterium erfüllt ist oder eine ausreichend gute Lösung gefunden wurde.
• Das Gradientenabstiegsverfahren kann effektiv sein, wenn die Zielfunktion differenzierbar ist und die Parameter einen stetigen Suchraum bilden. Allerdings kann es in komplexen Optimierungsproblemen stecken bleiben, wenn das Verfahren in lokale Minima oder Sattelpunkte gerät. Um diesem Problem entgegenzuwirken, können Techniken wie Momentum, AdaGrad oder Adam angewendet werden, um die Konvergenz zu beschleunigen und lokale Minima zu umgehen.

Es ist zu beachten, dass die Gradientenbasierte Optimierung nicht explizit auf Bayes'sche Optimierung abzielt. Die Bayes'sche Optimierung verwendet probabilistische Modelle, um den Suchraum zu modellieren und eine Balance zwischen Exploration und Ausbeutung zu finden. Im Gegensatz dazu optimiert die gradientenbasierte Methode direkt den Wert der Zielfunktion und betrachtet die Unsicherheit nicht explizit. Beide Ansätze können jedoch in Kombination verwendet werden, indem beispielsweise eine Bayes'sche Optimierung zur globalen Suche und die gradientenbasierte Optimierung zur Feinabstimmung in der Nähe einer Lösung eingesetzt werden.
Der Gradientenbasierten Optimierung wird verwendet, um den nächsten Messpunkt in Richtung des steilsten Anstiegs der Zielfunktion zu bestimmen. Dieser Ansatz erfordert, dass die Zielfunktion differenzierbar ist, um den Gradienten berechnen zu können. Durch die Verwendung des Gradienten kann die Steuervorrichtung des Sensorsystems den nächsten Messpunkt iterativ anpassen, um die V-Formation in der X-Y-Ebene zu lokalisieren.
Um die Suche effizienter zu gestalten, können verschiedene Optimierungsalgorithmen auf der Grundlage des Gradienten eingesetzt werden. Hier sind zwei wichtige Optimierungsalgorithmen:

• Gradientenabstieg: Beim Gradientenabstieg wird der Gradient der Zielfunktion berechnet und entgegengesetzt zur Richtung des steilsten Abstiegs der Zielfunktion verwendet. Der Algorithmus aktualisiert iterativ die Werte der Eingangsparameter (erster Messparameter, zweiter Messparameter), um den nächsten Messpunkt näher an die Spitze der V-Formation zu bringen. Der Gradientenabstieg ist ein einfacher und weit verbreiteter Optimierungsalgorithmus, der jedoch möglicherweise in lokalen Minima stecken bleiben kann.
• Stochastischer Gradientenabstieg: Der stochastische Gradientenabstieg ist eine Variante des Gradientenabstiegs, bei der der Gradient auf Basis einer zufälligen Teilmenge der verfügbaren Datenpunkte berechnet wird. Anstatt den Gradienten über den gesamten Datensatz zu berechnen, wird der stochastische Gradientenabstieg verwendet, um die Berechnung des Gradienten effizienter zu gestalten und die Konvergenz zu beschleunigen. Dieser Algorithmus eignet sich gut für große Datensätze und kann die Anzahl der benötigten Iterationen reduzieren.

Diese Optimierungsalgorithmen können verwendet werden, um den nächsten Messpunkt aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter zu bestimmen und somit die Position der V-Formation in der X-Y-Ebene zu bestimmen. Durch die Anwendung von Machine-Learning-Methoden und Optimierungsalgorithmen kann das Sensorsystem die Lage und die Position der V-Formation mit möglichst wenigen Iterationen bestimmen und die Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene genau lokalisieren.
Random Forest Regression
Das Sensorsystem umfasst in einer Ausprägung eine Steuervorrichtung, die in der Lage ist, den ersten Messparameter innerhalb eines bestimmten Messparameterintervalls einzustellen und auch den zweiten Messparameter innerhalb eines anderen Messparameterintervalls einzustellen. Ein Sensorelement wird verwendet, um einen Sensorelementmesswert für einen eingestellten Messpunkt zu ermitteln. Dabei ist der Messwert abhängig von den Werten des ersten und zweiten Messparameters. Zur präzisen Bestimmung des nächsten Messpunkts mit möglichst wenigen Iterationen wird ein computerimplementiertes Verfahren der Random Forest Regression angewendet.
In einer Ausprägung des Vorschlags wird das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression genutzt, um die Lage der Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information in der X-Y-Ebene zu bestimmen. Hierbei werden der erste Messparameter als X-Koordinate und der zweite Messparameter als Y-Koordinate verwendet. Dies ermöglicht eine effiziente Positionsermittlung der V-Formation.
Darüber hinaus hält die Steuervorrichtung die bestimmte Position der unteren Spitze der V-Formation für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereit. Dies gewährleistet, dass die ermittelten Daten von anderen Systemen genutzt werden können.
Das Sensorsystem kombiniert das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung, um die Position der unteren Spitze der V-Formation basierend auf den Messparametern zu bestimmen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Dabei ist das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression auf einem speicherbasierten Medium gespeichert und wird von einem Prozessor der Steuervorrichtung ausgeführt. Das speicherbasierte Medium kann beispielsweise ein Computerprogrammprodukt, eine Festplatte, ein Flash-Speicher oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium sein. Durch diese Implementierung wird eine effiziente und zuverlässige Bestimmung der Position der V-Formation ermöglicht.
Die Steuervorrichtung des Sensorsystems umfasst einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält den Code für das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression, während der Prozessor den Code aus dem Speicher abruft und ausführt. Dies stellt sicher, dass das Verfahren korrekt und effizient ausgeführt wird.
In einer Variante des Vorschlags kann das Sensorsystem eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, die eine Datenübertragung zwischen dem Sensorsystem und anderen Systemen ermöglicht. Dadurch können die ermittelten Positionsdaten der V-Formation einfach an andere Systeme weitergegeben und zur weiteren Verarbeitung genutzt werden.
Des Weiteren kann das Sensorsystem mit einem Datenbanksystem verbunden sein, in dem die ermittelten Positionsinformationen der V-Formation gespeichert werden. Dies ermöglicht eine einfache und strukturierte Verwaltung der Positionsdaten für zukünftige Analysen oder Auswertungen.
Ein weiterer Vorteil des Sensorsystems besteht darin, dass das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression flexibel anpassbar ist. Durch das Hinzufügen oder Entfernen von Trainingsdaten kann das Verfahren verbessert und an verschiedene Einsatzszenarien angepasst werden. Dies ermöglicht eine optimale Leistung des Sensorsystems in verschiedenen Anwendungsbereichen und Umgebungen.
Ein weiterer Vorteil des Sensorsystems liegt in seiner Skalierbarkeit. Durch die Verwendung von Speichermedien wie RAM oder NVM kann das Sensorsystem problemlos an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Dadurch wird eine effiziente und zuverlässige Verarbeitung großer Datenmengen ermöglicht.
Darüber hinaus bietet das Sensorsystem eine hohe Genauigkeit und Präzision bei der Bestimmung der Position der V-Formation. Durch die Kombination des Sensorelements mit dem computerimplementierten Verfahren der Random Forest Regression werden mögliche Messfehler minimiert und die Messgenauigkeit maximiert.
Ein weiterer wichtiger Aspekt des Sensorsystems ist seine Robustheit und Zuverlässigkeit. Durch die Verwendung moderner Technologien und qualitativ hochwertiger Materialien gewährleistet das Sensorsystem eine langfristige und stabile Leistung auch unter anspruchsvollen Bedingungen.
Zusammenfassend bietet das Sensorsystem mit der Steuervorrichtung, dem Sensorelement und dem computerimplementierten Verfahren der Random Forest Regression eine effiziente, präzise und zuverlässige Lösung zur Bestimmung der Position einer V-Formation. Die Flexibilität, Skalierbarkeit und hohe Genauigkeit des Systems machen es ideal für verschiedene Anwendungen in Bereichen wie der Luftfahrt, Logistik oder auch dem Tierverhalten. Durch die Nutzung von modernen Technologien und Materialien setzt das Sensorsystem neue Maßstäbe in der Positionsbestimmung und ermöglicht innovative Lösungen für die Herausforderungen unserer Zeit.
Gaussian Process Regression
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems umfasst das Sensorsystem eine Steuervorrichtung zur Einstellung eines ersten Messparameters innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und eines zweiten Messparameters innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls. Ein Sensorelement ermittelt einen Sensorelementmesswert abhängig von den eingestellten Messparametern für einen bestimmten Messpunkt. Das Sensorsystem verwendet ein computerimplementiertes Verfahren der Gaussian Process Regression, das von der Steuervorrichtung angewendet wird, um den nächsten Messpunkt basierend auf dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen.
In einer Ausprägung des Sensorsystems wird das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression eingesetzt, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Durch die präzise Bestimmung der Lage der Spitze (30) der V-Formation ermöglicht das Sensorsystem eine genaue Positionierung.
In einer weiteren Ausprägung wird das Sensorsystem verwendet, um die Position der Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Dies ermöglicht die genaue Erfassung und Bereitstellung der Spitzenposition, die von einem übergeordneten System genutzt werden kann, um optimale Koordination und Steuerung von Prozessen zu ermöglichen, bei denen die Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder der Wert einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder der Wert einer funktionsäquivalente Informationen von Bedeutung ist.
Das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression in Verbindung mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung ermöglicht eine präzise und effiziente Bestimmung der Position der unteren Spitze der V-Formation basierend auf den Messparametern. Dies wird erreicht, indem das Verfahren Schritte zur Optimierung der nächsten Messpunkte basierend auf der Unsicherheit der Vorhersagen verwendet und adaptiv die Verteilung der Messpunkte anpasst, um die Lage der V-Formation effizienter zu bestimmen.
Ein weiterer Vorteil des Sensorsystems besteht darin, dass das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression auf einem speicherbasierten Medium gespeichert ist und von einem Prozessor der Steuervorrichtung ausgeführt wird. Das speicherbasierte Medium kann beispielsweise ein Computerprogrammprodukt, eine Festplatte, ein Flash-Speicher oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium (NVM) sein. Dadurch wird die Flexibilität und Skalierbarkeit des Systems erhöht.
In einer Variante des Vorschlags umfasst die Steuervorrichtung des Sensorsystems einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher den Code für das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression enthält und der Prozessor den Code aus dem Speicher abruft und ausführt. Dadurch wird eine effiziente Ausführung des Verfahrens gewährleistet und ermöglicht eine schnelle und präzise Bestimmung der Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder einer funktionsäquivalenten Informationen.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung zusätzliche Erläuterungen der Funktionsweise des Sensorsystems und des computerimplementierten Verfahrens der Gaussian Process Regression bietet. Durch die Anwendung der Gaussian Process Regression werden die nächsten Messpunkte basierend auf den nächsten ersten und zweiten Messparametern bestimmt. Dabei werden möglichst wenige Iterationen benötigt, um eine hohe Genauigkeit und Effizienz zu gewährleisten.
Die Verwendung der Gaussian Process Regression ermöglicht die präzise Bestimmung der Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene durch die Nutzung des ersten Messparameters als X-Koordinate und des zweiten Messparameters als Y-Koordinate. Durch die effiziente Positionserfassung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder einer funktionsäquivalenten Informationen kann das Sensorsystem in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.
Die Steuervorrichtung des Sensorsystems speichert den bestimmten Positionswert der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder einer funktionsäquivalenten Informationen für die Verwendung durch ein übergeordnetes System. Dies ermöglicht eine nahtlose Integration des Sensorsystems in ein umfassendes System und bietet eine zuverlässige Informationsgrundlage für übergeordnete Prozesse.
Durch die Kombination des computerimplementierten Verfahrens der Gaussian Process Regression mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung werden die Messparameter verwendet, um die Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder eine daraus abgeleitete Informationen und/oder eine funktionsäquivalente Informationen n genau zu bestimmen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Diese Integration ermöglicht eine präzise Steuerung und optimale Nutzung der V-Formation in verschiedenen Anwendungen.
Zusammenfassend bietet das Sensorsystem mit dem computerimplementierten Verfahren der Gaussian Process Regression eine effiziente und präzise Methode zur Bestimmung der Position der V-Formation. Die Verwendung eines speicherbasierten Mediums, das den Code für das Verfahren enthält, und die Einbindung eines Prozessors ermöglichen eine optimale Ausführung des Verfahrens. Dadurch werden genaue Positionsergebnisse erzielt und eine zuverlässige Grundlage für übergeordnete Systeme bereitgestellt.
künstliche neuronale Netzwerkmodelle
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems umfasst die Steuervorrichtung eine Prozessoreinheit (Steuervorrichtung CTR) und ein Speichermedium (RAM, NVM), wobei der Speichermedium (RAM, NVM) vorzugsweise den Code für das computerimplementierte Verfahren unter Anwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle enthält und die Prozessoreinheit den Code aus dem Speichermedium abruft und ausführt. Dadurch wird eine effiziente Ausführung des Verfahrens gewährleistet und ermöglicht eine schnelle und präzise Bestimmung der Lage der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information.
In einer Variante des Vorschlags wird das computerimplementierte Verfahren unter Anwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle verwendet, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene basierend auf dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Durch die Anwendung dieses Verfahrens mit möglichst wenigen Iterationen wird eine hohe Genauigkeit und Effizienz bei der Positionserfassung erreicht.
Die Steuervorrichtung des Sensorsystems hält die bestimmte Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder eine daraus abgeleitete Information und/oder eine funktionsäquivalente Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereit. Dadurch wird eine nahtlose Integration des Sensorsystems in ein umfassendes System ermöglicht und eine zuverlässige Informationsgrundlage für übergeordnete Prozesse geschaffen.
Das computerimplementierte Verfahren unter Anwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle ist vorzugsweise auf einem speicherbasierten Medium gespeichert, wie beispielsweise einem RAM (Random Access Memory) oder einem NVM (Non-Volatile Memory), und wird von der Prozessoreinheit der Steuervorrichtung ausgeführt. Diese Speicherung und Ausführung ermöglichen eine optimale Nutzung und Skalierbarkeit des Verfahrens.
Das Sensorsystem bietet somit eine effiziente und präzise Methode zur Bestimmung der Lage der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information. Durch die Verwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle in Kombination mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung werden die Messparameter verwendet, um die Position präzise zu bestimmen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung und optimale Nutzung der V-Formation in verschiedenen Anwendungen.
Weiterhin ist das Sensorsystem flexibel und vielseitig einsetzbar, da es verschiedene Arten von speicherbasierten Medien unterstützt, wie beispielsweise Computerprogrammprodukte, Festplatten, Flash-Speicher oder andere nichtflüchtige Speichermedien. Dadurch kann das Sensorsystem an die spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten der jeweiligen Anwendung angepasst werden.
Gradientenbasierte Optimierung
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird ein computerimplementiertes Verfahren der gradientenbasierten Optimierung angewendet, um die genaue Position der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Position in der X-Y-Ebene zu bestimmen. Das Verfahren nutzt die Steuervorrichtung, um den nächsten Messpunkt basierend auf den ersten und zweiten Messparametern mit möglichst wenigen Iterationen zu ermitteln.
Das Sensorsystem ermöglicht eine präzise Bestimmung der Position der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Position durch die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung. Die Steuervorrichtung stellt sicher, dass der erste und zweite Messparameter innerhalb ihrer jeweiligen Intervalle eingestellt werden, um genaue Messwerte zu erzielen. Durch die Anwendung des Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung werden die nächsten Messpunkte mit hoher Effizienz und Genauigkeit bestimmt, wodurch eine präzise Positionserfassung ermöglicht wird.
Die Kombination aus dem Sensorelement und der Steuervorrichtung ermöglicht die genaue Bestimmung der Position der Spitze 30 der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Position. Das Sensorsystem kann die Positionsinformationen für eine Vielzahl von Anwendungen bereitstellen, wie beispielsweise in der Luftfahrt, Robotik, Logistik und Landwirtschaft.
Die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung bietet zahlreiche Vorteile. Durch die Nutzung des Gradienten des Sensorelementmesswerts nach den Messparametern können genaue und effiziente Messpunkte ermittelt werden. Das Verfahren ermöglicht zudem adaptive Schritte, um die Schrittweite oder das Schrittverfahren anzupassen, was zu einer verbesserten Anpassungsfähigkeit führt. Zusätzlich können weitere Optimierungstechniken wie konjugierte Gradienten oder L-BFGS eingesetzt werden, um eine noch effizientere und genauere Bestimmung der Positionen zu erreichen.
Das Sensorsystem umfasst vorzugsweise die Steuervorrichtung umfasst einen Prozessor und einen nichtflüchtigen Speicher, der den Code für das computerimplementierte Verfahren der gradientenbasierten Optimierung enthält. Dadurch kann der Prozessor den Code abrufen und ausführen, um die Bestimmung der Positionen der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen zu ermöglichen. Die Verwendung eines nichtflüchtigen Speichermediums gewährleistet, dass der Code dauerhaft gespeichert und jederzeit abgerufen werden kann.
Die Benutzerschnittstelle des Sensorsystems ermöglicht es dem Benutzer, die Einstellungen der Messparameterintervalle anzupassen und die Ergebnisse der Positionserfassung abzurufen. Dadurch wird eine benutzerfreundliche Anpassung an unterschiedliche Anforderungen und Anwendungsszenarien ermöglicht.
Das Sensorsystem ist in der Lage, die Position der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Position in Echtzeit zu bestimmen und die Ergebnisse an ein übergeordnetes System zu übermitteln. Dies ermöglicht eine Echtzeitüberwachung und -verarbeitung der Positionsdaten für eine schnelle Reaktion und Entscheidungsfindung.
Zusätzlich zur Beschreibung des Sensorsystems umfasst die Patentanmeldung auch weitere Ansprüche. In einer Variante des Vorschlags kann eine computerimplementierte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden. Diese Vorrichtung umfasst einen Prozessor (Steuervorrichtung CTR) und einen Speicher (RAM, NVM), der den Code für das computerimplementierte Verfahren enthält und vom Prozessor (Steuervorrichtung CTR) abgerufen und ausgeführt wird.
Ein weiteres Speichermedium (RAM, NVM) kann verwendet werden, um den Code für das computerimplementierte Verfahren zu speichern. Dieses Speichermedium (RAM, NVM) wird in Verbindung mit der Steuervorrichtung des Sensorsystems verwendet.
Eine Benutzerschnittstelle ermöglicht die Einstellung der Messparameterintervalle und den Abruf der Ergebnisse der Positionserfassung. Dadurch wird dem Benutzer eine einfache Interaktion mit dem Sensorsystem ermöglicht.
Das übergeordnete System kommuniziert mit dem Sensorsystem und empfängt die Positionsergebnisse. Diese Ergebnisse können für weitere Verarbeitung oder Anzeige verwendet werden, um beispielsweise ein koordiniertes Verhalten von mehreren Sensorsystemen zu ermöglichen. Durch den Austausch von Positionsdaten zwischen den einzelnen Sensorsystemen können sie gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten, wie zum Beispiel der Überwachung eines großen Gebiets oder der Durchführung kooperativer Prozesse und Verfahren.
Darüber hinaus bietet das Sensorsystem die Möglichkeit zur Integration mit anderen Systemen oder Plattformen. Zum Beispiel könnte es in ein Flugzeug oder eine Drohne integriert werden, um eine präzise Positionsbestimmung während des Fluges durch Nutzung des Erdmagnetfeldes zu ermöglichen. Es könnte auch in autonome Fahrzeuge integriert werden, um deren Navigation zu verbessern und Kollisionen zu vermeiden.
Das Sensorsystem könnte auch in der Landwirtschaft eingesetzt werden, um die Position von landwirtschaftlichen Geräten oder Fahrzeugen zu bestimmen und sie bei der Ausführung von Aufgaben wie dem Pflügen, Säen oder Ernten zu unterstützen. Die präzise Positionsbestimmung kann dazu beitragen, die Effizienz und Genauigkeit landwirtschaftlicher Prozesse zu verbessern.
Des Weiteren könnte das Sensorsystem in der Robotik verwendet werden, um die Position von Robotern in einer Produktionsumgebung oder in anderen Anwendungen zu erfassen. Dadurch können Roboter präzise Aufgaben ausführen, Kollisionen vermeiden und effizient mit anderen Robotern oder menschlichen Arbeitskräften zusammenarbeiten.
Insgesamt ermöglicht das beschriebene Sensorsystem mit seinem computerimplementierten Verfahren der gradientenbasierten Optimierung eine präzise und effiziente Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Durch die Integration in verschiedene Systeme und Anwendungen eröffnet es vielfältige Möglichkeiten zur Verbesserung von Prozessen, Sicherheit und Koordination.
Gradientenabstieg
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems kommuniziert das übergeordnete System mit dem Sensorsystem und empfängt die Positionsergebnisse. Diese Ergebnisse, die die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information repräsentieren, können für weitere Verarbeitung oder Anzeige verwendet werden, um beispielsweise ein koordiniertes Verhalten von mehreren Sensorsystemen zu ermöglichen.
Das Sensorsystem nutzt ein computerimplementiertes Verfahren des Gradientenabstiegs, um mit möglichst wenigen Iterationen die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Das Verfahren des Gradientenabstiegs ermöglicht eine effiziente und genaue Positionsbestimmung, indem es adaptive Schritte zur Anpassung der Schrittweite oder des Schrittverfahrens verwendet. Dadurch kann der nächste Messpunkt präzise ermittelt werden.
Um die Genauigkeit und Effizienz weiter zu verbessern, können dem computerimplementierten Verfahren des Gradientenabstiegs auch weitere Optimierungstechniken wie konjugierte Gradienten oder L-BFGS (Limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno) hinzugefügt werden. Diese Techniken tragen dazu bei, die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information noch genauer zu bestimmen.
Um die Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen, verfügt die Steuervorrichtung über eine Benutzerschnittstelle, die es dem Benutzer ermöglicht, Einstellungen wie das erste Messparameterintervall und das zweite Messparameterintervall anzupassen. Darüber hinaus können die Ergebnisse der Positionsbestimmung über die Benutzerschnittstelle abgerufen werden.
Das Sensorsystem ist in der Lage, die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information in Echtzeit zu bestimmen und die Ergebnisse an das übergeordnete System in Echtzeit zu übermitteln. Dadurch wird eine Echtzeitüberwachung und - steuerung ermöglicht.
Zur Implementierung des beschriebenen Verfahrens ist eine computerimplementierte Vorrichtung vorgesehen, die einen Prozessor und einen Speicher umfasst. Der Speicher enthält den Code für das computerimplementierte Verfahren des Gradientenabstiegs, während der Prozessor den Code aus dem Speicher abruft und ausführt.
Zusätzlich ist vorzugsweise ein nichtflüchtiges Speichermedium (NVM) vorgesehen, das den Code für das computerimplementierte Verfahren des Gradientenabstiegs speichert und in Verbindung mit der Steuervorrichtung des Sensorsystems verwendet wird. Dadurch kann das Verfahren auch auf andere Systeme oder Plattformen übertragen und dort genutzt werden
Die Benutzerschnittstelle ermöglicht es dem Benutzer, die Messparameterintervalle anzupassen und die Ergebnisse der Positionsbestimmung abzurufen. Dies erhöht die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Sensorsystems. Der Benutzer kann die Messparameterintervalle je nach den spezifischen Anforderungen und Umgebungsbedingungen anpassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Der benutzer kann eine Vorrichtung sein.
Darüber hinaus ermöglicht die Benutzerschnittstelle dem Benutzer einen bequemen Zugriff auf die ermittelten Positionsdaten der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Diese Informationen können für verschiedene Zwecke genutzt werden, beispielsweise zur Überwachung und Analyse der V-Formation oder zur Integration in ein übergeordnetes System.
Die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens des Gradientenabstiegs in Verbindung mit adaptiven Schritten und weiteren Optimierungstechniken gewährleistet eine effiziente und genaue Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Durch die Anpassung der Schrittweite oder des Schrittverfahrens kann das Sensorsystem die Position mit hoher Präzision bestimmen und gleichzeitig den Berechnungsaufwand minimieren.
Die Echtzeitfähigkeit des Sensorsystems ermöglicht eine schnelle und kontinuierliche Erfassung der Positionsdaten der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Dies ist besonders wichtig in Anwendungen, in denen Echtzeitinformationen erforderlich sind, um beispielsweise eine reibungslose Navigation oder Koordination mehrerer Sensorsysteme zu gewährleisten.
Die Implementierung des computerimplementierten Verfahrens des Gradientenabstiegs in einer computerimplementierten Vorrichtung mit Prozessor (Steuervorrichtung CTR) und Speicher (RAM, NVM) bietet eine effiziente und flexible Lösung. Der Code für das Verfahren kann auf dem Speichermedium als Speicher (RAM, NVM) gespeichert und bei Bedarf vom Prozessor abgerufen und ausgeführt werden. Dadurch wird eine einfache Integration des Sensorsystems in bestehende Systeme oder Plattformen ermöglicht.
Das nichtflüchtige Speichermedium (NVM) dient als zuverlässige und dauerhafte Aufbewahrung des Codes für das Verfahren. Dadurch kann das Sensorsystem auch nach einem Neustart oder einem Stromausfall seine Funktionalität beibehalten und nahtlos wieder aufgenommen werden.
Insgesamt ermöglicht das Sensorsystem mit dem computerimplementierten Verfahren des Gradientenabstiegs eine präzise, effiziente und Echtzeit-Positionsbestimmung der unteren Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information. Die Benutzerschnittstelle, die Anpassungsmöglichkeiten und die Integration in bestehende Systeme tragen zur Vielseitigkeit und Anwendbarkeit des Sensorsystems bei. Durch die Verbesserung der Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen in verschiedenen Anwendungsbereichen kann das Sensorsystem zu einer optimierten Leistung und Effizienz beitragen.
stochastischer Gradientenabstieg
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird ein computerimplementiertes Verfahren des stochastischen Gradientenabstiegs eingesetzt, um den nächsten Messpunkt aus dem nächsten ersten und zweiten Messparameter zu bestimmen. Dadurch wird die Lage der Spitze 30 der V-Formation oder eine funktionsäquivalenten Information in der X-Y-Ebene mit möglichst wenigen Iterationen ermittelt. Das Verfahren nutzt den ersten Messparameter als X-Koordinate und den zweiten Messparameter als Y-Koordinate. Die Steuervorrichtung des Sensorsystems wendet adaptive Schritte an, um die Schrittweite oder das Schrittverfahren anzupassen, was eine effiziente und genaue Positionsbestimmung ermöglicht.
Die Verwendung des stochastischen Gradientenabstiegs in Verbindung mit adaptiven Schritten ermöglicht es dem Sensorsystem, präzise Messpunkte zu bestimmen und die Position der Spitze 30 der V-Formation oder eine funktionsäquivalenten Information genau zu erfassen. Durch die Anpassung der Schrittweite oder des Schrittverfahrens kann das Sensorsystem die Position mit hoher Präzision bestimmen und gleichzeitig den Berechnungsaufwand minimieren.
Die Verwendung von weiteren Optimierungstechniken wie Momentum oder Nesterov Momentum verbessert die Effizienz des stochastischen Gradientenabstiegs und trägt zu einer genaueren Positionsbestimmung bei. Diese Techniken ermöglichen es dem Sensorsystem, schneller konvergierende Lösungen zu finden und potenzielle lokale Minima zu überwinden.
Die Steuervorrichtung des Sensorsystems ist mit einer Benutzerschnittstelle ausgestattet, die es dem Benutze, der auch eine Vorrichtung sein kann, r ermöglicht, das Messparameterintervall anzupassen und die Ergebnisse der Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen abzurufen. Die Benutzerschnittstelle bietet interaktive Einstellungsmöglichkeiten, z. B. Schieberegler oder Eingabefelder, um das Messparameterintervall anzupassen. Darüber hinaus wird sie vorzugsweise der beabsichtigten Benutzung durch menschliche Benutzer so ausgelegt, dass sie eine grafische Benutzeroberfläche bereitstellt, die die Position der Spitze 30 der V-Formation oder die funktionsäquivalente Information auf einem Diagramm in der X-Y-Ebene visuell darstellt und die numerischen Koordinaten anzeigt.
Durch die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens des stochastischen Gradientenabstiegs in Verbindung mit adaptiven Schritten und weiteren Optimierungstechniken gewährleistet das Sensorsystem eine effiziente und genaue Positionsbestimmung der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information. Die Benutzerschnittstelle ermöglicht eine einfache Anpassung der Messparameterintervalle und den bequemen Zugriff auf die Ergebnisse. Diese Funktionen tragen zur Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Sensorsystems bei.
Das Sensorsystem kann die Position der Spitze 30 der V-Formation oder eine funktionsäquivalente Information in Echtzeit bestimmen und die Ergebnisse in Echtzeit an ein übergeordnetes System übermitteln. Dies ermöglicht eine schnelle und kontinuierliche Erfassung der Positionsdaten und ist besonders wichtig in Anwendungen, in denen Echtzeitinformationen erforderlich sind, beispielsweise für eine präzise Navigation oder die Koordination mehrerer Sensorsysteme.
Gradientenbasierte Optimierung
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparmeterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Ein Sensorelement ist ebenfalls vorhanden, das abhängig von den eingestellten Messparametern einen Sensorelementmesswert liefert. Die Steuervorrichtung wendet ein computerimplementiertes Verfahren der gradientenbasierten Optimierung an, um den nächsten Messpunkt basierend auf den nächsten Messparametern zu bestimmen. Des Weiteren umfasst das Sensorsystem ein System zur Bestimmung der Position der Spitze einer V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information, wobei die Position durch die X-Koordinate des ersten Messparameters und die Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist. Eine Speichervorrichtung dient dazu, die bestimmte Position der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Zudem gibt es eine Benutzerschnittstelle, die es ermöglicht, die Messparameterintervalle einzustellen und die Ergebnisse der Position der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information abzurufen. Dabei kann eine Vorrichtung ein benutzer sein.
In einer Variante des Vorschlags kann eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem vorausgehenden Abschnitt bereitgestellt werden. Diese Vorrichtung umfasst einen Prozessor (Steuervorrichtung CTR) zur Ausführung des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung und zur Steuerung des Sensorsystems. Des Weiteren ist ein Speicher vorhanden, der den Code für das computerimplementierte Verfahren und die erforderlichen Daten speichert. Ein nichtflüchtiges Speichermedium wird in Verbindung mit der Steuervorrichtung des Sensorsystems verwendet, um den Code für das Verfahren und die erforderlichen Daten zu speichern.
Die Steuervorrichtung des Sensorsystems kann in einer Ausführungsform eine adaptive Schrittweitenanpassung im Rahmen des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung durchführen, um die Konvergenz des Verfahrens zu verbessern. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung eine Schrittverfahrensanpassung im Rahmen des Verfahrens durchführen, um die Effizienz zu optimieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Steuervorrichtung eine adaptive Anpassung der Messparameterintervalle basierend auf dem Verlauf des gradientenbasierten Optimierungsverfahrens durchführt, um die Suche nach der Position der V-Formation zu beschleunigen.
Das Sensorelement und/oder das Sensorsystem können eine Rauschunterdrückungsfunktion aufweisen, um Störeinflüsse auf die Messwerte zu reduzieren und die Genauigkeit der Bestimmung der Position der V-Formation zu verbessern. Die Benutzerschnittstelle kann zusätzlich eine Visualisierung der Position der V-Formation auf der X-Y-Ebene ermöglichen, um dem Benutzer eine intuitive Darstellung der ermittelten Position zu bieten. Die Speichervorrichtung kann weitere Informationen über die V-Formation speichern, um eine umfassende Charakterisierung zu ermöglichen.
Das computerimplementierte Verfahren der gradientenbasierten Optimierung kann verschiedene Optimierungstechniken verwenden, um den nächsten Messpunkt basierend auf den nächsten Messparametern zu bestimmen. Beispiele für solche Techniken sind das steepest-descent-Verfahren oder das Newton-Verfahren. Die Auswahl der geeigneten Optimierungstechnik kann von den spezifischen Anforderungen des Sensorsystems abhängen.
Die Bestimmung der Position der Spitze einer V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information kann in verschiedenen Anwendungen nützlich sein. Zum Beispiel könnte das Sensorsystem in der Luftfahrt eingesetzt werden, um die Position einer Flugzeugformation zu bestimmen. In der Robotik könnte es verwendet werden, um die Position eines Roboters zu ermitteln. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und hängen von den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Systems ab.
Insgesamt bietet das vorgeschlagene Sensorsystem mit dem computerimplementierten Verfahren der gradientenbasierten Optimierung eine effiziente und präzise Methode zur Bestimmung der Position einer V-Formation. Durch die Integration von Funktionen wie Rauschunterdrückung, Visualisierung und Speicherung wird eine umfassende Charakterisierung der V-Formation ermöglicht. Dies kann zu einer verbesserten Steuerung, Überwachung oder Analyse in verschiedenen Anwendungsbereichen führen.
Simulated Annealing
Das Sensorsystem umfasst eine Steuervorrichtung, die dazu dient, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Ein Sensorelement ermittelt einen Sensorelementmesswert in Abhängigkeit von den eingestellten Messparametern. Das Sensorsystem ist vorzugsweise in der Lage, Messpunkte im kartesischen Koordinatensystem zu bilden, wobei der erste Messparameter die x-Koordinate auf der x-Achse und der zweite Messparameter die y-Koordinate auf der y-Achse bestimmt und der Sensorelementmesswert die z-Koordinate auf der z-Achse bestimmt.
Des Weiteren kann das Sensorsystem die Position 30 der unteren Spitze einer V-Formation auf der X-Y-Ebene oder eine funktionsäquivalente Information, die aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate abgeleitet werden kann, bestimmen und ausgeben.
Für die Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information wird von der Steuervorrichtung das computerimplementierte Verfahren des Simulated Annealings angewendet. Dieses Verfahren ermöglicht es, den nächsten Messpunkt basierend auf den nächsten Messparametern zu bestimmen, um die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen. Die berechnete Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information wird dann für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitgehalten.
Zusätzlich zu den oben genannten Merkmalen umfasst das Sensorsystem weitere funktionale Eigenschaften und Vorteile. Eine Kommunikationsschnittstelle des Sensorsystems (z.B. eine Datenschnittstelle) ermöglicht die Übertragung der ermittelten Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information an das übergeordnete System. Eine Speichereinheit in der Steuervorrichtung enthält ein Speichermedium, auf dem das computerimplementierte Verfahren des Simulated Annealings gespeichert ist. Eine Datenanalyseeinheit (z.B. als Teil der Steuervorrichtung CTR und/oder Mustererkennungsvorrichtung MEV) führt eine Analyse der erfassten Sensorelementmesswerte und/oder des Filterausgangssignals (S4) durch, um Muster oder Strukturen zu erkennen und die Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information zu verbessern.
Die Benutzerschnittstelle ermöglicht es einem Benutzer, Eingaben für die Anpassung der Messparameter und die Steuerung des Verfahrens des Simulated Annealings vorzunehmen. Der Benutzer kann eine Vorrichtung sein. Eine Kalibrierungseinheit (z.B. als Teil der Steuervorrichtung CTR und/oder Mustererkennungsvorrichtung MEV) ermöglicht es, das Sensorsystem basierend auf bekannten Referenzwerten zu kalibrieren und eine genaue Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information sicherzustellen.
Durch die Verwendung einer hochauflösenden Sensorik im Sensorelement werden präzise Sensorelementmesswerte geliefert, was zu einer genauen Bestimmung der Position 30 führt. Dies ermöglicht eine präzise Lokalisierung der unteren Spitze der V-Formation oder eine genaue Bestimmung der funktionsäquivalenten Information.
Nelder-Mead-Algorithmus
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems erfolgt die Einstellung eines ersten Messparameters innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und eines zweiten Messparameters innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls durch eine Steuervorrichtung. Durch ein Sensorelement wird ein Sensorelementmesswert für einen eingestellten Messpunkt basierend auf dem ersten Messparameter und dem zweiten Messparameter ermittelt. Der Messwert des Sensorelements wird in ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem eingetragen, wobei die x-Koordinate auf der x-Achse durch den ersten Messparameter und die y-Koordinate auf der y-Achse durch den zweiten Messparameter bestimmt werden. Die z-Koordinate auf der z-Achse wird durch den Messwert des Sensorelements bestimmt. Eine Positionserkennungseinheit erkennt, dass die Maxima des Betrags des Gradienten des Messwerts des Sensorelements nach der x-Koordinate und der y-Koordinate eine V-Formation auf der X-Y-Ebene mit einer Spitze 30 dieser V-Formation ergeben. Die Aufgabe des Sensorsystems besteht darin, die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information zu bestimmen und auszugeben.
Gemäß einer Ausprägung des Sensorsystems gemäß dem vorausgehenden Abschnitt wird die Steuervorrichtung den Nelder-Mead-Algorithmus, ein computerimplementiertes Verfahren, zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus einem nächsten ersten Messparameter und einem nächsten zweiten Messparameter anwenden. Dadurch wird die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information berechnet und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitgestellt. Der Nelder-Mead-Algorithmus ist eine heuristische Optimierungsmethode, die auf einem iterativen Prozess zur Anpassung der Messparameter basiert, um die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder die funktionsäquivalente Information mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen. Dies ermöglicht eine effiziente und genaue Positionserkennung.
Die Steuervorrichtung des Sensorsystems kann auch ein gesondertes Speichermedium umfassen, wobei das Speichermedium die aktuellen Werte des ersten Messparameters, des zweiten Messparameters und des Sensorelementmesswerts speichert. Dadurch wird der Nelder-Mead-Algorithmus iterativ durchgeführt, um die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information zu bestimmen.
Zur Überprüfung der Konvergenz der Berechnung der Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder der funktionsäquivalenten Information kann die Steuervorrichtung eine Konvergenzkriteriumsprüfung durchführen und die Iterationen des Nelder-Mead-Algorithmus entsprechend beenden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Positionserkennung zuverlässig und präzise erfolgt.
Um Fehler in den Messungen des Sensorelements zu erkennen und zu korrigieren, kann die Steuerungsvorrichtung ein Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren verwenden. Dieses Verfahren ermöglicht es, Fehler in den Messungen des Sensorelements zu identifizieren und zu beheben.
Das Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren kann verschiedene Techniken umfassen, je nach den spezifischen Anforderungen des Systems. Eine Möglichkeit besteht darin, die erfassten Daten mit vordefinierten Schwellenwerten zu vergleichen. Wenn die Messwerte außerhalb der erwarteten Grenzen liegen, wird ein Fehler erkannt. In solchen Fällen kann die Steuervorrichtung geeignete Korrekturmaßnahmen ergreifen, um die Genauigkeit der Positionserkennung zu verbessern.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, statistische Methoden zur Fehlererkennung und -korrektur anzuwenden. Hierbei werden die Messwerte analysiert, um Abweichungen und Anomalien zu identifizieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen kann die Steuervorrichtung Fehlerkorrekturen durchführen, indem sie beispielsweise die Datenfilterung anpasst oder die Messwerte neu berechnet.
Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung auch auf Redundanz setzen, indem sie mehrere Sensorelemente verwendet. Durch den Vergleich der Messwerte der verschiedenen Sensorelemente kann die Vorrichtung Fehler erkennen und korrigieren, indem sie beispielsweise Ausreißerwerte eliminieren oder den Durchschnitt der Messungen verwendet.
Insgesamt dient die Fehlererkennungs- und Korrekturfunktion dazu, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Positionserkennung zu gewährleisten. Indem potenzielle Fehler erkannt und korrigiert werden, kann die Steuervorrichtung eine präzise Bestimmung der Position der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information ermöglichen.
Partikelschwarmoptimierung (PSO)
In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird das computerimplementierte Verfahren der Partikelschwarmoptimierung (PSO) angewendet, um den nächsten Messpunkt aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter zu bestimmen. Dabei simuliert die Steuervorrichtung eine Gruppe von Partikeln im mehrdimensionalen Suchraum, wobei jedes Partikel einen Satz von Messparametern repräsentiert. Die Partikel suchen nach dem Optimum der V-Formation, wobei die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate maximiert wird.
Das computerimplementierte Verfahren der Partikelschwarmoptimierung (PSO) verwendet eine Aktualisierungsfunktion für die Partikelpositionen, bei der die Partikel ihre Position basierend auf ihren aktuellen Positionen, ihren individuellen besten Positionen und den besten Positionen anderer Partikel aktualisieren. Dies führt zu einer Konvergenz zum Optimum der V-Formation und ermöglicht eine präzise Positionsermittlung.
Um eine zu schnelle Konvergenz oder ein Verlassen des Suchraums zu verhindern und eine umfassende Erkundung des Suchraums zu gewährleisten, wendet das computerimplementierte Verfahren der PSO verschiedene Geschwindigkeits- und Bewegungseinschränkungen für die Partikel an.
Das PSO-Verfahren verwendet ein vordefiniertes Abbruchkriterium, um den Suchprozess zu beenden. Dies kann geschehen, wenn eine bestimmte Anzahl von Iterationen erreicht ist oder eine vordefinierte Genauigkeit der Ermittlung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder der funktionsäquivalenten Information erreicht wurde. Dadurch wird eine effiziente und genaue V-Formationserkennung gewährleistet.
Um eine effiziente und genaue V-Formationserkennung zu ermöglichen, verwendet das computerimplementierte Verfahren der PSO eine adaptive Parameteranpassung. Die Steuervorrichtung passt die Parameter des PSO-Verfahrens basierend auf dem Fortschritt des Suchprozesses und der Qualität der ermittelten Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder der ermittelten funktionsäquivalenten Information an.
Das PSO-Verfahren enthält eine stochastische Komponente, die zufällige Schwankungen in den Partikelpositionen einführt. Dadurch wird eine breitere Exploration des Suchraums ermöglicht und das Risiko von lokalen Optima verringert.
Um eine schnellere Konvergenz und eine bessere Positionsermittlung zu erreichen, passt die Steuervorrichtung die Schrittweite der Partikel basierend auf der Konvergenzgeschwindigkeit und dem Fortschritt des Suchprozesses an. Dadurch wird eine effektive und effiziente Suche im Suchraum ermöglicht.
Um eine höhere Genauigkeit der Positionsermittlung zu erzielen, führen die Partikel in der Nähe vielversprechender Positionen 30 der unteren Spitze der V-Formation in der Mitte der V-Formation eine enge Spiralbewegung aus. Diese Spirale ermöglicht es den Partikeln, ihre Positionen feiner anzupassen und eine genauere Erfassung der Zielposition zu ermöglichen. Währenddessen halten die äußeren Partikel ihre Positionen stabil, um die Form der V-Formation beizubehalten und die Stabilität des Schwarmes zu gewährleisten.
Durch diese Kombination aus enger Spiralbewegung und Beibehaltung der V-Formation können die Partikel ihre Positionen kontinuierlich verbessern und die Zielverfolgungsgenauigkeit erhöhen. Darüber hinaus ermöglicht die enge Zusammenarbeit innerhalb des Schwarms eine effektive Informationsübertragung zwischen den Partikeln, was zu einer optimierten Positionsermittlung führt.
Das Verhalten der Partikel in der V-Formation ist ein Beispiel für ein kooperatives Verhalten, das in der Schwarmintelligenz häufig beobachtet wird. Durch die Zusammenarbeit und Kommunikation innerhalb des Schwarms können komplexe Aufgaben effizienter und genauer gelöst werden. Dieses Prinzip wird in verschiedenen Bereichen wie Robotik, Optimierungsalgorithmen und künstlicher Intelligenz angewendet, um vielfältige Probleme zu lösen und innovative Lösungen zu finden.
Genetische Algorithmen
In einer Ausprägung des vorgeschlagenen Sensorsystems zur Bestimmung der Position 30 der Spitze einer V-Formation in einer X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information werden folgende Komponenten verwendet:

Das Sensorsystem umfasst ein Sensorelement, das Messwerte abhängig von einem ersten und einem zweiten Messparameter erfasst. Ein Paar aus erstem und zweitem Messparameter bildet jeweils einen Messpunkt. Um die Messparameter innerhalb vordefinierter Messparmeterintervalle einzustellen, wird eine Steuervorrichtung verwendet.

Ein computerimplementiertes Verfahren, das vorzugsweise computerimplementiert genetische Algorithmen nutzt, kommt zum Einsatz, um den nächsten Messpunkt basierend auf dem nächsten ersten und zweiten Messparameter zu bestimmen. Dieses Verfahren ermöglicht eine effiziente Positionsbestimmung der Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information.
Eine Ausgabeeinheit dient vorzugsweise dazu, die Position 30 der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information bereitzustellen. Dabei wird vorzugsweise der erste Messparameter als X-Koordinate und der zweite Messparameter als Y-Koordinate verwendet. Diese Informationen können von einem übergeordneten System genutzt werden.
Das computerimplementierte Verfahren nutzt vorzugsweise ein Speichermedium (RAM, NVM) zur Speicherung der Daten, Parameter und Zwischenergebnisse des genetischen Algorithmus. Durch die Anwendung des genetischen Algorithmus wird die Position der Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information mit möglichst wenigen Iterationen bestimmt. Dabei werden die Messparameter durch den genetischen Algorithmus optimiert, um eine effiziente Positionsbestimmung zu gewährleisten.
Das Sensorsystem weist vorzugsweise eine Datenschnittstelle zur Kommunikation der Steuervorrichtung (CTR) mit dem übergeordneten System auf, um die Position 30 der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information bereitzustellen.
Das Sensorelement des Sensorsystems ist vorzugsweise ein neuartiges und erfinderisches Element, das den Messwert in Abhängigkeit von den Messparametern ermittelt und liefert. Dies ermöglicht eine präzise Positionsbestimmung der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information.
Das computerimplementierte Verfahren der genetischen Algorithmen verwendet vorzugsweise eine Mehrpunkt-Suche, bei der mehrere Messpunkte gleichzeitig im Suchraum erkundet werden. Dadurch wird die Effizienz des Verfahrens zur Positionsbestimmung der V-Formation gesteigert.
Das Sensorsystem verfügt über vorzugsweise eine Fehlererkennungs- und -korrekturfunktion, die es ermöglicht, Messfehler, Ausreißer oder Störungen im Messprozess zu identifizieren und zu eliminieren. Dadurch wird eine präzise Positionsbestimmung gewährleistet.
Zusätzlich bietet das Sensorsystem eine Datensicherungsfunktion, um die gespeicherten Daten langfristig zu sichern, zu archivieren oder wiederherzustellen und somit die Integrität der Messdaten zu gewährleisten.
Das Sensorsystem ist vorzugsweise erweiterbar und kann vorzugsweise um zusätzliche Komponenten oder Funktionen ergänzt werden, um den Anforderungen und Bedürfnissen der Benutzer gerecht zu werden. Mögliche Erweiterungen umfassen:

Zusätzliche Sensoren: Je nach Anwendungsbereich können weitere Sensoren hinzugefügt werden, um zusätzliche Daten zu erfassen. Beispielsweise könnten Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren oder Luftqualitätssensoren integriert werden, um umfassendere Umweltinformationen zu liefern.

Kommunikationsmodule: Um die Konnektivität des Sensorsystems zu verbessern, können Kommunikationsmodule wie WLAN, Bluetooth oder Mobilfunktechnologien integriert werden. Dadurch können die gesammelten Daten drahtlos an andere Geräte oder Cloud-Dienste übertragen werden.
Datenanalyse und -verarbeitung: Durch die Integration von leistungsstarker Software kann das Sensorsystem Daten in Echtzeit mittels computerimplentierter Verfahren analysieren und verarbeiten. Dies ermöglicht eine sofortige Reaktion auf bestimmte Ereignisse oder die Durchführung komplexer computerimplementierter Algorithmen zur Extraktion wertvoller Informationen.
Energieeffizienz: Um die Batterielebensdauer einer batteriegestützten Energieversorgung des Sensorsystems zu verlängern, kann das Sensorsystem mit energieeffizienten Komponenten ausgestattet werden. Dies umfasst beispielsweise den Einsatz von Low-Power-Mikrocontrollern, intelligentem Energiemanagement und Energierückgewinnungstechnologien.
Benutzerschnittstellen: Um die Bedienung und Interaktion mit dem Sensorsystem zu verbessern, können zusätzliche Benutzerschnittstellen implementiert werden. Dies könnte die Integration von Touchscreens, Sprachsteuerung oder Fernbedienungen umfassen, um eine intuitive Steuerung zu ermöglichen.
Diese Erweiterungsmöglichkeiten machen das Sensorsystem flexibel und anpassungsfähig für verschiedene Anwendungsszenarien. Benutzer können die Funktionen des Systems erweitern, um ihre spezifischen Anforderungen zu erfüllen und von den vielseitigen Möglichkeiten des Sensorsystems zu profitieren.
Bayes'sche Optimierung
In einer Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems wird die Position 30 der unteren Spitze einer V-Formation in einer X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information bestimmt. Das Sensorsystem umfasst eine Steuervorrichtung zur Einstellung eines ersten Messparameters innerhalb eines ersten Messparmeterintervalls und eines zweiten Messparameters innerhalb eines zweiten Messparmeterintervalls. Ein Paar aus einem ersten Messparameter und einem zweiten Messparameter bildet einen Messpunkt. Ein Sensorelement erfasst einen Sensorelementmesswert abhängig von den eingestellten Messpunkten. Der Sensorelementmesswert wird in vorzugsweise ein virtuelles, dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem eingetragen. Die x-Koordinate wird durch den ersten Messparameter, die y-Koordinate durch den zweiten Messparameter und die z-Koordinate durch den Sensorelementmesswert bestimmt.
Um die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information zu bestimmen, verwendet beispielsweise das Sensorsystem eine Bayes'sche Optimierungsfunktion. Diese Funktion implementiert ein computerimplementiertes Verfahren, um den nächsten Messpunkt aus einem nächsten ersten Messparameter und einem nächsten zweiten Messparameter zu bestimmen. Eine Positionserfassungseinheit (Mustererkennungsvorrichtung MEV, Steuervorrichtung CTR) bestimmt dann die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information aus dem bestimmten Messpunkt. Zusätzlich stellt eine Speichermediumfunktion (RAM, NVM) die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereit.
Die Bayes'sche Optimierungsfunktion des Sensorsystems minimiert die Anzahl der Iterationen, die zur Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information erforderlich sind. Dadurch wird die Effizienz des Verfahrens gesteigert und eine schnellere Positionserfassung ermöglicht.
Das Sensorsystem kann auch als Computerprogrammproduktfunktion ausgeführt werden, das ein computerlesbares Programm bereitstellt, das die Bayes'sche Optimierungsfunktion zur Bestimmung des nächsten Messpunkts implementiert. Dadurch wird die Flexibilität des Systems erhöht und eine einfache Aktualisierung oder Erweiterung der Funktionen ermöglicht.
Eine drahtlose und/oder drahtgebundene Kommunikationsschnittstellenfunktion beispielsweise mittels einer Datenschnittstelle ermöglicht die Übertragung von Daten oder Informationen zwischen dem Sensorsystem und anderen Geräten oder Systemen. Dies ermöglicht eine nahtlose Integration des Sensorsystems in bestehende Netzwerke oder Systeme.
Das Sensorsystem umfasst eine Prozessoreinheit (Steuervorrichtung CTR) und ein Speichermedium (RAM, NVM) , um die Ausführung des computerimplementierten Verfahrens und die Speicherung von Daten zu ermöglichen. Dadurch wird eine effiziente Verarbeitung und Speicherung der erfassten Messdaten und Ergebnisse gewährleistet.
Eine typischerweise computerimplementierte Fehlererkennungs- und -korrekturfunktion ist vorzugsweise im Sensorsystem integriert, um Messfehler, Ausreißer oder Störungen im Messprozess zu identifizieren und zu eliminieren. Dadurch wird die Genauigkeit der Positionserfassung verbessert und zuverlässige Ergebnisse erzielt.
Zur Sicherung und langfristigen Aufrechterhaltung der Datenintegrität verfügt das Sensorsystem vorzugsweise über einen Speichermechanismus, der die erfassten Messdaten protokolliert und sicher in einem Speicher (RAM, NVM) ablegt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Messergebnisse auch nach der Erfassung vor Verlust oder Beschädigung geschützt sind.
Darüber hinaus ist das Sensorsystem vorzugsweise mit einer Kalibrierungsfunktion ausgestattet, die bevorzugt regelmäßig durchgeführt wird, um die Messgenauigkeit aufrechtzuerhalten. Dabei werden interne Referenzwerte verwendet, um eventuelle Abweichungen oder Drifts zu erkennen und zu korrigieren. Durch diese regelmäßige Kalibrierung wird eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit der Positionserfassung gewährleistet.
Ein weiteres Merkmal des Sensorsystems ist vorzugsweise die Integration einer Echtzeitüberwachungsfunktion. Diese ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der Sensordaten während des Messprozesses. Abweichungen oder Anomalien werden sofort erkannt und können schnell behoben werden, um eine unterbrechungsfreie und zuverlässige Erfassung der Positionsinformationen sicherzustellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Sensorsystem durch die Integration einer Fehlererkennungs- und -korrekturfunktion, eines Speichermechanismus, einer Kalibrierungsfunktion und einer Echtzeitüberwachungsfunktion eine präzise, zuverlässige und sichere Positionserfassung ermöglicht. Diese Funktionen tragen dazu bei, Messfehler zu identifizieren, zu eliminieren und die Genauigkeit der Positionsinformationen zu verbessern, was wiederum zuverlässige Ergebnisse liefert.
Merkmale des Vorschlags
Die Merkmale, die das hier vorgelegte Dokument in seinem Text benennt, können, miteinander und mit anderen Merkmalen der Beschreibung beliebig kombiniert werden, soweit das Ergebnis dieser Kombination sinnhaft ist. Hierfür ist es nicht notwendige im Falle einer Kombination alle Untermerkmale eines Merkmals in ein Merkmal aufzunehmen.
Die Merkmale sind also nur bevorzugte Kombinationen von Charakteristika verschiedener Beispiele. Die Merkmalsbezüge können also bei Sinnhaftigkeit ausdrücklich geändert werden. Sie vereinfachen die Nacharbeit des Vorschlags. Die Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.
Liste der Figuren

1 zeigt die Resonanzen eines einkristallinen NV-Zentren umfassenden Diamanten.
2 zeigt den Übergang von 1 zu 2, wobei dieser einem Übergang vom einem einkristallinen zu einem multikristallinen Fluoreszenzsubstrat (kolloidale Schicht KL) als Sensorelement SE entspricht.
3 erläutert die Bestimmung einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk auf Basis der 2 mittels einer Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich und mittels einer gleichzeitigen eine Bestimmung desjenigen Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND, bei dem dieser Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Abhängigkeit von dieser Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich.
4 erläutert die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk. auf Basis der 2.
5 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
Die 6 entspricht der 5, wobei nun verschiedene Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
7 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
Die 8 entspricht der 7, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
9 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
Die 10 entspricht der 9, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
11 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
Die 12 entspricht der 11, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62 63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
13 zeigt eine einzelne Mikrostreifenleitung 1380 als Beispiel einer Mikrostreifenleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die 14 bis 64 zeigen, sofern sie Sensorelemente SE umfassen, Sensorköpfe, die für die Erfassung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ eingesetzt werden können.
Die 23 bis 64 zeigen verschiedene Platzierungen verschiedener Sensorelemente im Zusammenhang mit einer beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
47 bis 50 veranschaulichen die selbstjustierende Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL(4630).
Die 51 bis 55 veranschaulichen die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL(4630) mittels eines maskengesteuerten Verfahrens.
65 zeigt eine Vorrichtung zur Ansteuerung, Vermessung und Auswertung von Sensorköpfen, wie sie die 14 bis 64 zeigen, wenn sie ein Sensorelement SE aufweisen.
66 zeigt eine beispielhafte schematische Realisierung eines analogen Mehrfachkorrelators LIV in einer schematisch skizzierten Konstruktion der 65.
67 zeigt eine Vorrichtung zur Ansteuerung von beispielhaft drei Sensorelementen SE (1410, 1420, 1430), die auf dem Trägersubstrat 1360 platziert sind, mittels einer beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380.
Die 68 zeigt eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880.
69 zeigt eine beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980.
70 entspricht der 69 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel Lc.
71 bis 134 zeigen die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 der 69 und 70 mit verschiedenen Sensorelementen und Sensorelementkonfigurationen.
Die 135 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 ersetzt ist.
Die 136 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880 ersetzt ist.
Die 137 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Mikrostreifenleitung 1380 ersetzt ist.
Die 138 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Schlitzleitung 1880 ersetzt ist.
Die 139 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 ist.
Die 140 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 ist und dass die Vorrichtung der 140 für die Ansteuerung eine Mikrowellensignalquelle µWG und eine Radiowellensignalquelle RFG verwendet.
Die 141 entspricht der 139, wobei nun zum Ersten entlang der differentiellen Tri-Plate-Leitung beispielhaft fünf mittlere Sensorelemente 1420 angeordnet sind, denen jeweils ein Sensorelementkanal zugeordnet ist.
142 entspricht der 141 mit dem Unterschied, dass ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM als Magnetfelserzeugungsmittel L_c die unterschiedlichen zusätzlichen magnetischen Flussdichten (B_ad_1, B_ad_2, B_ad_3, B_ad_4, B_ad_5) erzeugt.
143 zeigt als konsequente Weiterentwicklung der Verwendung mehrerer mehr oder weniger punktförmiger Sensorelemente SE die Verwendung linienhafter und/oder flächenhafter Sensorelementschichten 14305 als ein feingranulares ausgedehntes Sensorelement SE.
144 zeigt das Diagramm der 2, wobei nun beispielhaft vier beispielhafte Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) eingezeichnet sind, mit denen beispielsweise eine Vorrichtung entsprechend der 143 die Messwerte der Intensität der I_ist(B_ad) Fluoreszenzstrahlung FL längs der vier eingezeichneten senkrechten Linien für verschiedene zusätzliche Beträge der magnetischen Flussdichte B_ad ermittelt.
145 zeigt beispielhaft die innere Struktur einer der Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) der 143 im Falle der Zumischung eines externen Signals S_ωnk mit unbekannter Mikrowellenfrequenz ω_nk am Beispiel der ersten Mikrowellenquelle (µWG_I) stellvertretend für die anderen Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) der 143.
146 veranschaulicht, die Funktionsbildung der Kurve der unteren Resonanzkante 22 durch Tiefpassfilterung im Mikrowellenfilter µW_F_I (Siehe 143, 144 und 145).
147 zeigt die Grundidee der Herstellung eines kolloidalen Lackes KL zur Belackung und/oder zum Bedrucken des Trägersubstrats 1360.
146 veranschaulicht, die Funktionsbildung der Kurve der unteren Resonanzkante 22 durch Tiefpassfilterung im Mikrowellenfilter µW_F_I (Siehe 143, 144 und 145).
147 zeigt die Grundidee der Herstellung eines kolloidalen Lackes KL zur Belackung und/oder zum Bedrucken des Trägersubstrats 1360.
148 zeigt das Aufbringen eines kolloidalen Lack KL umfassend ein Trägermaterial TM und Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND auf das Trägersubstrat 1360.
149 zeigt die beispielhaften Schritte eines Wafer basierenden Belackungsverfahrens beispielhaft schematisch und vereinfacht.
150 zeigt eine zweite Methode der Strukturierung
151 zeigt schematisch und grob vereinfacht einen Schnitt durch ein beispielhaftes System, um den Inhalt des vorausgegangenen Vorschlags bei Anwendung auf einen mikroelektronischen CMOS-Schaltkreis zu verdeutlichen.
152 zeigt ein Spektrum einer MESA-Struktur MESA der 150 aus dem Stand der Technik für eine Betriebsspannung von 15V.
153 zeigt ein beispielhaftes Trägersubstrat 1360 mit einem gewinkelt aufgebrachten Wellenleiter 6980.
154 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines selbstjustierten Sensorelements SE Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde.
155 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines maskenjustierten Sensorelements SE am Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde.

Beschreibung der Figuren
Die Figuren erläutern den Vorschlag schematisch und vereinfacht. Die Offenlegung des hier vorgelegten Dokuments ist nicht auf die Figuren begrenzt und umfasst auch andere Kombinationen.
Figur 1
1 zeigt die Resonanzen eines einkristallinen NV-Zentren umfassenden Diamanten. Die 1 zeigt in Diagramm 1 die Resonanzlinien des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL eines mit NV-Zentren versehenen Diamant-Einkristalls, bei dem der Anteil des rlativen Intensitätssignals der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B dargestellt ist. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 1 aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse des Diagramms 1 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“) . In dem Beispiel ist ein einzelner Diamantkristall in [111] gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds ausgerichtet. Das in dem Diagramm 1 dargestellte Verhalten ist aus dem Stand der Technik bekannt.
In der X-Achse ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW im Bereich von 2,4 GHz bis 3,4 GHz aufgetragen. In der Y-Achse ist die magnetische Flussdichte B in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Die Intensität der Resonanz wird durch die Schwärzung des entsprechenden Flächensegments des Diagramms 1 der 1 dargestellt.
Zur Aufnahme der Werte die dem Diagramm 1 der 1 zugrunde liegen, bestrahlt eine Mikrowellensignalquelle µWG den Diamant-Einkristall mit einer Mikrowellenstrahlung der Mikrowellenfrequenz ω_µW zwischen 2,4 GHz und 3,4 GHz. Gleichzeitig bestrahlt eine Lichtquelle LED den Diamant-Einkristall mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Bevorzugt transportiert ein Lichtwellenleiter LWL die Pumpstrahlung LB von der Lichtquelle LED zum Diamant-Einkristall mit den NV-Zentren. In Folge der Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB strahlt der Diamant-Einkristall Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Intensität I_ist(t) ab. Ein Licht sensitives Bauteil, im folgenden Fotodetektor PD genannt, erfasst diese Fluoreszenzstrahlung FL und erzeugt ein Empfangssignal SO. Die Auswertungsvorrichtung AWV die später im Zusammenhang mit 24 weiter erläutert wird, verarbeitet das Empfangssignal SO und erzeugt so einen Messwert des Intensitätsanteils in der Fluoreszenzstrahlung FL, dessen Modulationsfrequenz mit der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG übereinstimmt. Die Auswertevorrichtung umfasst bevorzugt einen ersten Verstärker V1 und einen Mehrfachkorrelator LIV, die später erläutert werden. Es erfolgt also vorzugsweise 100 % Amplitudenmodulation des Mikrowellensignals µW durch die Mikrowellensignalquelle µWG entsprechend einem Mikrowellenmodulationssignal S5m. Ein zweiter Signalgenerator G2 erzeugt dieses Mikrowellenmodulationssignal S5m. Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m ein PWM-Modulationssignal mit einem Tastgrad von vorzugsweise 50 %. Die Auswertungsvorrichtung AWV korreliert vorzugsweise das Intensitätssignal der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL im Empfangssignal SO mit dem Mikrowellenmodulationssignal S5m. Dabei ermittelt die Auswertungsvorrichtung AWV einen Wert für die Stärke der Resonanz. Das hier vorgelegte Dokument nennt diesen Wert im folgenden Resonanzwert. Die NV-Zentren des Diamant-Einkristalls strahlen Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Intensität I_ist(t) ab, wenn die Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW nicht in Resonanz mit den NV-Zentren des Diamant-Einkristalls ist. Die dunklen Felder in dem Diagramm 1 der 1 geben somit Kombination von Stärken der magnetischen Flussdichte B und der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW wieder, in denen die Intensität der von den NV-Zentren des Diamant-Einkristalls ausgestrahlten Fluoreszenzstrahlung FL reduziert ist. Bei Resonanz der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW mit der Resonanzfrequenz der NV-Zentren des Diamant-Einkristalls tritt in dem Intensitätssignal des Empfangssignals SO ein Signalanteil auf der die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW der Mikrowellenstrahlung µW der Mikrowellensignalquelle µWG aufweist. Dieser Anteil fehlt, wenn keine Resonanz der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW der Mikrowellenstrahlung µW der Mikrowellensignalquelle µWG mit der Resonanzfrequenz der NV-Zentren des Diamant-Einkristalls vorliegt. Das NV-Zentrum weist jeweils eine Achse im Diamant-Einkristall auf. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet diese Achse im Folgenden als NV-Achse. Die linke Resonanzlinie 2 für die Spin-Quantenzahl m_s=-1 und die ganz rechte Resonanzlinie 5 für die Spin-Quantenzahl m_s=+1 bedeuten, dass der Vektor der magnetischen Flussdichte B in Richtung der NV-Achse [111] ausgerichtet ist.
Die Resonanzlinie 2 steht für eine Spin-Quantenzahl m_s=-1. Die Resonanzlinie 5 steht für eine Spin-Quantenzahl m_s=+1. Die Resonanzlinien 3 und 4 entstammen der Überlagerung der anderen drei im Kristall möglichen Ausrichtungen der NV-Achsen von NV-Zentren des Diamant-Einkristalls. Auch dieser anderen drei möglichen Ausrichtungen der NV-Achsen stehen senkrecht zu dem Vektor der magnetischen Flussdichte B. Das wirksame B-Feld der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG muss zur Wirksamkeit stets senkrecht zur NV-Achse des jeweiligen NV-Zentrums sein. Ist dies nicht der Fall, so beeinflusst lediglich der Anteil des B-Felds der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG, der zur Wirksamkeit senkrecht zur NV-Achse des jeweiligen NV-Zentrums ist, die Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL des betreffenden NV-Zentrums. Somit ist für diese anderen drei möglichen Ausrichtungen der NV-Achsen die wirksame magnetische Flussdichte B kleiner als für die Resonanzlinien 2 und 5. Für eine Messung zur Erzeugung des Diagramms 1 entsprechend der 1 liegt der Kristall vorzugsweise mit der Fläche mit Normalenvektor [111] auf der Leitung auf, die das Mikrowellenmodulationssignal S5m von der Mikrowellensignalquelle µWG zum Diamant-Einkristall transportiert. Der Normalenvektor [111] ist der Vektor, der senkrecht zur Oberfläche des betreffenden Diamantkristalls steht, der parallel zur NV-Achse zumindest eines Teils der NV-Zentren ist.
Über den Stand der Technik geht nun die folgende Erkenntnis hinaus:
Diese Methode kann auch genutzt werden, um ein unbekanntes Mikrowellensignal S_ωnk zu analysieren. Hierfür kann eine Vorrichtung ein einkristallines Diamantplättchen mit NV-Zentren in ein magnetisches Feld mit einem Gradienten der magnetischen Flussdichte B einbringen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung dann einen Mischer. Dieser Mischer mischt das unbekannte Mikrowellensignal mit einem Trägersignal. Bevorzugt ist das Trägersignal das Mikrowellensignal µW der Mikrowellensignalquelle µWG. Die betreffende Vorrichtung führt vorzugsweise dann das so gemischte Mikrowellensignal den NV-Zentren über eine Tri-Plate-Leitung 1330 zu. Die NV-Zentren, die in Resonanz sind, zeigen dann die Modulation entsprechend dem Mikrowellenmodulationssignal S5m der Mikrowellensignalquelle µWG die dann das mit dem Mikrowellenmodulationssignal S5m moduliert Trägersignal vor der Mischung durch den Mischer der Vorrichtung erzeugt. Die Vorrichtung kann die dann auftretenden Resonanzlinien (2,3,4,5) zur Bestimmung der unbekannten Mikrowellenfrequenz des unbekannten Mikrowellensignals verwenden.
Figur 2
2 zeigt den Übergang von 1 zu 2. Dieser entspricht einem Übergang von einem einkristallinen zu einem multikristallinen Fluoreszenzsubstrat. In 2 bestrahlt die Lichtquelle LED eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND. Statt der Diamant-Nano-Kristalle ND kann es sich auch um eine Vielzahl anderer Diamantkristalle mit NV-Zentren handeln. Insofern sind die Diamant-Nano-Kristalle ND hier nur beispielhaft. Ein Fachmann bzw. eine Fachfrau können leicht zur entsprechenden technischen Lehre gelangen, in dem sie den Begriff Diamant-Nano-Kristalle ND durch den Begriff Diamanten ersetzen. Der Begriff Diamant-Nano-Kristall ND bezeichnet zwar also die nach derzeitiger Kenntnis optimale Ausführungsform und umfasst aber ausdrücklich weniger optimale Ausführungsformen wie Diamant an sich ebenfalls im Sinne der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments. Die Diamant-Nano-Kristalle ND weisen in dem Beispiel der 2 eine unterschiedliche Orientierung im Raum auf. Aufgrund der statistisch gleichverteilten unterschiedlichen Orientierung der Diamant-Nano-Kristalle ND zeigen die Diamant-Nano-Kristalle ND nicht das Resonanzbild der 1. Gleiches gilt bei der Verwendung anderer geeigneter kleiner Kristalle mit geeigneten paramagnetischen Zentren die stochastisch gleichverteilt unterschiedlich im Raum ausgerichtet sind. Die Resonanzlinien (2,3,4,5) der 1 weiten sich durch die Zahl der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren gleichverteilte stochastische Orientierung im Raum auf. Vorzugsweise liegen die Diamant-Nano-Kristalle ND als Diamantpulver bzw. Kristallpulver vor. Bevorzugt sind zumindest ein Teil der Diamanten HDNV-Diamanten entsprechend dem Stand der Technik. Hierzu verweist das hier vorgelegte Dokument beispielsweise auf die Schrift DE 10 2021 132 148 Al.
2 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 2 zeigt in Diagramm 2 die Resonanzen des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B dargestellt ist. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 1 aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse des Diagramms 20 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
Durch die stochastisch gleichverteilte Orientierung der Diamant-Nano-Kristalle ND weiten sich die Resonanzlinien (2,3,4,5) des Diagramms 1 der 1 auf. Anstelle von Resonanzlinien (2,3,4,5) weist das Diagramm 20 der 2 nun Resonanzteilfelder (26, 27, 28) auf.
Ein erstes Resonanzteilfeld ist der das untere Resonanzfeld 28. Überschreitet die wirksamen magnetische Flussdichte B des Magnetfelds einen Grenzwert B_off des Betrags der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds so spaltet sich das untere Resonanzfeld 28 in ein unteres Resonanzteilfeld 22 und ein oberes Resonanzteilfeld 25 auf. Zwischen dem unteren Resonanzteilfeld 22 und dem oberen Resonanzteilfeld 25 bildet sich bei einem Betrag der wirksamen magnetischen Flussdichte B oberhalb des Grenzwerts B_off des Betrags der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds ein mittleres Resonanzminimum 29 aus.
Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen und zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 28 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu kleineren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Eine wirksame Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu höheren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Das mittlere Resonanzminimum 29 teilt das untere Resonanzfeld 28 nicht.
Ein zweites Resonanzteilfeld ist das untere Resonanzteilfeld 26. Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Die untere mittlere Resonanzkante 23 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu kleineren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin weiter.
Ein drittes Resonanzteilfeld ist das obere Resonanzteilfeld 27. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Die obere mittlere Resonanzkante 24 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Eine wirksame Offsetflussdichte B_off begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu kleineren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin weiter.
Ein Teil der Diamant-Nano-Kristalle ND, die die gleiche Ausrichtung, wie der Diamant-Einkristall der 1 aufweisen, erzeugt die untere Resonanzkante 22. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND besitzen eine Resonanzlinie 2 für die Spinquantenzahl m_s=-1. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND sind gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet. Die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren dieses Teils der Diamant-Nano-Kristalle ND sind in der [111]-Richtung des jeweiligen Diamant-Nano-Kristalls ND ausgerichtet. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW ist gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die untere Resonanzkante 22 entspricht somit der Spinquantenzahl m_s=-1;
Ein Teil der Diamant-Nano-Kristalle ND, die die gleiche Ausrichtung wie der Diamant-Einkristall der 1 aufweisen, erzeugt die obere Resonanzkante 25. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND besitzen eine Resonanzlinie 5 für die Spinquantenzahl m_s=+1. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND sind gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet. Die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren dieses Teils der Diamant-Nano-Kristalle ND sind in der [111]-Richtung des jeweiligen Diamant-Nano-Kristalls ND ausgerichtet. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW ist gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die obere Resonanzkante 25 entspricht somit der Spinquantenzahl m_s=+1;
Erstaunlicherweise teilt das mittleres Resonanzminimum 29 eine Strecke parallel zur x-Achse in dem Diagramm 20 zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 nicht überall in einem Verhältnis 50:50 oberhalb der wirksamen Offsetflussdichte B_off. Bei der wirksamen Offsetflussdichte B_off teilt das mittleres Resonanzminimum 29 eine Strecke parallel zur x-Achse in dem Diagramm 20 zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 noch in einem Verhältnis 50:50. Die Linie des mittleren Resonanzminimums 29 schwenkt dann aber nichtlinear nach rechts ab. Damit kann das Verhältnis der Strecken als Maß für die magnetische Flussdichte B verwendet werden.
Figur 3
3 erläutert die Bestimmung einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk auf Basis der 2 mittels einer Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich und mittels einer gleichzeitigen eine Bestimmung desjenigen Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND, bei dem dieser Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Abhängigkeit von dieser Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich. Das Diagramm 20 der 3 entspricht dem der 2, wobei nun markante Punkte in dem Diagramm 20 zur besseren Klarheit mittels Bezugslinien und Bezugszeichen zusätzlich markiert sind.
Die unbekannte wirksame Flussdichte B_nk ist der Teil der unbekannten Gasamtflussdichte B_Σ, dessen vektorieller Anteil senkrecht zur magnetischen B-Feld-Komponenten des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG steht. Wie im Folgenden näher erläutert wird, hängt dieser Teil erheblich von der Positionierung des Sensorelements SE, das vorzugsweise die Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und typischerweise in Trägermaterial TM umfasst, relativ zum Signalleiter 1330 und zur nicht-leitenden linken Isolationslücke 1440 und zur nicht-leitenden rechten Isolationslücke 1450 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 ab. Bei einer Positionierung des Sensorelements SE in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 1440 und/oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 1450 entspricht die unbekannte wirksame Flussdichte B_nk dem Anteil der unbekannten Flussdichte B, der parallel zur Ebene des Trägersubstrats 1360 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 ist. Bei einer Positionierung des Sensorelements SE auf und/oder unter dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 entspricht die unbekannte wirksame Flussdichte B_nk dem Anteil der unbekannten Flussdichte B, der in Richtung des Wellenleiters 2380 oder senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats 1360 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 ist. Sofern das Sensorelement SE sowohl eine einer Positionierung des Sensorelements SE in der nicht-leitenden, linken Isolationslücke 1440 und/oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 1450 als auch eine Positionierung des Sensorelements SE auf und/oder unter dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 zumindest teilweise aufweist, so zeigt es in der Regel eine Mischung dieser Empfindlichkeiten. Dies kann unter Umständen gewollt sein.
Das hier vorgelegte Dokuments schlägt vor, dass die vorschlagsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk die Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich durchscannt und für eine Vielzahl von Messpunkten mit unterschiedlicher Mikrowellenfrequenz ω_µW einen jeweils zugehörigen Messwert für den Anteil an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND bestimmt, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist.
Aus diesen zugehörigen Messwerten für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung dann die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 der unteren Resonanzkante 22 bestimmen. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine erste Kalibrationstabelle und/oder die ersten Parameter einer ersten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22 den Wert des Betrags der unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂ ermitteln kann.
Aus den zugehörigen Messwerten für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung auch die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 der oberen Resonanzkante 25 bestimmen. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine zweite Kalibrationstabelle und/oder die zweiten Parameter einer zweiten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25 den Wert des Betrags der oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅ ermitteln kann.
Aus den zugehörigen Messwerten für den Anteil an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung auch das Vorhandensein des mittleren Resonanzminimums 29 feststellen und die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 des mittleren Resonanzminimums 29 bestimmen. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM)der Vorrichtung eine dritte Kalibrationstabelle und/oder die dritten Parameter einer dritten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 des mittleren Resonanzminimums 29 den Wert des Betrags der wirksamen magnetischen Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉ ermitteln kann.
Der Abfall des Betrags der Messwerte für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND vom unteren Resonanzteilfeld 26 zum mittleren Resonanzminimums 29 erfolgt bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B und bei Erhöhung der Mikrowellenfrequenz ω_µW mit Überschreiten der unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23, sodass die Vorrichtung eine untere mittlere Resonanzkante 23 feststellen kann, wenn die wirksame magnetische Flussdichte B über der der wirksamen Offsetflussdichte B_off liegt. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine vierte Kalibrationstabelle und/oder die vierten Parameter einer vierten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23 der unteren mittleren Resonanzkante 23 den Wert des Betrags der unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃ ermitteln kann.
Der Anstieg des Betrags der Messwerte für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND vom mittleren Resonanzminimums 29 zum oberen Resonanzteilfeld 27 erfolgt bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B und bei weiterer Erhöhung der Mikrowellenfrequenz ω_µW mit Überschreiten der oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24, sodass die Vorrichtung eine obere mittlere Resonanzkante 24 feststellen kann, wenn die wirksame magnetische Flussdichte B über der der wirksamen Offsetflussdichte B_off liegt. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine fünften Kalibrationstabelle und/oder die fünften Parameter einer fünften Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24 der oberen mittleren Resonanzkante 24 den Wert des Betrags der oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄ ermitteln kann.
Bei einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk kann die Vorrichtung somit durch Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW einen oder mehrere der Messwerte

• untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22,
• untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23,
• obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24,
• obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25,
• Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29

Bei einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk kann die Vorrichtung aus diesen Mikrowellenfrequenzen (ω_µW22, ω_µW23, ω_µW24, ω_µW25, ω_µW29) somit durch Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW und mit Hilfe von einen oder mehrere der Messwerte

• untere wirksame magnetische Flussdichte B₂₂,
• obere wirksame magnetische Flussdichte B₂₅,
• wirksame magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
• untere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₃,
• obere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₄

_nk

₂₂

₂₃

₂₄

₂₅

₂₉

_g

Figur 4
4 erläutert die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk. auf Basis der 2.
Mittels einer Variation der wirksamen magnetischen Referenzflussdichte B_ref im interessierenden Bereich und mittels einer gleichzeitigen eine Bestimmung desjenigen Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND, bei dem dieser Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Abhängigkeit von dieser wirksamen magnetischen Referenzflussdichte B_ref im interessierenden Bereich. Das Diagramm 20 der 4 entspricht dem der 2, wobei nun markante Punkte in dem Diagramm 20 zur besseren Klarheit mittels Bezugslinien und Bezugszeichen zusätzlich markiert sind.
Die lineare Extrapolation der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 schneiden sich typischerweise in einem Punkt der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) mit der Nullpunktsflussdichte Bo und der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0.
Bevorzugt bestimmt die Vorrichtung durch Veränderung der magnetischen Referenzflussdichte B_ref die Nullpunktsflussdichte B₀ und die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) oder eine funktionsäquivalente Information vor der bestimmungsgemäßen Nutzung der Vorrichtung und/oder in einem Initialisierungsvorgang bei einer Inbetriebsetzung der vorschlagsgemäßen Vorrichtung. Sofern vorhanden, kompensiert die vorschlaggemäße Vorrichtung die Nullpunktsflussdichte Bo mittels optionaler Magnetfeldkompensationsmittel (LCTR, DRLV, Lc, SIS, MS). Beispielsweise können diese Magnetfeldkompensationsmittel (LCTR, DRLV, Lc, SIS, MS) einen Magnetfeldregler LCTR umfassen, die das Magnetfelderzeugungsmittels L_c und die Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c steuert. Beispielsweise kann somit die vorschlaggemäße Vorrichtung über Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad verfügen. Diese Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad können das besagte Magnetfelderzeugungsmittels L_c umfassen.
Diese Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad können einen Permanentmagneten PM bzw. einen Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM umfassen. Diese Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad können eine Positioniervorrichtung PV umfassen, die den Permanentmagneten PM bzw. den Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM gegenüber dem Sensorelement SE positioniert. Vorzugsweise steuert dann die Steuervorrichtung CTR über einen Datenbus DB die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM bzw. des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM und damit die Positionierung des Permanentmagneten PM bzw. des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM gegenüber dem Sensorelement SE. Hierdurch kann die Steuervorrichtung CTR die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad, die das Sensorelement SE durchflutet, beeinflussen. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung CTR die Positionierung des Permanentmagneten PM bzw. des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM gegenüber dem Sensorelement SE und Beeinflussung der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die das Sensorelement SE durchflutet, in Abhängigkeit von einem oder mehreren Messwerten einer magnetischen Flussdichte.
Ein erster dieser Messwerte einer solchen magnetischen Flussdichte kann beispielsweise ein Messwert eines Magnetfeldsensors MS sein, den die Steuervorrichtung CTR mittels des Magnetfeldsensors MS und ggf. einer Magnetfeldsensoransteuerung SIS beispielsweise über einen Datenbus DB erfasst.
Ein zweiter dieser Messwerte einer solchen magnetischen Flussdichte kann beispielsweise ein Messwert sein, den die Steuervorrichtung CTR mittels des Sensorelements SE und dessen Fluoreszenzstrahlung FL und weiterer hier beschriebener Vorrichtungsteile erfasst.
Die wirksame magnetische Flussdichte B_w setzt sich dann zusammen aus der wirksamen externen magnetischen Flussdichte B_extw und der wirksamen zusätzlichen Flussdichte B_adw. (B_w= B_extw+ B_adw) In dem Fall kann die Vorrichtung die wirksame magnetische Flussdichte B_w durch Veränderung der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad durchstimmen.
Die wirksamen zusätzlichen Flussdichte B_adw ist der Anteil der zusätzlichen Flussdichte B_ad, der senkrecht zum Vektor der magnetischen Flussdichte B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist.
Die wirksame magnetische Flussdichte B_w ist der Anteil der Gesamtflussdichte B_Σ, der senkrecht zum Vektor der magnetischen Flussdichte B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist.
Die wirksamen externen magnetischen Flussdichte B_extw ist der Anteil der externen magnetischen Flussdichte B_ext, der senkrecht zum Vektor der magnetischen Flussdichte B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist. Dabei wirkt die externe magnetische Flussdichte B_ext, vorzugsweise von außerhalb der Vorrichtung auf das Sensorelement SE ein.
Für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk kann die Vorrichtung beispielsweise die wirksame magnetische Referenzflussdichte B_ref mittels Änderung der zusätzlichen wirksamen magnetischen Flussdichte B_adw verändern. Hierdurch wandert der Arbeitspunkt des Sensorelements SE entlang der Linie 41.
Für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk kann die Vorrichtung beispielsweise die ein Mikrowellensignal µW mit der Mikrowellenfrequenz ω_µW zumischen. Hierdurch ergeben sich innerhalb des Sensorelements SE Mikrowellensignalanteile mit einer gemischten Mikrowellenfrequenz von ω_µWmix=ω_µWnk+ω_µW und ω_µWmix-=ω_µWnk-ω_µW. Hierdurch wandert sich der Arbeitspunkt des Sensorelements SE entlang der Linie 43. Bevorzugt ist die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_µWnk betragsmäßig größer als der Frequenzabstand zwischen dem Schnittpunkt 42 der Linie 43 mit der untere Resonanzkante 22 vom Schnittpunkt 45 der Linie 43 mit der oberen Resonanzkante 25.
Es ist daher vorteilhaft, wenn die Vorrichtung die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad während der Messung erhöht, um den Arbeitspunkt der Messung, der von unten nach oben zu schieben. Dabei ist der Arbeitspunkt typischerweise durch die gemischten Mikrowellenfrequenzen von ω_µWmix=ω_µWnk+ω_µW und ω_µWmix-=ω_µWnk-ω_µW und durch die wirksame magnetische Flussdichte B_w (B_w= B_extw+ B_adw) bestimmt.
Somit kann die vorschlagegemäße Vorrichtung durch Interpolation aus den bei einer unbekannten wirksamen Mikrowellenfrequenz ω_µWnk durch Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW und/oder durch Variation der wirksamen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_adw die Lage der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 und/oder der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) und ggf. die Lagen der untere mittlere Resonanzkante 23 und/oder der oberen mittlere Resonanzkante 24 und/oder die Lage des mittleren Resonanzminimums 29 bestimmen und beispielsweise daraus die Lage der Nullpunktsflussdichte B₀ und/oder der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 bestimmen. Hieraus kann die Vorrichtung auf die wirksame externe magnetische Flussdichte B_extw und/oder die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_µWnk schließen. Die Steuervorrichtung CTR steuert bevorzugt hierfür die Mikrowellensignalquelle µWG und die das Magnetfelderzeugungsmittel Lc mit ihrer Steuervorrichtung LCTR typischerweise über den Datenbus DB.
Figur 5
5 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedlich im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 5 zeigt in Diagramm 50 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz fw aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_w dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei dem Wert 0,0 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 50 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 50 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
In der 5 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
Figur 6
Die 6 entspricht der 5, wobei nun verschiedene Referenzlinien (61,62,63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR z.B. mittels eines computerimplementierten Rauschunterdrückungsverfahrens unterdrücken muss.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Bevorzugt wählt dann die Steuervorrichtung CTR der vorschlagsgemäßen Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch
https://de.wikipedia.org/wiki/Statistische_Versuchsplanung)
Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
Figur 7
7 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 7 zeigt in Diagramm 70 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz (ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_w dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei in etwa dem Wert 0,003 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 70 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 70 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
In der 7 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und die untere mittlere Resonanzkante 23 und die obere mittlere Resonanzkante 24 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
Figur 8
Die 8 entspricht der 7, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61,62,63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR unterdrücken muss.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Bevorzugt wählt dann die Steuervorrichtung CTR der vorschlagsgemäßen Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch
https://de.wikipedia.org/wiki/Statistische_Versuchsplanung)
Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
Der unteren mittleren Resonanzkante 23 ist dabei die untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23 zugeordnet.
Der oberen mittleren Resonanzkante 24 ist dabei die obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24 zugeordnet.
Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
Zusätzlich ist die Steigung 67 der Kurve eingezeichnet. Diese ist erst ab einer gewissen magnetischen Flussdichte B messbar.
Figur 9
9 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedlich im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 9 zeigt in Diagramm 90 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_W dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei in etwa dem Wert 0,07 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 90 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 90 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
In der 9 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und die untere mittlere Resonanzkante 23 und die obere mittlere Resonanzkante 24 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
Figur 10
Die 10 entspricht der 9, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR unterdrücken muss.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Bevorzugt wählt dann die vorschlagsgemäße Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Statistische_Versuchsplanung)
Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
Der unteren mittleren Resonanzkante 23 ist dabei die untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23 zugeordnet.
Der oberen mittleren Resonanzkante 24 ist dabei die obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24 zugeordnet.
Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
Zusätzlich ist die Steigung 67 der Kurve eingezeichnet.
Bevorzugt bestimmt die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in den zentralen Bereichen der Kurve zum Ersten zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der unteren mittleren Resonanzkante 23 und zum Zweiten zwischen der oberen mittleren Resonanzkante 24 und der oberen Resonanzkante 25. Vorzugseise verwendet die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Bereiche der Kurve in der Nähe der unteren Resonanzkante 22 und in der Nähe der unteren mittleren Resonanzkante 23 und in der Nähe der oberen mittleren Resonanzkante 24 und in der Nähe der oberen Resonanzkante 25 für die Bestimmung der Steigung 67 der Kurve nicht. Daher kann die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in der Regel erst ab einer bestimmten Mindestflussdichte B der magnetischen Flussdichte B bestimmen.
Figur 11
11 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 11 zeigt in Diagramm 110 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_W dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei in etwa dem Wert 0,124 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 110 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 110 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
In der 11 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und die untere mittlere Resonanzkante 23 und die obere mittlere Resonanzkante 24 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
Figur 12
Die 12 entspricht der 11, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61,62,63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR unterdrücken muss.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
Bevorzugt wählt dann die vorschlagsgemäße Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Statistische_Versuchsplanung)
Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
Der unteren mittleren Resonanzkante 23 ist dabei die untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23 zugeordnet.
Der oberen mittleren Resonanzkante 24 ist dabei die obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24 zugeordnet.
Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
Zusätzlich ist die Steigung 67 der Kurve eingezeichnet.
Bevorzugt bestimmt die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in den zentralen Bereichen der Kurve zum Ersten zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der unteren mittleren Resonanzkante 23 und zum Zweiten zwischen der oberen mittleren Resonanzkante 24 und der oberen Resonanzkante 25. Vorzugseise verwendet die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Bereiche der Kurve in der Nähe der unteren Resonanzkante 22 und in der Nähe der unteren mittleren Resonanzkante 23 und in der Nähe der oberen mittleren Resonanzkante 24 und in der Nähe der oberen Resonanzkante 25 für die Bestimmung der Steigung 67 der Kurve nicht. Daher kann die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in der Regel erst ab einer bestimmten Mindestflussdichte B der magnetischen Flussdichte B bestimmen.
Zusätzlich ist eine er Polynomapproximation 127 der Kurve eingetragen, die typischerweise mittels eines Polynoms mit Polynomkoeffizienten beschrieben werden kann.
Figur 13
13 zeigt eine einzelne Mikrostreifenleitung 1380 als Beispiel einer Mikrostreifenleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf das Buch R.K. Hoffmann „Integrierte Mikrowellenschaltungen: Elektrische Grundlagen, Dimensionierung, technische Ausführung, Technologien“ Springer; 1. Edition (1. Juni 1983), ISBN-10: 3540123520, ISBN-13: 978-3540123521.
Dort sind verschiedene Mikrostreifenleitungen aufgeführt. Die Kombination der in diesem Dokument vorgestellten technischen Lehre mit einer Mikrostreifenleitungen beliebiger Ausführung ist von der hier vorgelegten Offenbarung umfasst.
Die beispielhafte einzelne Mikrostreifenleitung 1380 der 13 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes oder dielektrisches oder halbleitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise eine Isolierschicht im Metallisierungsstapel eines mikrointegrierten Schaltkreises, insbesondere eines mikrointegrierten Hableiterschaltkreises, insbesondere eines CMOS- oder BiCMOS oder Bipolar-Schaltkreises oder eines Schaltkreises auf Basis von III/V-Materialien oder eine dielektrische Schicht sein. Beispielsweise kann das Trägersubstrat 1360) aus Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder aus halbleiten Materialien, wie beispielsweise Stücken von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücken von MEMS-Wafern und/oder beispielsweise Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücken von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder Mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente umfassen. Die einzelne Mikrostreifenleitung 1380 kann ggf. noch mit einer isolierenden Schicht bedeckt sein, wodurch sie zu einer eingebetteten Mikrostreifenleitung würde. Im Sinne der Knappheit der hier vorgestellten technischen Lehre haben wir darauf verzichtet, diese Variante hier darzustellen. Sie ist aber von der Offenbarung des hier vorgelegten Dokuments umfasst. Bei der beispielhaften einzelne Mikrostreifenleitung 1380 der 13 trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen auf dem Trägersubstrat 1360. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 ebenfalls von anderen Schaltungsteilen auf dem Trägersubstrat 1360. Bevorzugt weist die einzelne Mikrostreifenleitung 1380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand aufm der bevorzugt zu dem Ausgangswellenwiderstand der Mikrowellensignalquelle µWG passt.
Vorschlagsgemäß wurde erkannt, dass die Platzierung und die Größe des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 ausschlaggebend für die Richtungsempfindlichkeit der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE in Bezug auf die Richtung einer externen magnetischen Flussdichte B_ext ist.
Bei Platzierung des Sensorelements SE auf bzw. oberhalb der elektrisch leitende Signalleitung 1330 (Siehe folgende 15.) ist der Vektor der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 und quer zur Richtung der Signalleitung 1330 im Bereich des Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist und/oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1360 ist.
Bei Platzierung des Sensorelements SE direkt neben der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 (Siehe auch folgende 14 und folgende 16.) ist der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist.
Die Ausarbeitung des Vorschlags der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments ergab somit als eine wesentliche Idee der hier vorgestellten technischen Lehre, dass

a. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 eine Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit ermöglicht,
1. i. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um nicht mehr als 50%, besser nicht mehr als 25%, noch besser nicht mehr als 10%, noch besser nicht mehr als 5%, besser nicht mehr als 2%, noch besser nicht mehr als 1% die Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 überschreitet oder
2. ii. wenn besonders bevorzugt der der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE die Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 um mehr als 1%, besser mehr als 2%, besser mehr als 5%, besser mehr als 10%, besser mehr als 25%, besser mehr als 50%, besser mehr als 75% unterschreitet.
b. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 eine unbeabsichtigte Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit unterdrückt,
1. i. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um mehr als 1%, besser mehr als 2%, noch besser mehr als 5%, noch besser mehr als 10%, noch besser mehr als 25%, noch besser mehr als 50%, noch besser mehr als 75%, noch besser mehr als 100% die Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 überschreitet

Die technische Lehre des hier vorgelegten Dokuments hat also erkannt, dass der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE relativ zu Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 und die Positionierung des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 einer einzelnen Mikrostreifenleitung 1380 die Richtungsempfindlichkeit der Intensität der mikrowellenabhängigen Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, bezogen auf die Ausrichtung des Flussdichtevektors innerhalb des Sensorelements SE relativ zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 vorhersagbar einstellen kann und dass gleichzeitig die Wahl dieser Parameter (Position SE und d_s) bestimmt, in welchem Maße sich diese Richtungsabhängigkeit ausprägt. Dabei kann diese Richtungsabhängigkeit auch komplett unterdrückt werden. (Siehe auch die folgende 17.)
Allgemeines zu den Figuren 14 bis 64
Die 14 bis 64 zeigen, sofern sie Sensorelemente SE umfassen, Sensorköpfe, die für die Erfassung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ eingesetzt werden können.
Figur 14
Die 14 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1410 links der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 14 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft vergleichbar mit der Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 14 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1410) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
Figur 15
Die 15 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als linkes Sensorelement 1420 auf der elektrisch leitenden linken Signalleitung 1310 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 15 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft vergleichbar mit der Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 15 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil Bw der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE und/oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1360 ist. Das Sensorelement SE (1420) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
Figur 16
Die 16 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1430 rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 16 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft vergleichbar mit der Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 16 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1430) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
Figur 17
Die 17 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als die elektrisch leitende Signalleitung 1330 umgebendes Sensorelement 1710 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 17 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft ca. 3x so groß wie die Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Teile des Sensorelements SE befinden sich sowohl links als auch rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitende Signalleitung 1330. Damit ist die Situation eine Mischung der Situationen der 14 bis 16. Zur besseren Klarheit sind die Richtungen der Vektoren 1440, 1450 und 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 17 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Das Feld der magnetischen Flussdichte ist kreisförmig bzw. elliptisch um die elektrisch leitende Signalleitung 1330 angeordnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel im mittleren Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist ebenso empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht im linken und rechten Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist. Das Sensorelement SE (1430) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind. In dem Beispiel der 17 ist das Sensorelement bei geeigneter Ausgestaltung also isotrop empfindlich, während es in den 14 bis 16 richtungsselektiv gegenüber der magnetischen Flussdichte empfindlich ist.
Figur 18
18 zeigt eine einzelne Schlitzleitung 1880 als Beispiel einer Schlitzleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf das Buch R.K. Hoffmann „Integrierte Mikrowellenschaltungen: Elektrische Grundlagen, Dimensionierung, technische Ausführung, Technologien“ Springer; 1. Edition (1. Juni 1983), ISBN-10: 3540123520, ISBN-13: 978-3540123521.
Dort sind verschiedene Schlitzleitungen aufgeführt. Die Kombination der in diesem Dokument vorgestellten technischen Lehre mit einer Mikrostreifenleitungen beliebiger Ausführung ist von der hier vorgelegten Offenbarung umfasst.
Die beispielhafte einzelne Schlitzleitung 1880 der 18 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 und eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360. Das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise eine Isolierschicht im Metallisierungsstapel eines mikrointegrierten Schaltkreises, insbesondere eines mikrointegrierten Hableiterschaltkreises, insbesondere eines CMOS- oder BiCMOS oder Bipolar-Schaltkreises oder eines Schaltkreises auf Basis von III/V-Materialien oder ein dielektisches Trägersubstrat 1360 dergleichen sein. Die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 können ggf. noch mit einer isolierenden Schicht bedeckt sein, wodurch sie zu einer eingebetteten Schlitzleitung würden. Im Sinne der Knappheit der hier vorgestellten technischen Lehre haben wir darauf verzichtet, diese Variante hier darzustellen. Sie ist aber von der Offenbarung des hier vorgelegten Dokuments umfasst. Bei der beispielhaften einzelne Schlitzleitung 1880 der 18 trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende Isolationsfläche 1840 - der Schlitz -die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 von der die elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 auf dem Trägersubstrat 1360. Bevorzugt weist die einzelne Schlitzleitung 1880 bezogen auf den Schlitz 1840 als „heißen“ Innenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand auf, der bevorzugt zu dem Ausgangswellenwiderstand der Mikrowellensignalquelle µWG passt.
Vorschlagsgemäß wurde erkannt, dass die Platzierung und die Größe des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und zum Schlitz 1840 ausschlaggebend für die Richtungsempfindlichkeit der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE in Bezug auf die Richtung einer externen magnetischen Flussdichte B_ext ist.
Bei Platzierung eines oder mehrerer Sensorelemente SE auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und/oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 (Siehe folgende 20 und 21.) ist der jeweilige Vektor der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 im Bereich des jeweiligen Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des jeweiligen Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE ist.
Bei Platzierung des Sensorelements SE direkt innerhalb des Schlitzes_1840 der Schlitzleitung 1880 (Siehe auch folgende 19.) ist der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist.
Die Ausarbeitung des Vorschlags der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments ergab somit als eine wesentliche Idee der hier vorgestellten technischen Lehre, dass

a. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 eine Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit ermöglicht,
1. iii. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um nicht mehr als 50%, besser nicht mehr als 25%, noch besser nicht mehr als 10%, noch besser nicht mehr als 5%, besser nicht mehr als 2%, noch besser nicht mehr als 1% die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 überschreitet oder
2. iv. wenn besonders bevorzugt der der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 um mehr als 1%, besser mehr als 2%, besser mehr als 5%, besser mehr als 10%, besser mehr als 25%, besser mehr als 50%, besser mehr als 75% unterschreitet.
b. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 eine unbeabsichtigte Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit unterdrückt,
1. ii. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um mehr als 1%, besser mehr als 2%, noch besser mehr als 5%, noch besser mehr als 10%, noch besser mehr als 25%, noch besser mehr als 50%, noch besser mehr als 75%, noch besser mehr als 100% die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 überschreitet und
2. iii. wenn Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 vorzugsweise so positioniert ist, dass das Sensorelement SE die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 (Siehe folgende 20 und 21.) bevorzugt in gleicher Weise mit überdeckt.

Die technische Lehre des hier vorgelegten Dokuments hat also erkannt, dass der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE relativ zu Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 und die Positionierung des Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 die Richtungsempfindlichkeit der Intensität der mikrowellenabhängigen Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, bezogen auf die Ausrichtung des Flussdichtevektors innerhalb des Sensorelements SE relativ zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 vorhersagbar einstellen kann und dass gleichzeitig die Wahl dieser Parameter (Position SE und d_SL) bestimmt, in welchem Maße sich diese Richtungsabhängigkeit ausprägt. Dabei kann diese Richtungsabhängigkeit auch komplett unterdrückt werden. (Siehe auch die folgende 22.)
Figur 19
Die 19 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als linkes Sensorelement 1420 in den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 19 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 19 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE(1410). Das Sensorelement SE (1410) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
Figur 20
Die 20 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1410 auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 20 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 20 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. (Wir haben hier das Bezugszeichen 1450 gewählt, da die Empfindlichkeit sich auf Anteile der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 bezieht.) Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1420) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
Figur 21
Die 21 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1430 auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 21 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft kleiner als die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 21 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1350 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1430) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
Figur 22
Die 22 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 überdeckendes Sensorelement 2210 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
In dem Beispiel der 22 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft ca. 3x so groß wie die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Teile des Sensorelements SE befinden sich sowohl links als auch rechts des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880. Damit ist die Situation eine Mischung der Situationen der 19 bis 21. Zur besseren Klarheit sind die Richtungen der Vektoren 1440, 1450, und 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 22 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Das Feld der magnetischen Flussdichte ist im Wesentlichen entsprechend den Koordinatenflächen eines elliptischen Koordinatensystem um die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und um die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 angeordnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (2210) ist empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht im mittleren Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor im mittleren Teil des Sensorelements 2210 parallel zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 innerhalb des Sensorelements SE ist. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (2210) ist ebenso empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel im linken und rechten Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE(2210) ist. Das Sensorelement SE (2210) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind. In dem Beispiel der 22 ist das Sensorelement SE(2210) bei geeigneter Ausgestaltung also isotrop empfindlich, während es in den 19 bis 21 richtungsselektiv gegenüber der magnetischen Flussdichte empfindlich ist.
Allgemeines zu den Figuren 23 bis 64
Die 23 bis 64 zeigen verschiedene Platzierungen verschiedener Sensorelemente im Zusammenhang mit einer beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380. In analoger Weise können statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 auch eine Mikrostreifenleitung 1380 oder eine Schlitzleitung 1880 verwendet werden.
Die fachlich ausgebildete Person erhält aus einer Figur der 23 bis 64 die korrespondierende Figur mit einer Mikrostreifenleitung 1380, durch Weglassen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und durch Weglassen der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Hierdurch wird dann die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 zur elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340. Hierdurch wird dann auch die nicht-leitende recht Isolationslücke 2350 zur elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1350.
Die fachlich ausgebildete Person erhält aus einer Figur der 23 bis 64 die korrespondierende Figur mit einer Schlitzleitung 1880, durch Weglassen des Signalleiters 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Hierdurch wird dann die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 und die nicht-leitende recht Isolationslücke 2350 zum elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880.
Zur Reduktion des Aufwands beschreibt der folgende Text der Beschreibung der 23 bis 64 daher stellvertretend nur die Tri-Plate Leitung 2380 stellvertretend für andere Typen von Streifenleitungen, wie der Streifenleitung 1380 oder der Schlitzleitung 1880. Andere Leitungstypen insbesondere planarer Wellenleitungen sind daher von der Offenbarung umfasst.
Figur 23
23 zeigt eine Tri-Plate-Leitung 2380 als Beispiel einer Mikrostreifenleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf das Buch R.K. Hoffmann „Integrierte Mikrowellenschaltungen: Elektrische Grundlagen, Dimensionierung, technische Ausführung, Technologien“ Springer; 1. Edition (1. Juni 1983), ISBN-10: 3540123520, ISBN-13: 978-3540123521.
Dort sind verschiedene Mikrostreifenleitungen aufgeführt. Die Verwendung der dort beschriebenen Mikrostreifenleitungen als Mikrostreifenleitung in einer Vorrichtung im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist hiermit offengelegt.
Die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380 der 23 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch leitende linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320. Das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise eine Isolierschicht im Metallisierungsstapel eines mikrointegrierten Schaltkreises, insbesondere eines mikrointegrierten Hableiterschaltkreises, insbesondere eines CMOS- oder BiCMOS oder Bipolar-Schaltkreises oder eines Schaltkreises auf Basis von III/V-Materialien oder dergleichen sein. Bei der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 1480 der 23 trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1450. Bevorzugt weist die Tri-Plate-Leitung 2380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und die Gemeinschaft aus elektrisch leitender linken Signalmassefläche 1310, elektrisch leitender rechter Signalmassefläche 1320 und elektrisch leitendem Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektroden einen Wellenwiderstand auf. Der Vorteil der Verwendung einer Tri-Plate-Leitung 2380 ist die gute Abschirmung der Umgebung gegenüber der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist.
Figur 24
Die 24 entspricht der 23, wobei nun ein linkes Sensorelement SE(2410) als die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes linkes Sensorelement SE(2410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
In dem Beispiel der 24 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(2410) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_I51 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Teile des linken Sensorelements SE(2410) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 24 im Bereich des linken Sensorelements SE(2410) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 24 im Bereich des linken Sensorelements SE(2410) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE (2410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(2410) steht. Das Sensorelement SE (2410) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
Figur 25
25 entspricht der 24 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 24 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende Sensorelement 2410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel Lc nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_∑, die das Sensorelement SE durchdringt.
Figur 26
Die 26 entspricht der 23, wobei nun ein Sensorelement SE(2420) als die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes Sensorelement SE(2420) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
In dem Beispiel der 26 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(2420) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Teile des Sensorelements SE(2420) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 24 im Bereich des Sensorelements SE(2430) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 26 im Bereich des rechten Sensorelements SE(2430) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(2430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(2340) steht. Das rechte Sensorelement SE (2430) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des rechten Sensorelements SE(2340) eingebettet sind.
Figur 27
27 entspricht der 26 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel Lc. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 27 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 den Schlitz 1840 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende Sensorelement 2430.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das Sensorelement SE durchdringt.
Figur 28
Die 28 entspricht einer Kombination der 24 und 26. Die 28 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(2420) als die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes rechtes Sensorelement SE(2420) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(2410) als die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes linkes Sensorelement SE(2410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 24 und 26.
In dem Beispiel der 28 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(2420) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 28 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(2410) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_I51 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380.
Teile des rechten Sensorelements SE(2420) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
Teile des linken Sensorelements SE(2410) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 28 im Bereich des rechten Sensorelements SE(2430) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 28 im Bereich des linken Sensorelements SE(2410) eingezeichnet.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(2410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(2410) steht.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(2430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(2430) steht.
Das rechte Sensorelement SE (2430) und das linke Sensorelement SE (2410) umfassen typischerweise jeweils ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(2410, 2430) eingebettet sind.
Figur 29
29 entspricht der 28 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 29 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende rechte Sensorelement 2430 und das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende linke Sensorelement 2410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1460 und 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_∑, die das rechte Sensorelement SE(2430) durchdringt.
Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_∑, die das linke Sensorelement SE(2410) durchdringt.
Figur 30
Die 30 entspricht der 23, wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
In dem Beispiel der 30 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_I51 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. In dem Beispiel der 30 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 30 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 30 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht. Das linke Sensorelement SE (1410) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) eingebettet sind.
Figur 31
31 entspricht der 30 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen und mehrere Flachspulen aufweisen. In dem Beispiel der 31 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 2340 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement 1410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_∑, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
Figur 32
Die 32 entspricht der 23, wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
In dem Beispiel der 32 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 32 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 32 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 32 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht. Das rechte Sensorelement SE (1430) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) eingebettet sind.
Figur 33
33 entspricht der 32 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 33 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 2350 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement 1430. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_∑, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
Figur 34
Die 34 entspricht einer Kombination der 30 und 32. Die 34 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 30 und 32.
In dem Beispiel der 34 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) und der Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 30.
In dem Beispiel der 34 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_I51 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des linken Sensorelements SE(1410) und der Breite d_I51 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 32.
In dem Beispiel der 34 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 34 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 34 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 34 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht.
Das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) umfassen typischerweise jeweils ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1430) eingebettet sind.
Figur 35
35 entspricht der 34 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 35 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement 1430 und das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement 1410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1460 und 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1460 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
Hier repräsentiert der Vektor 1440 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
Figur 36
Die 36 entspricht der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(1420) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
In dem Beispiel der 36 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 36 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 36 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 36 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht. Das mittlere Sensorelement SE (1420) umfasst ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) eingebettet sind.
Figur 37
37 entspricht der 36 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 37 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420). Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit das zusätzliche magnetische Feld mit der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) sich ausprägt, sollte bevorzugt die der Flachspule 2520 in eine erste Teilflachspule links des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und eine zweite Teilflachspule rechts des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 aufgeteilt sein. Typischerweise bestromt die Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, zur Erzeugung der magnetischen Flussdichte B_ad parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) so, dass die Richtung des Flussdichtevektors des magnetischen Feldes, dass die erste Teilspule erzeugt, der Richtung des Flussdichtevektors, das die zweite Teilspule erzeugt, entgegengesetzt ist.
Typischerweise bestromt die Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, zur Erzeugung der magnetischen Flussdichte B_ad senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) so, dass die Richtung des Flussdichtevektors des magnetischen Feldes, dass die erste Teilspule erzeugt, der Richtung des Flussdichtevektors, das die zweite Teilspule erzeugt, gleichausgerichtet ist.
Durch diese unterschiedliche Bestromung der Teilspulen der Flachspule 2520 kann die Treiberstufe DRVL somit selektieren, ob und in welchem Maße das linke Sensorelement 1410 der 24 und das rechte Sensorelement 1430 der 26 einerseits oder das mittlere Sensorelement 1420 der 36 andererseits durch das zusätzliche magnetische Feld mit der magnetischen Flussdichte B_ad, das die Flachspule 2520 erzeugt, beeinflusst werden sollen. Durch die unterschiedliche Bestromung der Teilflachspulen der Flachspule 2520 kann somit Treiberstufe DRVL die richtungsmäßige Empfindlichkeit des linken Sensorelement 1410 der 24 und des rechten Sensorelements 1430 der 26 einerseits oder des mittleren Sensorelements 1420 der 36 einstellen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel Lc nutzen Dabei speist wieder die Mikrowellensignalquelle µWG das Mikrowellensignal µW in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein. Hier repräsentiert der Vektor 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_∑, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
Figur 38
Die 38 entspricht einer Kombination der 30 und 36. Die 38 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(3040) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 30 und 36.
In dem Beispiel der 38 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des mittleren Sensorelements SE(1420) und der Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 36.
In dem Beispiel der 38 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_I51 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des linken Sensorelements SE(1410) und der Breite d_I51 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 30.
In dem Beispiel der 38 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 38 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 38 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 38 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht.
Das mittlere Sensorelement SE (1420) und das linke Sensorelement SE (1410) umfassen typischerweise jeweils ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1420) eingebettet sind.
Figur 39
39 entspricht der 38 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 38 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 2340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement 1410.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1450 und 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1450 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
Hier repräsentiert der Vektor 1440 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
Figur 40
Die 40 entspricht einer Kombination der 32 und 36. Die 40 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(3040) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist und wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 32 und 36.
In dem Beispiel der 40 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des mittleren Sensorelements SE(1420) und der Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 36.
In dem Beispiel der 40 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) und der Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 32.
In dem Beispiel der 40 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 40 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 40 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 40 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht.
Das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) umfassen typischerweise jeweils ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1430) eingebettet sind.
Figur 41
41 entspricht der 40 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 41 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 2350 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement 1430.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_∑ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1450 und 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1450 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
Hier repräsentiert der Vektor 1460 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
Figur 42
Die 42 entspricht einer Kombination der 30 und 32 und 36. Die 42 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(3040) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist und wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 30, 32 und 36.
In dem Beispiel der 42 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des mittleren Sensorelements SE(1420) und der Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 36.
In dem Beispiel der 42 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) und der Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 32.
In dem Beispiel der 42 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des linken Sensorelements SE(1410) und der Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 30.
In dem Beispiel der 42 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 42 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
In dem Beispiel der 42 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 42 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 42 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 42 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht.
Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht.
Das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) umfassen typischerweise jeweils ein Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1420, 1430) eingebettet sind.
Figur 43
43 entspricht der 42 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 43 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 2350 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement SE(1430).
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linke Isolationsfläche 2340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement SE(1410).
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1440 und 1450 und 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1440 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
Hier repräsentiert der Vektor 1450 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
Hier repräsentiert der Vektor 1460 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
Figur 44
44 entspricht der 43 mit dem Unterschied, dass das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) zu einem großen Sensorelement (4410) verschmolzen sind.
Figur 45
45 zeigt mehrere Sensorelemente der 24 bis 44 einem Trägersubstrat 1360 in der Aufsicht. Auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 befindet sich die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380 mit der elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und mit der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und mit dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Ein linkes Sensorelement SE(2410) überdeckt die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein mittleres Sensorelement SE(1420) ist auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziert. Ein größeres mittleres Sensorelement SE(2420) überdeckt die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein rechtes Sensorelement SE(2430) überdeckt die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein weiteres, aber kleineres mittleres Sensorelement SE(2420) überdeckt ebenfalls die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein rechtes Sensorelement SE(2430) überdeckt die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Eine linke Reihe linker Durchkontaktierungen 4510 verbindet elektrisch die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 mit dem in der Figur nicht eigezeichneten, da auf der Rückseite liegenden, elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Eine rechte Reihe rechter Durchkontaktierungen 4520 verbindet elektrisch die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 mit dem in der Figur nicht eigezeichneten, da auf der Rückseite liegenden, elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Dies stellt sicher, dass die Hälfte der beispielhaften Triplate-Leitung 2380, die das Material des Trägersubstrats 1360 umfasst, sich ähnlich einem Hohlleiter verhalten kann. Bevorzugt sind die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Triplate-Leitung 2380 nicht auf dem Trägersubstrat 1360 mittels eines Klebers befestigt, da dieser typischerweise einen nicht unerheblichen Verlustwinkel durch einen Widerstandsbelag verursacht. Bevorzugt sind die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Triplate-Leitung 2380 aus einem sehr gut leitenden Edelmetall, beispielsweise Gold, oder mit einem solchen beschichtet.
Figur 46
Die 46 entspricht der 36, wobei nun auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein mittlerer optischer Lichtwellenleiter LWL (4630) beispielhaft platziert ist. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, diesen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) mit einem mittleren Sensorelement SE(1420) zu kombinieren. Dabei weist das mittlere Sensorelement SE(1420) ein Trägermaterial TM auf, in dem typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND eingebettet sind. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ist, dass das Trägermaterial TM vorzugsweise ein mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) ausgehärtetes Trägermaterial TM ist und dass das Trägermaterial TM nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) von einer der vorgeschlagenen Vorrichtungen gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. In gleicher Weise sollte das Trägermaterial TM für Strahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung LB der NV-Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) und/oder der anderen paramagnetischen Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) im Wesentlichen transparent sein. Im Wesentlichen bedeutet dabei wiederum, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der mittleren elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den anderen Leitungen 1310, 1320 der Tri-Plate-Leitung 2380 und mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren und Kristalle mit paramagnetischen Zentren einerseits und des noch flüssigen Trägermaterials TM andererseits als Sensorelementschicht 4810 über die mittlere elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und die anderen Leitungen 1310, 1320 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den mittlerer optischer Lichtwellenleiter LWL (4630) aufgetragen. Ggf. wird die Lackschicht der kolloidalen Mischung (kolloidaler Lack KL) in einem nachfolgenden temperaturschritt angehärtet um sie zu stabilisieren.
Der Herstellungsprozess des mittleren Sensorelements SE(1420) umfasst bevorzugt in einem anschließenden Herstellungsschritt das lokale Bestrahlen dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Die lokale Bestrahlung dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H ist dabei bevorzugt auf den Bereich der Sensorelementschicht 4810 am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) begrenzt. Bevorzugt handelt es sich bei der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H um UV-Strahlung. Beispiels kann der mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlte Bereich der Sensorelementschicht 4810 durch eine Maske 5410 begrenzt werden, die in einem vorausgehenden Justierschritt gegenüber Justiermarken (5210, 5220) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 justiert und beispielsweise in einem Mask-Aligner (Maskenjustier- und Ausrichtungsvorrichtung) ausgerichtet worden ist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 somit die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 (bzw. einer anderen möglichen Mikrostreifenleitung) und die Justiermarken (5210, 5220) für die Justierung einer oder mehrerer Belichtungsmasken 5410 auf. Durch die Bestrahlung der Sensorelementschicht 4810, die die kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 umfasst, mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H verfestigt sich typischerweise das zuvor flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 im mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereich der Sensorelementschicht 4810. Hierdurch bildet sich innerhalb der Sensorelementschicht 4810 verdeckt bereits das mittlere Sensorelement SE(1430). In einem typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die zuvor typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt das fertig gestellte mittlere Sensorelement SE(1320). Besonders elegant ist die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320), wenn eine Aushärtestrahlungsquelle in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess einspeist. Bevorzugt weist zur Anwendung der hier dargestellten technischen Lehre der mittlere optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) erlauben. Bevorzugt dienen diese mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) erlauben, später auch zur Einkoppelung der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) und/oder zur Auskoppelung der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl aus dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630). Bevorzugt weist somit Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) einzuspeisen. Bevorzugt wird in den Bereichen der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, die diese mikrooptische Strukturen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) einzuspeisen, die Sensorelementschicht 4810 vor der Aushärtung der Sensorelementschicht 4810 lokal entfernt. Es ist beispielsweise auch denkbar, die Sensorelementschicht 4810 grob vorstrukturiert mittels eines Dispensers oder mittels Siebdruck nur im Bereich der zweiten Enden des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) lokal begrenzt aufzubringen, sodass diese Entfernung von vornherein nicht notwendig ist. Im Herstellungsprozess wird nun beispielsweise über die besagten mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) erlauben, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H an einem ersten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) eingespeist. Der mittlere Lichtwellenleiter LWL (4630) transportiert die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H vom ersten Ende des mittleren Lichtwellenleiters LWL (4630) zum zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL (4630). Die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H tritt dann typischerweise am anderen, zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) wieder aus. Bevorzugt ist das zweite Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) mit einem Bereich der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt das noch flüssige Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 und härtet so das noch flüssige Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aus. In dem besagten, typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und von den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt wieder das fertig gestellte mittlere Sensorelement SE(1420), das nun jedoch in optimaler Weise und selbstjustierend gegenüber dem zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) gefertigt ist. Durch diese Aushärtung eines zuvor flüssigen und ggf. angehärteten Trägermittels TM ist die Fertigung des mittleren Sensorelements SE(1420) gegenüber dem zweiten Ende eines solchen mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) besonders einfach und prozesssicher in selbstjustierender Weise mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen.
Figuren 47 bis 50
Die 47 bis 50 veranschaulichen die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630). Das Verfahren kann in analoger Weise auch zur Herstellung eines linken Sensorelements SE(1310) am zweiten Ende eines linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) und/oder zur Herstellung eines rechten Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende eines rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) verwendet werden. In der Beschreibung sind dann lediglich die korrespondierenden Bezeichnungen gegeneinander auszutauschen. Auch für andere in diesem Dokument und in den zitierten Dokumenten erwähnten Wellenleitern sind diese verwendbar, wenn die Lichtwellenleiter vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu den Leitern angeordnet werden.
Figur 47
Das Verfahren beginnt mit dem Bereitstellen des Trägersubstrats 1360 wobei in dem Beispiel der 47 das bereitgestellte Trägersubstrat 1360 die Tri-Plate-Leitung 2380 mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 und dem mittleren Signalleiter 1330 und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 sowie beispielhaft den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) umfasst. Das zweite Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) befindet sich hier beispielhaft auf dem mittleren Signalleiter 1330.
Figur 48
In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die Sensorelementschicht 4810 umfasst bevorzugt eine dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM. Die Sensorelementschicht 4810 ist also vorzugsweise mit Diamant-Nano-Kristallen ND angefüllt. Vorzugsweise umfassen die Diamant-Nano-Kristalle ND paramagnetische Zentren, die bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl emittieren. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Ggf. wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 beispielsweise durch Plasma-Terminierung und/oder durch eine Haftvermittlerschicht vorbehandelt, um eine gute Benetzung der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 durch das noch flüssige Trägermaterial TM sicherzustellen. Bevorzugt wird die Sensorelementschicht 4810 beispielsweise mittels eines Temperatur- oder Lagerschritts angehärtet. Dieser vorzugsweise durchgeführte Temperaturschritt härtet dann bevorzugt das Trägermaterial TM an, um es zu stabilisieren.
Figur 49
In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens speist eine Aushärtestrahlungsquelle typischerweise über eine mittlere mikrooptische Einkoppelstruktur die Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H in das erste Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ein. In der 49 verdeckt die Sensorelementschicht 4810 den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630), der sich hier unter der Sensorelementschicht 4810 befindet. Die Aushärtestrahlung 4910 tritt dann am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) wieder aus dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) aus und in die Masse der Sensorelementschicht 4810 ein. Hierdurch bestrahlt die Aushärtestrahlung 4910 das zuerst noch flüssige oder angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Hierdurch verfestigt sich das Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810. Dadurch bildet sich bereits jetzt das spätere mittlere Sensorelements SE(1320) in der Sensorelementschicht 4810.
Figur 50
In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird nun das schon gebildete mittlere Sensorelements SE(1320) durch Reinigung mit einem Lösungsmittel freigelegt. Die Reinigung mit dem Lösungsmittel entfern die nicht oder nicht ausreichend mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereiche der Sensorelementschicht 4810. Das zurückbleibende mittlere Sensorelement SE(1320) ist selbstjustierend und optimal an den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) optisch angekoppelt. Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ist, dass das Trägermaterial TM ein mittels elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 ausgehärtetes Trägermaterial TM ist und dass das Trägermaterial TM nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB fluoreszieren, im Wesentlichen transparent. Im Wesentlichen bedeutet dabei jeweils, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Durch die Aushärtung eines zuvor flüssigen oder angehärteten Trägermittels TM ist die Fertigung eines solchen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) besonders einfach und prozesssicher mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen
Wenn somit das zweite Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) von dem Trägermaterial TM des Sensorelements 4810 umhüllt ist, ergibt sich eine besonders gute Stabilisierung dieser optischen Kopplung.
Bevorzugt bildet dabei eine Endfläche des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) eine ebene Endfläche senkrecht zur Mittenlinie des Lichtwellenleiters LWL(4630). Die Mittelline entspricht typischerweise der optischen Achse des Lichtwellenleiters LWL(4630). Eine solche Endfläche ermöglicht eine verbesserte Auskopplung der elektromagnetischen Pumpstrahlung LB aus dem Lichtwellenleiter LWL(4630) und eine verbesserte optische Einkopplung der Fluoreszenzstrahlung FL in den Lichtwellenleiter LWL(4630). Bevorzugt wird daher der LWL(4630) durch einen geeigneten Ätzprozess (z.B. DRIE oder RIE-Ätzung), der vorzugsweise senkrechte Flanken erzeugt, ausgeformt. Bevorzugt ist der Abstand eines oder bevorzugt mehrerer Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND von dieser ebenen Endfläche kleiner als die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und/oder besser kleiner als ½ der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/4 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/8 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/10 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/20 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/50 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/100 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, , und/oder besser kleiner als 1/200 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/500 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/1000 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
Die Mittenlinie, die eine gedachte Hilfskonstruktion zur Verdeutlichung des Sachverhalts ist, durchstößt die Endfläche an einem Mittelpunkt der Endfläche. Die Dicke d_l des Trägermaterials TM ist bevorzugt an diesem Mittelpunkt dicker ist als die Dicke d_r an anderen Punkten der Endfläche des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630). Dies hat den Vorteil, dass Licht durch die Grenzfläche Trägermaterial TM/ Luft in den Lichtwellenleiter LWL(4630) zurückgespiegelt wird und dass dann die Effizienz und der Wirkungsgrad der Lichtkopplung steigt.
Bevorzugt formt daher das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) eine Linse aus. Der Durchmesser D_LWLL der Linse ist vorzugsweise, aber nicht zwangsweise kleiner als der Durchmesser des Lichtwellenleiters LWL(4630). Die 55 zeigt ein Sensorelement, dessen Durchmesser bzw. dessen Linsendurchmesser größer als der Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL(4630) ist. Die 50 zeigt hingegen ein Sensorelement 1420, dessen Durchmesser bzw. dessen Linsendurchmesser D_LWLL kleiner als der Durchmesser des Lichtwellenleiters LWL(4630) ist. Der Durchmesser D_LWLL der Linse kann aber auch so groß wie der der Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL(4630) sein.
Bevorzugt ist der der Lichtwellenleiter LWL(4630) ganz oder teilweise durch eine mechanische Hülle MH umhüllt und/oder lichtdicht abgedeckt, die auch nur den Zweck haben kann, ein Übersprechen zwischen verschiedenen Lichtwellenleitern der Vorrichtung zu verhindern. Die mechanische Hülle MH ist bevorzugt aus Glas oder Keramik, Kunststoff oder dergleichen gefertigt und für relevante elektromagnetische Strahlung intransparent. Die mechanische Hülle MH weist daher bevorzugt einen Keramikwerkstoff oder eine Kunststoffwerkstoff oder ein anderes nicht magnetisierbares und/oder elektrisch nichtleitendes Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 100°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 140°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 170°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 200°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 250°C stabiles Material auf oder umfasst diese oder besteht aus diesen im Extremfall. Die mechanische Hülle MH kann also aus einem Keramikwerkstoff oder einem Kunststoffwerkstoff oder aus einem anderen nicht magnetisierbaren und/oder elektrisch nichtleitendes Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 100°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 140°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 170°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 200°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 250°C stabilen Material gefertigt sein.
Bevorzugt bildet die mechanische Hülle MH zumindest abschnittweise ein Rohr oder Röhrchen oder eine Kapillare oder eine Kanüle oder eine Abdeckung des Lichtwellenleiters LWL(4630), die den jeweilige Lichtwellenleiter LWL(4630) umhüllt oder zumindest teilweise oder ganz abdeckt. Dies vereinfacht die Fertigung des Systems aus Lichtwellenleiter, Sensorelement SE(1420) und mechanischer Hülle MH. Der Innendurchmesser D_ro eines solchen Rohrs oder einer solchen Abdeckung oder eines solchen Röhrchens oder einer solchen Kapillare oder einer solchen Kanüle ist bevorzugt nur ein Wenig größer oder gleich groß wie der Durchmesser der Lichtwellenleiterlinse und der Durchmesser des Lichtwellenleiters LWL(4630).
Der Lichtwellenleiter LWL(4630) weist typischerweise einen Lichtwellenleiterkern LWLC auf. In dem Trägermaterial TM formt das Trägermaterial TM bevorzugt ein optisches Funktionselement am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aus. Dies verbessert wieder die besagte optische Kopplung zwischen Lichtwellenleiter LWL(4630) und Trägermaterial TM. Das optische Funktionselement wirkt dann so mit dem Lichtwellenleiterkern des Lichtwellenleiters LWL(4630) am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) optisch zusammen.
Bevorzugt weist das optische Funktionselement eine Lichtwellenleiterlinse, insbesondere in Form einer Verdickung des Trägermaterials TM im Bereich des optischen Funktionselements, auf.
Das Wesentliche des hier vorgelegten Dokuments ist nun, dass es auch ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde, beschreibt und offenlegt. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte (Siehe 153):

• Bereitstellen 15310 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• Bereitstellen 15320 eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtestrahlung 4910 mit einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
• Benetzen 15330 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
• Einspeisen 15340 elektromagnetischer Strahlung in das erste Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt.
• Entfernen 15350 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.

Typischerweise härtet das Trägermaterial TM nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
Figuren 51 bis 55
Die 51 bis 55 veranschaulichen die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) mittels eines maskengesteuerten Verfahrens. Das Verfahren kann in analoger Weise auch zur Herstellung eines linken Sensorelements SE(1310) am zweiten Ende eines linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) und/oder zur Herstellung eines rechten Sensorelements SE(1310) am zweiten Ende eines rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) verwendet werden. Dieses Fertigungsprinzip kann in analoger und funktionsäquivalenter Weise auf die Herstellung anderer Sensorelemente durch eine fachkundige Person übertragen werden. In der Beschreibung sind dann lediglich die korrespondierenden Bezeichnungen gegeneinander auszutauschen.
Figur 51
Das Verfahren beginnt wieder mit dem Bereitstellen des Trägersubstrats 1360 wobei in dem Beispiel der 51 das bereitgestellte Trägersubstrat 1360 die Tri-Plate-Leitung 2380 mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 und dem mittleren Signalleiter 1330 und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 sowie beispielhaft den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) umfasst. Das zweite Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) befindet sich hier beispielhaft wieder auf dem mittleren Signalleiter 1330.
Figur 52
um das hier vorgeschlagene maskenbasierende Verfahren durchführen zu können, wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit einer oder mehreren Justiermarken 5210, 5220 versehen. Die Justiermarken 5210, 5220 können auch in einem vorhergehenden Prozessschritt angefertigt worden sein. Beispielsweise ist es denkbar, eine oder mehrere linke Justiermarken 5210 zusammen mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 zu fertigen. Beispielsweise ist es denkbar, eine oder mehrere rechte Justiermarken 5220 zusammen mit der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 zu fertigen.
Figur 53
in einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der Sensorelementschicht 4810 teilweise bedeckt. Dies kann beispielsweise durch Siebdruck und/oder einen Dispenser erfolgen. Die Sensorelementschicht 4810 umfasst bevorzugt eine dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM. Die Sensorelementschicht 4810 ist also vorzugsweise mit Diamant-Nano-Kristallen ND angefüllt. Vorzugsweise umfassen die Diamant-Nano-Kristalle ND paramagnetische Zentren, die bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl emittieren. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Ggf. wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 beispielsweise durch Plasma-Terminierung und/oder durch eine Haftvermittlerschicht vorbehandelt, um eine gute Benetzung der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 durch das noch flüssige Trägermaterial TM sicherzustellen. Ggf. erfolgt in einem weiteren Schritt eine Anhärtung des Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 z.B. in einem nachfolgenden Temperatur- oder Lagerschritt.
Figur 54
In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens bestrahlt eine Aushärtestrahlungsquelle typischerweise die Sensorelementschicht 4810 mit der Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. In der 54 verdeckt die Sensorelementschicht 4810 den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630), der sich hier unter der Sensorelementschicht 4810 befindet. In der 54 strukturiert eine Schattenmaske 5410 die Aushärtestrahlung 4910. Typischerweise weist die Schattenmaske 5410 einige für die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H transparente Transmissionsbereiche 5420 auf. Die übrigen Bereiche der Schattenmaske 5410 sind für die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H typischerweise im Wesentlichen nicht transparent. Im Bereich der Transmissionsbereiche 5420 bestrahlt dann die Aushärtestrahlungsquelle die Sensorelementschicht 4810 mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H in bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810. Diese Aushärtestrahlung 4910 tritt in diesen bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810 in die Masse der Sensorelementschicht 4810 ein. Hierdurch bestrahlt die Aushärtestrahlung 4910 das zuerst noch flüssige Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 in diesen bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810 mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Hierdurch verfestigt sich das ausgehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 in diesen bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810. Dadurch bildet sich bereits jetzt das spätere mittlere Sensorelements SE(1320) in der Sensorelementschicht 4810.
Das Problem ist allerdings, dass das Verfahren nicht selbstjustierend ist und daher höhere Toleranzen aufweist.
Figur 55
In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird nun das schon gebildete mittlere Sensorelements SE(1320) durch Reinigung mit einem Lösungsmittel freigelegt. Die Reinigung mit dem Lösungsmittel entfern die nicht oder nicht ausreichend mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereiche der Sensorelementschicht 4810. Das zurückbleibende mittlere Sensorelement SE(1320) ist bei richtiger Justierung der Maske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360 an den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) optisch angekoppelt. Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ist, dass das Trägermaterial TM ein mittels elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 ausgehärtetes Trägermaterial TM ist und dass das Trägermaterial TM nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB fluoreszieren, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei jeweils, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Durch die Aushärtung eines zuvor flüssigen Trägermittels TM ist die Fertigung eines solchen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) besonders einfach und prozesssicher mit einem akzeptablen C_pk-Wert zu fertigen.
Hinsichtlich des Trägermaterials TM verweist das hier vorgelegte Dokument hier auf die anderen Beschreibungen des Trägermaterials TM in diesem Dokument.
Das Wesentliche des hier vorgelegten Dokuments ist nun, dass es auch ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde, beschreibt und offenlegt. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:

• Bereitstellen 15410 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• Bereitstellen 15420 eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl emittieren;
• Beschichten 15430 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;

• Justieren 15440 einer Belichtungsmaske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360.
• Bestrahlen 15450 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) durch die Belichtungsmaske 5410 mit elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt;
• Entfernen 15460 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest teilweise das Sensorelement SE bildet.

Typischerweise härtet das Trägermaterial TM nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
Die Strahlung der am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) zur Aushärtung eingestrahlten Aushärtestrahlung 4910 ist bevorzugt UV-Strahlung. Ganz besonders bevorzugt ist eine Aushärtestrahlung 4910 zur Aushärtung mit einer Aushärtewellenlänge λ_H zwischen 320-380nm.
In bestimmten Anwendungsfällen können dem Trägermaterial TM Nanopartikel mit einem Durchmesser kleiner 200nm und/oder kleiner 100nm und/oder kleiner 50nm und/oder kleiner 20nm und/oder kleiner 10nm und/oder kleiner 5nm vor dem Bereitstellen beigemischt werden, sodass diese in dem Trägermaterial TM nach dem Aushärten eingelagert sind. Bevorzugt handelt es sich um metallische Nanopartikel. Das hier vorgelegte Dokument weist hier in diesem Zusammen hang auf die anderen Beschreibungen diese Nanopartikel hin, die hier auch gelten sollen.
Figur 56
56 entspricht den 46 und 50 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 56 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
Figur 57
Die 57 entspricht der 32, wobei nun in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein rechter optischer Lichtwellenleiter LWL (4620) beispielhaft platziert ist. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor diesen rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) mit einem rechten Sensorelement SE(1430) zu kombinieren. Dabei weist das rechte Sensorelement SE(1430) ein Trägermaterial TM auf, in dem typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder eine Vielzahl von Kristallen eingebettet sind. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Ein oder mehrere oder alle Kristalle dieser Kristalle weisen dabei ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des rechten Sensorelements SE(1430) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) im Zusammenhang mit dem rechten Lichtwellenleiter LWL(4620) angewendet werden können.
Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) ist, dass das Trägermaterial TM vorzugsweise ein mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) ausgehärtetes Trägermaterial TM ist und dass das Trägermaterial TM nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) von einer der vorgeschlagenen Vorrichtungen gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. In gleicher Weise sollte das Trägermaterial TM für Strahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung LB der NV-Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) und/oder der anderen paramagnetischen Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) im Wesentlichen transparent sein. Im Wesentlichen bedeutet dabei wiederum, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Zur Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und mit dem rechten optischer Lichtwellenleiter LWL (4620) eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM als Sensorelementschicht 4810 über die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und die anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den rechten optischer Lichtwellenleiter LWL (4620) aufgetragen und ggf. angehärtet.
Der Herstellungsprozess des rechten Sensorelements SE(1430) umfasst bevorzugt in einem anschließenden Herstellungsschritt das lokale Bestrahlen dieser kolloidale Mischung (Kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärteten Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Die lokale Bestrahlung dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärteten Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H ist dabei bevorzugt auf den Bereich der Sensorelementschicht 4810 am zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) begrenzt. Bevorzugt handelt es sich bei der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H um UV-Strahlung. Beispielsweise kann der mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlte Bereich der Sensorelementschicht 4810 durch eine Maske 5410 begrenzt werden, die in einem vorausgehenden Justierschritt gegenüber Justiermarken (5210, 5220) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 justiert und beispielsweise in einem Mask-Aligner (Maskenjustier- und Ausrichtungsvorrichtung) ausgerichtet worden ist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 somit die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 (bzw. einer anderen möglichen Mikrostreifenleitung) und die Justiermarken (5210, 5220) für die Justierung einer oder mehrerer Belichtungsmasken 5410 auf. Durch die Bestrahlung der Sensorelementschicht 4810, die die kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 umfasst, mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H verfestigt sich typischerweise das zuvor flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigten Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 im mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereich der Sensorelementschicht 4810. Hierdurch bildet sich innerhalb der Sensorelementschicht 4810 verdeckt bereits das rechte Sensorelement SE(1420). In einem typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die zuvor typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt das fertig gestellte rechte Sensorelement SE(1430). Besonders elegant ist die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430), wenn eine Aushärtestrahlungsquelle in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess einspeist. Bevorzugt weist der rechte optische Lichtwellenleiter LWL (4620) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) erlauben. Bevorzugt dienen diese mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) erlauben, später auch zur Einkoppelung der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) und/oder zur Auskoppelung der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl aus dem rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620). Bevorzugt weist somit Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) einzuspeisen. Bevorzugt wird in den Bereichen der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, die diese mikrooptische Strukturen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) einzuspeisen, , die Sensorelementschicht 4810 vor der Aushärtung der Sensorelementschicht 4810 lokal entfernt. Es ist beispielsweise auch denkbar, die Sensorelementschicht 4810 grob vorstrukturiert mittels eines Dispensers oder mittels Siebdruck nur im Bereich des zweiten Endes des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) lokal begrenzt aufzubringen, sodass diese Entfernung von vornherein nicht notwendig ist. Im Herstellungsprozess wird nun beispielsweise über die besagten mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) erlauben, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H an einem ersten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) eingespeist. Der rechte Lichtwellenleiter LWL (4620) transportiert die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H vom ersten Ende des rechten Lichtwellenleiters LWL (4620) zum zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620). Die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H tritt dann typischerweise am anderen, zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) wieder aus. Bevorzugt ist das zweite Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) mit einem Bereich der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 und härtet so das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aus. In dem besagten, typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt wieder das fertig gestellte rechte Sensorelement SE(1430), das nun jedoch in optimaler Weise und selbstjustierend gegenüber dem zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) gefertigt ist. Durch diese Aushärtung eines zuvor flüssigen Trägermittels TM ist die Fertigung des rechten Sensorelements SE(1430) gegenüber dem zweiten Ende eines solchen rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) besonders einfach und prozesssicher in selbstjustierender Weise mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen
Figur 58
58 entspricht der 57 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 58 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte rechte Sensorelement SE(1430).
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
Figur 59
Die 59 entspricht der 30, wobei nun in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein linker optischer Lichtwellenleiter LWL (4610) beispielhaft platziert ist. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, diesen linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) mit einem linken Sensorelement SE(1410) zu kombinieren. Dabei weist das linke Sensorelement SE(1410) ein Trägermaterial TM auf, in dem typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND eingebettet sind. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des linken Sensorelements SE(1410) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des linken Sensorelements SE(1410) emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des linken Sensorelements SE(1410) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) im Zusammenhang mit dem linken Lichtwellenleiter LWL(4610) angewendet werden können.
Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) ist, dass das Trägermaterial TM vorzugsweise ein mittels elektromagnetischer Strahlung ausgehärtetes Trägermaterial TM ist und dass das Trägermaterial TM nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren des linken Sensorelements SE(1410) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des linken Sensorelements SE(1410) von einer der vorgeschlagenen Vorrichtungen gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. In gleicher Weise sollte das Trägermaterial TM für Strahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung LB der NV-Zentren des linken Sensorelements SE(1410) und/oder der anderen paramagnetischen Zentren des linken Sensorelements SE(1410) im Wesentlichen transparent sein. Im Wesentlichen bedeutet dabei wiederum, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Zur Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und mit dem linken optischer Lichtwellenleiter LWL (4610) eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM als Sensorelementschicht 4810 über die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und die anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den linken optischer Lichtwellenleiter LWL (4610) aufgetragen und in einem ggf. nachfolgenden Temperatur- und/oder Lagerschritt angehärtet ohne es auszuhärten.
Der Herstellungsprozess des linken Sensorelements SE(1410) umfasst bevorzugt in einem anschließenden Herstellungsschritt das lokale Bestrahlen dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärteten Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Die lokale Bestrahlung dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärtete Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H ist dabei bevorzugt auf den Bereich der Sensorelementschicht 4810 am zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) begrenzt. Bevorzugt handelt es sich bei der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H um UV-Strahlung. Beispielsweise kann der mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlte Bereich der Sensorelementschicht 4810 durch eine Maske 5410 begrenzt werden, die in einem vorausgehenden Justierschritt gegenüber Justiermarken (5210, 5220) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 justiert und beispielsweise in einem Mask-Aligner (Maskenjustier- und Ausrichtungsvorrichtung) ausgerichtet worden ist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 somit die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 (bzw. einer anderen möglichen Mikrostreifenleitung) und die Justiermarken (5210, 5220) für die Justierung einer oder mehrerer Belichtungsmasken 5410 auf. Durch die Bestrahlung der Sensorelementschicht 4810, die die kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 umfasst, mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H verfestigt sich typischerweise das zuvor flüssige bzw. nur angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigten Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 im mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereich der Sensorelementschicht 4810. Hierdurch bildet sich innerhalb der Sensorelementschicht 4810 verdeckt bereits das linke Sensorelement SE(1410). In einem typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die zuvor typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationslücke 2350 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt das fertig gestellte linke Sensorelement SE(1410). Besonders elegant ist die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410), wenn eine Aushärtestrahlungsquelle in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess einspeist. Bevorzugt weist der linke optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) erlauben. Bevorzugt dienen diese mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) erlauben, später auch zur Einkoppelung der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610)und/oder zur Auskoppelung der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl aus dem linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610). Bevorzugt weist somit Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) einzuspeisen. Bevorzugt wird in den Bereichen der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, die diese mikrooptische Strukturen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) einzuspeisen, die Sensorelementschicht 4810 vor der Aushärtung der Sensorelementschicht 4810 lokal entfernt. Es ist beispielsweise auch denkbar, die Sensorelementschicht 4810 grob vorstrukturiert mittels eines Dispensers oder mittels Siebdruck nur im Bereich der zweiten Enden des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) lokal begrenzt aufzubringen, sodass diese Entfernung von vornherein nicht notwendig ist. Im Herstellungsprozess wird nun beispielsweise über die besagten mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) erlauben, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H an einem ersten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) eingespeist. Der linke Lichtwellenleiter LWL (4610) transportiert die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H vom ersten Ende des linken Lichtwellenleiters LWL (4610) zum zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610). Die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H tritt dann typischerweise am anderen, zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) wieder aus. Bevorzugt ist das zweite Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) mit einem Bereich der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 und härtet so das noch flüssige Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 aus. In dem besagten, typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationslücke 2350 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt wieder das fertig gestellte linke Sensorelement SE(1410), das nun jedoch in optimaler Weise und selbstjustierend gegenüber dem zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) gefertigt ist. Durch diese Aushärtung eines zuvor flüssigen bzw. angehärteten Trägermittels TM ist die Fertigung des linken Sensorelements SE(1410) gegenüber dem zweiten Ende eines solchen linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) besonders einfach und prozesssicher in selbstjustierender Weise mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen
Figur 60
60 entspricht der 59 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 60 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte linke Sensorelement SE(1410).
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
Figur 61
61 stellt eine Mischung der 59 und 57 dar.
Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des rechten Sensorelements SE(1430) und des linken Sensorelements SE(1410) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) im Zusammenhang mit dem rechten Lichtwellenleiter LWL(4620) und auf die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) im Zusammenhang mit dem linken Lichtwellenleiter LWL(4610) angewendet werden können.
Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 59 und 57.
Figur 62
63 stellt eine Mischung der 60 und 58 dar.
Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 60 und 58.
Figur 63
63 stellt eine Mischung der 59 und 57 und 50 und 46 dar.
Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des rechten Sensorelements SE(1430) und des linken Sensorelements SE(1410) und des mittleren Sensorelements SE(1420) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) im Zusammenhang mit dem rechten Lichtwellenleiter LWL(4620) und auf die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) im Zusammenhang mit dem linken Lichtwellenleiter LWL(4610) und auf die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im Zusammenhang mit dem mittleren Lichtwellenleiter LWL(4630) angewendet werden können.
Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 59, 57 und 50 sowie 46.
Figur 64
64 stellt eine Mischung der 60, 58 und 56 dar.
Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 60, 58 und 56.
Figur 65
65 zeigt eine beispielhafte, schematische und vereinfachte Vorrichtung zur Ansteuerung, Vermessung und Auswertung von beispielhaften Sensorköpfen, wie sie die 14 bis 64 zeigen, wenn sie ein Sensorelement SE aufweisen. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet solche Vorrichtungen auch als Messvorrichtungen.
Die Messvorrichtung der 65 umfasst einen Sensorkopf, der beispielhaft ein Trägersubstrat 1360 mit einer beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 aufweist. Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass statt der Tri-Plate-Leitung 2380 beispielsweise auch andere Hochfrequenz-Streifenleitungen wie beispielsweise Mikrostreifenleitungen 1380, oder Schlitzleitungen 1880 oder differentielle Mikrostripleitung 6880 oder differentielle Triplate-Leitungen 7080 verwendet werden können.
Die Tri-Plate-Leitung 2380 in dem Beispiel der 65 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes, vorzugsweise dielektrisches Trägersubstrat 1360, typischerweise einen hier nicht eingezeichneten elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch leitende linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320. Bevorzugt weist die Tri-Plate-Leitung 2380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und die Gemeinschaft aus elektrisch leitender linken Signalmassefläche 1310, elektrisch leitender rechter Signalmassefläche 1320 und elektrisch leitendem Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektroden einen Wellenwiderstand auf.
Ein Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt beispielsweise ein Mikrowellensignal µW und speist es in die Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, ein. Das Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW wirkt auf das Sensorelement SE ein. Bevorzugt ist die Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, an ihrem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende mittels eines oder mehrerer Abschlusswiderstände 6710 reflexionsfrei mit dem Wellenwiderstand der Wellenleitung, hier der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380, betragsgleich abgeschlossen oder mit einer mikrowellenfähigen Kupplung versehen. Diese Abschlusswiderstände sind in der 65 nicht eingezeichnet, jedoch Teil der Beanspruchung. Durch die Verwendung von Abschlusswiderständen 6710 an dem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende der Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, reflektiert das an dem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende der Wellenleitung, hier der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380, liegende Ende der Wellenleitung, hier das Ende der beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, nur wenig Leistung zurück in Richtung des Sensorelements SE und Mikrowellensignalquelle µWG. Durch die Verwendung von Abschlusswiderständen 6710 an dem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende der Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, kann das Mikrowellensignal µW, das auf das Sensorelement SE einwirkt, sehr daher präzise durch die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt und kontrolliert werden. Außerdem vermeidet diese Konstruktion eine unnötige Aufheizung des Sensorelements SE und damit des Trägermaterials TM. Vorzugsweise entspricht der Innenwiderstand der Mikrowellensignalquelle µWG im Wesentlichen dem Wellenwiderstand der Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380. Hierdurch reflektiert die Mikrowellensignalquelle µWG nur wenig Leistung zurück in Richtung des Sensorelements SE und der Abschlusswiderstände 6710.
Das Sensorelement SE umfasst typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder Kristalle in dem verfestigten Trägermaterial TM. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei typischer Weise ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Ein oder mehrere oder alle Kristalle dieser Kristalle weisen dabei typischer Weise ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des Sensorelements SE und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des Sensorelements SE emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp typischerweise zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
Bei dem Sensorelement SE kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere der in den 14 bis 64 dargestellten Sensorelemente SE handeln.
Die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ durchflutet das Sensorelement SE. Typischerweise beeinflusst die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ die Intensität der Fluoreszenzstrahlung LB, die die NV-Zentren des Sensorelements SE und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des Sensorelements SE emittieren.
Eine Lichtquelle LED dient als Pumpstrahlungsquelle für die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bestrahlt das Sensorelement SE über einen Lichtwellenleiter LWL mit der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Bei der Lichtquelle LED kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode oder um einen Laser handeln. Ein Sendesignal S5 zur Modulation der Lichtquelle LED steuert vorzugsweise die Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB.
Bevorzugt ist das Sendesignal S5 mit einem LED-Modulationssignal S5w in seinem zeitlichen Verlauf amplitudenmoduliert. Typischerweise weist das zeitlich modulierte LED-Modulationssignal des Sendesignals S5 ein LED-Modulationsspektrum im Frequenzbereich auf. Beispielsweise kann das LED-Modulationssignal S5w ein PWM-Modulationssignal mit einer PWM-Periodendauer und einem Tastgrad sein. Auch kann das LED-Modulationssignal S5w ein Spreiz-Code-Signal auf Basis einer Reihenfolge einer ersten Anzahl von 1-Bits und einer zweiten Anzahl von 0-sein, wobei die Bits des Spreiz-Codes eine Spreiz-Code-bit-Periodendauer aufweisen und wobei der Spreiz-Code eine Spreiz-Code-Periodendauer aufweist. Typischerweise wiederholt sich bei der Verwendung eines Spreiz-Codes dieser Spreiz-Code im LED-Modulationssignal SSw. Die erste Anzahl der 1-Spreiz-Code-Bits in einem Spreiz-Code ist vorzugsweise aber nicht notwendigerweise gleich der zweiten Anzahl der 0-Spreiz-Code-Bits in dem Spreiz-Code. Der Spreiz-Code kann auch unendlich lang sein und durch einen Zufallszahlengenerator (Abkürzung RNG) erzeugt werden, der Teil der Vorrichtung sein kann. Der Zufallszahlengenerator (Abkürzung RNG) kann ein Pseudozufallszahlengenerator (Abkürzung PRNG) beispielsweise auf Basis eines linear rückgekoppelten Schieberegisters (Abkürzung LFSR) oder ein echter Zufallszahlengenerator (Abkürzung TRNG) oder ein Quantenzufallszahlengenerator (Abkürzung QRNG) sein.
Typischerweise weist der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB ein Pumpstrahlungsintensitätsspektum auf, das in der Regel ein mehr oder weniger deformiertes LED-Modulationsspektrum ist. Die Deformation ergibt sich in der Regel aus dem nichtlinearen Verhalten der Lichtquelle LED. Ist das LED-Modulationssignal monofrequent, so ist in der Regel auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB monofrequent mit der gleichen LED-Sendefrequenz f_LED.
Ein erstes optisches System (hier F1, LWL) erfasst die Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, und transportiert die Pumpstrahlung LB zu den einem oder den mehreren Sensorelementen SE des Sensorkopfes und bestrahlt das Sensorelementen SE des Sensorkopfes mit dieser Pumpstrahlung LB. Bevorzugt weist das erste optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Einkoppelstruktur, zur Erfassung eines möglichst großen Anteils der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, auf. Bevorzugt weist das erste optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Auskoppelstruktur, zur Bestrahlung des Sensorelements SE mit einem möglichst großen Anteils der von dem ersten optischen Funktionselement erfassten Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, auf. In dem Beispiel der 65 transportiert ein Lichtwellenleiter LWL die Pumpstrahlung LB zu den einem oder den mehreren Sensorelementen SE des Sensorkopfes. Ein solches erstes optisches System kann ein oder mehrere optische Funktionselemente, wie beispielsweise aber nicht nur Linse, Prismen, Blenden, Filter, Spiegel, Strahlteiler, dichroitische Spiegel, photonische Kristalle, Lichtwellenleiter etc. umfassen.
Die elektromagnetische Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp regt die NV-Zentren bzw. die paramagnetischen Zentren in dem Sensorelement SE dazu an, Fluoreszenzstrahlung FL der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl zu emittieren. Typischerweise weist der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von dem Sensorelement SE emittierten Fluoreszenzstrahlung FL ein Fluoreszenzstrahlungsintensitätsspektum auf. Das Fluoreszenzstrahlungsintensitätsspektum ist in der Regel ein mehr oder weinige deformiertes Pumpstrahlungsintensitätsspektum und daher ein ebenfalls mehr oder weniger deformierte LED-Modulationsspektrum. Ist das LED-Modulationssignal monofrequent, so ist in der Regel auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB monofrequent mit der LED-Modulationsfrequenz f_LED und auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der von dem Sensorelement SE emittierten Fluoreszenzstrahlung FL monofrequent mit der gleichen LED-Sendefrequenz f_LED.
Ein zweites optisches System (hier F1, LWL) erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE und transportiert die Fluoreszenzstrahlung FL zu den einem oder den mehreren Fotodetektor PD und bestrahlt den einen oder die mehreren Fotodetektoren PD mit dieser Fluoreszenzstrahlung FL. Bevorzugt weist das zweite optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Einkoppelstruktur, zur Erfassung eines möglichst großen Anteils der Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE auf. Bevorzugt weist das zweite optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Auskoppelstruktur, zur Bestrahlung des einen oder der mehreren Fotodetektoren PD mit einem möglichst großen Anteil der von dem zweiten optischen System erfassten Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE auf. In dem Beispiel der 65 erfasst ein Lichtwellenleiter LWL die Fluoreszenzstrahlung LB und transportiert die erfasste Fluoreszenzstrahlung LB zu dem einen oder den mehreren Fotodetektoren PD. Typischerweise umfasst das zweite optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise einen Filter F1 und/oder einen dichroitischen Spiegel, die verhindern, dass Pumpstrahlung LB auf den einen oder die mehreren Fotodetektoren PD gelangt. Ein solches zweites optisches System kann ein oder mehrere optische Funktionselemente, wie beispielsweise aber nicht nur Linsen, Prismen, Blenden, Filter F1, Spiegel, Strahlteiler, dichroitische Spiegel, photonische Kristalle, Lichtwellenleiter LWL etc. umfassen.
Bevorzugt sind das erste optischen System und das zweite optische System zu einem großen Anteil ihrer Vorrichtungsteile identisch.
In dem Beispiel der 65 emittiert die Pumpstrahlungsquelle in Form der Lichtquelle LED die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Ein dichroitischer Spiegel F1 als erster beispielhafter Teil des ersten optischen Systems lässt die Pumpstrahlung LB passieren. Ein Lichtwellenleiter LWL als zweiter beispielhafter Teil des ersten optischen Systems nimmt die Pumpstrahlung LB an seinem ersten Ende auf und transportiert die Pumpstrahlung LB zu dem zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL. Die Pumpstrahlung LB tritt am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL aus dem Lichtwellenleiter LWL aus und bestrahlt ein oder mehrere Sensorelemente SE des Sensorkopfes.
Die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bestrahlt somit die paramagnetischen Zentren und/oder die NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND bzw. Kristallen des einen oder der mehreren Sensorelemente SE. Die so bestrahlten NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND emittieren aufgrund der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung LB Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl. Die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl ist typischerweise von der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp verschieden. Typischerweise ist die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl typischerweise langwelliger als die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Typischerweise hängt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL von der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, der Mikrowellenamplitude und der Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW und der Intensität der Pumpstrahlung LB ab.
Vorzugsweise erfasst der Lichtwellenleiter LWL als erster beispielhafter Teil des zweiten optischen Systems an seinem zweiten Ende einen möglichst großen Anteil der emittierten Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des einen oder der mehreren Sensorelemente SE. Hierfür ist eine gute Justierung zwischen dem Sensorelement und dem Kern des Lichtwellenleiters LWL notwendig. Bevorzugt ist das Sensorelement SE daher mittels eines selbstjustierenden Prozesses am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL gefertigt. Der Lichtwellenleiter LWL transportiert die so erfasste Fluoreszenzstrahlung FL von dem zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL zu dem ersten Ende des Lichtwellenleiters LWL. Ein beispielhafter dichroitischer Spiegel F1 als zweites beispielhaftes optisches Funktionselement des zweiten optischen Systems trennt die Fluoreszenzstrahlung FL von der Pumpstrahlung LB indem der dichroitische Spiegel F1 die Fluoreszenzstrahlung FL im Wesentlichen aus dem Strahlengang heraus auf einen Fotodetektor PD spiegelt und die Pumpstrahlung LB im Wesentlichen nicht aus dem Strahlengeng herausspiegelt.
Bevorzugt umfasst das zweite optische System somit ein optisches Funktionselement (F1), das die Fluoreszenzstrahlung FL in Richtung des Fotodetektors PD passieren lässt oder umlenkt und das die Pumpstrahlung LB in Richtung des Fotodetektors PD nicht passieren lässt und nicht umlenkt.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Amplitude des Mikrowellensignals µW mit einem Mikrowellenmodulationssignal oder alternativ die Amplitude der Pumpstrahlung LB mit einem LED-Modulationssignal zu modulieren.
Der hier vorgelegte Vorschlag sieht vor, mindestens zwei, besser drei oder mehr der folgenden Parameter mittels eines jeweiligen Modulationssignals zu modulieren bzw. einzustellen:

1. die Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation) z.B. mittels eines LED-Modulationssignals S5w,
2. die Intensität des Mikrowellensignal µW (Amplitudenmodulation) z.B. mittels eines Mikrowellenmodulationssignals S5m,
3. die Frequenz des Mikrowellensignals µW (Frequenzmodulation) z.B. mittels eines Mikrowellenfrequenzsteuersignals,
4. die Amplitude einer zusätzlichen, durch ein Magnetfelderzeugungsmittels L_c. erzeugten magnetischen Flussdichte B_ad z.B. mittels eines Kompensationsfeldsteuersignals.

Jeder dieser Modulationen ist eine von 4 Modulationsgrundfrequenzen zugeordnet.
Zu 1. der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation)
Vorzugsweise steuert eine Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung mittels eines LED-Modulationssignals S5w die Intensität der Pumpstrahlung LB, die die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, emittiert. Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB und der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten LED-Modulationsspektrum moduliert. Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w monofrequent mit einer LED -Modulationsfrequenz f_LED amplitudenmoduliert. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB und der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD im Wesentlichen mit der LED -Modulationsfrequenz f_LED amplitudenmoduliert.
Eine Modulation kann sein, dass das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle PWM-moduliert. Dabei kann es sinnvoll sein, dass das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, in einer PWM-Periode zeitweise ganz ausschaltet und für den Rest der betreffenden PWM-Periode einschaltet. Alternativ kann es sinnvoll sein, dass das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, in einer PWM-Periode zeitweise in ihrer Emissionsintensität reduziert und für den Rest der betreffenden PWM-Periode in ihrer Emissionsintensität erhöht. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es sinnvoll sein, wenn das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits ganz ausschaltet und die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits ganz einschaltet. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es ggf. auch sinnvoll sein, wenn das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits in ihrer Emissionsintensität reduziert und die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits in ihrer Emissionsintensität erhöht.
Zu 2. der Modulation der Intensität des Mikrowellensignal µW (Amplitudenmodulation)
Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung mittels eines Mikrowellenmodulationssignals S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt. Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignals S5m mit einem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten Mikrowellenmodulationsspektrum zusätzlich überlagernd zum LED-Modulationsspektrum moduliert. Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m monofrequent mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW amplitudenmoduliert. Hierdurch sind dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD im Wesentlichen mit der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW amplitudenmoduliert.
Eine Modulation kann sein, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, PWM-moduliert. Dabei kann es sinnvoll sein, dass das das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, in einer PWM-Periode zeitweise ganz auf null ausschaltet und für den Rest der betreffenden PWM-Periode diese Amplitude auf einen von null verschiedenen Betrag einschaltet. Alternativ kann es sinnvoll sein, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, in einer PWM-Periode zeitweise in ihrer Amplitude reduziert und für den Rest der betreffenden PWM-Periode in ihrer Amplitude erhöht. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es sinnvoll sein, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits ganz auf null ausschaltet und die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits ganz auf eine von null verschiedene Amplitude einschaltet. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es ggf. auch sinnvoll sein, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits in ihrer Amplitude reduziert und die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits in ihrer Amplitude erhöht.
Zu 3. der Modulation der Frequenz des Mikrowellensignals µW (Frequenzmodulation)
Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise über einen Datenbus DB mittels eines Mikrowellenfrequenzsteuersignals die Frequenz des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt. Bevorzugt führt die Frequenzmodulation durch das Mikrowellenfrequenzsteuersignal über den Datenbus DB zu einem weiteren Mikrowellenmodulationsspektrum mit dem das Mikrowellensignals µW dann moduliert ist. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten weiteren Mikrowellenfrequenzmodulationsspektrum zusätzlich überlagernd zum LED-Modulationsspektrum und zum Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Beispielsweise kann die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW monofrequent mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW frequenzmoduliert sein. Da die unterschiedlichen Mikrowellenfrequenzen des Mikrowellensignals µW unterschiedliche Intensitäten I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL zur Folge haben, sind hierdurch dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD dann im Wesentlichen auch mit der Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW moduliert.
Zu 4. der Modulation der Amplitude einer zusätzlichen, durch ein Magnetfelderzeugungsmittels L_C. erzeugten magnetischen Flussdichte B_ad
Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise über einen Datenbus DB mittels eines Kompensationsfeldsteuersignals die Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, das ein Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt. Die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad trägt zur magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ bei. Die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ durchflutet das Sensorelement SE und beeinflusst daher die Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL. Vorzugsweise steuert zu diesem Zweck der Steuerung des ein Magnetfelderzeugungsmittels L_c die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB einen Magnetfeldregler LCTR. Der Magnetfeldregler LCTR steuert typischerweise eine Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c. Somit moduliert die Steuervorrichtung CTR über den Magnetfeldregler LCTR und die Treiberstufe DRLV mittels des beispielsweise über den Datenbus DB versendeten Kompensationsfeldsteuersignals die Amplitude der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c in Abhängigkeit vom Kompensationsfeldsteuersignal erzeugt.
Beispielsweise kann das Kompensationsfeldsteuersignal mit einem Magnetfeldmodulationsspektrum moduliert sein. Hierdurch kann die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c in Abhängigkeit vom Kompensationsfeldsteuersignal erzeugt, mit dem Magnetfeldmodulationsspektrum amplitudenmoduliert sein. Die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad überlagert sich mit anderen magnetischen Flussdichten anderer Quellen zur magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ.Dadurch ist die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das Sensorelement SE durchflutet, typischerweise im Wesentlichen ebenfalls mit dem Magnetfeldmodulationsspektrum moduliert.
Die Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL hängt u.a. von der Amplitude der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ ab. Hierdurch können dann somit auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie in letzter Konsequenz auch die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD im Wesentlichen mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten Magnetfeldmodulationsspektrum zusätzlich überlagernd zum LED-Modulationsspektrum und zum Mikrowellenmodulationsspektrum und zum Mikrowellenfrequenzmodulationsspektrum moduliert sein.
Bevorzugt ist das Kompensationsfeldsteuersignal, wenn es periodisch angelegt ist, monofrequent mit einer Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg moduliert. Da die unterschiedlichen magnetischen Gesamtflussdichten B_Σ unterschiedliche Intensitäten der Fluoreszenzstrahlung FL zur Folge haben, sind hierdurch dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg moduliert.
Es ergeben sich in dieser Konfiguration somit 2⁴=16 Mischfrequenzen mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
Vorzugsweise sind die Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg, die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW, die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW und die LED -Modulationsfrequenz f_LED so gewählt, dass vorzugsweise alle Mischfrequenzen sich unterscheiden.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine zweite Modulationsgrundfrequenz den doppelten Frequenzwert einer ersten Modulationsgrundfrequenz aufweist und eine dritte Modulationsgrundfrequenz den vierfachen Frequenzwert der ersten Modulationsgrundfrequenz aufweist und eine vierte Modulationsgrundfrequenz den achtfachen Frequenzwert der ersten Modulationsgrundfrequenz aufweist.
Beispielsweise ist es, um hier ein willkürliches Beispiel zu nennen, denkbar, dass die die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW den achtfachen Frequenzwert der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg aufweist und dass die die LED -Modulationsfrequenz f_LED den vierfachen Frequenzwert der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg aufweist und dass die die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW den doppelten Frequenzwert der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg aufweist.
Fall mit einer Modulationsgrundfrequenz (Mikrowellenmodulationsfrequenz) Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Vorrichtung mit nur einer von 0Hz verschiedenen Modulationsgrundfrequenz zu betreiben und die anderen Werte der anderen Modulationsgrundfrequenzen für die Dauer einer Messung auf quasi statische Werte zu setzen. Im Folgenden stellt das hier vorgelegte Dokument ein Beispiel vor.
Sofern die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise

1. über den Datenbus DB mittels Steuerung des ersten Signalgenerators G1 eine Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation) quasistatisch, also mit einer mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED =0Hz, einstellt und
2. gleichzeitig über den Datenbus DB mittels Steuerung des zweiten Signalgenerators G2 eine Modulation der Intensität des Mikrowellensignals µW (Amplitudenmodulation) mit einer Mikrowellenmodulationsfrequent f_µW vornimmt und
3. die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG quasistatisch, also mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz, einstellt und
4. den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals auf einen quasistatischen Wert, d.h. auf eine Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz, und damit auf eine quasistatische, durch die Steuervorrichtung CTR eingestellte Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, einstellt, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt,

Es ergibt sich somit genau eine Mischfrequenz mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
Ein erster Signalgenerator G1 erzeugt in diesem Beispiel das das quasi statische LED-Modulationssignal S5w, mit einer der LED -Modulationsfrequenz f_LED=0Hz typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem ersten Signalgenerator G1 eingestellt hat. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator G1 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Ein Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED erzeugt typischerweise aus dem LED-Modulationssignal S5w das quasistatische Sendesignal S5, mit dem der Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED bevorzugt auch mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle LED um eine Halbleiterlichtquelle wie beispielsweise einen Laser oder eine LED. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Lichtquelle LED eine Silizium-LED und/oder eine Silizium-Lawinen-LED wodurch dieser Vorrichtungsteil ggf. auch CMOS integrierbar wird.
Die Lichtquelle LED emittiert dann in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 die Pumpstrahlung LB. mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
Das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 sind dann wegen LED -Modulationsfrequenz f_LED=0Hz nicht mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert.
In diesem Beispiel der 65 erzeugt ein zweiter Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m insbesondere mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem zweiten Signalgenerator G2 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit dem besagten Mikrowellenmodulationsspektrum und/oder mit der besagten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der Mikrowellenmodulation des Mikrowellenmodulationssignals S5m um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den zweiten Signalgenerator G2 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt dann das mit dem Mikrowellenmodulationssignal modulierte Mikrowellensignal µW. Die Steuervorrichtung CTR steuert die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Da das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit einem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert ist, ist dann auch das Mikrowellensignal µW mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum amplitudenmoduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Daher sind dann auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert.
Typischerweise verstärkt ein optionaler erster Verstärker V1 das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Bevorzugt weist die Übertragungsfunktion des ersten Verstärkers V1 für die Verstärkung des Empfängerausgangssignals S0 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 eine Filtereigenschaft auf, die typischerweise so gewählt ist, dass der erste Verstärker V1 im Wesentlichen nur modulierte Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f≠0Hz zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt und im Wesentlichen nur Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f<f_max zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt. Dabei ist bevorzugt f_max eine Maximalfrequenz deren Frequenzbetragswert vorzugsweise größer als der Frequenzbetragswert derjenigen Mischfrequenz mit dem größten Frequenzbetragswert ist.
Bevorzugt umfassen der erste Verstärker V1 oder die Vorrichtung eine Analog-zu-Digital-Wandlung ADC, sodass das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 ein digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1 sein kann.
Die Steuervorrichtung CTR kann den Mehrfachkorrelator LIV der 65 in verschiedenen Ausprägungen der Vorrichtung emulieren.
Der Mehrfachkorrelator LIV der 65 korreliert das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 typischerweise in dieser Betriebsart mit dem Mikrowellensignal µW.
Sofern der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 mit einem Signal s1(t) korreliert, so berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral: $S 4 (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot s 1 (t) d t$
Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals s1(t).
In dem Beispiel der 65 korreliert der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit dem Mikrowellenmodulationssignal S5m(t). So berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral als L2-Produkt des Empfängerausgangssignals S1(t) bzw. des digitalisierten Empfängerausgangssignals S1(t) und des Mikrowellenmodulationssignal S5m(t): $S 4_{a} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 m (t) d t$
$S 4_{b} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 m q (t) d t$
Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals S5m(t). Das Signal SSmq ist typischerweise das invertierte Signal des Mikrowellenmodulationssignal S5m.
Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
Im Extremfall des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll gemäß willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit der über den Datenbus DB voreingestellten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der Amplitude 0 erzeugen und somit das Mikrowellensignal µW abschalten.
Bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit der über den Datenbus DB voreingestellten erhöhten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten niedrigeren Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW erzeugen (ausschalten).
In dem Fall, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes Mikrowellenmodulationssignals S5mq(t) als invertiertes Signal des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) definiert werden.
Das Filterausgangssignal S4(t) gibt dann typischerweise den Anteil im verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. im digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 an, der auf die Mikrowelleneinstrahlung des Mikrowellensignals µW in das Sensorelement SE zurückzuführen ist.
Fall mit einer Modulationsgrundfrequenz (LED-Modulationsfrequenz)
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Vorrichtung mit nur einer von 0Hz verschiedenen Modulationsgrundfrequenz zu betreiben und die anderen Werte der anderen Modulationsgrundfrequenzen für die Dauer einer Messung auf quasi statische Werte zu setzen. Im Folgenden stellt das hier vorgelegte Dokument ein Beispiel vor.
Sofern die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise

1. über den Datenbus DB mittels Steuerung des ersten Signalgenerators G1 eine Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation), also mit einer mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED vornimmt und
2. gleichzeitig über den Datenbus DB mittels Steuerung des zweiten Signalgenerators G2 eine Modulation der Intensität des Mikrowellensignals µW (Amplitudenmodulation) quasistatisch, also mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW=0 Hz vornimmt und
3. die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG quasistatisch, also mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz, einstellt und
4. den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals auf einen quasistatischen Wert, d.h. auf eine Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz, und damit auf eine quasistatische, durch die Steuervorrichtung CTR eingestellte Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, einstellt, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt,

Es ergibt sich somit genau eine Mischfrequenz mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
Ein erster Signalgenerator G1 erzeugt in diesem Beispiel das das quasi statische LED-Modulationssignal S5w, mit einer der LED -Modulationsfrequenz f_LED typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem ersten Signalgenerator G1 eingestellt hat. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator G1 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB. Typischerweise moduliert der erst Signalgenerator G1 das LEED-Modulationssignal S5w mit dem besagten LED-Modulationsspektrum und/oder mit der besagten LED-Modulationsfrequenz f_LED. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der LED-Modulation des LED-Modulationssignals S5w um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator G1 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Ein Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED erzeugt typischerweise aus dem LED-Modulationssignal S5w das Sendesignal S5, mit dem der Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED bevorzugt auch mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle LED um eine Halbleiterlichtquelle wie beispielsweise einen Laser oder eine LED. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Lichtquelle LED eine Silizium-LED und/oder eine Silizium-Lawinen-LED wodurch dieser Vorrichtungsteil ggf. auch CMOS integrierbar wird.
Die Lichtquelle LED emittiert dann in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 die Pumpstrahlung LB. mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
Das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 sind dann mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert.
Da das LED-Modulationssignal S5w mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert ist, ist dann auch das Sendesignal S5 mit dem LED-Modulationsspektrum amplitudenmoduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Daher sind dann auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert.
In diesem Beispiel der Figur 65 erzeugt ein zweiter Signalgenerator G2 das
Mikrowellenmodulationssignal S5m insbesondere mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW=0Hz typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem zweiten Signalgenerator G2 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit dem besagten Mikrowellenmodulationsspektrum und/oder mit der besagten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW=0Hz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den zweiten Signalgenerator G2 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt dann das unmodulierte Mikrowellensignal µW. Die Steuervorrichtung CTR steuert die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Typischerweise verstärkt ein optionaler erster Verstärker V1 das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Bevorzugt weist die Übertragungsfunktion des ersten Verstärkers V1 für die Verstärkung des Empfängerausgangssignals 50 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 eine Filtereigenschaft auf, die typischerweise so gewählt ist, dass der erste Verstärker V1 im Wesentlichen nur modulierte Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f≠0Hz zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt und im Wesentlichen nur Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f<f_max zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt. Dabei ist bevorzugt f_max eine Maximalfrequenz deren Frequenzbetragswert vorzugsweise größer als der Frequenzbetragswert derjenigen Mischfrequenz mit dem größten Frequenzbetragswert ist.
Bevorzugt umfassen der erste Verstärker V1 oder die Vorrichtung eine Analog-zu-Digital-Wandlung ADC, sodass das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 ein digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1 sein kann.
Die Steuervorrichtung CTR kann den Mehrfachkorrelator LIV der 65 in verschiedenen Ausprägungen der Vorrichtung emulieren.
Der Mehrfachkorrelator LIV der 65 korreliert das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 typischerweise in dieser Betriebsart mit dem LED-Modulationssignal S5w.
Sofern der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 mit einem Signal s1(t) korreliert, so berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral: $S 4 (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot s 1 (t) d t$
Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals s1(t).
In dem Beispiel der 65 korreliert der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit dem LED-Modulationssignal S5w(t). So berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral als L2-Produkt des Empfängerausgangssignals S1(t) bzw. des digitalisierten Empfängerausgangssignals S1(t) und des LED-Modulationssignals S5w(t): $S 4_{a} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) d t$
$S 4_{b} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) d t$
Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals S5m(t). Das Signal S5wq ist typischerweise das invertierte Signal des LED-Modulationssignal S5w.
Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
Im Extremfall des LED-Modulationssignals S5w(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) gemäß willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Lichtquelle LED ein die Pumpstrahlung LB mit der über den Datenbus DB voreingestellten Amplitude einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll die Lichtquelle LED die Pumpstrahlung LB mit der Amplitude 0 erzeugen und somit die Pumpstrahlung LB abschalten.
Bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Lichtquelle LED die Pumpstrahlung LB mit der über den Datenbus DB voreingestellten erhöhten Amplitude einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) die Lichtquelle LED ein Pumpstrahlung LB mit der über den Datenbus DB voreingestellten niedrigeren Amplitude erzeugen (ausschalten).
In dem Fall, dass das LED-Modulationssignal S5w(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes LED-Modulationssignals S5wq(t) als invertiertes Signal des LED-Modulationssignals S5w(t) definiert werden.
Das Filterausgangssignal S4(t) gibt dann typischerweise den Anteil im verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. im digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 an, der auf die Einstrahlung der Pumpstrahlung LB in das Sensorelement SE zurückzuführen ist.
Fall mit zwei Modulationsgrundfrequenzen
Es ist denkbar und neu gegenüber dem Stand der Technik, die Vorrichtung mit zwei statt nur einer von 0Hz verschiedenen Modulationsgrundfrequenzen zu betreiben und die anderen Werte für die Dauer einer Messung auf quasi statische Werte zu setzen. Im Folgenden stellt das hier vorgelegte Dokument ein bevorzugtes Beispiel vor, ohne die Offenbarung darauf zu beschränken.
Sofern die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise

1. über den Datenbus DB mittels Steuerung des ersten Signalgenerators G1 eine Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation) mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED einstellt und
2. gleichzeitig über den Datenbus DB mittels Steuerung des zweiten Signalgenerators G2 eine Modulation der Intensität des Mikrowellensignals µW (Amplitudenmodulation) mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW vornimmt und
3. die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG quasistatisch, also mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz, einstellt und
4. den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals auf einen quasistatischen Wert, d.h. auf eine Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz, und damit auf eine quasistatische, durch die Steuervorrichtung CTR eingestellte Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, einstellt, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt,

Es ergeben sich somit nun 2²=4 Mischfrequenzen mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
Vorzugsweise ist in dieser Konfiguration die Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg so eingestellt, dass für die Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz gilt.
Vorzugsweise ist in dieser Konfiguration die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW so eingestellt, dass für die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz gilt.
Vorzugsweise sind die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW und die LED -Modulationsfrequenz f_LED nun so gewählt, dass vorzugsweise diese vier Mischfrequenzen sich unterscheiden.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine zweite Modulationsgrundfrequenz den doppelten Frequenzwert einer ersten Modulationsgrundfrequenz diese beiden Modulationsgrundfrequenzen ω_µW und ω_LED aufweist.
Beispielsweise ist es, um hier ein willkürliches Beispiel zu nennen, denkbar, dass die die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW den doppelten Frequenzwert der LED -Modulationsfrequenz f_LED aufweist.
Der erste Signalgenerator G1 erzeugt in diesem Beispiel dieser Konfiguration das LED-Modulationssignal S5W, mit einer der LED -Modulationsfrequenz f_LED typischerweise entsprechend einem von null verschiedenen Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem ersten Signalgenerator G1 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der erste Signalgenerator G1 das LED-Modulationssignal SSW mit dem besagten LED-Modulationsspektrum und/oder mit der besagten LED-Modulationsfrequenz f_LED. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der LED-Modulation des LED-Modulationssignal S5W um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator G1 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Ein Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED erzeugt typischerweise aus dem LED-Modulationssignal SSW das Sendesignal S5, mit dem der Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED bevorzugt auch mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle LED um eine Halbleiterlichtquelle wie beispielsweise einen Laser oder eine LED. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Lichtquelle LED eine Silizium-LED und/oder eine Silizium-Lawinen-LED wodurch dieser Vorrichtungsteil ggf. auch CMOS integrierbar wird.
Die Lichtquelle LED emittiert dann in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 die Pumpstrahlung LB. mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
Da das LED-Modulationssignal S5w mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert ist, ist dann auch das Sendesignal S5 mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Da das Sendesignal S5 mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert ist, ist typischerweise der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Daher sind dann auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 typischerweise mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert.
In diesem Beispiel der 65 erzeugt in dieser Konfiguration der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m insbesondere mit einer von null verschiedenen Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem zweiten Signalgenerator G2 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit dem besagten Mikrowellenmodulationsspektrum und/oder mit der besagten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der Mikrowellenmodulation des Mikrowellenmodulationssignals S5m um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den zweiten Signalgenerator G2 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt dann das mit dem Mikrowellenmodulationssignal modulierte Mikrowellensignal µW. Die Steuervorrichtung CTR steuert die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
Da das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit einem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert ist, ist dann typischerweise auch das Mikrowellensignal µW mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum amplitudenmoduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Daher sind dann typischerweise auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert.
Typischerweise verstärkt der optionale erste Verstärker V1 das Empfängerausgangssignal 50 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Bevorzugt weist die Übertragungsfunktion des ersten Verstärkers V1 für die Verstärkung des Empfängerausgangssignals 50 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 eine Filtereigenschaft auf, die typischerweise so gewählt ist, dass der erste Verstärker V1 im Wesentlichen nur modulierte Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f≠0Hz zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt und im Wesentlichen nur Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f<f_max zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt. Dabei ist bevorzugt f_max eine Maximalfrequenz deren Frequenzbetragswert vorzugsweise größer als der Frequenzbetragswert derjenigen Mischfrequenz mit dem größten Frequenzbetragswert ist.
Bevorzugt umfassen der erste Verstärker V1 oder die Vorrichtung eine Analog-zu-Digital-Wandlung ADC, sodass das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 ein digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1 sein kann.
Die Steuervorrichtung CTR kann den Mehrfachkorrelator LIV der 65 in verschiedenen Ausprägungen der Vorrichtung emulieren.
Der Mehrfachkorrelator LIV der 65 korreliert das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit den mindestens zwei folgenden Signalen:

1. dem LED-Modulationssignal S5w,
2. dem Mikrowellensignal µW.

Sofern der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 mit zwei Signalen s1(t) und s2(t) korreliert, so berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen beispielsweise das folgende Korrelationsintegral: $S 4 (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot s 1 (t) \cdot s 2 (t) d t$
DFINITION: Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet diese mathematische Form nun als ein L3-Produkt (für drei Funktionen) in Anlehnung an das bekannte L2-Produkt.
Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode desjenigen periodischen Signals s1(t) oder s2(t) mit der längeren Periodendauer. Voraussetzung ist, dass die Periodendauer des Signals mit der längeren Periodendauer ein ganzzahliges Vielfaches der die Periodendauer des Signals mit der kürzeren Periodendauer ist.
In dem Beispiel der 65 korreliert der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit dem LED-Modulationssignal S5w(t) und dem Mikrowellenmodulationssignal S5m(t). So berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral als L3-Produkt des Empfängerausgangssignals S1(t) bzw. des digitalisierten Empfängerausgangssignals S1(t), des LED-Modulationssignals S5w(t) und des Mikrowellenmodulationssignal S5m(t): $S 4 (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m (t) d t$
Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode desjenigen periodischen Signals S5m(t) oder S5w(t) mit der längeren Periodendauer. Bevorzugte Voraussetzung ist, dass die Periodendauer des Signals mit der längeren Periodendauer ein ganzzahliges Vielfaches der die Periodendauer des Signals mit der kürzeren Periodendauer ist.
Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
Im Extremfall des LED-Modulationssignals S5w(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift der Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED die Abgabe einer Pumpstrahlung LB durch die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED einschalten und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED abschalten.
Bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift der Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, zu der Abgabe einer erhöhten Intensität der Pumpstrahlung LB veranlassen und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, zu der Abgabe einer verminderten Intensität der Pumpstrahlung LB veranlassen.
Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
Im Extremfall des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll gemäß willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der Amplitude 0 erzeugen und somit das Mikrowellensignal µW abschalten.
Bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten erhöhten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten niedrigeren Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW erzeugen (ausschalten).
In dem Fall, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes Mikrowellenmodulationssignals S5mq(t) als invertiertes Signal des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) definiert werden.
In dem Fall, dass das LED-Modulationssignals S5w(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes LED-Modulationssignals S5wq(t) als invertiertes Signal des LED-Modulationssignals S5w(t) definiert werden.
Insgesamt kann die der Mehrfachkorrelator LIV aus dem das verstärkten Empfängerausgangssignal S1, Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) und dem LED-Modulationssignal S5w(t) dann vier L3-Produkte in Form von vier Filterausgangssignalen S4(t) bilden: $S 4_{a} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m (t) d t$
$S 4_{b} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) \cdot S 5 m (t) d t$
$S 4_{c} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m q (t) d t$
$S 4_{d} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) \cdot S 5 m q (t) d t$
Das erste so gebildete Filterausgangssignal S4_a(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB eingeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW eingeschaltet ist.
Das zweite so gebildete Filterausgangssignal S4_b(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB ausgeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW eingeschaltet ist. Da infolge der fehlenden Pumpstrahlung LB keine Fluoreszenzstrahlung FL auftritt, repräsentiert dieses zweite so gebildete Filterausgangssignal S4_b(t) den Strahlungsuntergrund, der aus welchen Gründen auch immer vorhanden ist.
Das dritte so gebildete Filterausgangssignal S4_c(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB eingeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW ausgeschaltet ist. Das dritte so gebildete Filterausgangssignal S4_c(t) gibt somit die Intensität der mikrowellenfreien Fluoreszenzstrahlung FL an, wie sie beispielsweise aus der EP 3 980 797A1 bekannt ist.
Das vierte so gebildete Filterausgangssignal S4_d(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB ausgeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW ausgeschaltet ist. Da infolge der fehlenden Pumpstrahlung LB keine Fluoreszenzstrahlung FL auftritt, repräsentiert dieses zweite so gebildete Filterausgangssignal S4_d(t) den Strahlungsuntergrund, der aus welchen Gründen auch immer vorhanden ist.
Das hier vorgelegte Dokument schlägt nun vor, das Filterausgangssignal S4(t) als Merkmalsvektorsignal zu verstehen. Das hier vorgelegte Dokument schlägt nun vor, dieses vektorielle Filterausgangssignal S4(t) unter Subtraktion des jeweiligen Strahlungsuntergrunds beispielsweise wie folgt zu bilden: $S 4 (t) = (\begin{array}{l} S 4_{1} (t) \\ S 4_{2} (t) \\ S 4_{3} (t) \\ S 4_{4} (t) \end{array}) = (\begin{matrix} S 4_{a} (t) - S 4_{b} (t) \\ S 4_{c} (t) - S 4_{d} (t) \\ S 4_{a} (t) - S 4_{c} (t) \\ S 4_{a} (t) - S 4_{b} (t) - S 4_{c} (t) + S 4_{d} (t) \end{matrix})$
Dies entspricht: $S 4 (t) = (\begin{matrix} \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m (t) d t - \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) \cdot S 5 m (t) d t \\ \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m q (t) d t - \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) \cdot S 5 m q (t) d t \\ \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m (t) d t - \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m q (t) d t \\ \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m (t) d t - \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) \cdot S 5 m (t) d t - \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m q (t) d t + \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) \cdot S 5 m q (t) d t \end{matrix})$
$S 4 (t) = (\begin{matrix} \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot (S 5 w (t) - S 5 w q (t)) \cdot S 5 m (t) d t \\ \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot (S 5 w (t) - S 5 w q (t)) \cdot S 5 m q (t) d t \\ \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot (S 5 m (t) - S 5 m q (t)) d t \\ \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot (S 5 w (t) - S 5 w q (t)) \cdot (S 5 m (t) - S 5 m q (t)) d t \end{matrix})$
Ergebnis ist ein vierdimensionales Filterausgangssignal S4(t). Hierbei wurde die mögliche weitere Dimension des Filterausgangssignals entsprechend dem Integral $\int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w q (t) \cdot (S 5 m (t) - S 5 m q (t)) d t$
nicht berücksichtigt, da dieses Integral einen Einfluss der Mikrowellenstrahlung auf das Rauschen ohne Fluoreszenz voraussetzt. Dieses Integral kann aber theoretisch ebenfalls Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4(t) sein.
Typischerweise stellt die Steuervorrichtung CTR unterschiedliche Mikrowellenfrequenzen ω_µW des Mikrowellensignals µW über den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG ein und unterschiedliche Werte des Kompensationsfeldsteuersignals ein. Die Steuervorrichtung CTR stellt somit typischer Weise unterschiedliche Amplituden der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, ein, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt. Die Steuervorrichtung CTR bestimmt dann mittels des Mehrfachkorrelators LIV für vorzugsweise jeden der eingestellten zweidimensionalen Arbeitspunkte aus Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) und Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW den Wert des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t). D.h. die Vorrichtung überdeckt in der 2 die Fläche der 2 zumindest teilweise mit einem Gitter oder einer Verteilung von Arbeitspunkten der Vorrichtung an denen die Vorrichtung jeweils die Werte der jeweils diesen Arbeitspunkten zugehörigen mehrdimensionalen Filterausgangssignale S4(t) bestimmt.
Die Steuervorrichtung CTR speichert diese Werte vorzugsweise in einem Speicher RAM, NVM ab.
Die Steuervorrichtung CTR speichert diese Werte vorzugsweise in einem Speicher RAM, NVM vorzugsweise in Form von Datensätzen ab.
Vorzugsweise umfasst jeder Datensatz zum Ersten den vektoriellen Wert des Arbeitspunkts, also den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) und den Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW, und zum Zweiten die aktuellen Vektorkomponentenwerte des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t).
Wenn die Steuervorrichtung CTR alle Arbeitspunkte eines Messzyklus vermessen hat, können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV diese Datensätze als vorläufigen Merkmalsvektor für ein computer- oder logikimplementiertes Mustererkennungsverfahren oder eines der vorbeschriebenen computerimplementierten Verfahren verwenden.
Hierzu kann die Vorrichtung über eine separate Mustererkennungsvorrichtung MEV, verfügen, die das vektorielle Filterausgangssignal S4(t) direkt auswertet oder auf die Datensätze im Speicher RAM, NVM zugreift. Alternativ und bevorzugt kann die Steuervorrichtung CTR eine solche Mustererkennungsvorrichtung MEV durch ein computerimplementiertes verfahren emulieren. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung CTR ein computerimplementiertes Programm der künstlichen Intelligenz als Mustererkennungsprogramm ausführen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung CTR ein computerimplentiertes Neuronales Netzwerkmodell NN ausführen, das aus den erfassten Parametern die Gesamtflussdichte B_Σ und die externe Gesamtflussdichte B_ext=B_Σ-B_ad abschätzt. Beispielsweise kann es sich bei der Mustererkennungsvorrichtung MEV auch um eine Vorrichtung handeln, die ein computerimplementiertes oder logikimplementiertes Verfahren zur Musterkennung oder zur Vorbereitung einer Mustererkennung durch die Steuervorrichtung CTR mittels eines computerimplementierten Verfahrens zur Mustererkennung durchführt. Typischerweise erzeugt die Mustererkennungsvorrichtung MEV hierzu einen Musterdatensatz MDS.
Bevorzugt umfasst dieser Musterdatensatz MDS den Datensatz eines von der Mustererkennungsvorrichtung MEV erkannten Musters und/oder einen Merkmalsvektor, den die Mustererkennung MEV aus dem typischerweise vektoriellen Filterausgangssigna S4(t) und ggf. weiteren im System vorliegenden Daten und Signalen extrahiert hat. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV stellt diesen Musterdatensatz MDS für eine Mustererkennung und/oder eine Nachverarbeitung der Steuervorrichtung über den Datenbus DB und/oder über eine FiFo-Struktur oder eine spezielle Schnittstelle mit einem speziellen Musterdatensatzdatenbus zur weiteren Verarbeitung und/oder Verwendung zur Verfügung. Im Falle der Übermittlung von Merkmalsvektordaten innerhalb des Musterdatensatzes kann die Steuervorrichtung CTR eine Mustererkennung in den übermittelten aktuellen und zeitlich vorausgegangenen Merkmalsvektordaten mit Hilfe eines computerimplementierten Programms zur Mustererkennung oder dergleichen durchführen. Ein wichtiger Wert, den die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV ermitteln, ist typischerweise der Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ. Typischerweise umfasst dieser Musterdatensatz MEV auch den Messfehlerwert, mit dem dieser Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ behaftet ist. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV kann ein eigenes Rechnersystem mit einem eigenen Rechnerkern umfassen. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV kann einen eigenen Programmspeicher und einen eigenen Datenspeicher umfassen. Die Speicher des Systems können flüchtig und nicht flüchtig sein. Ein solches Rechnersystem der Mustererkennungsvorrichtung MEV kann ggf. gemeinsam mit der Steuervorrichtung CTR auf die flüchtigen Speicher RAM und nicht flüchtigen Speicher NVM zugreifen und sich diese mit der Steuervorrichtung CTR ganz oder teilweise teilen. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV kann ihre Funktionen ganz oder teilweise durch Ausführung entsprechender computerimplementierter Programme realisieren, die in den Speichern der Mustererkennungsvorrichtung MEV oder den Speichern RAM, NVM des Systems zumindest zeitweise abgelegt sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuervorrichtung CTR während eines noch laufenden Messzyklus in Abhängigkeit von dem bereits in dem noch laufenden Messzyklus und in vorhergehenden Messzyklen erfassten Datensätzen einen oder mehrere zukünftige Arbeitspunkte des Sensorsystems (hinsichtlich magnetischer Flussdichte Bad und Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW) festlegt, die als nachfolgend noch vermessen werden sollen. Vorzugsweise wendet die Steuervorrichtung CTR dabei beispielsweise ein computerimplementiertes Verfahren der Bayes'sche Optimierung an, um diese nachfolgenden einen oder mehreren Arbeitspunkte aus dem Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) und dem Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW an diesem Arbeitspunkt für die nächste(n) Bestimmung(en) der Vektorkomponentenwerte des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t) festzulegen.
In einer weiteren Ausbildung umfasst das Sensorsystem bevorzugt eine Anzeigeeinheit, insbesondere einen Bildschirm 14332, die in der Lage ist, die Lage der Grenze zwischen dem ersten Messpunkt und dem zweiten Messpunkt im Parameterraum grafisch darzustellen.
In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, weist die Anzeigeeinheit, insbesondere der Bildschirm 14332, beispielsweise eine grafische Benutzeroberfläche auf, die es einem Benutzer ermöglicht, die Lage der Grenze im Parameterraum zu überwachen und anzupassen.
In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, computerimplementierte Fehlerkennungs- und Fehlerkorrekturalgorithmen basierend auf den Messwerten anzuwenden, um die Genauigkeit der Lagebestimmung der Grenze im Parameterraum zu verbessern.
In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, mit anderen Sensoren und/oder Systemen (z.B. 14333) insbesondere über eine Datenschnittstelle (z.B. 14329) zu kommunizieren, um zusätzliche Informationen für die Lagebestimmung der Grenze im Parameterraum zu erhalten und/oder solche an diese anderen Sensoren und/oder Systemen (z.B. 14333) weiterzugeben und/oder für diese bereitzuhalten.
In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, in Echtzeit zu arbeiten und die Lage der Grenze im Parameterraum kontinuierlich zu überwachen und zu aktualisieren.
In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, die Arbeitspunkte im Parameterraum adaptiv anzupassen, um eine optimale Messgenauigkeit für die Lagebestimmung der Grenze zu erreichen.
In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, die Messergebnisse zu speichern und zu analysieren, um Trends und Muster in der Lagebestimmung der Grenze im Parameterraum zu erkennen.
Damit die Optimierung nicht durch eine zu lange Messdauer kontraproduktiv wird, sollt eine Abbruchbedingung, beispielsweise die Anzahl der Arbeitspunkte dann vorgesehen werden.
Sind alle vorbestimmten und ggf. im Laufe eines Messzyklus nachbestimmten Arbeitspunkte vermessen und/oder ist die vorgegebene maximale Anzahl an Messpunkten erreicht oder überschritten, so beeindet das Sensorsystem typischerweise den Messzyklus.
Nach der Beendigung des letzten Messzyklus startet die Steuervorrichtung CTR typischerweise den nächsten Messzyklus. Hierzu kann die Steuervorrichtung CTR beispielsweise wieder zuerst die vorbestimmten Arbeitspunkte aus einem jeweiligen Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) an diesem Arbeitspunkt und dem jeweiligen Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW an diesem Arbeitspunkt vermessen und die zugehörigen Vektorkomponentenwerte des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t) an diesen Arbeitspunkten erfassen und dann die Messwerte in einer zweiten Phase und/oder weiteren Phasen des Messzyklus durch Vermessung zusätzlicher Arbeitspunkte zu optimieren.
Die Bestimmung der zusätzlichen Arbeitspunkte innerhalb der weiteren Phasen des Messzyklus kann auch durch andere computerimplementierte Optimierungsverfahren als ein computerimplementierte Bayes'sches Optimierungsverfahren erfolgen. Die Form und der Verlauf der unteren Resonanzkante 22, der unteren mittleren Resonanzkante 23, der oberen mittleren Resonanzkante 24, der oberen Resonanzkante 25 und des mittleren Resonanzminimums 29 der 2 sind ja vorbekannt oder in einem Kalibrationsmessvorgang erfassbar. Nur die Position 30 der Spitze der V-Formation (22, 25) ist durch eine zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad oder eine Änderung der externen magnetischen Flussdichte B_ext änderbar. Bevorzugt berücksichtigt das computerimplementierte Verfahren, das die Steuervorrichtung CTR ausführt, diese Daten. Bevorzugt sind diese Kalibrationsdaten, die die Form und Lage und den Verlauf der unteren Resonanzkante 22, der unteren mittleren Resonanzkante 23, der oberen mittleren Resonanzkante 24, der oberen Resonanzkante 25 und des mittleren Resonanzminimums 29 der 2 beschreiben zumindest teilweise in einem nicht flüchtigen Speicher NVM oder einem anderen Speicher RAM der Vorrichtung oder einem Speichermedium der Vorrichtung abgelegt, sodass die Steuervorrichtung CTR auf diese Daten über den Datenbus DB zugreifenkann und durch Vergleich zwischen den erfassten Datensätzen des aktuellen Meszyklus und ggf. vorhergehender Messzyklen auf die aktuelle Gesamtflussdichte B_Σ und die externe Gesamtflussdichte B_ext=B_Σ-B_ad schließen kann und/oder auf zusätzlich notwendige Arbeitspunkte für weitere Messungen zur Verbesserung des Messergebnisses schließen kann.
Vorzugsweise bestimmt die Vorrichtung mittels eines computerimplementierten Verfahrens mittels der Steuervorrichtung CTR für die Arbeitspunkte und die dazwischen liegenden Bereiche eine jeweilige Messunsicherheit.
Bevorzugt ermittelt die Steuervorrichtung CTR im Rahmen eines Messzyklus einen oder mehrere der folgenden Werte

1. die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0,
9. den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
10. den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
11. die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
12. die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
13. die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
14. den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
15. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
16. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
17. den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
18. den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
19. den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
21. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
22. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
23. den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
24. den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
25. den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
26. den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_MµW;

Die Vorrichtung kann den wahrscheinlichen Frequenzwert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk dadurch bestimmen, dass der die Mikrowellensignalquelle µWG ein internes Mikrowellensignal (µW_G_I, µW_G_II, µW_G_III, µW_G_IV) (Siehe 145 für ein vektorielle Ausgestaltung, die hier aber sinngemäß angewendet werden kann), das eine bekannte interne Mikrowellenfrequenz (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) aufweist, mit einem externen Mikrowellensignal S_ωnk zu dem Mikrowellensignal µW mischt und die dabei eines der beiden Seitenbänder mittels eines Filters (µWG_F_I, µWG_F_II, µWG_F_III, µWG_F_I, µWG_F_IV) wegfiltert. Die Vorrichtung wird dann typischerweise mit einem bekannten externen Mikrowellensignal S_ωµwk mit einer Referenzmikrowellenfrequenz ω_µWk kalibriert und es werden die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 und der Wert der Nullpunktsflussdichte B₀, als Referenzarbeitspunkt bestimmt. Wenn nun eine unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_nk von extern als externes Mikrowellensignal S_ωnk eingespeist wird, so verschiebt sich die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 um einen Frequenzdifferenzwert, zwischen der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 bei der Kalibration und der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 bei der Messung der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk der Differenz zwischen Referenzmikrowellenfrequenz und der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk entspricht. Daher kann durch Bestimmung der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 die unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk ermittelt werden.
Bevorzugt regelt die Vorrichtung das zusätzliche Magnetfeld B_ad nach. Hierzu erfasst die Vorrichtung mittels eines Magnetfeldsensors MS die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, vergleicht den erfassten Wert der Gesamtflussdichte B_Σ mit einem Sollwert und regelt dann die Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittel L_c entsprechend der Differenz zwischen Gesamtflussdichte B_Σ und Sollwert nach. Bevorzugt handelt es sich um eine Regelung mit einer PID-Regler-Charakteristik. Die Vorrichtung kann beispielsweise das Signal S4_c(t) bilden und als Regelgröße verwenden. In dem Fall wäre das Sensorelement SE selbst der Magnetfeldsensor MS. Sofern die Vorrichtung nicht das Sensorelement SE als Magnetfeldsensor MS für die Regelung der magnetische Gesamtflussdichte B_Σ verwendet, kann die Vorrichtung über eine Magnetfeldsensoransteuerung SIS verfügen, die den Magnetfeldsensor MS ansteuert, betreibt und ausliest und die so ausgelesenen Messdaten dem Magnetfeldregler LCTR und/oder der Steuervorrichtung CTR für die Nachregelung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, beispielsweise mittels Regelung der Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c durch den Magnetfeldregler LCTR, zur Verfügung stellt. Vorzugsweise kann dabei die Steuervorrichtung CTR den Magnetfeldregler LCTR und die Magnetfeldsensoransteuerung SIS über den Datenbus DB auslesen und/oder steuern.
Es ist offensichtlich, dass die Bildung der vorstehenden Integrale auch analog ohne Digitalisierung des Empfängerausgangssignals im Mehrfachkorrelator LIV erfolgen kann. Beispielsweise können die Vektorkomponentensignale S4_a, S4_b, S4_c und S4_d bzw. S4₁, S4₂, S4₃ und S4₄ in dem Mehrfachkorrelator LIV auch mittels analoger Signalverarbeitung gebildet werden. In dem Fall ist eine Digitalisierung der dann analogen Vektorkomponentensignale S4_a, S4_b, S4_c und S4_d bzw. S4₁, S4₂, S4₃ und S4₄ des Filterausgangssignals S4 sinnvoll, um die Werte der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung zu stellen. Im Falle einer analogen Bildung der obigen Integrale hat sich die Verwendung eines Tiefpassfilters TP oder eines Filters mit Tiefpasseigenschaften als Integrator nach den erfolgten Multiplikationen bewährt.
Zur Positionierung der Sensorelemente SE
Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Tri-Plate-Leitung 2380 möglich sind:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. auf dem Signalleiter 1330,
4. in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
5. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1320.

Mischformen der Sensorelemente SE durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich.
Figur 66
66 zeigt eine beispielhafte schematische Realisierung eines analogen Mehrfachkorrelators LIV in einer schematisch skizzierten Konstruktion der 65.
Zur Vereinfachung stellt der analoge Mehrfachkorrelator LIV der 66 nur ein Integral der in der Beschreibung der 65 aufgezählten Integrale dar. Es handelt sich um das Integral $S 4_{a} (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot S 5 w (t) \cdot S 5 m (t) d t$
Da der Mehrfachkorrelator LIV in der 66 nur dieses eine Integral bildet, bildet der Mehrfachkorrelator LIV keine der Differenzen aus den Integralen, wie in der Beschreibung der 65 beschrieben.
Um die anderen Integrale bilden zu können, müssten weitere Vorrichtungsteile ergänzt werden, was einer fachkundigen Person leicht möglich ist.
Zum ersten müssten die jeweils fehlenden invertierten Signale der hier verwendeten Signale gebildet werden. Hierzu müsste beispielsweise ein Inverter oder dergleichen das invertierte Mikrowellenmodulationssignal SSmq oder ein funktionsäquivalentes Signal aus dem Mikrowellenmodulationssignal S5m bilden. Des Weiteren müsste ein Inverter oder dergleichen das invertierte LED-Modulationssignal S5wd oder ein funktionsäquivalentes Signal aus dem LED-Modulationssignal S5w bilden. Außerdem wären zusätzliche Multiplizierer und für jedes zu bildende Signal ein weiterer Tiefpass TP notwendig. Zu Bildung der Differenzen der von diesen Tiefpässen TP gebildeten Filterausgangssignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) wären dann für jedes zu bildende Differenzsignal jeweils ein Subtrahierer notwendig, der eines der Filterausgangssignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) von einem anderen der Filterausgangssignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) subtrahiert und daraus eines der Vektorkomponentensignale S4₁(t), S4₂(t), S4₃(t) und S4₄(t) des vektoriellen Filterausgangssignal S4(t) und ggf. andere Vektorkomponentensignale des vektoriellen Filterausgangssignal S4(t) bildet.
Die 66 ist daher nur ein Beispiel für eine analoge Realisierung des Mehrfachkorrelators LIV aus einer größeren Menge möglicher Realisierungen, die Teil der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments sind..
In der 66 digitalisiert der erste Verstärker V1 das Empfängerausgangssignal S0 nicht zu einem digitalen Empfängerausgangssignal S1, sondern bildet nur das analoge, verstärkte Empfängerausgangssignal S1.
In dem Beispiel der 66 umfasst der Mehrfachkorrelator LIV einen ersten Multiplizierter M1, der das erste Produkt S1(t)*s1(t)=S3a(t) des L3-Produkts $S 4 (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot s 1 (t) \cdot s 2 (t) d t$
bildet. Das Ergebnis ist das erste Zwischensignal S3a des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV.
In dem Beispiel der 66 ist das erste Signal s1(t) des L3-Produkts das LED-Modulationssignal S5w.
In dem Beispiel der 1 umfasst der Mehrfachkorrelator LIV einen zweiten Multiplizierter M2, der das zweite Produkt (S1(t)*s1(t))*s2(t)=S3a(t)*s2(t)=S3b(t) des L3-Produkts $S 4 (t) = \int_{0}^{2 π} S 1 (t) \cdot s 1 (t) \cdot s 2 (t) d t$
bildet. Das Ergebnis ist das zweite Zwischensignal S3b(t) des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV.
In dem Beispiel der 66 realisiert eine Tiefpassfilterung des Zwischensignals S3b des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV in einem analogen Tiefpassfilter TP die Integration. Dieser Tiefpassfilter TP bildet zum Ersten nur ein unbestimmtes und kein bestimmtes Integral. Zum Zweiten gilt diese Äquivalenz eines Tiefpassfilters TP mit einem Integrator nur für hinreichend niedrige Frequenzen.
Vorzugsweise ist die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters TP daher so gewählt, dass die LED-Modulationsfrequenz f_LED, die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW und die Differenzfrequenz |f_LED - f_µW| sicher unterdrückt werden, so dass im Wesentlichen nur die Anteile um 0Hz herum den Tiefpassfilter TP passieren.
Der Tiefpass TP kann auch komplexere Filterfunktionen realisieren und umfassen.
Der Verzicht auf die Bestimmtheit des Integrals im Tiefpassfilter TP führt zu Fehlern. Diese können vermieden werden, wenn eine Sample&Hold-Schaltung am Ausgang des Tiefpassfilters TP immer am Ende der längeren Periode der Periode des Mikrowellenmodulationssignals S5m bzw. der Periode des LED-Modulationssignals S5w den analogen Pegel am Ausgang des Tiefpasses TP bis zum nächsten Periodenende einfriert. Dafür ist es notwendig, dass die beiden Periodendauern in einem ganzzahligen Verhältnis stehen.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass abhängig von der jeweiligen Anwendung eine solche Sample &Hold-Schaltung als Teil des Tiefpasses TP oft nicht zwingend erforderlich ist.
In dem Beispiel der 66 bildet der Tiefpass TP das Vektorkomponentensignal S4_a(t) des vereinfacht hier beispielhaft eindimensionalen vektoriellen Filterausgangssignals S4(t).
In dem Beispiel der 66 digitalisiert der Analog-zu-Digital-Wandler ADC das Vektorkomponentensignal S4_a(t) des vereinfacht hier beispielhaft eindimensionalen vektoriellen Filterausgangssignals S4(t) und stellt die Abtastwerte über den Datenbus DB der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung.
Typischerweise umfasst die Vorrichtung im Falle einer solchen analogen Realisierung mehr als einen analogen Mehrfachkorrelator LIV zur Bildung mehrerer Vektorkomponentensignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) des vektoriellen Filterausgangssignals S4(t). Der Analog-zu-Digital-Wandler ADC tastet dann jedes dieser Vektorkomponentensignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) des vektoriellen Filterausgangssignals S4(t) ab und stellt deren Abtastwerte über den Datenbus DB der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung.
Insofern ist die 66 nur eine stark vereinfachte Darstellung zur Erläuterung der Realisierung eines Mehrfachkorrelators LIV. Umfasst die Vorrichtung mehr als einen Mehrfachkorrelator LIV, so umfassen diese typischerweise aus Synergiegründen verschiedene Vorrichtungsteile wie Multiplizierer und Zwischensignale gemeinsam, um Ressourcen zu sparen.
Figur 67
67 zeigt eine Vorrichtung zur Ansteuerung von beispielhaft drei Sensorelementen SE (1410, 1420, 1430), die auf dem Trägersubstrat 1360 platziert sind, mittels einer beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380. Statt der Tri-Plate-Leitung 2380 können auch andere Wellenleitungen wie beispielsweise eine Schlitzleitung 1880 mit den beispielhaften Sensorelementen 1410, 1420, 1430 oder die Mikrostreifenleitung 1380 mit den beispielhaften Sensorelementen 1410, 1420, 1430 eingesetzt werden. Die technische Lehre der 66 soll hier also ganz allgemein für die Ansteuerung, Vermessung und Auswertung mehrerer Sensorelemente SE stehen, die auf einem Trägersubstrat 1360 platziert sind und deren NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren mit dem elektromagnetischen Feld und insbesondere mit der magnetischen Flussdichtekomponente eines elektromagnetischen Feldes wechselwirken, das von einem Wellenleiter, der auf dem Trägersubstrat 1360 gefertigt ist, transportiert wird.
In dem Beispiel der 67 umfasst die Vorrichtung als beispielhaft drei Sensorelemente SE ein linkes Sensorelement 1410 und ein mittleres Sensorelement 1420 und ein rechtes Sensorelement 1430. Das Beispiel der 67 steht beispielhaft für Vorrichtungen mit n Sensorelementen SE, wobei n eine ganze positive Zahl größer 1 ist und hier in diesem Beispiel n=3 beispielhaft gilt.
In dem Beispiel der 67 umfasst die Vorrichtung mehrere - hier drei - Sensorelementkanäle. Jeder Sensorelementkanal ist bevorzugt einem Sensorelement der Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430) zugeordnet.
Allgemeiner Sensorelementkanal
Die vorschlagsgemäße Vorrichtung kann typischerweise mehrere Sensorelementkanäle aufweisen. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Sensorelementkanal oder besser mindestens zwei Sensorelementkanäle. In dem Beispiel der 67 umfasst die vorschlagsgemäße Vorrichtung beispielhaft drei Sensorelementkanäle.
Vorzugsweise umfasst ein Sensorelementkanal

• einen ersten Signalgenerator G1, der das LED-Modulationssignal S5w erzeugt,
• einen Lichtquellentreiber LDRV, der das Sendesignal S5 für die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, mit elektrischer Energie versorgt,
• ein Sendesignal S5;
• eine Pumpstrahlungsquelle, hier eine Lichtquelle LED, die die Pumpstrahlung LB in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle, hier eine Lichtquelle LED, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• ein erstes optisches System,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, erfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB zum zugeordneten Sensorelement SE transportiert und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB aus dem ersten optischen System auskoppelt und
- ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE mit Pumpstrahlung LB bestrahlt und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL für das Sensorelement SE als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• ein zweites optisches System,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE erfasst und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE zum zugeordneten Fotodetektor PD transportiert und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
- ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD mit Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE bestrahlt und
- ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel F1 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD erreicht und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL für das Sensorelement SE als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
- ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• den Fotodetektor PD, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL in eine Empfängerausgangssignal S0 wandelt,
• das Empfängerausgangssignal S0,
• einen erster Verstärker V1 für das Sensorelement SE zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1,
• das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1,
• einen Mehrfachkorrelator LIV, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 und dem LED-Modulationssignal S5w bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• ein vektorielles Filterausgangssignal S4 für das zugeordnete Sensorelement SE, das typischerweise ein Teil des eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals S4 der vektoriellen Filterausgangssignale S4 anderer Sensorelementkanäle ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.

In einer Weiterbildung umfasst der allgemeine Sensorelementkanal,

• einen zweiten Signalgenerator G2, der dazu eingerichtet ist, ein Mikrowellenmodulationssignal S5m zu erzeugen;
• eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• eine Mikrowellensignalquelle µWG, die dazu eingerichtet ist, das Mikrowellensignal µW für die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal S5m zu erzeugen und in die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einzuspeisen;
• den Mehrfachkorrelator LIV für das Sensorelement SE, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4 für das Sensorelement SE in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1 für das Sensorelement SE bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 für das Sensorelement SE und dem LED-Modulationssignal S5w für das Sensorelement SE und dem Mikrowellenmodulationssignal S5m bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4 für das Sensorelement SE der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.

Die 67 weist drei solcher Sensorelementkanäle auf.
Ein beispielhafter erster, linker Sensorelementkanal ist dem beispielhaften linken Sensorelement 1410 zugeordnet.
Ein beispielhafter zweiter, mittlerer Sensorelementkanal ist dem beispielhaften mittleren Sensorelement 1420 zugeordnet.
Ein beispielhafter dritter, rechter Sensorelementkanal ist dem beispielhaften rechten Sensorelement 1430 zugeordnet.
Erster, linker Sensorelementkanal
Vorzugsweise umfasst der erste, linke Sensorelementkanal

• einen ersten Signalgenerator G1_1 für das linke Sensorelement 1410, der das LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 erzeugt,
• einen Lichtquellentreiber LDRV_1 für das linke Sensorelement 1410, der das Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement 1410 zur Ansteuerung der Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier die Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier die Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, mit elektrischer Energie versorgt,
• ein Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement 1410;
• eine Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier eine Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, die die Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410 in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement 1410 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier eine Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• ein erstes optisches System für das linke Sensorelement 1410,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410 der Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, erfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB für das linke Sensorelement 1410 zum zugeordneten Sensorelement SE, hier dem linken Sensorelement 1410, transportiert und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410aus dem ersten optischen System für das linke Sensorelement 1410auskoppelt und
- ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE, hier das linke Sensorelement 1410, mit Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410 bestrahlt und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_1 für das linke Sensorelement 1410 als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• ein zweites optisches System,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des linken Sensorelements 1410, erfasst und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE , hier des linken Sensorelements 1410, zum zugeordneten Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410 transportiert und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des linken Sensorelements 1410, aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
- ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410 mit Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des linken Sensorelements 1410, bestrahlt und
- ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel F1_1 für das linke Sensorelement 1410 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB_1 dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED_1 und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410 erreicht und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_1 für das linke Sensorelement 1410 als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
- ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• den Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL_1 des linken Sensorelements 1410, in ein Empfängerausgangssignal S0_1 für das linke Sensorelement 1410 wandelt,
• das Empfängerausgangssignal S0_1 für das linke Sensorelement 1410,
• einen erster Verstärker V1_1 für das Sensorelement SE, hier für das linke Sensorelement 1410, zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_1 für das linke Sensorelement 1410 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410,
• das verstärkte Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410,
• einen Mehrfachkorrelator LIV_1 für das linke Sensorelement 1410, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement 1410 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 und dem LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_1 für das linke Sensorelement 1410 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
- • ein vektorielles Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement 1410, das typischerweise ein Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4 ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.

In einer Weiterbildung umfasst der erste Sensorelementkanal,

• einen ersten zweiten Signalgenerator G2_I, der dazu eingerichtet ist, ein erstes Mikrowellenmodulationssignal S5m_I zu erzeugen;
• eine erste Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• eine erste Mikrowellensignalquelle µWG_I, die dazu eingerichtet ist, das erste Mikrowellensignal µW_I für die erste Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_I zu erzeugen und in die erste Wellenleitung 1380, 1880, 2380, 6880, 6980 einzuspeisen;
• den Mehrfachkorrelator LIV_1 für das linke Sensorelement 1410, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement 1410 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 und dem LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 und dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_1 bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_1 für das linke Sensorelement 1410 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.

Hinsichtlich der Funktionen und dem Zusammenwirken der Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten, linken Sensorelementkanals und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibung der 65 für die korrespondierenden Vorrichtungsteile (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, F1, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 65.
Zweiter, mittlerer Sensorelementkanal
Vorzugsweise umfasst der zweite, mittlere Sensorelementkanal

• einen ersten Signalgenerator G1_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der das LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erzeugt,
• einen Lichtquellentreiber LDRV_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der das Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement 1420 zur Ansteuerung der Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier die Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier die Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, mit elektrischer Energie versorgt,
• ein Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement 1420;
• eine Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier eine Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, die die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier eine Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• ein erstes optisches System für das mittlere Sensorelement 1420,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 der Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, erfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 zum zugeordneten Sensorelement SE, hier dem mittleren Sensorelement 1420, transportiert und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 aus dem ersten optischen System für das mittlere Sensorelement 1420 auskoppelt und
- ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE, hier das mittlere Sensorelement 1420, mit Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bestrahlt und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_2 für das mittlere Sensorelement 1420 als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• ein zweites optisches System,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des mittleren Sensorelements 1420, erfasst und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE , hier des mittleren Sensorelements 1420, zum zugeordneten Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420 transportiert und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des mittleren Sensorelements 1420, aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
- ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420 mit Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des mittleren Sensorelements 1420, bestrahlt und
- ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel Fl_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB_2 dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED_2 und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erreicht und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_2 für das mittlere Sensorelement 1420 als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
- ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• den Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL_2 des mittleren Sensorelements 1420, in ein Empfängerausgangssignal S0_2 für das mittlere Sensorelement 1420 wandelt,
• das Empfängerausgangssignal S0_2 für das mittlere Sensorelement 1420,
• einen erster Verstärker V1_2 für das Sensorelement SE, hier für das mittlere Sensorelement 1410, zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_2 für das mittlere Sensorelement 1420 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420,
• das verstärkte Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420,
• einen Mehrfachkorrelator LIV_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und dem LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• ein vektorielles Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420, das typischerweise ein Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4 ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.

In einer Weiterbildung umfasst der zweite Sensorelementkanal,

• einen zweiten zweiten Signalgenerator G2_II, der dazu eingerichtet ist, ein zweites Mikrowellenmodulationssignal S5m_II zu erzeugen;
• eine zweite Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• eine zweite Mikrowellensignalquelle µWG_II, die dazu eingerichtet ist, das zweite Mikrowellensignal µW_II für die zweite Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II zu erzeugen und in die zweite Wellenleitung 1380, 1880, 2380, 6880, 6980 einzuspeisen;
• den Mehrfachkorrelator LIV_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und dem LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.

Hinsichtlich der Funktionen und dem Zusammenwirken der Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten, mittleren Sensorelementkanals und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibung der 65 für die korrespondierenden Vorrichtungsteile (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, Fl, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 65.
Dritter, rechter Sensorelementkanal
Vorzugsweise umfasst der dritte, rechte Sensorelementkanal

• einen ersten Signalgenerator G1_3 für das recte Sensorelement 1430, der das LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 erzeugt,
• einen Lichtquellentreiber LDRV_3 für das rechte Sensorelement 1430, der das Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement 1430 zur Ansteuerung der Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier die Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier die Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, mit elektrischer Energie versorgt,
• ein Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement 1430;
• eine Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier eine Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, die die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement 1430 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier eine Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• ein erstes optisches System für das rechte Sensorelement 1430,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 der Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, erfasst und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 zum zugeordneten Sensorelement SE, hier dem rechten Sensorelement 1430, transportiert und
- ◯ das die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 aus dem ersten optischen System für das rechte Sensorelement 1430 auskoppelt und
- ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE, hier das rechte Sensorelement 1430, mit Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 bestrahlt und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_3 für das rechte Sensorelement 1430 als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• ein zweites optisches System,
- ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des rechten Sensorelements 1430, erfasst und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE , hier des rechten Sensorelements 1430, zum zugeordneten Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430 transportiert und
- ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des rechten Sensorelements 1430, aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
- ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430 mit Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des rechten Sensorelements 1430, bestrahlt und
- ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel F1_3 für das rechte Sensorelement 1430 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB_3 dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED_3 und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430 erreicht und
- ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_3 für das rechte Sensorelement 1430 als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
- ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• den Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL_3 des rechten Sensorelements 1430, in ein Empfängerausgangssignal S0_3 für das rechte Sensorelement 1430 wandelt,
• das Empfängerausgangssignal S0_3 für das rechte Sensorelement 1430,
• einen erster Verstärker V1_23 für das Sensorelement SE, hier für das rechte Sensorelement 1430, zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_3 für das rechte Sensorelement 1430 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430,
• das verstärkte Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430,
• einen Mehrfachkorrelator LIV_3 für das rechte Sensorelement 1430, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 30e0 und dem LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• ein vektorielles Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement 1430, das typischerweise ein Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4 ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.

In einer Weiterbildung umfasst der dritte Sensorelementkanal,

• einen dritte zweiten Signalgenerator G2_III, der dazu eingerichtet ist, ein drittes Mikrowellenmodulationssignal S5m_III zu erzeugen;
• eine dritte Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• eine dritte Mikrowellensignalquelle µWG_III, die dazu eingerichtet ist, das dritte Mikrowellensignal µW_III für die dritte Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III zu erzeugen und in die dritte Wellenleitung 1380, 1880, 2380, 6880, 6980 einzuspeisen;
• den Mehrfachkorrelator LIV_3 für das rechte Sensorelement 1430, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 und dem LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 und dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.

Hinsichtlich der Funktionen und dem Zusammenwirken der Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile (SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten, rechten Sensorelementkanals und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibung der 65 für die korrespondierenden Vorrichtungsteile (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, F1, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 65.
Die Anordnung der Sensorelemente 1410, 1420 1430 und der Leitungen 1310, 1320, 1330 auf dem Trägersubstrat 1360 bei bevorzugtem Vorhandensein eines Magnetfelderzeugungsmittels L_c beispielsweise einer Flachspule 2520 entspricht also im Wesentlichen der Anordnungen der 64 und 63.
Alternative Verwendung einer Schlitzleitung 1880
Weglassen des Signalleiters 1330 verwandelt die Triplate-Leitung 2380 in eine Schlitzleitung 1880. Das linke Sensorelement 1410 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 links des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 nahe der Kante des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert. Das rechte Sensorelement 1430 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 rechts des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 nahe der Kante Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert. Das mittlere Sensorelement 1420 wird dann vorzugsweise möglichst mittig in dem Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert.
Da die Empfindlichkeiten der Sensorelemente 1410, 1420, 1430 andere als die bei der Verwendung einer Tri-Plate-Leitung 2380 sind, müssen die Parameter die die Vorrichtungsteile verwenden, ggf. angepasst werden.
Alternative Verwendung einer Mikrostreifenleitung 1380
Weglassen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 verwandelt die Triplate-Leitung 2380 in eine Mikrostreifenleitung 1380. Das linke Sensorelement 1410 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 links des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 nahe der Kante des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 platziert. Das rechte Sensorelement 1430 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 rechts des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 nahe der Kante des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 platziert. Das mittlere Sensorelement 1420 wird dann vorzugsweise möglichst mittig auf dem Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 platziert.
Da die Empfindlichkeiten der Sensorelemente 1410, 1420, 1430 andere als die bei der Verwendung einer Schlitzleitung 1880 sind, müssen die Parameter die die Vorrichtungsteile verwenden, ggf. angepasst werden. Im Falle der Verwendung einer Tri-Plate-Leitung 2380 sind die Parameterunterschiede zwischen den Parametern, die die Vorrichtungsteile im Falle einer Tri-Plate-Leitung 2380 verwenden, und den Parametern, die die Vorrichtungsteile im Falle einer Mikrostreifenleitung 1380 verwenden, in der Regel geringer.
Vereinfachung ohne linkes Sensorelement 1410
Sofern auf das linke Sensorelement 1410 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten linken Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden.
Vereinfachung ohne rechtes Sensorelement 1430
Sofern auf das rechte Sensorelement 1430 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten rechten Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden.
Vereinfachung ohne mittleres Sensorelement 1420
Sofern auf das mittlere Sensorelement 1420 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten mittleren Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 stehen oder dessen Anteile der magnetischen Flussdichte parallel zur Signalleitung 1330 stehen, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
Vereinfachung nur mit linken Sensorelement 1410
Sofern auf das rechte Sensorelement 1430 und das mittlere Sensorelement 1420 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten mittleren Sensorelementkanals und (SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten rechten Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 stehen oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 steht, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
Vereinfachung nur mit rechtem Sensorelement 1430
Sofern auf das linke Sensorelement 1410 und das mittlere Sensorelement 1420 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten mittleren Sensorelementkanals und (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten linken Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 stehen oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 stehen, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
Vereinfachung nur mit mittlerem Sensorelement 1420
Sofern auf das linke Sensorelement 1430 und das rechte Sensorelement 1430 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten rechten Sensorelementkanals und (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten linken Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 ausgerichtet sind, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
Natürlich ist es denkbar, dass die Vorrichtung weitere Trägersubstrate mit Wellenleitungen (2380, 1880, 1380, 6830) und Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und vorzugsweise zu jedem Sensorelement jeweils bevorzugt einen Sensorelementkanal mit entsprechenden Vorrichtungsteilen korrespondierend zu dem Vorrichtungsteilen (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, F1, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 umfasst. Besonders bevorzugt sind Vorrichtungen, die zwei Wellenleiter (2380, 1880, 1380, 6830) mit jeweils einem oder mehreren Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und zugehörigen Sensorelementkanälen und den Sensorelementkanal unabhängigen Vorrichtungsteilen umfassen, bei denen die Wellenleiter senkrecht zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind Vorrichtungen, die zwei Wellenleiter (2380, 1880, 1380, 6830) mit jeweils einem oder mehreren Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und zugehörigen Sensorelementkanälen und den Sensorelementkanal unabhängigen Vorrichtungsteilen umfassen, bei denen die Wellenleiter senkrecht zueinander in der Ebene der Oberfläche eines der Trägersubstrate 1370 angeordnet sind. (Siehe 152)Besonders bevorzugt sind Vorrichtungen, die zwei Wellenleiter (2380, 1880, 1380, 6830) mit jeweils einem oder mehreren Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und zugehörigen Sensorelementkanälen und den Sensorelementkanal unabhängigen Vorrichtungsteilen umfassen, bei denen die Wellenleiter senkrecht zueinander an der Oberfläche des gleichen Trägersubstrats 1370 angeordnet sind.
Typischerweise verfügen Sensorelemente (1410, 1420, 1430) eines Wellenleiters (2380, 1880, 1380, 6830) über ein oder mehrere gemeinsame Flachspulen 2520 als gemeinsames Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder der Magnetfeldregler LCTR einen Wert für die Gesamtflussdichte B_Σ und vergleicht diesen ermittelten Wert der Gesamtflussdichte B_Σ mit einem Sollwert. Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder der Magnetfeldregler LCTR den Wert für die Gesamtflussdichte B_Σ mittels der Auswertung des vektoriellen Filterausgangssignals S4 und/oder mittels eines Magnetfeldsensors MS und einer Magnetfeldsensoransteuerung SIS.
Vektorieller Sensorelementkanal
Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments kann die Mehrzahl der Sensorelemente (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) auch als ein vektorielles Sensorelement SE aufgefasst werden, dass eine Mehrzahl separater Fluoreszenzstrahlungssignale (FL_1, FL_2, FL_3) als vektorielles Fluoreszenzstrahlungssignal FL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp erzeugt.
Die vorschlagsgemäße Vorrichtung kann typischerweise mehrere vektorielle Sensorelementkanäle und vektorielle Sensorelemente SE aufweisen. Die vorschlagsgemäße vektorielle Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen vektoriellen Sensorelementkanal mit vorzugsweise mindestens zwei Sensorelementkanälen. In dem Beispiel der 67 umfasst die vorschlagsgemäße Vorrichtung beispielhaft einen dreidimensionalen vektoriellen Sensorelementkanal mit drei Sensorelementkanälen und einem dreidimensional vektoriellen Sensorelement mit drei Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430).
Vorzugsweise umfasst ein vektorieller Sensorelementkanal

• einen ersten Signalgenerator G1, der ein LED-Modulationssignal S5w erzeugt, oder einen ersten vektoriellen Signalgenerator G1 umfassend mehrere Signalgeneratoren (G1_1, Gl_2, G1,_3), der ein vektorielles LED-Modulationssignal S5w umfassen mehrere LED-Modulationssignale (S5w_1, S5w_2, S5w_3) erzeugt,
• einen vektoriellen Lichtquellentreiber LDRV umfassend mehrere Lichtquellentreiber (LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3), der das vektorielle Sendesignal S5 für die vektorielle Pumpstrahlungsquelle, hier die vektorielle Lichtquelle LED, in Abhängigkeit von dem vektoriellen LED-Modulationssignal S5w und/oder dem LED-Modulationssignal S5w erzeugt und vorzugsweise die vektorielle Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquellen (LED_1, LED_2, LED_3) der vektoriellen Lichtquelle LED, mit elektrischer Energie versorgt,
• ein vektorielles Sendesignal S5, umfassen mehrere Sendesignale (S5_1, S5_2, S5_3),
• eine vektorielle Pumpstrahlungsquelle, hier eine vektorielle Lichtquelle LED, die die vektorielle Pumpstrahlung LB in Abhängigkeit von dem vektoriellen Sendesignal S5 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle, hier eine vektorielle Lichtquelle LED umfassen mehrere Lichtquellen (LED_1, LED_2, LED_3,), nur zeitweise und/oder teilweise ein- und nur zeitweise und/oder teilweise ausschaltet,
• ein erstes vektorielles optisches System,
- ◯ das ein oder mehrere vektorielle optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die vektorielle Pumpstrahlung LB der vektoriellen Pumpstrahlungsquelle, hier der vektoriellen Lichtquelle LED, in vektorieller Weise erfasst, d. h. die die vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB2, LB3) separat erfasst, und
- ◯ das die erfasste vektorielle Pumpstrahlung LB vektoriell, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3), zum zugeordneten vektoriellen Sensorelement SE, d.h. zu den zugeordneten Sensorelementen (z.B. 1410, 1420, 1430) transportiert und
- ◯ das die vektorielle Pumpstrahlung LB aus dem ersten vektoriellen optischen System vektoriell auskoppelt, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) auskoppelt, und
- ◯ das das zugeordnete vektorielle Sensorelement SE, d.h. die zugeordneten Sensorelemente (z.B. 1410, 1420, 1430), mit vektorieller Pumpstrahlung LB, d.h. mit den Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3), bestrahlt, wobei eine Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) bevorzugt einem oder mehreren Sensorelementen (z.B. 1410, 1420, 1430) zugeordnet ist und wobei bevorzugt jedem benutzen Sensorelement (z.B. 1410, 1420, 1430) genau eine Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3) zugeordnet ist, und
- ◯ das bevorzugt einen vektoriellen Lichtwellenleiter LWL, der bevorzugt eine Mehrzahl von Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3), für das vektorielle Sensorelement SE als ein solches vektorielles optisches Funktionselement umfasst,
• ein zweites vektorielles optisches System,
- ◯ das ein oder mehrere vektorielle optische Funktionselemente umfasst und
- ◯ das die vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL vektoriell erfasst,
  - ▪ wobei die vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL die Fluoreszenzstrahlungen (FL1, FL_2, FL_3) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE d.h. der Sensorelemente (z.B. 1410, 1420, 1430) als Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) umfasst und
  - ▪ wobei diese Erfassung durch das zweite vektorielle optische System typischerweise im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) erfolgt, und
- ◯ das vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE zum zugeordneten Fotodetektor PD, umfassend die Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3) vektoriell, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3), transportiert und
- ◯ das die vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE aus dem zweiten vektoriellen optischen System vektoriell, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3), auskoppelt und
- ◯ das den zugeordneten vektoriellen Fotodetektor PD umfassend die Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3) mit vektorieller Fluoreszenzstrahlung FL umfassend die Fluoreszenzstrahlungen (FL_1, FL_2, FL_3) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE vektoriell bestrahlt
  - ▪ wobei eine vektorielle Bestrahlung bedeutet,
  - ▪ dass vorzugsweise Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) vorzugsweise jeweils ein Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD zugeordnet ist und
  - ▪ dass vorzugsweise Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD vorzugsweise ein oder mehrere der Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) zugeordnet sind und
  - ▪ dass besonders bevorzugt jeder Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3) vorzugsweise genau ein Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD zugeordnet ist und
  - ▪ dass besonders bevorzugt jedem Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD genau eine der Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) zugeordnet ist und
- ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen oder mehrere dichroitische Spiegel F1 und/oder einen oder mehrere optische Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den vektoriellen Fotodetektor PD erreicht und
- ◯ das bevorzugt einen oder mehrere Lichtwellenleiter LWL oder einen vektoriellen Lichtwellenleiter LWL für das vektorielle Sensorelement SE als ein solches vektorielles optisches Funktionselement umfasst und
  - ▪ wobei der vektoriellen Lichtwellenleiter LWL ein oder mehrere Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) mit jeweils einem ersten Ende und einem zweiten Ende umfasst und
  - ▪ wobei vorzugsweise Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise einem Sensorelement (SE_1, SE_2, SE_3) des vektoriellen Sensorelements SE an ihrem zweiten Ende zugeordnet sind und
  - ▪ wobei vorzugsweise Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise einem Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors SE an ihrem zweiten Ende zugeordnet sind und
  - ▪ wobei besonders bevorzugt jedem Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise genau ein Sensorelement (SE_1, SE_2, SE_3) des vektoriellen Sensorelements SE an seinem ersten Ende zugeordnet ist und
  - ▪ wobei besonders bevorzugt jedem Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise genau ein Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors SE an seinem ersten Ende zugeordnet ist und
- ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• den vektoriellen Fotodetektor PD, der die Intensität der empfangenen vektoriellen Fluoreszenzstrahlung FL in ein vektorielles Empfängerausgangssignal S0 wandelt,
• das vektorielle Empfängerausgangssignal S0, das die Empfängerausgangssignale (S0_1, S0_2, S0_3) umfasst,
• einen ersten vektoriellen Verstärker V1 für das vektorielle Sensorelement SE zur vektoriellen Verstärkung und/oder vektoriellen Digitalisierung des vektoriellen Empfängerausgangssignal S0 zum verstärkten vektoriellen Empfängerausgangssignal S1 bzw. zum digitalisierten vektoriellen Empfängerausgangssignal S1,
- ◯ wobei ersten vektoriellen Verstärker V1 einen oder mehrere erste Verstärker (V1_1, V1_2, V1_3) umfasst und
- ◯ wobei erste Verstärker (V1_1, V1_2, V1_3) des ersten vektoriellen Verstärkers V1 ein Empfängerausgangssignal (S0_1, S0_2, S0_3) des vektoriellen Empfängerausgangssignal S0 zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) des verstärkten vektoriellen Empfängerausgangssignals S1 bzw. zu einem digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) des digitalisierten vektoriellen Empfängerausgangssignal S1 verstärkt oder digitalisiert, und
• das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1, die ein oder mehrere verstärkte Empfängerausgangssignale (S1_1, S1_2, 51_3) des verstärkten vektoriellen Empfängerausgangssignals S1 bzw. zu einem digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) umfassen,
• einen vektoriellen Mehrfachkorrelator LIV, der ein gemeinsames vektorielles Filterausgangssignal S4 in Abhängigkeit vom vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. vom vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 und dem vektoriellen LED-Modulationssignal S5w bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
- ◯ wobei der vektorielle Mehrfachkorrelator LIV typischerweise einen oder mehrere Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3) umfasst, und
- ◯ wobei Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3) des vektoriellen Mehrfachkorrelators LIV, der ein Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3) des gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals S4 in Abhängigkeit von einem verstärkten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. von einem digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals S1 und in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5w_1, S5w_2, S5w_3) des vektoriellen LED-Modulationssignals S5w bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals (S4_1, S4_2, S4_3) des gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals S4 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• ein gemeinsames vektorielles Filterausgangssignal S4 für das zugeordnete vektorielle Sensorelement SE,
- ◯ wobei das gemeinsame vektorielle Filterausgangssignal S4 ein oder mehrere vektorielle Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3) umfasst, und
- ◯ wobei typischerweise eine Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR ein oder mehrere vektorielle Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3) und/oder das gemeinsame vektorielle Filterausgangssignal S4 auswerten und/oder analysieren und/oder mittels computerimplementierter Verfahren verarbeiten.

In einer Weiterbildung umfasst der vektorielle Sensorelementkanal,

• einen zweiten Signalgenerator (G2), der dazu eingerichtet ist, ein Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen, oder einen zweiten vektoriellen Signalgenerator (G2), der mehrere zweite Signalgeneratoren (G2_1, G2_2, G2_3, G2_4, G2_5) als zweite Signalgeneratorkomponenten umfasst und der dazu eingerichtet ist, ein vektorielles Mikrowellenmodulationssignal (S5m) mit mehreren Mikrowellenmodulationssignalen (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) als Mikrowellenmodulationssignalkomponenten zu erzeugen;
• eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) oder eine vektorielle Wellenleitung mit mehreren Wellenleitungen als Wellenleitungskomponenten (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
- ◯ eine Mikrowellensignalquelle (µWG), die dazu eingerichtet ist, das Mikrowellensignal (pW) für die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einzuspeisen oder
- ◯ eine vektorielle Mikrowellensignalquelle (µWG), die mehrere Mikrowellensignalquellen (µWG _1, pWG _2, pWG _3, pWG _4, µWG _5) als Mikrowellensignalquellenkomponenten umfasst und die dazu eingerichtet ist, das vektorielle Mikrowellensignal (pW) mit mehreren Mikrowellensignalen (µW_1, µW_2, µW_3, µW_4, µW 5) als Mikrowellensignalkomponenten in Abhängigkeit von dem vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal (S5m) und/oder von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die vektorielle Wellenleitung einzuspeisen und/oder
- ◯ eine vektorielle Mikrowellensignalquelle (µWG) aufweist, die mehrere Mikrowellensignalquellen (µWG_1, µWG_2, µWG_3, µWG_4, µWG _5) als Mikrowellensignalquellenkomponenten umfasst und wobei jeweilige Mikrowellensignalquellenkomponenten dazu eingerichtet sind, eine jeweilige Mikrowellensignalkomponente (µW_1, µW_2, µW_3, µW_4, µW_5) des vektorielle Mikrowellensignals (µW) in Abhängigkeit von einer jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal (S5m) und/oder von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die jeweilige Wellenleitungskomponente (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) der vektoriellen Wellenleitung einzuspeisen;
• einen Mehrfachkorrelator (LIV), der dazu eingerichtet ist, ein Filterausgangssignal (S4) in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) und von dem LED-Modulationssignal (S5w) und von einem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu bilden oder mehrere Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) eines vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) als Mehrfachkorrelatorkomponenten umfasst, wobei jede der Mehrfachkorrelatorkomponenten (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) des vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) jeweils dazu eingerichtet ist, jeweils ein jeweiliges Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) als jeweilige Filterausgangssignalkomponente eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals (S4) in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen LED-Modulationssignalkomponente (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) des vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und zum ersten in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden oder zum zweiten in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden.

Figur 68
Die 68 zeigt eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880. Die beispielhafte differentielle Mikrostreifenleitung 6880 der 68 umfasst wieder ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360. Die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 umfasst bevorzugt wieder einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 umfasst bevorzugt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 und eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Des Weiteren umfasst bevorzugt die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 eine linke elektrisch leitende Signalleitung 6810 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 einerseits und der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 andererseits. Des Weiteren umfasst bevorzugt die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 eine rechte elektrisch leitende Signalleitung 6820 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 einerseits und der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 andererseits. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 isoliert elektrisch den linken Signalleiter 6810 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830. Der linke Signalleiter 6810 und der rechte Signalleiter 6820 bilden zusammen den differentiellen Signalleiter 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gleichtaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gleichtaktansteuerung mit einem Gleichtaktsignal. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gegentaktaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron, aber mit unterschiedlichem Vorzeichen, eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gegentaktansteuerung mit einem Gegentaktsignal.
Bevorzugt weist die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 bezogen auf den differentieller Signalleiter 6830 als „heißen“ Innenleiter einen Gleichtaktwellenwiderstand für eine Gleichtaktansteuerung auf und einen Gegentaktwellenwiderstand für eine Gegentaktansteuerung auf.
Eine solche differentielle Mikrostreifenleitung 6880 ermöglicht durch unterschiedliche Nutzung der Gleichtakt- und Gegentaktansteuerung die vereinfachte Ansteuerung der Sensorelemente SE.
Bei Gleichtaktansteuerung verhält sich der differentielle Signalleiter 6830 im Wesentlichen wie der Signalleiter 1330 einer beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380. Die die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 verhält sich bei Gleichtaktansteuerung also im Wesentlichen wie eine Mikrostreifenleitung 1380.
Auch kann man den differentiellen Signalleiter 6830 bei Gegentaktansteuerung wie einen spezielle Schlitzleitung 1880 betrachten, bei der die Breite der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 auf die Breite des linken Signalleiters 6810 geschrumpft ist und bei der die Breite der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 auf die Breite des rechten Signalleiters 6820 geschrumpft ist. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 entspricht dann dem Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880. Der Abstand des linken Signalleiters 6810 vom rechten Signalleiter 6810, also die Breite der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 entspricht daher in ihrer Funktion der Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass die folgenden Positionierungen der Sensorelemente SE dann besser zu verstehen sind.
Figur 69
69 zeigt eine beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980. Die beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 umfasst eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 mit einem differentiellen Signalleiter 6830. Die differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 wurde in der Beschreibung der 68 bereits erläutert. Die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 umfasst zusätzlich eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320.
Die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 ist durch eine elektrisch nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 von dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 beabstandet und isoliert.
Die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 ist durch eine elektrisch nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 beabstandet und isoliert.
Die elektrisch isolierende Lücke 6840 separiert den linken Signalleiter 6810 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980.
Wie bei der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 weist die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 zumindest zwei unabhängige Wellenwiderstände auf. Die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift geht vereinfachend davon aus, dass die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und der elektrisch leitende Rückseitenkontakt 1370 miteinander elektrisch verbunden sind oder zumindest als Signalmasse angesehen werden können. Dies ist aber nicht zwingend so. Ggf. können sie auch zeitgleich als Zu- und Ableitung von elektrischer Energie zu Vorrichtungsteilen verwendet werden, die mit einem Gleichstrom oder einer Gleichspannung oder Wechselspannung versorgt werden müssen. Eine solche Energieversorgung dürfte aber in der Regel problematisch sein, da sie magnetische Felder erzeugt, die unerwünscht sind. Im Folgenden geht die hier vorgelegte Schrift daher davon aus, dass bis auf die von Signalgeneratoren eingespeisten Signale zur Ansteuerung der Sensorelemente SE keine weiteren Signale über die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 transportiert werden, was bevorzugt ist.
Bevorzugt ist die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 an dem Ende, das dem anderen Ende der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980, an dem die Einspeisung der Signale erfolgt, gegenüberliegt, mit Anschlusswiderständen 6710 abgeschlossen.
Bevorzugt ist die Breite der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 im Wesentlichen gleich der Breite der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340.
Bevorzugt sind die Breiten der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 einerseits und die Breite der elektrisch isolierende Lücke 6840 so relativ zueinander eingestellt, dass der Gleichtaktwellenwiderstand der differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 bei Gleichtaktansteuerung des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 im Wesentlichen gleich dem Gegentaktwellenwiderstand der differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 bei Gegentaktansteuerung des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 ist.
Dies vereinfacht die Konstruktion der Ansteuerschaltungen (z.B. der Mikrowellensignalquelle µWG) und der Abschlusswiderstände 6710.
Figur 70
70 entspricht der 69 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 70 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun ein ggf. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte Sensorelemente SE.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1440 und 1450 und 1460 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Durch geeignet Bestromung kann das Magnetfelderzeugungsmittel L_C bei einer Änderung der Mikrowellenfrequenz ω_µW und/oder bei einer Änderung der magnetischen Flussdichte diese Änderung für ein Sensorelement SE auf einem Wellenleiter kompensieren, so dass sich der Arbeitspunkt des Sensorsystems beispielsweise wieder in der unteren Resonanzkante 22 oder der oberen Resonanzkante 25 etc. befindet.
Figur 71
71 entspricht der 69, wobei die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 6980 der 69 nun um verschiedene Sensorelemente SE an verschiedenen Punkten der Tri-Plate-Leitung 6980 ergänz ist.
Wie zuvor sollen die Sensorelemente SE jeweils eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder Kristallen mit unterschiedlicher und bevorzugt gleichverteilter räumlicher Ausrichtung umfassen. Bevorzugt umfassen Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. Kristalle der Sensorelemente SE dabei wieder paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren, die bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl emittieren.
In dem Beispiel der 71 ist angenommen, dass die Sensorelemente SE so platziert sind und in ihrer Größe so gewählt sind, dass sie sich ideal verhalten. Hierbei bezieht sich ideales Verhalten auf eine Platzierung entsprechend den vorausgehenden 14 bis 16, 19 bis 21, 30 bis 33, 36, 37, 46, 50, 56 bis 60 für andere Wellenleiter, die auch hier für eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 angewendet werden können. Mischformen wie beispielsweise in den 17, 22, 24 bis 27, 44, 45, 55 für andere Wellenleiter durch übergroße Sensorelemente SE sind natürlich möglich. Diese Mischformen können auch hier für die Sensorelemente SE einer differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 angewendet werden.
Der Unterschied zu der Tri-Plate-Leitung 2380 ist, dass durch die Verwendung einer differentiellen Signalleitung 6830 einer differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 als Teil der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zwei zusätzliche Positionen für die Sensorelemente SE hinzugekommen sind und dass die Eigenschaften der Sensorelemente SE nach Gleichtakteigenschaften und Gegentakteigenschaften sich unterscheiden.
linkes Sensorelement SE(1410)
Als erstes nennen wir hier wieder das linke Sensorelement SE(1410). Das linke Sensorelement SE(1410) ist stärker für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals und weniger für Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und linkem Sensorelement SE(1410) ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit linkem Sensorelement SE(1410) und zentraler Signalleitung 1330. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 30, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer zentrale Signalleitung 1330 einer Tri-Plate-Leitung 2380 bezgl. der Gleichtaktansteuerung zusammengefasst werden kann. Auch das Gegentaktsignal beeinflusst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung LB des linken Sensorelements SE(1410). Da die Signale in der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 sich jedoch aufgrund des gegentaktigen Verhaltens größten Teils kompensieren, verbleibt nur der Einfluss der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 der aufgrund der größeren Nähe zwischen dem linken Sensorelement SE(1410) und der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 gegenüber der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 überschießt. Dieser ist jedoch typischerweise massiv geringer als der Einfluss des Gleichtaktsignals. Vereinfachend nimmt die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift an, dass das linke Sensorelement SE(1410) für Gleichtaktsignale des in die differentielle Tri-Plate-Leitung eingespeisten Signals der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) empfindlich ist. Typischerweise ist dabei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Sensorelements SE(1410) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Sensorelements SE(1410) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, und dem Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,|µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des linken Sensorelements SE(1410) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
rechtes Sensorelement SE(1430)
Als zweites nennen wir hier wieder das rechte Sensorelement SE(1430). Das rechte Sensorelement SE(1430) ist stärker für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals und weniger für Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und rechtem Sensorelement SE(1430) ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit rechtem Sensorelement SE(1430) und zentraler Signalleitung 1330. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 32, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer zentrale Signalleitung 1330 einer Tri-Plate-Leitung 2380 bezgl. der Gleichtaktansteuerung zusammengefasst werden kann. Auch das Gegentaktsignal beeinflusst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung LB des rechten Sensorelements SE(1430). Da die Signale in der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 sich jedoch aufgrund des gegentaktigen Verhaltens größten Teils kompensieren, verbleibt nur der Einfluss der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 der aufgrund der größeren Nähe zwischen dem rechten Sensorelement SE(1430) und der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 gegenüber der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 überschießt. Dieser ist jedoch typischerweise massiv geringer als der Einfluss des Gleichtaktsignals. Vereinfachend nimmt die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift an, dass das rechte Sensorelement SE(1430) für Gleichtaktsignale des in die differentielle Tri-Plate-Leitung eingespeisten Signals der Signalgeneratoren (z.B. RWG,|µWG) empfindlich ist. Typischerweise ist dabei die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Sensorelements SE(1430) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Sensorelements SE(1430) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, und dem Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,|µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des rechten Sensorelements SE(1430) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
mittleres Sensorelement SE(1420)
Als drittes nennen wir hier wieder das mittlere Sensorelement SE(1420). Das mittlere Sensorelement SE(1420) ist stärker für Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals und weniger für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Für Gegentaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und mittlerem Sensorelement SE(1420) ähnlich einer Schlitzleitung 1880 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 19, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gegentaktansteuerung die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 einer Schlitzleitung 1880 bezgl. der Gegentaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann. Auch das Gleichtakttaktsignal beeinflusst die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung LB des mittleren Sensorelements SE(1420), nun aber nur aufgrund von Fertigungsabweichungen. Da die Signale in der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 sich jedoch aufgrund des gleichtaktaktigen Verhaltens kombiniert mit der unterschiedlichen durch die Gleichtaktsignale in den Leitungen 6810, 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 größten Teils kompensieren, verbleibt nur der Einfluss aus Justage- und Fertigungsfehlern des mittleren Sensorelements 1430, die zu Asymmetrien gegenüber der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 führen. Vereinfachend nimmt die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift an, dass das mittlere Sensorelement SE(1420) für Gegentaktsignale des in die differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals der Signalgeneratoren (z.B. RWG,|µWG) empfindlich ist. Typischerweise ist dabei die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des mittleren Sensorelements SE(1420) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des mittleren Sensorelements SE(1420) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, und dem Gegentaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des mittleren Sensorelements SE(1420) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
linkes Leitungssensorelement SE(7110)
Als viertes nennen wir hier nun das neue linke Leitungssensorelement SE(7110). Das linke Leitungssensorelement SE(7110) ist für Gegentaktsignale und für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Insofern unterscheidet sich das linke Leitungssensorelement SE(7110) von dem linken Sensorelement SE(1410) und dem rechten Sensorelement SE(1430) und dem mittleren Sensorelement SE(1430). Wir unterscheiden daher hier das Verhalten Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (RWG, µWG) in die differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals.
Gegentaktsignale
Für Gegentaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und linken Leitungssensorelement SE(7110) ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 36, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gegentaktansteuerung die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gegentaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
Gleichtaktsignale
Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und linken Leitungssensorelement SE(7110) ebenfalls ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang wieder auf die Beschreibung der 36, wobei nun aber angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitenden Leitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gleichtaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
Typischerweise sollten also Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Leitungssensorelements SE(7110) im Wesentlichen in gleicher Weise beeinflussen.
Zusammenfassung linkes Leitungssensorelement SE(7110)
Typischerweise ist dabei die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Leitungssensorelements SE(7110) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Leitungssensorelements SE(7110) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, und dem Gegentaktsignal und Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des linken Leitungssensorelements SE(7110) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
rechtes Leitungssensorelement SE(7120)
Als fünftes nennen wir hier nun das neue rechte Leitungssensorelement SE(7120). Das rechte Leitungssensorelement SE(7120) ist ebenfalls für Gegentaktsignale und für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Das rechte Leitungssensorelement SE(7120) ist jedoch für Gegentaktsignale mit dem umgekehrten Vorzeichen als das linke Leitungssensorelement SE(7110) empfindlich. Insofern unterscheidet sich das rechte Leitungssensorelement SE(7120) von dem linken Sensorelement SE(1410) und dem rechten Sensorelement SE(1430) und dem mittleren Sensorelement SE(1430) und dem linken Leitungssensorelement SE(7110). Wir unterscheiden daher wieder hier das Verhalten Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (RWG, µWG) in die differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals.
Gegentaktsignale
Für Gegentaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und rechtem Leitungssensorelement SE(7120) wieder ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430), wobei das Vorzeichen gegenüber dem Verhalten des linken Leitungssensorelements SE(7110) invertiert ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 36, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gegentaktansteuerung die linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gegentaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
Gleichtaktsignale
Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und rechtem Leitungssensorelement SE(7120) ebenfalls ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang wieder auf die Beschreibung der 36, wobei nun aber angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitenden Leitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gleichtaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
Typischerweise sollten also Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Leitungssensorelements SE(7120) im Wesentlichen in gleicher Weise beeinflussen, wobei nun aber die Wirkungsrichtung der Gegentaktsignale gegenüber der Wirkungsrichtung der Gleichtaktsignale im Falle des linken Leitungssensorelements SE(7110) invertiert ist.
Zusammenfassung linkes Leitungssensorelement SE(7110)
Typischerweise ist dabei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Leitungssensorelements SE(7120) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Leitungssensorelements SE(6820) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, und dem Gegentaktsignal und Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des rechten Leitungssensorelements SE(7120) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG, µWG) eingesetzt werden.
Die Vektoren der jeweiligen magnetischen Flussdichte B_µW, die die linke Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 erzeugen sind mit dünnen Pfeilen zur Verdeutlichung eingezeichnet.
Die Vektoren der jeweiligen magnetischen Flussdichte B_µW, die die rechte Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 erzeugen sind mit fetten Pfeilen zur Verdeutlichung eingezeichnet.
Die Vektoren (7140, 7150, 7160, 7170, 7180, 7190) der jeweiligen magnetischen Flussdichte B_µW der Bestromung der Signalleitungen 6810, 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 sind zur Verdeutlichung für Gegentaktansteuerung der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 dargestellt. Um die Darstellung der Gleichtaktansteuerung zu erhalten, reicht es beispielsweise aus, die Richtungen der Pfeile 7170, 7180 und 7190 umzudrehen.
Figur 72
72 entspricht der 71 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel Lc. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 72 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels Lc in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun ein ggf. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte Sensorelemente SE.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1440 und 1450 und 1460 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
Zu den Figuren 73 bis 132
Die folgenden Figuren entsprechen alle paarweise den vorausgehenden 71 und 72, wobei jeweils unterschiedliche Sensorelemente SE der Sensorelemente 1410, 1420, 1430, 7110, 7120 weggelassen wurden. Die 71 und 72 zeigen also Vereinfachungen der Vorrichtungen der 71 und 72, die aber eine veränderte Empfindlichkeit dann aufweisen. Da die Eigenschaften der Sensorelemente 1410, 1420, 1430, 7110, 7120 bereits ausführlich in der Beschreibung der 71 und 72 erörtert wurde, kann hier darauf verzichtet werden, da eine ausgebildete Fachkraft leicht aus dem vorausgehenden Beschreibungstext auf die Wirkung solche Vereinfachungen schließen kann. Vorzugsweise stimmt die Anzahl der Sensorkanäle mit der Anzahl der Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 7110, 7120) in den jeweiligen Anwendungssystemen (Sensorsystemen) überein. Dies ist aber, wie zuvor erläutert nicht zwingend der Fall, wenn z.B. unterschiedliche paramagnetische Zentren und/oder Kristalle verwendet werden oder keine Selektivität erforderlich ist.
Figur 73
73 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 73 das linke Sensorelement 1410 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 74
74 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 74 das linke Sensorelement 1410 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 75
75 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 75 das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 76
76 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 76 das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 77
77 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 77 das linke Sensorelement 1410 und das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 78
78 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 78 das linke Sensorelement 1410 und das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 79
79 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 79 das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 80
80 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 80 das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 81
81 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 81 das linke Sensorelement 1410 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 82
82 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 82 das linke Sensorelement 1410 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 83
83 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 83 das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 84
84 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 84 das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 85
85 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 85 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 86
86 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 86 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 87
87 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 87 das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 88
88 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 88 das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 89
89 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 89 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 90
90 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 90 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 91
91 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 91 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 92
92 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 92 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 93
93 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 93 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 94
94 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 94 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 95
95 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 95 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 96
96 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 96 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 97
97 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 97 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 98
98 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 98 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 99
99 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 99 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 100
100 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 100 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 101
101 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 101 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 102
102 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 102 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
Figur 103
103 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 103 das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 104
104 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 104 das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 105
105 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 105 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 106
106 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 106 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 107
107 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 107 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 108
108 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 108 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 109
109 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 109 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 110
110 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 110 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 111
111 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 111 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 112
112 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 112 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 113
113 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 113 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 114
114 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 114 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 115
115 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 115 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 116
116 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 116 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 117
117 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 117 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 118
118 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 118 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
Figur 119
119 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 119 das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 120
120 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 120 das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 121
121 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 121 das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 122
122 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 122 das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 123
123 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 123 das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 124
124 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 124 das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 125
125 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 125 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 126
126 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 126 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
Figur 127
127 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 127 das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
Figur 128
128 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 128 das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
Figur 129
127 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 129 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
Figur 130
130 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 130 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
Figur 131
131 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 131 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 aufweist.
Figur 132
132 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 132 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 aufweist.
Figur 133
133 entspricht der 106, wobei das mittlere Sensorelement 1420 nun zu groß geraten ist und damit Eigenschaften des linken Leitungssensorelements 7110 und des rechten Leitungssensorelements 7120 ebenfalls aufweist. Das erweiterte Sensorelement 13320 ist daher mit einem eigenen Bezugszeichen versehen.
Figur 134
134 entspricht der 107, wobei das mittlere Sensorelement 1420 nun zu groß geraten ist und damit Eigenschaften des linken Leitungssensorelements 7110 und des rechten Leitungssensorelements 7120 ebenfalls aufweist. Das erweiterte Sensorelement 13320 ist daher mit einem eigenen Bezugszeichen versehen.
Figur 135
Die 135 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 ersetzt ist.
Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt sieben Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 möglich sind:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.

Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2⁷ =128 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
Figur 136
Die 136 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880 ersetzt ist.
Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der differentielle Mikrostreifenleitung 6880 möglich sind:

1. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340,
2. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
3. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
4. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
5. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350.

Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2⁵ =32 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
Figur 137
Die 137 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Mikrostreifenleitung 1380 ersetzt ist.
Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Mikrostreifenleitung 1380 möglich sind:

1. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340,
2. auf dem linken Signalleiter 1330,
3. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350.

Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2³ =8 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
Figur 138
Die 138 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Schlitzleitung 1880 ersetzt ist.
Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Schlitzleitung 1880 möglich sind:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880
3. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.

Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2³ =8 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
Figur 139
Die 139 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6880 ist. Da die differenzielle Triplate-Leitung 2380 sieben mögliche Positionierungen von Sensorelementen SE ermöglicht und zwar:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310;
2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320;

Hier umfasst die Vorrichtung der 139 nur fünf der sieben möglichen Sensorkanäle. Die Platzierungen auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 und auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 vernachlässigt das hier vorgelegte Dokument, da der zusätzliche Aufwand in der Regel den Informationsgewinn nicht rechtfertigt. Eine fachkundige Person kann diese zwei fehlenden Sensorelemente SE und die zugehörigen Sensorelementkanäle sich dazu denken, da deren Einbindung in das System der 140 in analoger Weise wie die Einbindung der anderen Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 6810, 6820) und deren zugehöriger Sensorelementkanäle erfolgt, die bereits 140 zeigt. Alle Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 6810, 6820) werden mit der im Wesentlichen gleichen, zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad des Magnetfelderzeugungsmittels L_C durchflutet. In dem Beispiel der 139 sind die Sensorelemente vorzugsweise an verschiedenen Positionen auf der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 positioniert. Wie zuvor können Sensorelemente SE und die zugehörigen Sensorkanäle weggelassen werden.
Die Funktion der Sensorelementkanäle ist die in der Beschreibung der 69 beschrieben.
Die vektorielle Filterausgangssignal S4 umfasst die vektoriellen Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) der Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5).
Die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV werden das vektorielle Filterausgangssignal S4 vorzugsweise aus. Typischerweise emulieren die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV einige Vorrichtungsteile der Sensorelementkanäle.
Es ist oft zweckmäßig, wenn die Steuervorrichtung CTR auch die Mustererkennungsvorrichtung MEV ganz oder in Teilen beispielsweise mittels eines computerimplementierten Verfahren emuliert.
Hieraus ergeben sich 2⁷ = 128 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
Figur 140
Die 140 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6880 ist und dass die Vorrichtung der 140 für die Ansteuerung eine Mikrowellensignalquelle µWG und eine Radiowellensignalquelle RFG verwendet. Die differenzielle Triplate-Leitung 6980 ermöglicht wie zuvor wieder sieben mögliche Positionierungen von Sensorelementen SE und zwar:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. in der im Wesentlichen elektrisch nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.

140

_ad

_C

139

69

Hieraus ergeben sich 2⁷ =128 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
Die vektorielle Filterausgangssignal S4 umfasst die vektoriellen Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) der Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5).
Die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV werden das vektorielle Filterausgangssignal S4 vorzugsweise aus. Typischerweise emulieren die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV einige Vorrichtungsteile der Sensorelementkanäle.
Es ist oft zweckmäßig, wenn die Steuervorrichtung CTR auch die Mustererkennungsvorrichtung MEV ganz oder in Teilen beispielsweise mittels eines computerimplementierten Verfahren emuliert.
Das Besondere ist nun, dass in dem hier dargestellten Beispiel die Mikrowellensignalquelle µWG das von ihr erzeugte Mikrowellensignal µW nicht beide Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, sondern nur in eine der beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980. Zur Erläuterung soll die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt das von ihr erzeugte Mikrowellensignal µW in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 in dem Beispiel der 140 beispielhaft einspeisen.
Die Mikrowellenquelle µWG erzeugt das Mikrowellensignal µW. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Mikrowellensignals µW durch die Mikrowellenquelle µWG mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an die Mikrowellenquelle µWG. Die Steuervorrichtung CTR überprüft vorzugsweise den Status der Mikrowellensignalquelle µWG mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Ein zweiter Signalgenerator G2 erzeugt typischerweise ein Mikrowellenmodulationssignal S5m. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Mikrowellenmodulationssignals S5m durch den zweiten Signalgenerator G2 mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an den zweien Signalgenerator G2. Typischerweise überprüft die Steuervorrichtung CTR den Status des zweiten Signalgenerators G2 mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Das Mikrowellenmodulationssignal S5m moduliert bevorzugt die Amplitude des Radiowellensignals µW der Mikrowellenquelle µW. Typischerweise ist das Radiowellenmodulationssignal S5m ein digitales Signal mit einem ersten logischen Pegel und einem zweiten logischen Pegel, der vom ersten logischen Pegel verschieden ist. Beispielsweise steuert der zweite Signalgenerator G2 mittels des Mikrowellenmodulationssignals S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt.
Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit einer vorgegebenen Minimalamplitude erzeugt, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den ersten logischen Wert annimmt.
Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal RµW mit einer vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den zweiten logischen Wert annimmt.
Die Steuerung der Mikrowellensignalquelle µWG durch das Mikrowellenmodulationssignal S5m kann auch schaltend erfolgen:

Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG das Mikrowellensignal µW abschaltet, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den ersten logischen Wert annimmt.

Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit der vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den zweiten logischen Wert annimmt.
Die Radiowellenquelle RFG erzeugt das Radiowellensignal RW. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Radiowellensignals RW durch die Radiowellenquelle RFG mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an die Radiowellenquelle RFG. Die Steuervorrichtung CTR überprüft vorzugsweise den Status der Radiowellensignalquelle RFG mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Ein dritter Signalgenerator G3 erzeugt typischerweise ein Radiowellenmodulationssignal S5r. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Radiowellenmodulationssignals S5r durch den dritter Signalgenerator G3 mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an den dritten Signalgenerator G3. Typischerweise überprüft die Steuervorrichtung CTR den Status des dritten Signalgenerator G3 mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Das Radiowellenmodulationssignal S5r moduliert bevorzugt die Amplitude des Radiowellensignals RW der Radiowellenquelle RW. Typischerweise ist das Radiowellenmodulationssignal S5r ein digitales Signal mit einem ersten logischen Pegel und einem zweiten logischen Pegel, der vom ersten logischen Pegel verschieden ist. Beispielsweise steuert der dritte Signalgenerator G3 mittels des Radiowellenmodulationssignals S5r die Amplitude des Radiowellensignals RW, das die Radiowellensignalquelle RFG erzeugt.
Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG ein Radiowellensignal RW mit einer vorgegebenen Minimalamplitude erzeugt, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den ersten logischen Wert annimmt.
Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG ein Radiowellensignal RW mit einer vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den zweiten logischen Wert annimmt.
Die Steuerung der Radiowellensignalquelle RFG durch das Radiowellenmodulationssignal S5r kann auch schaltend erfolgen:

Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG das Radiowellensignal RW abschaltet, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den ersten logischen Wert annimmt.

Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG ein Radiowellensignal RW mit der vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den zweiten logischen Wert annimmt.
Vorzugsweise ist das Radiowellenmodulationssignal RW mit einer Radiowellenmodulationsfrequenz f_RWm moduliert. Vorzugsweise ist die Radiowellenmodulationsfrequenz f_RWm von den anderen Modulationsfrequenzen der Vorrichtung, wie zuvor erläutert, verschieden. Bevorzugt fügt sich die Radiowellenmodulationsfrequenz f_RWm in das 2ⁿ-Schema der Modulationsfrequenzen der Vorrichtung ein, dass sicherstellt, dass keine der Mischfrequenzen der Modulationsfrequenzen gleich oder ähnlich sind.
Die beispielhafte Vorrichtung der 140 verwendet zur Vereinfachung der Darstellung das Mikrowellenmodulationssignal S5m als Radiowellenmodulationssignal S5r und den zweiten Signalgenerator G2 als dritten Signalgenerator G3.
Das Besondere ist nun, dass in dem hier dargestellten Beispiel die Radiowellensignalquelle RFG das von ihr erzeugte Radiowellensignal RW nicht beide Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, sondern nur in eine beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und zwar bevorzugt nun in die andere der beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980. Zur Erläuterung soll die Radiowellensignalquelle RFG bevorzugt das von ihr erzeugte Radiowellensignal RW nun in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 in dem Beispiel der 140 beispielhaft einspeisen.
Dies hat den Vorteil, dass kein Mischer MIX für die Mischung des Radiowellensignals RW mit dem Mikrowellensignal µW zu einem Radiowellen-Mikrowellen-Mischsignal RWµW mehr notwendig ist.
Die Verwendung von Radiowellen hat den Vorteil, dass auch Resonanzen, die durch die Wechselwirkung der paramagnetischen Zentren mit nuklearen Atomkernen von Isotopen, die ein magnetisches Moment aufweisen und sich im Material der Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. der funktionsgleich verwendeten Kristalle im Sensorelement SE befinden, angeregt werden können und ggf. beobachtet werden können.
Die Grundidee der 140 ist also die beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 für unterschiedliche Funktionen zu nutzen. Eine Signalleitung der differenziellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 für die Anregung der Resonanzen zwischen dem nuklearen Atomkern von Isotopen mit magnetischen Momenten im Material der Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. im Material der funktionsäquivalenten Kristalle, die sich jeweils in den Sensorelementen SE befinden, einerseits und den paramagnetischen Zentren, also beispielsweise NV-Zentren, in diesen Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. diesen funktionsäquivalenten Kristallen andererseits.
Figur 141
Die 141 entspricht der 139, wobei nun zum Ersten entlang der differentiellen Tri-Plate-Leitung beispielhaft fünf mittlere Sensorelemente 1420 angeordnet sind, denen jeweils ein Sensorelementkanal zugeordnet ist. Zum Zweiten umfasst die Vorrichtung der 141 nun mehrere Magnetfelderzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5). Diese Magnetfelderzeugungsmittel erzeugen jeweils eine jeweilige zusätzliche magnetische Flussdichte (B_{ad_}1, B_{ad_}2, B_{ad_}3, B_{ad_}4, B_{ad_}5), die vorzugsweise jeweils ein dem jeweiligen Magnetfelderzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5) zugeordnetes Sensorelement (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) zugeordnet ist.
Diese zusätzlichen magnetischen Flussdichten (B_{ad_}1, B_{ad_}2, B_{ad_}3, B_{ad_}4, B_{ad_}5) definieren in der 2 jeweils eine horizontale Linie, auf der der Arbeitspunkt des zugeordneten Sensorelements (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) liegen muss. Im Beispiel der 141 weisen sie Spulen der Magnetfelserzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5) unterschiedliche Windungszahlen auf und sind in Serie geschaltet. Sie definieren daher in der 2 beispielhaft fünf dieser horizontalen Linien, auf denen die jeweiligen Arbeitspunkte der beispielhaft fünf Sensorelements (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) liegen müssen, wobei jeder dieser Linien genau ein Sensorelement (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) zugeordnet ist.
Die Vorgaben jeweils einer Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_I,} ω_{µW_I,} ω_{µW_IV}) der jeweiligen Mikrowellensignale (µW_I, µW_II, µW_III, µW_IV) der 143 und 145 definieren jeweils eine senkrechte Linie in der 2. Die fünf Kreuzungspunkte der horizontalen Linien und der so definierten senkrechten Linie ergeben für die jeweils zugeordneten Sensorelemente (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) deren Arbeitspunkte. Es ist intuitiv sofort offensichtlich, dass auf diese Weise die Steuervorrichtung CTR einen oder mehrere der folgenden Werte bereits bei der ersten Messung grob ermitteln kann.

1. die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0,

Nach weiteren Messungen kann die Steuervorrichtung CTR auch hier auf einen oder mehrere der folgenden Werte schließen:

9. den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
10. den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
11. die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
12. die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
13. die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
14. den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
15. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
16. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
17. den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
18. den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
19. den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
21. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
22. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
23. den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
24. den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
25. den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
26. den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;

Figur 142
142 entspricht der 141 mit dem Unterschied, dass ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM als Magnetfelserzeugungsmittel L_c die unterschiedlichen zusätzlichen magnetischen Flussdichten (B_{ad_}1, B_{ad_}2, B_{ad_}3, B_{ad_}4, B_ad_5) erzeugt. Auch hier kann die Erzeugung der zusätzlichen magnetischen Flussdichten wieder so aussehen, dass beispielsweise gilt: $| B_{ad_} 1 | > | B_{ad_} 2 | > | B_{ad_} 3 | > | B_{ad_} 4 | > | B_{ad_} 5 | .$
Nachteil ist, dass eine Verstellung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ dann nur mit dem Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM alleine nicht mehr möglich ist. Daher ist es sinnvoll, in dem Fall ein zusätzliches Magnetfelserzeugungsmittel L_c zusätzlich zum Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM vorzusehen.
Es wird hier offensichtlich, dass eine Auflösung mit nur 5 Sensorelementkanälen unzureichend ist.
Figur 143
143 zeigt als konsequente Weiterentwicklung der Verwendung mehrerer mehr oder weniger punktförmiger Sensorelemente SE die Verwendung linienhafter und/oder flächenhafter Sensorelementschichten 14305 als ein feingranulares ausgedehntes Sensorelement SE. Damit dies möglich ist, ist vorzugsweise die Sensorelementschicht 14305 dünner als die kleinste Strukturgröße des zu vermessenden Wellenleiters (1380, 2380, 6880, 6980) gefertigt. Als Strukturgröße gelten hierbei die Breiten der Signalleitungen (1330, 6830,6810, 6820) der betreffenden Wellenleiter (1380, 2380, 6880, 6980) und deren Abstände zueinander und zu Masseflächen (2310, 2320) der betreffenden Wellenleiter (2380, 1880, 6980). Das in der 143 dargestellte Prinzip kann für verschiedene Wellenleiter (1380, 2380, 6880, 6980) angewendet werden. Vorzugsweise sind die Wellenleiter (1380, 2380, 6880, 6980) planare Wellenleiter. Exemplarisch behandelt die hier vorgelegte Schrift Mikrostreifenleitungen 1380, Schlitzleitungen 1880, Tri-Plate-Leitungen 2380, differenzielle Mikrostreifenleitungen 6880 und differenzielle Tri-Plate-Leitungen 6980. Die technische Lehre des hier vorgelegten Dokuments ist aber ausdrücklich nicht auf diese Wellenleitungstypen begrenzt. Vorzugsweise weist die linienhafte und/oder flächenhafte Sensorelementschicht 14305 alle Merkmale eines Sensorelements SE, die in diesem Dokument bereits mehrfach beschreiben wurden, auf. Die Idee ist also, statt mit diskreten Sensorelementen SE mit einer kontinuierlich und linienhaften und/oder flächenhaften, typischerweise im Wesentlichen homogen gefertigten Sensorelementschicht 14305 als Sensorelement SE die Messungen der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und/oder der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk eines externen Mikrowellensignals S_ωnk vorzunehmen, die auf die Sensorelementschicht 14305 einwirken.
Eine Verwendung einer linienhaften Sensorelementschicht 14305 als Sensorelement SE stellen beispielsweise die 22 und 44 beispielhaft dar. Grundsätzlich kann zum Ersten ein linienhaftes Sensorelement SE(14305) quer zur Richtung eines Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) angeordnet sein. Grundsätzlich kann zum Zweiten ein linienhaftes Sensorelement SE(14305) parallel zur Richtung eines Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) angeordnet sein und dabei, wenn es schmaler als der Abstand der Signalleitungen (1330, 6810, 6820) und kleiner als die Breite der ggf. vorhandenen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und der ggf. vorhandenen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 ist, mehrere Positionen relativ zu diesen Strukturen des jeweiligen Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) einnehmen. In dem Fall kann somit das parallel zum jeweiligen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) angeordnete linienhafte Sensorelement SE(14305) verschiedene Positionen relativ zum Wellenleiter(1380, 1880, 2380, 6830, 6980) annehmen. Ist das linienhafte Sensorelement SE(14305) jedoch in diesen Fällen breiter, so kommt dies dem Vorhandensein verschiedener idealer linienhafter Sensorelemente SE(14305) direkt benachbart und parallel zueinander gleich. Eine Kamera kann die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL dieser verbreiterten linienhaften Sensorelemente SE(14305) beobachten und eine nachfolgende Aufbereitungsvorrichtung 14330 bzw. eine Steuervorrichtung CTR, CTR2 können diese Signale der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL dieser linienhaften Sensorelemente SE(14305) in dem verbreiterten linienhaften Sensorelement SE(14305) mittels computerimplementierten Bildverarbeitungsverfahren trennen und zugehörige Messwerte ermitteln Im Falle der 22 und 44 ist die linienhafte Sensorelementschicht 14305 beispielhaft quer zur Richtung des Wellenleiters angeordnet. Eine solche quer zum Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) angeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305 bezeichnet daher das hier vorgelegte Dokument als querangeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305.
Soll das Magnetfelderzeugungsmittel Lc mehrere Magnetfelderzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5) als Teilvorrichtungen des Magnetfelderzeugungsmittel L_C umfassen, die längs des Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) angeordnet sind, so kann bevorzugt eine linienhafte Sensorelementschicht 14305 auch längs dieses Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) ausgeformt sein. Eine solche längs des Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) angeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305 bezeichnet daher das hier vorgelegte Dokument als längsangeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305, die hier typischerweise eine Vielzahl von ineinander übergehenden Sensorelementen SE umfasst.
Zunächst nehmen wir an, dass die längsangeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305. so schmal ist, dass sie einer der im Folgenden für die zuvor bereits erwähnten verschiedenen beispielhaften Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) möglichen Positionen einnehmen kann. Für alternative, hier nicht aufgeführte, insbesondere planare, Wellenleiter gelten die analogen Positionen.
Hierzu diskutiert das hier vorgelegte Dokument beispielhaft die in dem hier vorgelegten Dokument bereits beispielhaft erwähnten Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980).
Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Mikrostreifenleitung 1380 möglich sind:

Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Schlitzleitung 1880 möglich sind:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880
2. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.

Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Triplate-Leitung 2380 möglich sind:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. auf dem Signalleiter 1330,
4. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350
5. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.

Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der differentielle Mikrostreifenleitung 6880 möglich sind:

Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt sieben Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen differenzielle Triplate-Leitung 2380 möglich sind:

1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.

Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen (Verbreiterungen) der betreffenden längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 sind möglich und von der Beanspruchung ausdrücklich umfasst. Die Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) können gerade oder nicht gerade auf dem Trägersubstrat 1360 ausgeformt sein. Die Breite der Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) kann längs der Sensorelementschicht 14305 variieren, wobei die Variationsstellen der Breite der Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) bevorzugt so ausgeformt sind, dass keine Stoßstellen durch variierende Wellenwiederstände der jeweiligen Wellenleiter in Folge der Variation der Breite der Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) entstehen. Bevorzugt weichen die Breiten der Signalleitungen (1330, 6810, 6820) und die Abstände der Signalleitungen (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) zueinander und die Breiten der ggf. vorhandenen nicht-leitenden linken Isolationslücken 2340 und der ggf. vorhandenen nicht-leitenden rechten Isolationslücken 2350 in einem ersten Bereich eines Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980), der Sensorelemente SE aufweist und/oder ganz oder teilweise von einer Sensorelementschicht 14305 bedeckt ist oder einer Sensorelementschicht 14305 und/oder einem Sensorelement SE wechselwirkt, von den Breiten der Signalleitungen (1330, 6810, 6820) und den Abstände der Signalleitungen (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) zueinander und den Breiten der ggf. vorhandenen nicht-leitenden linken Isolationslücken 2340 und der ggf. vorhandenen nicht-leitenden rechten Isolationslücken 2350 in einem zweiten Bereich eines Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980), der keine Sensorelemente SE aufweist und der nicht ganz oder teilweise von einer Sensorelementschicht 14305 bedeckt ist und nicht mit einer Sensorelementschicht 14305 und/oder einem Sensorelement SE wechselwirkt, ab. Bevorzugt sind diese Abweichungen so gestaltet, dass der Wellenwiderstand des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) im ersten Bereich vom Wellenwiderstand des zweiten Bereichs betragsmäßig um nicht mehr als 25% besser, um nicht mehr als 10%, besser um nicht mehr als 5%, besser um nicht mehr als 2%, besser um nicht mehr als 1%, besser, um nicht mehr als 0,5% abweicht.
Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass auch die Verwendung anderer, insbesondere planarer, Wellenleiter in funktionsäquivalenter Weise möglich ist.
Auch können Wellenleiter, Funktionselemente der Streifenleitungstechnologie, wie Kapazitäten, Induktivitäten, Abzweigungen, Knicke, Kurven, Zirkulatoren, Wellenkoppler, Phasenschieber, Dickschichtwiderstände, Dünnfilmtransistoren, MEMS-Schalter etc. aufweisen.
Werden nun zwei unmittelbar nebeneinander liegende längsangeordnete linienhaften Sensorelementschichten 14305 verwendet, so können diese zwei oder mehr der oben aufgeführten Positionierungen gegenüber dem jeweiligen Wellenleiter gleichzeitig aufweisen.
Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet eine solche Sensorelementschicht 14305 dann als längsangeordnete flächenhafte Sensorelementschicht 14305. Werden nun mehrere unmittelbar nebeneinander liegende längsangeordnete linienhaften Sensorelementschichten 14305 verwendet, die alle der oben aufgeführten Positionierungen gegenüber dem jeweiligen Wellenleiter gleichzeitig aufweisen, so bezeichnet das hier vorgelegte Dokument eine solche Sensorelementschicht 14305 dann als flächenhafte Sensorelementschicht 14305.
Vorzugsweise hängt dann der Betrag der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die die flächenhafte Sensorelementschicht 14305 durchflutet, von der Position längs des jeweiligen Wellenleiters ab.
Ganz besonders bevorzugt verwendet die vorgeschlagene Vorrichtung ein statisches Magnetfelderzeugungsmittel 14319(L_C), beispielsweise in Form eines Permanentmagneten PM. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM als statisches Magnetfelserzeugungsmittel 14319(L_C) der eine zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad erzeugt, die vorzugsweise von der Koordinate x längs der benutzten Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) abhängt. Besonders bevorzugt ist diese Abhängigkeit der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad von der Koordinate x längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_1, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) im Bereich der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 linear abhängig von der Koordinate x längs des benutzten Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_1, 6830_II, 6830_111, 6830_IV): $B_{a d} (x) \approx B_{a d 0} + k \times x$
Hierbei ist B_ad0 eine für den verwendeten Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM(14319) spezifischen Offset-Konstante, x ist die Koordinate längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV). k ist eine Proportionalitätskonstante für den verwendeten Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM(14319) im Bereich der flächenhaften Sensorelementschicht 14305. In dem Beispiel der 143 ist k willkürlich negativ gewählt. Natürlich können statt dieses linearen Zusammenhangs auch Polynome eine höheren Grades als 1 mit komplexeren Abhängigkeiten der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad von der Koordinate x längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) im Bereich der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 verwendet werden.
Durch die quasikontinuierliche Verteilung des Betrags der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad von der Koordinate x längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_1, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) entsprechend B_ad(x) steigt die Dimensionalität des Sensorelement SE quasi ins unendliche. Sie wird letztlich nur durch die Granularität der Diamant-Nano-Kristalle ND im Sensorelement SE, hier der Granularität der Kristalle / Diamant-Nano-Kristalle ND in der flächenhaften Sensorelementschicht 14305, begrenzt. Es handelt sich also immer noch um ein vektorielles Sensorelement SE mit extrem hoher Dimensionalität. Der Übergang ist ähnlich dem Übergang vom einer Fourier-Reihe zum Fourier-Intergral.
Dementsprechend können die bis hierher vorgestellten Auswertevorrichtungen und Methoden dieses Problem in der Regel nicht mehr adäquat lösen.
Das hier vorgelegte Dokument schlägt daher vor, statt diskreter Sensorelementkanäle eine Magnetfeldkamera für die Auswertung zu verwenden. Hierzu verweist das hier vorgelegte Dokument auf die noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 10 2023 100 856.0 , DE 10 2023 100 857.9 , DE 10 2023 111 858 .7 und DE 10 2023 111 859.5 .
Eine wesentliche Idee des hier vorgelegten Dokuments ist, eine solche Magnetfeldkamera, wie sie in diesen Dokumenten beschrieben ist, mit einem Wellenleiter, insbesondere einem planaren Wellenleiter und/oder insbesondere mit einem der hier diskutierten Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV), und einem der hier vorgestellten Systeme zu kombinieren und die Verteilung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL in der Fläche der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 innerhalb des sich ergebenden Gesamtsystems als zweidimensional vektorielle Fluoreszenzstrahlung aufzufassen und mittels einer Kamera, insbesondere einer CMOS-Kamera, zu erfassen und durch die Steuerungsvorrichtung CTR bzw. eine Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder eine Auswertevorrichtung 14330 unter Benutzung von computerimplementierten Bildverarbeitungsalgorithmen auszuwerten um auf Messwerte, insbesondere die Position der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) und/oder daraus abgeleitete Werte, zu schließen. Bevorzugt umfassen die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Steuervorrichtung CTR ein Speichermedium (RAM, NVM), dass diese computerimplementierten Bildverarbeitungsalgorithmen auf die Ausgangsdaten der Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 anwendet, um Messwerte und/oder Messwertgruppen zu ermitteln und auf einem Bildschirm 14332 darzustellen und/oder für die Verarbeitung durch ein übergeordnetes Rechnersystem (CTR2, 14329) bereitzustellen oder an ein solches übergeordnetes Rechnersystem (CTR2, 14329) zu übertragen.
Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV unter Verwendung von computerimplementierten Bildverarbeitungs- und/oder Mustererkennungsalgorithmen einen oder mehrere der folgenden Messwerte bzw. Messwertgruppen:

1. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. Informationen über die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz w_µW0,

Nach weiteren Messungen können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 auch hier auf einen oder mehrere der folgenden Werte schließen:

9. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
10. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
11. Informationen über die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
12. Informationen über die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
13. Informationen über die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
14. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
15. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
16. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
17. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
18. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
19. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
21. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
22. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
23. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
24. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
25. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
26. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;

Als Beispiel wird hier die Ermittlung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk erläutert:

Besonders bevorzugt ist, dass die Relation B_ad(x) eine bijektive Funktion ist. Für die Ermittlung einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad können dann die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV in einem ersten Schritt eine Intensitätskurve I_fl(x) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL längs eines Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV), beispielsweise des ersten Wellenleiters (6830_I), mit den Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 für eine erste Mikrowellenfrequenz ω_{µW_1} aufnehmen. Da die Relation B_ad(x) des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM(14319) bekannt und umkehrbar und eine Funktion von x ist, können die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV die Umkehrfunktion x(B_ad) bestimmen und in eine für eine bei ω_nk=0Hz bestimmte Kalibrationskurve I_fl(x) einsetzen und erhalten so eine Kurve I_fl(B_ad) für diese eine Mikrowellenfrequenz ω_{µW_1}. Vorzugsweise wurde zuvor das gesamte Intensitätsfeld I_fl(f_µW, B_ad) in einem Kalibrationsvorgang bestimmt, sodass Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV vorzugsweise über die entsprechenden Daten in einem Speicher (RAM, NVM) der Vorrichtung verfügen. Wird nun beispielsweise einem bekannten ersten Mikrowellensignal µW_G_I mit der ersten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} der ersten internen Mikrowellenquelle µW_G_I innerhalb der ersten Mikrowellenquelle µWG_I (Siehe 145) in einem ersten Mixer µW_MX_I der ersten Mikrowellenquelle µWG_I ein Signal S_ωnk mit einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk zugemischt, so entsteht ein erstes Mikrowellenmischsignal µW_MX_I. Ein erster Mikrowellenfilter µW_F_I (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_I}-ω_nk und ω_{µW_I}+ω_nk entstehenden Transienten im ersten Mikrowellenmischsignal µW_MX_I. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I (Siehe 145) bei einem Tiefpass als ersten Mikrowellenfilter µW_F_I kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I (Siehe 145) bei einem Hochpass als erster Mikrowellenfilter µW_F_I größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (Siehe 145).

Hierdurch können in einem dritten Schritt die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV die Position der unteren Resonanzkante 22 in der erfassten Kurve I_fl(B_ad) als Wert der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad,22 für diese untere Resonanzkante 22 ermitteln. Dies kann beispielsweise durch Bildung eines Kreuzkorrelationsintegrals zwischen der erfassten Kurve I_fl(B_ad) und einer Referenzkurve I_{fl_ref}(B_ad) für S_ωnk konstant geschehen. $K (B_{a d}) = \int_{B_{a d_m i n}}^{B_{a d_m a x}} I_{f l} (B_{a d}) ° I_{f l_r e f} (B_{a d_m a x} - B_{a d}) d B_{a d}$
Wird nur eine untere Referenzkante gesucht, so liegt diese typischerweise bei der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad,22 mit dem Maximum der Korrelation K(B_ad).
In einem vierten Schritt können dann die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV daraus dann eine Mikrowellenfrequenz ω_µW22=ω_µW(B_ad,22) für die Lage der unteren Resonanzkante 22 bestimmen.
Je nach Art des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I (Hochpass oder Tiefpass) können dann die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV daraus dann mittels - ω_nk = ω_µW22 - ω_{µW_I} bzw. _ωnk =ω_{µW_I} - ω_µW22 die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_nk bestimmen.
In 143 ist links des Trägersubstrats 1360 ein XY-Diagramm zur Verdeutlichung des beispielhaften, möglichen Zusammenhangs B_ad(x) dargestellt. Natürlich kann auch k=0 gelten, wenn kein Gradient der magnetischen Flussdichte in der jeweiligen Anwendung gewünscht ist.
Der linienhafte Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980) kann im Bereich der der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 nicht nur gerade, sondern auch krumm und/oder ringförmig und/oder ringsegmentförmig und/oder abknickend ausgeführt sein. Weist beispielsweise der linienhafte Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980) im Bereich der der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 zwei seriell hintereinander verschaltete Abschnitte des linienhaften Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980) auf, die vorzugsweise in diesen Abschnitten gerade sind und die beispielsweise in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind (siehe 152), so können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV durch ein computerimplementiertes Bildverarbeitungsverfahren auf die Polarisationsrichtung und Frequenz von extern einfallender Mikrowellenstrahlung bzw. anderer elektromagnetischer Strahlung schließen, deren Mischfrequenz mit der Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW im Messbereich der paramagnetischen Zentren bzw. der NV-Zentren der Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. der entsprechenden funktionsäquivalenten Kristalle liegt.
Im Folgenden erläutert das hier vorgelegte Dokument nochmals der Vollständigkeit halber die Funktionsweise der hier vorgeschlagenen Vorrichtung näher:

Die Lichtquelle LED emittiert als beispielhafte Pumpstrahlungsquelle Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und möglicherweise unerwünschte elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche. Optional kann wieder ein erster Signalgenerator G1 ein LED-Modulationssignal S5w mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED erzeugen. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR den ersten Signalgenerator G1 über den Datenbus DB. Ein Lichtquellentreiber LDRV versorgt bevorzugt zumindest Zeitweise in Abhängigkeit von dem optionalen LED-Modulationssignal S5w und/oder in Abhängigkeit von Steuerungsdaten der Steuervorrichtung CTR, die die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB an den Lichtquellentreiber LDRV übermittelt, die Lichtquelle LED mit elektrischer Energie. Typischerweise können das LED-Modulationssignal S5w und/oder die Steuerungsdaten der Steuervorrichtung LED also die Intensität der Pumpstrahlung LB, die die Lichtquelle LED emittiert modulieren. Im Extremfall können das LED-Modulationssignal S5w und/oder die Steuerungsdaten der Steuervorrichtung LED also die Emission der Pumpstrahlung LB, die die Lichtquelle LED insbesondere in Abhängigkeit von einem computerimplementieren Lichterzeugungsprogramm in einem Speicher RAM, NVM der Vorrichtung, dass die Steuervorrichtung CTR zumindest zeitweise ausführt, an- und ausschalten. Ein optionales optischer Shortpass-Filter 14304 lässt bevorzugt nur die Pumpstrahlung LB mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Lichtquelle LED passieren und hält bevorzugt die elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche zurück. Sofern die Lichtquelle LED keine unerwünschte elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche emittiert, ist dieses optische Shortpass-Filter 14304 nicht notwendig. Eine optionale, vorzugsweise vorhandene Beleuchtungsoptik 14303 sorgt dafür, dass die Pumpstrahlung LB die Sensorelementschicht 14305 möglichst homogen ausleuchtet. Die Beleuchtungsoptik 14303 kann ein oder mehrere optische Funktionselemente wie Linsen, Blenden, Lichtwellenleiter, Prismen etc., wie sie in jedem Lehrbuch der technischen Optik zu finden sind, umfassen. Die Form der Linsen und/oder Spiegel und sonstigen optischen Funktionselemente der Beleuchtungsoptik 14303 ist vorzugsweise so berechnet und ausgeformt, dass bei einer bekannten Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle LED die Ausleuchtung der Sensorelementschicht 14305 mit Pumpstrahlung LB homogen ist. Diese optischen Funktionselemente können auch Funktionselemente der diffraktiven Optik wie photonische Kristalle, dielektrische Spiegel, Hologramme etc. umfassen. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier beispielhaft auf die Dokumente Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik"Wiley-VeH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009

Die Sensorelementschicht 14305 ist vorzugsweise auf dem mechanischen Trägersubstrat 1360, beispielsweise einer ebenen Fläche 14316, aufgebracht. Die ebene Fläche kann insbesondere durch ein Dielektrikum 14340 erzielt werden, dass Unebenheiten der Wellenleiter (1360, 1880, 2380, 6880, 6980, 6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV) ausgleicht. Vorzugsweise ist die Vorrichtung in ein Gehäuse 14308 eingebaut. Das Material Gehäusewand des Gehäuses 14308 ist in diesem Bereich bevorzugt nicht magnetisch und beeinflusst bevorzugt das magnetische Feld vorzugsweise im Wesentlichen nicht. Typischerweise umfasst das Trägersubstrat 1360 Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder aus halbleiten Materialien, wie beispielsweise Stücke von Platinenmaterialien oder Stücke von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder Stücke von Glas-Wafern oder ein Stücke von Keramik-Wafern und/oder Stücke von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücken von MEMS-Wafern und/oder Stücke mikroelektronischen Schaltungen und/oder beispielsweise Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücken von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente. Die Sensorelementschicht 14305 umfasst bevorzugt eine Vielzahl zufällig und vorzugsweise gleichverteilt orientierter Kristalle mit paramagnetischen Zentren bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren. Bevorzugt umfasst die Sensorelementschicht 14305 ein Trägermaterial TM, in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren eingebettet sind. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 14305 ein ausgehärtetes Trägermaterial TM. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 14305 ein mittels elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 einer Aushärtewellenlänge λ_H ausgehärtetes Trägermaterial TM. Die Sensorelementschicht 14305 umfasst ganz besonders bevorzugt eine Vielzahl zufällig und vorzugsweise gleichverteilt orientierter Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren. Bei den paramagnetischen Zentren kann es sich bei der Verwendung von Diamant als Kristallmaterial der Diamant-Nano-Kristalle ND beispielsweise um NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder TiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder SnV-Zentren und/oder NiN4-Zentren und/oder PbV-Zentren und/oder ST1-Zentren handeln. Andere paramagnetische Zentren und/oder Kristallmaterialien erscheinen funktionsäquivalent möglich. Die Pumpstrahlung LB besitzt bei der Verwendung von NV-Zentren in Dimant als Kristalle der Sensorelementschicht 14305 bevorzugt eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Im Falle der Verwendung von NV-Zentren in Diamant oder in Diamanten der Sensorelementschicht 14305 ist eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B beispielsweise als Lichtquelle LED mit 520nm Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp geeignet. Bei der Verwendung von NV-Zentren in Diamantkristallen als Diamant-Nano-Kristalle ND in der Sensorelementschicht 14305 als paramagnetische Zentren der Sensorelementschicht 14305 emittieren die NV-Zentren der Sensorelementschicht 14305 typischerweise bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB der oben beschriebenen Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer typischen Fluoreszenzwellenlänge λ_fl von ca. 637nm.
Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 14305 nach dem Aushärten des Trägermaterials TM für elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND und/oder der NV-Zentren der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelementschicht 14305 transparent.
Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 14305 nach dem Aushärten des Trägermaterials TM für elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Lichtquelle LED zur Anregung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND und/oder der NV-Zentren der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelementschicht 14305 transparent.
Eine abbildende Optik 14307 erfasst bevorzugt das Bild der ortsabhängigen Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl, das die Sensorelementschicht 14305 mittels der paramagnetischen Zentren, also beispielsweise mittels der NV-Zentren, in der Sensorelementschicht 14305 bei Anregung durch die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp erzeugt.
Die abbildende Optik 14307 kann ein oder mehrere optische Funktionselemente wie Linsen, Blenden, Lichtwellenleiter, Prismen, Spiegel, Planspiegel, Konvex- und Konkavspiegel etc., wie sie in jedem Lehrbuch der technischen Optik zu finden sind, umfassen. Diese optischen Funktionselemente können insbesondere auch Funktionselemente der diffraktiven Optik wie phononische Kristalle, dielektrische Spiegel, Hologramme etc. umfassen. Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf die Dokumente Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik"Wiley-VeH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009.
Ein optisches Longpass-Filter F1(14306) lässt bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl und damit die Fluoreszenzstrahlung FL passieren. Das optische Longpass-Filter F1(13406) blockiert bevorzugt die Passage anderer elektromagnetische Strahlung, beispielsweise solcher mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und damit die Passage der Pumpstrahlung LB. Hierdurch kann die abbildende Optik 14307 das Bild der Intensitätsverteilung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL über die Sensorelementschicht 14305 im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl abgetrennt von anderen Strahlungsbildern anderer Wellenlängen erfassen und auf die n × m Fotodetektoren PD des n × m Lichtsensorarrays 14301 der Fluoreszenzkamera abbilden. Beispielsweise kann die Abbildende Optik Linsen und/oder Lichtwellenleiterbündel als vektorielle Lichtwellenleiter LWL mit Lichtwellenleitern als Lichtwellenleiterbündelkomponenten umfassen, n und m sind hier ganze positive Zahlen. Bei dem Lichtsensorarray 14301 handelt es sich bevorzugt im einen CMOS-Chip, noch stärker bevorzugt um eine mikrointegrierte CCD-Fotodetektorschaltung, die vorzugsweise eine Auswerteelektronik umfasst. Da die Intensität I_ist(x) der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 lokal in der Sensorelementschicht 14305 von der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und der Mikrowellenfrequenz ω_µW(x) am jeweiligen Ort x des jeweiligen paramagnetischen Zentrums in der Sensorelementschicht 14305 abhängt, entspricht das Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist(x) der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL über die Sensorelementschicht 14305 einem Magnetflussdichtebetragsbild des Feldes der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, das die Sensorelementschicht 14305 durchflutet, bzw. einem Mikrowellenfrequenzbetragsbild, dass nichtlinear von der Verteilung der Mikrowellenfrequenzen der Mikrowellenstrahlung im Bereich der Sensorelementschicht 14305 abhängt. Da in der Regel die Dichteverteilung der paramagnetischen Zentren in der Sensorelementschicht 14305 und/oder die Ausleuchtung der Sensorelementschicht 14305 mit Pumpstrahlung LB und/oder die Erfassung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL über die Fläche der Sensorelementschicht 14305 bei allem Bemühen nicht ganz homogen zu fertigen sind, hat es sich bewährt, durch Kalibrationsmessungen das System vor dem ersten Gebrauch zu kalibrieren. Zur Verarbeitung der Messwerte der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 erfassen Auswertelektroniken 14315 des Lichtsensorarrays 14301 die Messwerte des Signale der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und bilden daraus insbesondere durch Verstärkung und/oder Filterung die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301. Diese Auswertelektroniken 14315 des Lichtsensorarrays 14301 entsprechen der Funktion des ersten Verstärkers V1 in den zuvor diskutierten Sensorelementkanälen. Die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 entsprechen analog dazu den Empfangssignalen 50 der zuvor diskutierten Fotodetektoren PD. Die Auswertung kann nun jedoch typischerweise aufgrund der hohen Dimensionalität nicht mehr mittels eines einfachen Mehrfachkorrelators LIV durchgeführt werden, der ggf. auch noch kanalweise zu Verfügung gestellt wird. Das hier vorgelegte Dokument schlägt stattdessen vor, die Analyse mittels eines computerimplementierten Bild- und/oder Mustererkennungsprogramms, das in einem Speicher (RAM, NVM) der Vorrichtung abgelegt ist und von der einer Aufbereitungsvorrichtung 14330 als Steuervorrichtung CTR ausgeführt wird, durchzuführen.
Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331(50) der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 kann optional mittels einer Ansteuervorrichtung LCTR für weitere Magnetfelderzeugungsmittel L_C steuern, wenn diese nicht nur den Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM umfassen. Bei den weiteren Magnetfelderzeugungsmitteln L_C kann es sich beispielsweise wieder um Flachspulen 2520 (Lc) handeln, die von der Ansteuervorrichtung LCTR für das weitere Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Strom bestromt werden.
Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 erzeugt aus den die Ausgangssignalen 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 vorzugsweise ein Bild der Intensitätsverteilung der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305. Aufgrund der zuvor dargestellten Zusammenhänge stellen das Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 ein Magnetflussdichtenbetragsbild des Feldes der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ in der Sensorelementschicht 14305 dar. Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 kann dieses Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 beispielsweise direkt mittels der Schnittstellenschaltung 14336 über einen Datenbus 14329 an ein weiteres und/der übergeordnetes Rechnersystem 14328(CTR2) übertragen. Das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328(CTR2) kann der Bedienung des Sensorsystems 14321 dienen. Bei dem weiteren und/der übergeordneten Rechnersystem 14328 kann es sich um eine weiter Steuervorrichtung CTR2 des Sensorsystems 14321 handeln. Beispielsweise kann das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328 zur Bedienung des Sensorsystems 14321 aus dem von der Auswertevorrichtung 14330 über eine Datenschnittstelle 14336 und einen Datenbus 14329 an das das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328 übertragene Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 eine ein- oder zwei- oder dreidimensionale Darstellung der Verteilung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ in der Sensorelementschicht 14305. In dem Beispiel der 143 sind auf einer ersten Oberfläche des Trägersubstrats 1360 beispielhaft vier Wellenleitungen, hier beispielhaft vier beispielhafte differentielle Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV), aufgebracht. In dem Beispiel der 143 bedeckt das Dielektrikum 14340 die Signalleitungen (6810, 6820) der Tri-Plate-Leitung 6980 dieser Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV) und die jeweilige elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die jeweilige elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und füllt beispielhaft zur Planarisierung die jeweilige nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 und die jeweilige nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 und die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem jeweiligen linken Signalleiter 6810 und dem jeweiligen rechten Signalleiter 6820 des jeweiligen differentiellen Signalleiters 6830 auf, sodass sich eine im Wesentlichen glatte Zwischenoberfläche 14316 ergibt, auf der die Sensorelementschicht 14305 beispielhaft aufgebracht ist. In dem Beispiel der 143 dient das Dielektrikum 14340 somit auch zu dem Zweck eine planare Oberfläche 14316 für das Aufbringen der Sensorelementschicht 14305 auf das Trägersubstrat 1360 sicherzustellen, um die Artefakte in der computerimplementierten Bild- und Mustererkennung zu reduzieren. Das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328 kann beispielweise als weitere Steuervorrichtung CTR2 des Sensorsystems 14321 die empfangenen Bilder und/oder die extrahierten Messwerte auf dem Bildschirm 14332 darstellen.
Der Datenbus 14329 dient dabei der Herstellung der Datenverbindung zwischen der Aufbereitungsvorrichtung 14330(CTR) für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 (Empfängerausgangssignale S0 bzw. digitalisierte Empfängerausgangssignale S1 bzw. analoge Empfängerausgangssignale 51) und dem weiteren und/der übergeordneten Rechnersystem 14328(CTR2) zur Bedienung des Sensorsystems 14321. Die von außen auf die Sensorelementschicht 14305 einwirkenden externen magnetischen Flussdichten B_ext, die zur die Sensorelementschicht 14305 beeinflussenden Gesamtflussdichte B_Σ beitragen, und die externe Mikrowellenstrahlung S_ωnk beeinflussen durch Superposition die Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305. und damit die Bilder, die die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 als Bilder der Intensitätsverteilung der der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 beispielsweise direkt mittels der Schnittstellenschaltung 14336 über einen Datenbus 14329 an das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328(CTR2) überträgt.
Um mit einem Bild möglichst viele Daten zu erfassen verfügt die beispielhafte Vorrichtung über beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV). Vorzugsweise sind die beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) Teil eines vektoriellen Mikrowellensignalquelle µW. Jede dieser beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) erzeugt in dem Beispiel eines von vier Mikrowellensignalen (µW_I, µW_II, µW_III, µW_IV). D.h. die vektorielle Mikrowellensignalquelle µW erzeugt ein vektorielles Mikrowellensignal µW, das diese beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) beispielsweise umfasst. Auf dem Trägersubstrat 1360 befinden sich beispielhaft vier Wellenleitungen, hier beispielhaft vier Triplate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV).
In dem Beispiel der 143 speist die erste Mikrowellenquelle µWG_I das erste Mikrowellensignal µW_I in die erste Wellenleitung, hier eine erste Tri-Plate-Leitung 6980_I ein.
In dem Beispiel der 143 speist die zweite Mikrowellenquelle µWG_I das zweite Mikrowellensignal µW_II in die zweite Wellenleitung, hier eine zweite Tri-Plate-Leitung 6980_II ein.
In dem Beispiel der 143 speist die dritte Mikrowellenquelle µWG_III das dritte Mikrowellensignal µW_III in die dritte Wellenleitung, hier eine dritte Tri-Plate-Leitung 6980_III ein.
In dem Beispiel der 143 speist die vierte Mikrowellenquelle µWG_IV das vierte Mikrowellensignal µW_IV in die vierte Wellenleitung, hier eine vierte Tri-Plate-Leitung 6980_IV ein.
Die vier Wellenleitungen, hier in dem Beispiel der 143 die beispielhaften vier Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980 II, 6980_III, 6980_IV), bilden zusammen eine vektorielle Wellenleitung, hier eine vektorielle Tri-Plate-Leitung 6980, die die beispielhaften vier Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV) in dem Beispiel der 143 umfasst.
In dem Beispiel der 143 speist die vektorielle Mikrowellenquelle µWG das vektorielle Mikrowellensignal µW in die vektorielle Wellenleitung, hier eine vektorielle Tri-Plate-Leitung 6980 ein.
In dem Beispiel der 143 erzeugt die erste Mikrowellenquelle µWG_I das erste Mikrowellensignal µW_I mit einer ersten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I}.
In dem Beispiel der 143 erzeugt die zweite Mikrowellenquelle µWG_II das zweite Mikrowellensignal µW_II mit einer zweiten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II}.
In dem Beispiel der 143 erzeugt die dritte Mikrowellenquelle µWG_III das dritte Mikrowellensignal µW_III mit einer dritten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III}.
In dem Beispiel der 143 erzeugt die vierte Mikrowellenquelle µWG_IV das vierte Mikrowellensignal µW_IV mit einer vierten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV}.
Die erste Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} und die zweite Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II} und die dritte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III}, und die vierte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV} können zusammen als vektorielle Mikrowellenfrequenz ω_µW aufgefasst werden.
In dem Beispiel der 143 erzeugt die vektorielle Mikrowellenquelle µWG das vektorielle Mikrowellensignal µW somit mit einer vektorielle Mikrowellenfrequenz ω_µW.
Um ein Maximum an Informationen erfassen zu können, sind die erste Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} und die zweite Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II}, und die dritte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III} und die vierte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV} vorzugsweise untereinander verschieden.
Diese vier Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) definieren dann in 2 vier senkrechte virtuelle Linien, auf denen die Arbeitspunkte liegen müssen. (Siehe nachfolgende 144.)
Durch die Verwendung eines Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM, werden diese vertikalen Linien tatsächlich als Messwerte sichtbar und können durch ein computerimplementiertes Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren aus den Bildern des Lichtsensorarray 14301 direkt extrahiert werden. Bevorzugt führen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) das computerimplementierte Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren aus. Bevorzugt befinden sich die Programmdaten mit dem Programmcode für das computerimplementierte Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren in einem Speichermedium, beispielsweise in einem Speicher (RAM, NVM) des Systems. Bevorzugt führen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) den Programmcode für das computerimplementierte Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren in einem Speichermedium, beispielsweise in einem Speicher (RAM, NVM) des Systems bei Ausführung dieser Verfahren aus.
Ein optionaler erster zweiter Signalgenerator G2_I erzeugt ein erstes Mikrowellenmodulationssignal S5m_I mit einer ersten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_I}.
Ein optionaler zweiter zweiter Signalgenerator G2_II erzeugt ein zweites Mikrowellenmodulationssignal S5m_II mit einer zweiten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_II}.
Ein optionaler dritter zweiter Signalgenerator G2_III erzeugt ein drittes Mikrowellenmodulationssignal S5m_III mit einer dritten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_III}.
Ein optionaler vierter zweiter Signalgenerator G2_IV erzeugt ein viertes Mikrowellenmodulationssignal 55m_IV mit einer vierten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_IV}.
Bevorzugt ist der Kehrwert der ersten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_I} ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
Bevorzugt ist der Kehrwert der zweiten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_I}, ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
Bevorzugt ist der Kehrwert der dritten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_III} ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
Bevorzugt ist der Kehrwert der vierten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_IV} ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
Dies vermeidet Alaising-Effekte.
Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die ersten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_I} des ersten Mikrowellenmodulationssignals S5m_I des ersten zweiten Signalgenerators G2_I über den Datenbus DB einstellen.
Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die zweiten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_II} des zweiten Mikrowellenmodulationssignals S5m_II des zweiten zweiten Signalgenerators G2_II über den Datenbus DB einstellen.
Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die dritten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_III} des dritten Mikrowellenmodulationssignals S5m_III des dritten zweiten Signalgenerators G2_III über den Datenbus DB einstellen.
Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die vierte Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_IV} des vierten Mikrowellenmodulationssignals S5m_IV des vierten zweiten Signalgenerators G2_IV über den Datenbus DB einstellen.
Das optionale erste Mikrowellenmodulationssignal S5m_I kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des ersten Mikrowellensignals µW_I modulieren.
Das optionale zweite Mikrowellenmodulationssignal S5m_II kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des zweite Mikrowellensignals µW_II modulieren.
Das optionale dritte Mikrowellenmodulationssignal S5m_III kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des dritte Mikrowellensignals µW_III modulieren.
Das optionale vierte Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des vierten Mikrowellensignals µW_IV modulieren.
Bevorzugt übermittelt der erste zweite Signalgenerator G2_I das erste Mikrowellenmodulationssignal S5m_I auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
Bevorzugt übermittelt der zweite zweite Signalgenerator G2_II das zweite Mikrowellenmodulationssignal S5m_II auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
Bevorzugt übermittelt der dritte zweite Signalgenerator G2_III das dritte Mikrowellenmodulationssignal S5m_III auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
Bevorzugt übermittelt der erste vierte Signalgenerator G2_IV das vierte Mikrowellenmodulationssignal 55m_IV auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
Sofern eine solche Modulation entsprechend dem vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal S5m stattfindet, berücksichtigen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) den jeweiligen vektoriellen Wert des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignals S5m bei der Ausführung der computerimplementierten Bilderkennungsverfahren und/oder Mustererkennungsverfahren.
Nach der Auswertung eines oder mehrerer Bilder des Lichtsensorarrays 14301, ermitteln die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) bevorzugt einen Verfeinerungsbedarf, um die Messergebnisse in ihrer Präzision zu verbessern. Hierfür führen bevorzugt die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise ein computerimplementiertes Bayes'sche Optimierungsverfahren durch. Bevorzugt ist der Programmcode für das beispielhafte Bayes'sche Optimierungsverfahren in einem Speichermedium der Vorrichtung, insbesondere einem Speicher (RAM, NVM), abgelegt. Bevorzugt führen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) diesen Programmcode bei Ausführung des computerimplementierten Bayes'sche Optimierungsverfahrens durch.
Während des beispielhaften Bayes'sche Optimierungsverfahrens können die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise über den Datenbus DB neue vektorielle Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, w_{µW_IV}) in der vektoriellen Mikrowellenquelle µW einstellen und so das Diagramm erfasste der 2 an interessierenden Punkten andere Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) geeignet verfeinern.
Während des beispielhaften Bayes'sche Optimierungsverfahrens können die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise über den Datenbus DB andere zusätzliche magnetische Flussdichten B_ad einstellen, die die Magnetfelderzeugungsvorrichtung L_c erzeugt und die zur Gesamtflussdichte B_Σ jeweils beiträgt.
Hierdurch können die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) den Erfassungsbereich in der 2 nach oben oder unten verschieben und so signifikantere Stellen, wie beispielsweise den Punkt der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 und der Nullpunktsflussdichte B₀, in den Erfassungsbereich bringen. Solche Positionen sind besonders leicht zu erkennen. Hierdurch kann die Sensorvorrichtung sehr schnell die Präzision der Messwerte verbessern und durch die Ermittlung der Lage der Kurve der 2 in einem Flussdichte-Mikrowellenfrequenzdiagramm die Parameter einer externen magnetischen Flussdichte B_ext und einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk eines von extern einwirkenden Mikrowellenfeldes insbesondere durch Mischung mit einer Mischfrequenz ermitteln.
Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR (Aufbereitungsvorrichtung 14330) und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) unter Verwendung der besagten computerimplementierten Bildverarbeitungs- und/oder Mustererkennungsalgorithmen einen oder mehrere der folgenden Messwerte bzw. Messwertgruppen:

1. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. Informationen über die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0,

Nach weiteren Messungen können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) auch hier auf einen oder mehrere der folgenden Werte schließen:

9. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
10. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
11. Informationen über die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
12. Informationen über die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
13. Informationen über die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
14. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
15. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
16. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
17. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
18. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
19. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
21. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
22. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
23. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
24. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
25. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk,
26. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;

Figur 144
144 zeigt das Diagramm der 2, wobei nun beispielhaft vier beispielhafte Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) eingezeichnet sind, mit denen beispielsweise eine Vorrichtung entsprechend der 143 die Messwerte der Intensität der I_fl(B_ad) Fluoreszenzstrahlung FL längs der vier eingezeichneten senkrechten Linien für verschiedene zusätzliche Beträge der magnetischen Flussdichte B_ad ermittelt. Hierdurch können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 den ersten Arbeitspunkt 14401 mit den Werten B₂₂, ω_µW,22=ω_{µW_I} und den zweiten Arbeitspunkt 14402 mit den Werten B₂₂, ω_µW,22=ω_{µW_II} auf der unteren Resonanzkante 22 ermitteln.
Außerdem können hierdurch die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 den dritten Arbeitspunkt 14403 mit den Werten B₂₅, ω_µW,25=ω_{µW_III} und den vierten Arbeitspunkt 14404 mit den Werten B₂₂, ω_µW,25=ω_{µW_IV} auf der oberen Resonanzkante 25 ermitteln. Es ist leicht zu erkennen, dass sich für Mikrowellenfrequenzen ω_µW, die größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 sind auch Schnittpunkte der vertikalen Linien mit der unteren mittleren Resonanzkante 23, mit der oberen mittleren Resonanzkante 24 und mit dem mittleren Resonanzminimum 29 ergeben können. Je nach Anwendung kann es daher besser sein, den linken Bereich des Diagramms der 2 mit ω_µW< <ω_µW0 (präziser und eindeutiger) oder den rechten Bereich des Diagramms der 2 mit ω_µW >ω_µW0 (mehr Informationen) zu nutzen. Mittels computerimplementierter Verfahren können die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR die Position der Spitze 30 der F-Formation (22, 25) ermitteln und daraus Messwerte für gesuchte physikalische Parameter ableiten.
Figur 145
145 zeigt beispielhaft die innere Struktur einer vektoriellen Mikrowellenquelle µWG mit den Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) der 143 im Falle der Zumischung eines externen Signals S_ωnk mit unbekannter Mikrowellenfrequenz ω_nk am Beispiel der Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_II, µWG_IV) der 143.
In dem Beispiel erzeugt die erste interne Mikrowellenquelle µW_G_I in Abhängigkeit von dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_I und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das erste internen Mikrowellensignal µW_G_I. Bevorzugt hängt die Amplitude des ersten internen Mikrowellensignals µW_G_I von dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_I ab. Das erste interne Mikrowellensignal µW_G_I weist dabei eine ersten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} auf.
Ein erster interner Mixer µW_MX_I innerhalb der ersten Mikrowellenquelle µWG_I mischt nun das ersten interne Mikrowellensignal µW_G_I mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der erste interne Mixer µW_MX_I bildet somit das so gemischte erste Mikrowellenmischsignal µW_MX_I. Ein erster Mikrowellenfilter µW_F_I (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_I}-ω_nk und ω_{µW_I}+ω_nk entstehenden Transienten in dem erste Mikrowellenmischsignal µW_MX_I und bildet das erste Mikrowellensignal µW_I. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I bei einem Tiefpass als ersten Mikrowellenfilter µW_F_I kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I bei einem Hochpass als ersten Mikrowellenfilter µW_F_I größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
In dem Beispiel erzeugt die zweite interne Mikrowellenquelle µW_G_II in Abhängigkeit von dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das zweite internen Mikrowellensignal µW_G_II. Bevorzugt hängt die Amplitude des zweiten internen Mikrowellensignals µW_G_II von dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II ab. Das zweite interne Mikrowellensignal µW_G_II weist dabei eine zweite Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II} auf.
Ein zweiter interner Mixer µW_MX_II innerhalb der zweiten Mikrowellenquelle µWG_II mischt nun das zweite interne Mikrowellensignal µW_G_II mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der zweite interne Mixer µW_MX_II bildet somit das so gemischte zweite Mikrowellenmischsignal µW_MX_II. Ein zweiter Mikrowellenfilter µW_F_II (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_II}-ω_nk und ω_{µW_II}+ω_nk entstehenden Transienten in dem zweiten Mikrowellenmischsignal µW_MX_II und bildet das zweite Mikrowellensignal µW_II. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des zweiten Mikrowellenfilters µW_F_II bei einem Tiefpass als zweiten Mikrowellenfilter µW_F_II kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des zweiten Mikrowellenfilters µW_F_II bei einem Hochpass als zweiten Mikrowellenfilter µW_F_II größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
In dem Beispiel erzeugt die dritte interne Mikrowellenquelle µW_G_III in Abhängigkeit von dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das dritte internen Mikrowellensignal µW_G_III. Bevorzugt hängt die Amplitude des dritten internen Mikrowellensignals µW_G_III von dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III ab. Das dritte interne Mikrowellensignal µW_G_III weist dabei eine dritte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III} auf.
Ein dritter interner Mixer µW_MX_III innerhalb der dritten Mikrowellenquelle µWG_III mischt nun das dritte interne Mikrowellensignal µW_G_III mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der dritte interne Mixer µW_MX_III bildet somit das so gemischte dritte Mikrowellenmischsignal µW_MX_III. Ein dritter Mikrowellenfilter µW_F_III (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_III}-ω_nk und ω_{µW_III}+ω_nk entstehenden Transienten in dem dritten Mikrowellenmischsignal µW_MX_III und bildet das dritte Mikrowellensignal µW_III. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des dritten Mikrowellenfilters µW_F_III bei einem Tiefpass als dritten Mikrowellenfilter µW_F_III kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des dritten Mikrowellenfilters µW_F_III bei einem Hochpass als dritten Mikrowellenfilter µW_F_III größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
In dem Beispiel erzeugt die vierte interne Mikrowellenquelle µW_G_IV in Abhängigkeit von dem vierten Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das vierte interne Mikrowellensignal µW_G_IV. Bevorzugt hängt die Amplitude des vierten internen Mikrowellensignals µW_G_IV von dem vierten Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV ab. Das vierte interne Mikrowellensignal µW_G_IV weist dabei eine vierte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV} auf.
Ein vierter interner Mixer µW_MX_IV innerhalb der vierten Mikrowellenquelle µWG_IV mischt nun das vierte interne Mikrowellensignal µW_G_IV mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der vierte interne Mixer µW_MX_IV bildet somit das so gemischte vierte Mikrowellenmischsignal µW_MX_IVI. Ein vierter Mikrowellenfilter µW_F_IV (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_IV}-ω_nk und ω_{µW_IV}+ω_nk entstehenden Transienten in dem vierten Mikrowellenmischsignal µW_MX_IV und bildet das vierte Mikrowellensignal µW_IV. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des vierten Mikrowellenfilters µW_F_IV bei einem Tiefpass als vierten Mikrowellenfilter µW_F_IV kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des vierten Mikrowellenfilters µW_F_IV bei einem Hochpass als vierten Mikrowellenfilter µW_F_IV größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
Figur 146
146 veranschaulicht, die Funktionsbildung der Kurve der unteren Resonanzkante 22 durch Tiefpassfilterung in den Mikrowellenfiltern (µW_F_I, µW_F_II, µW_F_III, µW_F_IV) (Siehe 143, 144 und 145).
Figur 147
Die Grundidee der Herstellung eines kolloidalen Lackes KL zur Belackung und/oder zum Bedrucken des Trägersubstrats 1360 ist in 147 dargestellt:

Zunächst gehen wir hier davon aus, dass die Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND in ausreichend großen Mengen in vorzugsweise im Wesentlichen gleicher Form vorliegen. Beispielhaft gehen wir hier davon aus, dass es sich bei den Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND um Nanodiamanten mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren, vorzugsweise mit einem oder mehreren NV-Zentren, handelt. Andere Kristallmaterialien und/oder paramagnetische Zentren sind denkbar, wenn sie ebenfalls eine Fluoreszenzstrahlung FL bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung LB einer typischerweise Zentren spezifischen Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp emittieren. Die Diamant-Nano-Kristalle ND stehen hier somit beispielhaft für andere mögliche Kristalle mit möglicherweise anderen Eigenschaften und/oder anderen paramagnetischen Zentren. Auf den Rest dieses Dokuments wird hier verwiesen. Im Falle der Diamant-Nano-Kristalle ND, die Diamant umfassen, sind NV-Zentren als paramagnetische Zentren bevorzugt.

Die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren werden mit dem zuvor ausgewählten und in geeigneter Form bereitgestelltem Trägermaterial TM und ggf. einem Lösungsmittel LM zur Einstellung der Viskosität beispielhaft zur Vermischung in einen Behälter gegeben und mittels Verrühren VR gemischt, bis eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) entsteht, die für die vorgesehene Weiterverarbeitung beispielsweise in einer Nachfolgenden Spin-On-Belackung oder einen Druckvorgang, beispielsweise einen Siebdruckvorgang und/oder einem Schablonendruck und/oder Tampon-Druck, geeignet ist.
Das hier vorgestellte Dokument schlägt als Trägermaterial TM beispielsweise ein klares, farbloses, flüssiges Fotopolymer, beispielsweise den optischen Norland Klebstoff 61 vor. Weitere Informationen sind zum Zeitpunkt der Anmeldung des hier vorgelegten Dokuments unter https://www.norlandprod.com/adhesives/noa%2061.html verfügbar.
Norland Optical Adhesive 61 („NOA 61“) ist ein klares, farbloses, flüssiges Fotopolymer, das unter Bestrahlung mit einer Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H im ultraviolettem Wellenlängenbereich aushärtet. Da es sich um ein Einkomponentensystem mit 100 % Feststoffanteil handelt, bietet es viele Vorteile bei Verklebungen, bei denen der Klebstoff UV-Licht ausgesetzt werden kann. Durch die Verwendung von NOA 61 entfällt das Vormischen, Trocknen oder Aushärten durch Wärme, wie es bei anderen Klebstoffsystemen üblich ist. Die Aushärtezeit ist typischerweise kurz und hängt von der aufgetragenen Dicke D_SE der Sensorelementschicht 14305 bzw. des Sensorelements SE und der verfügbaren UV-Lichtenergie ab. Es ist besonders sinnvoll, wenn das Trägermittel TM die Federal Specification MIL-A-3920 für optische Klebstoffe erfüllt. NOA 61 erfüllt als Trägermittel TM die Federal Specification MIL-A-3920 vom 21 Februar 1977 für optische Klebstoffe. Das Trägermaterial TM soll eine bestmögliche optische Verbindung zu der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 herstellen können. Dementsprechend soll Das Trägermaterial TM soll eine bestmögliche optische und/oder mechanische Verbindung zu FR-4-Oberflächen (Flameresistent-4) oder PTFE-Oberflächen (Polytetrafluorethylen) oder Oberflächen halbleitender Materialien, wie beispielsweise zu Oberflächen von Stücken von Platinenmaterialien oder von Stücken von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder von Stücken von Glas-Wafern oder von Stücken von Keramik-Wafern und/oder von Stücken von Halbleiterwafern, beispielsweise Oberflächen von Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise von Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder von Stücken eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise von Stücken von MEMS-Wafern und/oder von Stücken mikroelektronischen Schaltungen und/oder beispielsweise von Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise von Stücken von MOEMS-Wafern etc. und/oder von Stücken von MOEMS-Wafern mikroelektronischer Schaltkreise und mikroelektronischer Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanischer Funktionselemente und/oder mikrofluidischer Funktionselemente je nach Anwendungsbereich herstellen können. NOA61 erfüllt diese Voraussetzungen in der Regel und insbesondere auch über den benötigten Temperaturbereich und typischerweise die erwartete Lebensdauer. Dies macht eine Produktqualifikation aber nicht überflüssig. Besonders günstig ist die Verwendung eines Trägermaterials TM, das für die Verklebung von Linsen, Prismen und Spiegeln für militärische, luft- und raumfahrttechnische und kommerzielle Optiken sowie für den Abschluss und das Spleißen von Glasfasern empfohlen ist. NOA61 erfüllt diese Voraussetzungen.
Das Trägermaterial TM soll sich typischerweise nach Herstellerangaben außerdem durch hervorragende Klarheit, geringe Schrumpfung und Lichtflexibilität auszeichnen. Diese Eigenschaften sind wichtig, damit der Anwender qualitativ hochwertige Sensorelemente SE und/oder Sensorelementschichten SE(14305) herstellen und eine langfristige Leistung unter wechselnden aggressiven Umgebungsbedingungen erzielen kann.
NOA 61 härtet, wie für das Trägermaterial TM gewünscht, mit ultraviolettem Licht als Aushärtestrahlung 4910 aus, wobei die maximale Absorption im Bereich von 320-380 Nanometern für die Aushärtewellenlänge λ_H liegt und die höchste Empfindlichkeit für die Aushärtung von NOA61 bei einer Aushärtewellenlänge λ_H von 365 nm erreicht wird. Die empfohlene Energie für die vollständige Aushärtung beträgt 3 Joule/cm² bei diesen Aushärtewellenlängen λ_H. Die Aushärtung von NOA 61 wird durch Sauerstoff nicht gehemmt, so dass alle Bereiche, die mit Luft in Berührung kommen, zu einem nicht klebrigen Zustand aushärten, wenn sie ultraviolettem Licht als Aushärtestrahlung 4910 ausgesetzt werden.
Bei den meisten optischen Anwendungen erfolgt die Aushärtung mittels der als Aushärtestrahlung 4910 in zwei Schritten. Zunächst erfolgt eine kurze, gleichmäßige Belichtung, die sogenannte Vorhärtung mit einer Aushärtestrahlung 4910 mit einer Aushärtewellenlänge λ_H. Die Aushärtungszeit ist ausreichend lang, um die Verbindung zu verfestigen und zu ermöglichen, dass sie bewegt/transportiert werden kann, ohne die Ausrichtung zu stören. Danach folgt eine längere Aushärtung unter UV-Licht als Aushärtestrahlung 4910, um eine vollständige Vernetzung und Lösungsmittelbeständigkeit des Klebstoffs, also beispielsweise NOA 61, zu erreichen. Die Aushärtung mit Aushärtestrahlung 4910 kann in dem Beispiel NOA 61 als Trägermaterial TM in 10 Sekunden mit einer 100-Watt-Quecksilberlampe bei 6" erfolgen. Wenn für die Ausrichtung eine längere Zeit erforderlich ist, kann sie mit einer Lichtquelle für Aushärtestrahlung 4910 mit sehr geringer Intensität auf einige Minuten im Falle des beispielhaften Trägermaterials TM NOA 61 verlängert werden. Die endgültige Aushärtung kann im Falle des beispielhaften Trägermaterials TM mit der 100-Watt-Quecksilberlampe in 5 bis 10 Minuten erreicht werden.
Die Vorhärtung ermöglicht es dem Anwender, den das Trägersubstrat 1360 und/oder Lichtwellenleiter LWL im Falle der getrennten Bereitstellung bei Bedarf schnell gegeneinander noch auszurichten und zu fixieren, und minimiert die Anzahl der erforderlichen Haltevorrichtungen. Nach der Vorfixierung kann überschüssiger Klebstoff mit einem mit Alkohol oder Aceton als beispielhaftes Lösungsmittel LM angefeuchteten Tuch abgewischt und/oder abgespült werden. Die Lichtwellenleiter LWL sollten zu diesem Zeitpunkt geprüft und Ausschuss in Methylenchlorid separiert werden. Der beschichtete Bereich der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 muss für eine Nacharbeit typischerweise in dem Lösungsmittel LM eingeweicht werden und löst sich normalerweise über Nacht. Die Zeit, die benötigt wird, um das Trägermaterial TM für eine Nacharbeit zu lösen, hängt vom Ausmaß der Aushärtung und der Größe der Beschichtung ab.
Nach der Aushärtung weist NOA 61 als Trägermaterial TM eine sehr gute Haftung und Lösungsmittelbeständigkeit auf, aber es hat noch nicht seine optimale Haftung auf Glas und/oder SiO₂-Halbleiterwafer-Oberflächen erreicht. Diese wird durch eine Alterung über einen Zeitraum von etwa 1 Woche erreicht, in der sich eine chemische Verbindung zwischen Glas bzw. SiO₂-Oberfläche einerseits und Trägermaterial TM bildet. Diese optimale Haftung kann auch durch eine Alterung des Trägersubstrats 1360 mit der Sensorelementschicht 14305 und/oder den Sensorelementen SE bei 50° C für 12 Stunden in einem Temperaturschrank erreicht werden.
NOA 61 hält vor der Alterung Temperaturen von -15°C bis 60° C stand, wenn es zum Beschichten des Lichtwellenleiters LWL und/oder des Trägersubstrats 1360 verwendet wird. Nach der Alterung hält es Temperaturen von -150°C bis 125°C stand. Damit ist dieses Trägermaterial TM NOA 61 automotivetauglich. Als Beschichtung auf der Oberfläche des Lichtwellenleiters LWL und/oder des Trägersubstrats 1360 hält NOA 61 drei Stunden lang 260°C und beim Reflow-Löten stand. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn das Trägersubstrat ein Platinenmaterial, beispielsweise mit elektronischen Bauelementen ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die noch unveröffentlichte Schrift DE 10 2023 111 858 .7. Hierdurch können das Sensorelement SE und/oder die Sensorelementschicht 14305 und/oder die vorschlagsgemäßen Lichtwellenleiter LWL bis zu diesen Temperaturen für die Messung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und/oder zur Messung von unbekannten Mikrowellenfrequenzen ω_nk verwendet werden. Das hier vorgelegte Dokument schlägt daher die Verwendung eines vorschlagsgemäßen Lichtwellenleiters LWL und/oder das Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 bei Temperaturen oberhalb von 100°C und/oder sogar oberhalb von 110°C und/oder sogar oberhalb von 120°C und/oder sogar oberhalb von 130°C und/oder sogar oberhalb von 140°C und/oder sogar oberhalb von 150°C und/oder sogar oberhalb von 160°C und/oder sogar oberhalb von 170°C und/oder sogar oberhalb von 180°C und/oder sogar oberhalb von 190°C und/oder sogar oberhalb von 200°C und/oder sogar oberhalb von 210°C und/oder sogar oberhalb von 220°C und/oder sogar oberhalb von 230°C und/oder sogar oberhalb von 240°C und/oder sogar oberhalb von 250°C und/oder sogar oberhalb von 260°C vor. Hierbei ist zu beachten, dass hier die Eigenschaften des Materials des eines vorschlagsgemäßen Lichtwellenleiters LWL und/oder des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 nicht berücksichtigt wurden, die ggf. diese Temperaturbereiche nicht mehr zulassen, was im Falle einer Nacharbeit zu prüfen wäre.
Typische Eigenschaften eines Trägermaterials TM sind ein Feststoffgehalt mehr als 80%, eine Viskosität bei 25°C von mehr als 250 cps, ein Brechungsindex des gehärteten Trägermaterials TM von mehr als 1,2 eine Dehnung bei Bruch von weniger als 50% oder mehr als 25% je nach Anwendung, ein Elastizitätsmodul von weniger als (psi) 200.000, eine Zugfestigkeit von mehr als (psi) 3.000 und eine Härte von mehr als Shore D 60.
Typische Eigenschaften von NOA 61 als beispielhaftes Trägermaterial TM sind ein Feststoffgehalt von 100%, eine Viskosität bei 25°C von 300 cps, en Brechungsindex des gehärteten Polymers des Trägermaterials TM von 1,56, eine Dehnung bei Bruch von 38%, ein Elastizitätsmodul von (psi) 150.000, eine Zugfestigkeit von (psi) 3.000 und eine Härte von Shore D 85.
Wie bereits beschrieben, sind diese Verfahren prinzipiell nicht auf die Verwendung Trägermaterials TM (NAO 61 in z.B. alkoholischer Lösung) und dieser Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren, insbesondere NV-Zentren beschränkt. Beispielsweise können auch statt der Diamanten mit NV-Zentren als Diamant-Nano-Kristalle ND auch Diamant-Nano-Kristalle ND mit SiV-Zentren und/oder mit TiV-Zentren und/oder mit GeV-Zentren und/oder mit SnV-Zentren und/oder mit NiN4-Zentren und/oder mit PbV-Zentren und/oder mit ST1-Zentren als paramagnetischen Zentren verwendet werden, wobei deren Eignung ggf. bei einer Nacharbeit zuvor durch eine fachkundige Person zu prüfen wäre. Solche alternativen paramagnetischen Zentren und/oder Materialien für Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND müssen für die Erfüllung des technischen Zwecks des herzustellenden Systems dienlich sein, was jeweils zu Beginn einer Nacharbeit zu prüfen wäre. Zur Vereinfachung der Beschreibung stellen wir hier nicht alle sinnvollen Varianten dar. Die Beanspruchung umfasst aber auch solche Kombinationen. Es können also auch andere Kombinationen aus Kristalle anderer Materialien und anderer Trägermaterialien TM und anderer Lösungsmittel LM verwendet werden, wenn die durch das herzustellende System zu lösende technische Aufgabe und die beabsichtigte Herstellungsmethode (Belacken und/oder Bedrucken und/oder lokales Benetzen) dies erfordert. Im Folgenden wird meistens nur der Begriff Belacken verwendet. Sofern anwendbar soll dieser Begriff auch die Begriffe Belacken, Beschichten und und/oder lokales Benetzen umfassen. Das Bezugszeichen ND steht hier also nicht nur für Diamant-Nano-Kristalle ND, die Diamant als Material umfassen, sondern auch für allgemeinere Kristalle.
Die Kristalle können auch poly-Kristallin sein und dann auch verschiedene Materialien und Schichten umfassen. Beispielsweise kann es sich um Silizium-Nanokristalle und/oder Kristalle und Mischkristalle beispielsweise umfassend III/V-Materialeien handeln, die beispielsweise von einer SiO₂-Schicht oder eine andere optisch in den relevanten Wellenlängenbereichen (λ_pmp, λ_fl) transparente Isolationsschicht eigehüllt sind und bevorzugt geeignete paramagnetische Zentren aufweisen. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise darüber hinaus zahlreiche verschiedene transparente Lacke bekannt, die ggf. auf ihre jeweilige Eignung als Trägermaterial TM bei Verwendung anstelle von NOA61 jeweils geprüft werden können. Das hier geschriebene gilt für die Diamant-Nano-Kristalle ND im ganzen Dokument.
Figur 148
Das hier vorgestellte Verfahren sieht in seiner Grundversion vor, einen kolloidalen Lack KL umfassend ein Trägermaterial TM und Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND auf das Trägersubstrat 1360 aufzubringen.
Typischerweise umfasst das Trägersubstrat 1360 Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder halbleitende Materialien, wie beispielsweise Stücke von Platinenmaterialien oder Stücke von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder Stücke von Glas-Wafern oder Stücke von Keramik-Wafern und/oder Stücke von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücke von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücke von BiCMOS-Wafern und/oder beispielsweise Stücke von Wafern aus einer Bipolar-Technologie und/oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücke von MEMS-Wafern und/oder Stücke mikroelektronischer Schaltungen und/oder beispielsweise Stücke von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücke von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und mikroelektronischer Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente.
Das Aufbringen des kolloidalen Lackes KL auf das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise durch Aufschleudern oder Aufsprühen oder Aufdrucken oder ähnliche Verfahren erfolgen. (Siehe 147.) Hinsichtlich der im Stand der Mikrotechnik möglichen Belackungsverfahren sei hier beispielhaft auf Marc J. Madou „Fundamentals of Microfabrication: the science of miniaturization“ CRC Press 2002 verwiesen.
Die 148 stellt ein mögliches, dem entsprechendes Belackungsverfahren beispielhaft dar. Der kolloidale Lack KL wird beispielhaft mittels eines Dispensers DP, einer speziellen Dosiervorrichtung, bevorzugt im Symmetriezentrum des beispielhaften Trägersubstrats 1360, hier ein beispielhafter Wafer, auf dieses in einem bevorzugt vorbestimmten zeitlichen Mengenverlauf pro Zeiteinheit aufgebracht. Das beispielhafte Trägersubstrats 1360 in Form des beispielhaften Wafers, der hier das beispielhafte Trägersubstrat 1360 darstellt, liegt in diesem Beispiel auf dem Drehteller einer Lackschleuder SC. Dieser Drehteller der Lackschleuder SC rotiert mit einer prozesstypischen Geschwindigkeit typischerweise entsprechend einem prozesstypischen zeitlichen Geschwindigkeitsprofil. Die Auftragung und die Rotationsgeschwindigkeit können vom Zeitpunkt seit dem Beginn der Belackung beispielsweise durch den Dispenser DP abhängen, um ein optimales Ergebnis für die Belackung mit dem kolloidalen Lack KL und die Platzierung der Nanopartikel NP sicherzustellen. Sie folgen also bevorzugte einem Rotationsgeschwindigkeitsprofil bzw. einem zeitlichen Profil der Auftragungsmenge des kolloidalen Lacks KL.
Figur 149
Die beispielhaften Schritte eines Wafer basierenden Belackungsverfahrens sind in 149 beispielhaft schematisch und vereinfacht dargestellt.
Das betreffende beispielhafte Belackungsverfahren der 149 beginnt mit dem Verfahrensbeginn 14910.
Es folgt das Bereitstellen 14920 Trägersubstrats 1360, bevorzugt also eines Halbleitersubstrates - beispielsweise eines Wafers.
Sodann folgt bevorzugt das Bereitstellen 14930 des eines kolloidalen Lackes KL in Form einer kolloidalen Lösung von Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND in einem noch flüssigen Trägermaterial TM und ggf. einem zusätzlichen Lösungsmittel. Dabei kann das Bereitstellen 14920 Trägersubstrats 1360 und das Bereitstellen 14930 des eines kolloidalen Lackes KL in beliebiger Reihenfolge hintereinander oder gleichzeitig erfolgen. Die Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND umfassen dabei bevorzugt paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant.
Der kolloidale Lack KL wird später strukturiert und zu einem strukturierten kolloidalen Film in Form der Sensorelemente SE auf dem Trägersubstrat 1360 bevorzugt mittels einer Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H gehärtet. Der kolloidale Lack KL wird vorzugsweise strukturiert zu einem strukturierten kolloidalen Film in Form der Sensorelemente SE auf dem Trägersubstrat 1360 ganz besonders bevorzugt mittels einer lokal selektiv aufprojezierten oder zugeführten Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H lokal und selektiv gehärtet. Vorzugsweise werden optische Funktionselemente der Vorrichtung, beispielsweise Lichtwellenleiter LWL und/oder als Lichtwellenleiter verwendete Trägersubstrate 1360, die später gegenüber den dann ausgebildeten Sensorelementen SE und/oder den dann ausgebildeten Sensorelementschichten 14305 justiert sein müssen, für die Zuführung Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H verwendet, sodass sich durch diese Zuführung automatisch ein selbstjustierender Aushärteeffekt des UV-aushärtbaren kolloidalen Lackes KL bei der Ausbildung der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 gegenüber diesen optische Funktionselemente der Vorrichtung, beispielsweise Lichtwellenleiter LWL und/oder als Lichtwellenleiter verwendete Trägersubstrate 1360 justiert sein müssen. Damit dieser spätere ausgehärtete kolloidalen Film in Form der Sensorelemente SE auf der Oberfläche des Trägersubstrat 1360 haften kann, sollte der kolloidale Lack KL der Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND zumindest Teile des Trägersubstrats 1360 benetzen können. Dies kann beispielsweise durch eine oder mehrere optionale vorausgehende Plasmabehandlungen 14950 mit Wasserstoff oder Sauerstoff oder der Gleichen bekanntermaßen gesteuert werden. Hierbei können die Benetzungseigenschaften der Oberfläche mittels einer der Plasmabehandlung vorausgehenden Fotolithografie 14940 auch in der Fläche moduliert (benetzend vs. nicht benetzend) ausgeführt werden. Hierzu werden vor der Plasmabehandlung 14950 einige Oberflächenbereiche beispielsweise mit Fotolack in dem besagten Fotolithografieschritt 14940 selektiv abgedeckt und andere Bereiche, die behandelt werden sollen, nicht mit Fotolack abgedeckt, so dass diese dem Plasma ausgesetzt sind. Eine solche Modulation der Benetzungseigenschaften wäre somit ein weiterer optionaler zusätzlicher Arbeitsschritt in Form einer Fotolithografie 14940, der denkbar ist.
Nach der optionalen Plasmabehandlung 14950 wird typischerweise dann der Abdecklack wieder entfernt 14960, wenn zuvor der besagte Fotolithografieschritt 14940 durchgeführt wurde.
Es folgt dann das Belacken 14970 des Trägersubstrats 1360 mit dem kolloidalen Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND, um einen kolloidalen Film aus kolloidalen Lack KL auf einer Oberfläche des Trägersubstrats 1360 zu erhalten. Dies geschieht beispielsweise durch Ausschleudern und/oder Aufsprühen und/oder Aufdrucken eines zuvor erstellten kolloidalen Lackes der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND.
In der Regel wird der kolloidale Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit den darin enthaltenen Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND dann soweit zu einem kolloidalen Film in Form von Sensorelementen SE ausgehärtet 14980, dass er mechanisch für die weitere Verarbeitung ausreichend stabil ist, aber ggf. noch mittels anderer nachfolgender Verfahrensschritte strukturiert werden kann. Auf die Verarbeitungshinweise des bevorzugten Trägermaterials TM NOA 61 in diesem Dokument weist das hier vorgelegte Dokument in diesem Zusammenhang hin.
Diese Strukturierung 14990 des kolloidalen Filmes zur Erzeugung der Sensorelemente SE erfolgt in der Regel bevorzugt mit fotolithografischen Methoden.
Die bevorzugte Methode, die dieses Dokument vorschlägt ist die strukturierte Aushärtung des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 durch selektive Bestrahlung mit Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H, Entfernung des überschüssigen kolloidalen Lackes KL mit einem Lösungsmittel LM und ggf. anschließende endgültige Aushärtung durch einen Temperaturschritt in einer Thermokammer oder einen Aushärteschritt durch Lagern.
Figur 150
150 zeigt eine zweite Methode der Strukturierung. Diese zweite Methode der Strukturierung kann durch Vorhärten des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 erfolgen. Anschließend kann der nicht ganz ausgehärtete kolloidale Film aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit fotolithografischen Methoden. Eine solche Fotolithografische Methode kann beispielsweise wie folgt aussehen:

1. Aufbringen 15010 des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf die Oberfläche des Trägersubstrats 1360;
2. Anhärten 15020 des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360;
3. Aufbringen 15030 Fotolack auf die Oberfläche des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360
4. Aushärten 15040 des Fotolacks;
5. selektives Belichten 15050 des Fotolacks mit einer Maske, die gegenüber anderen Strukturen auf dem Trägersubstrats 1360 justiert ist, oder auf andere Weise ;
6. Entwickeln 15060 des Fotolacks entwickeln mit Öffnung der Ätzöffnungen im Fotolack;
7. ggf. Härten 15070 des Fotolackes, wobei hier die Herausforderung darin besteht, den Fotolack ausreichend zu härten und das Trägermaterial TM des kolloidalen Films im kolloidalen Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 nicht zu weit auszuhärten;
8. selektives Ätzen oder Lösen 15080 des freiliegenden kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 in den Ätzöffnungen, wobei der Fotolack möglichst wenig angegriffen werden sollte (ggf. können noch andere Zwischenschichten wie z.B. Metallschichten auf den kolloidalen Film aus kolloidalem Lack KL auf dem Trägersubstrats 1360 aufgebracht und strukturiert werden.);
9. selektives Entfernen 15090 des Fotolacks,
10. Aushärten 15095 des stehen gebliebenen kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, um die Sensorelemente SE und/oder Sensorelementschichten 14305 zu erhalten.)

Ein solches Strukturierungsverfahren ist nicht selbstjustierend und daher mit größeren Fertigungsschwankungen behaftet als das selbstjustierende Fertigungsverfahren
Eine solche Strukturierung 14990 ist nicht unbedingt erforderlich. In einigen Anwendungen mag es ausreichen, den kolloidalen Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit einer der besagten Belackungsverfahren aufzutragen, also die Belackung 14970 durchzuführen und den kolloidalen Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND dann direkt komplett auszuhärten 14910. Die Strukturierung 14990 ist aber neben den besagten fotolithografischen Verfahren auch mittels mikromechanischer Verfahren (Ritzen, Fräsen) denkbar. Auch können Excimer-Laser und Partikelstrahlen wie Elektronen und/oder lonenstrahlen zur Strukturierung verwendet werden. Entweder ist das Trägermaterial TM des kolloidalen Lackes KL bzw. des sich daraus ergebenden kolloidalen Films selbst ein Fotolackmaterial und damit der kolloidale Lack ein Fotolack oder der Fotolack wird auf den kolloidalen Lack KL als drüber liegende Schicht aufgebracht. Im letzteren Fall sollte der Fotolack so gewählt werden, dass er selektiv von dem kolloidalen Lack KL bzw. kolloidalen Film strukturiert werden kann und der kolloidale Lack KL bzw. der kolloidale Film selektiv vom Fotolack strukturiert werden kann.
Bevorzugt ist aber eine Variante des kolloidalen Lackes KL mit einem fotoempfindlichen Trägermaterial TM, beispielsweise einem geeigneten fotoempfindlichen Polyimid und/oder NOA 61.
Es erfolgt dann die bevorzugt fotolithografische oder mikromechanische Strukturierung 14990 des kolloidalen Lackes KL zum kolloidalen Film mit den Sensorelementen SE und/oder den Sensorelementschichte 14305.
Nach der Strukturierung 14990 erfolgt typischerweise die finale Aushärtung 14911 des kolloidalen Filmes und damit der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305.
Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens ist es somit möglich, beliebige Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND gezielt auf einem Trägersubstrat 1360, insbesondere einer Platine und/oder einem Wafer, insbesondere auf einem CMOS-Wafer oder BICMOS-Wafer oder Bipolar-Wafer oder einem planaren Glas- oder Kunststoff-Wafer, lokalisiert zu platzieren und, wenn gewünscht selbstjustierend zu platzieren.
Figur 151
151 zeigt schematisch und grob vereinfacht einen Schnitt durch ein beispielhaftes System, um den Inhalt des vorausgegangenen Vorschlags bei Anwendung auf einen mikroelektronischen CMOS-Schaltkreis zu verdeutlichen. Basis der beispielhaften Vorrichtung ist das Trägersubstrat 1360. Hierbei soll es sich in dem Beispiel der 151 beispielhaft zur Verdeutlichung um ein Silizium-Wafer-Stück (Im Allgemeinen mit den Englischen Worten Chip oder Die bezeichnet) beispielhaft mit einer p-Leitfähigkeit handeln, wie er in der MOS- und der CMOS- und der BICMOS- und der Bipolar-Technik heute üblich ist. Die Ausführengen hier lassen sich natürlich auch auf die Bipolartechnik übertragen.
Integrierte Schalung als Trägersubstrat 1360
Vor dem Einbringen der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren wurde beispielhaft ein MOS- bzw. CMOS- bzw. BICMOS- bzw. ein Bipolar-Prozess und/oder ein anderer Halbleiterprozess mit dem beispielhaften Trägersubstrat 1360, hier dem beispielhaften Silizium-Wafer, durchgeführt. Bei diesem wurde eine beispielhafte mikroelektronische Schaltung mit mindestens einem mikroelektronischem Bauteil auf dem beispielhaften Silizium-Wafer und damit auf dem beispielhaften Trägersubstrat 1360 hergestellt. Durch diesen Herstellungsschritt wurde dieser zu einem MOS-Wafer bzw. zu einem CMOS-Wafer bzw. zu einem BICMOS-Wafer bzw. zu einem Bipolar-Wafer wurde. Symbolisch für eine solche mikroelektronische Schaltung ist ein einzelner beispielhafter MOS-Transistor vereinfacht schematisch angedeutet. Die 151 verzichtet auf eine komplexere Schaltungsdarstellung, um die Übersichtlichkeit aufrechtzuerhalten. Eine fachkundige Person liest hier direkt eine größere Menge möglicher Bauelemente und Schaltungen mit. Dort kann man sich beispielsweise auch einen Bipolartransistor oder ähnliche Bauelemente wie Thyristoren und dergleichen denken. Durch diese vereinfachte Darstellung soll sichergestellt werden, dass das Grundprinzip ohne verwirrende Details deutlich wird. Die vereinfachte Darstellung soll die Ko-Integration einer mikroelektronischen Schaltung mit dem Kristall und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND mit den paramagnetischen Zentren und/oder insbesondere NV-Zentren zum Ausdruck bringen. Eine Funktionstüchtigkeit kann aufgrund der Komplexität der dann erforderlichen Darstellung hier leider nicht dargestellt werden, was aber den Offenbarungsgehalt nicht reduziert.
Beispielhafter MOS-Transistor
Der beispielhaft dargestellte MOS-Transistor umfasst in diesem Beispiel eine N-Wanne NW in dem Trägersubstrat 1360. Der angedeutete beispielhafte MOS-Transistor weist ein Source-Gebiet Sr, ein Drain-Gebiet Dr, einen Source-Kontakt SrK zur Kontaktierung des Source-Gebiets Sr, einen Drain-Kontakt DrK zur Kontaktierung des Drain-Gebiets Dr, ein Gate-Oxid GOX, ein Feld-Oxid FOX, ein Abdeckoxid AOX und ein Gate GA auf. Oberhalb dieser mikroelektronischen Bauelemente befindet sich der Metallisierungsstapel der mikrointegrierten Schaltung. Der Metallisierungsstapel der mikrointegrierten Schaltung umfasst vorzugsweise mehrere strukturierte Isolationsschichten und mehrere strukturierte elektrische leitende Schichten, insbesondere Metallisierungsschichten, die die elektrischen Verbindungen herstellen. Eine Metallisierungsschicht ist beispielsweise angedeutet durch eine zweite elektrisch nach oben und unten isolierte und strukturierte zweite Metalllage M2L. In der Realität sind die MOS-, CMOS-, BICMOS und Bipolar-Strukturen wesentlich komplizierter. Sie umfassen typischerweise beispielsweise mehrere Lagen aus elektrisch leitfähigem Metall und/oder polykristallinem Silizium und typischerweise mehrere Isolationsschichten z.B. aus SiO₂ und Kontakte und Durchkontaktierungen .
Der zweite Lichtwellenleiter LWL2 koppelt das lichtemittierende Gebiet LG der Mesa-Struktur MESA, die die Lichtquelle LED des Sensorsystems bilden, an das Sensorelement Se, das sich hier in der mikromechanischen Vertiefung der zweiten Fangstruktur FS2 befindet und das hier wieder Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren umfasst. Die zweite untere Metallblende uMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 schirmt den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 nach unten zum Trägersubstrat 1360 als optische Abschirmung ME ab. Die zweite obere Metallblende oMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 schirmt den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 als optische Abschirmung ME ab. Der zweite Lichtwellenleiter LWL2 erfasst die Pumpstrahlung LB des Lichterzeugenden Gebiets LG in seiner Funktion als Lichtquelle LED und transportiert die Pumpstrahlung LB zum Sensorelement SE. Vorzugsweise umfasst diese optische transportstrecke einen optischer Filter (Shortpass) 14304, der in den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 eingefügt ist und der elektromagnetische Wellen, die nicht die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp aufweisen nicht transmittiert und nur elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp transmittiert.
Der erste Lichtwellenleiter LWL1 erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren des Sensorelements SE und transportiert die Fluoreszenzstrahlung FL zu dem Fotodetektor PD. Der Fotodetektor PD ist in dem Beispiel der 151 als PN-Übergang zwischen einem p-dotierten gebiet pG und einem n-dotierten Gebiet nG beispielhaft ausgeführt. Es kann sich bei dem Fotodetektor PD auch um andere Fotodetektoren wie beispielsweise CCD-Detektoren handeln.ln den ersten Lichtwellenleiter LWL1 ist ein Filter F1 eingefügt, der im Wesentlichen nur elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL transmittiert und der vorzugsweise im Wesentlichen elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge verschieden von der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL absorbiert oder reflektiert. Dies stellt sicher, dass beispielsweise die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp den Fotodetektor PD nicht erreichen kann. Die erste untere Metallblende uMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 schirmt den ersten Lichtwellenleiter LWL1 nach unten zum Trägersubstrat 1360 als optische Abschirmung ME ab. Die erste obere Metallblende oMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 schirmt den ersten Lichtwellenleiter LWL1 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 als optische Abschirmung ME ab.
Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 Vorrichtungsteile von hier vorgestellten Systemen wie z.B. denen der 65 bis 67 und/oder denen der 135 bis 143. Solche Vorrichtungsteile, die die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 umfassen kann, können beispielsweise umfassen:

die Auswertevorrichtung (AWV, 14330), Steuervorrichtungen (CTR, CTR2, 14333), Datenbusse (DB, 14329), Treiberstufen DRVL, Signalgeneratoren (G1, G1_1, G1_2, G1_3, G2, G2_I, G2_II, G2_III, G2_IV), Magnetfelderzeugungsmittel (L_c, L_{c_}3, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5), Magnetfeldregler LCTR, Lichtquellentreiber (LDRV, LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3, LDRV_4, LDRV_5), Lichtquellen (LED, LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5, 14302), Mehrfachkorrelatoren (LIV, LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5), Multiplizierer (M1, M2), Mustererkennungsvorrichtung MEV, Mischer MIX, Magnetfeldsensoren MS, Mikrowellensignalquellen (µWG, µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV), Speicher (RAM, NVM), Fotodetektoren (PD, PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5), Radiowellenquellen RFG, Verstärker (V1, V1_1, V1_2, V1_3, V1_4, V1_5), Lichtsensorarrays 14301, Auswertelektronik 14315, Aufbereitungsvorrichtungen 14330, Schnittstellenschaltungen 14336, etc.

Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung beispielsweise auch einen Spannungsregler zur Versorgung der mikroelektronischen Schaltung und ggf. ihrer Teilkomponenten und/oder zur Versorgung einer Pumplichtquelle, der Lichtquelle LED, zur Anregung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB. Ein geeignetes mikrooptisches System muss aber zum einen die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB stimulieren können und zum anderen die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 erfassen und zuverlässig von der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, trennen können. Hierfür ist es sinnvoll, wenn das mikro-elektrooptische System mikrooptische Bauelemente aufweist, die in einem entsprechenden Prozessschritt mikrotechnisch hergestellt werden. Besonders wichtig sind hierbei optische Filter (F1, 14303) und Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2).
An dieser Stelle verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft auf die Bücher Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik"Wiley-VCH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009.
Außerdem weist das hier vorgelegte Dokument auf andere Beschreibungsteile dieses Dokuments hin, die ebenfalls sich mit mikroelektronischen Systemen und/oder Schaltungen beschäftigen und die hier in diesem Zusammenhang daher auch wichtige Informationen zu diesem Abschnitt liefern der Kombination mit der technischen Lehrer dieses Abschnitts hier ebenfalls offenbart ist.
Das hier vorgelegte Dokument verweist daher hier auf den einschlägigen Stand der Technik zu mikroelektronischen Schaltkreisen verwiesen.
erster mikrooptischer Lichtwellenleiter LWL1 und Sensorelement SE
Die der Verdeutlichung dienende Struktur der Vorrichtung der 151 umfasst beispielhafte mikrooptische Komponenten in Form von beispielhaften Lichtwellenleitern (LWL1, LWL2). Diese beispielhaften Lichtwellenleitern (LWL1, LWL2) sollen in dem Verdeutlichungsbeispiel der 151 mit der Vielzahl paramagnetischer Zentren in der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zusammenwirken. Bevorzugt kann es sich bei den Diamant-Nano-Kristallen ND um Nanodiamanten mit NV-Zentren als paramagnetische Zentren handeln. Der kolloidale Lack KL mit Trägermaterial TM und Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND ist in der Vertiefung der zweiten Fangstruktur FS2 platziert worden. Der kolloidale Lack KL bedeckt im Bereich der Fangstruktur FS2 die Oberfläche der Vorrichtung um die Position der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND in der Vertiefung der zweiten Fangstruktur FS2 zu fixieren. Das Trägermaterial TM des kolloidalen Lackes KL muss nach dem Aushärten für die zu verwendende Pumpstrahlung LB und die verwendete Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND ausreichend transparent sein. Die zweite Fangstruktur FS2 ist vorzugsweise mit dem Trägermaterial TM des kolloidalen Lackes KL gefüllt. Die Schicht des kolloidalen Lackes KL aus Trägermaterial TM und Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND ist in dem Beispiel der 151 fotolithografisch und/oder durch ein selbstjustierendes Aushärteverfahren auf den Bereich der Fangstruktur FS2 begrenzt worden. Dies hat den Vorteil, dass z.B. elektrische Kontakte der integrierten Schaltung bevorzugt leichter wieder freigelegt werden können.
Die beispielhafte Vorrichtung, die hier zur Verdeutlichung beschrieben wird, weist eine erste Lichtwellenleiterstruktur LWL1 auf, deren Material beispielsweise ein aufgesputtertes SiO₂-Material oder das Material eines anderen transparenten Oxids und/oder einer optisch transparenten Isolationsschicht des Metallisierungsstapels umfassen kann, das auf die Oberfläche des Trägersubstrat 1360 aufgebracht wurde. Bevorzugt wurde zuvor eine Lichtabstrahlung in andere Bereiche der Schaltung durch einen ersten Abschnitt einer ersten Metallblende uMS1 nach unten zum Trägersubstrat 1360 hin unterbunden. Die erste Lichtwellenleiterstruktur LWL1 wurde bevorzugt fotolithografisch strukturiert und beispielhaft mit einem ersten Abschnitt einer zweiten Metallblende oMS1 nach oben hin zur Reduktion des optischen Übersprechens und zur Verbesserung des Signal- zu Rausch-Verhältnisses abgedeckt. Es wird empfohlen, die Arbeitsfähigkeit einer solchen Konstruktion mit einer FDTD-Simulation vor der Herstellung für die verwendeten Prozessparameter präzise zu simulieren, da bei zu kleinen Dimensionen beispielsweise eine Lichtausbreitung nicht mehr möglich ist. Auf die gleiche Weise wurde eine zweite Lichtwellenleiterstruktur LWL2 gefertigt, der von einem zweiten Abschnitt der ersten Metallblende uMS2 und einem zweiten Abschnitt der zweiten Metallblende oMS2 bevorzugt umfasst ist.
MESA-Struktur als Lichtquelle
In dem Beispiel der 151 ist eine beispielhafte Lichtquelle vorgesehen. Diese besteht hier beispielhaft aus einer beispielhaften MESA-Struktur (LED), die bevorzugt und beispielhaft gegenüber dem planaren Substrat isoliert ist. Statt einer MESA-Struktur MESA können auch andere Silizium-LEDs oder andere Lichtquellen als Lichtquelle LED der Vorrichtung Verwendung finden. In dieser lichterzeugenden MESA-Struktur MESA ist typischerweise ein lichtemittierendes Gebiet als Lichtquelle LED gefertigt. In diesem Zusammenhang sei hinsichtlich der Fertigung einer Lichtquelle LED in indirekten Halbleitern wie Silizium auf die folgende Schrift verwiesen:

Röcke H., Meijer J., Stephan A., Weidenmüller U., Bukow H. H., Rolfs C. „White electroluminescent nanostructure in silicon fabricated using focused ion implantation“ Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 181 (1001) Seite 274-279.

Das besondere bei der Verwendung einer MESA-Struktur MESA ist, dass diese einen Wellenlängenbereich in dem notwendigen Wellenlängenbereich der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB emittiert. Leider emittiert die MESA-Struktur MESA auch andere Wellenlängen, sodass die Verwendung eine optischen Bandpassfilters 14304 geboten erscheint.
152 zeigt das beispielhafte Emissionsspektrum einer solchen MESA-Struktur MESA als Lichtquelle LED. Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass das optische Bandpassfilter 14304 in den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 eingefügt werden sollte, um die optische Transmission in Richtung der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND mit den paramagnetischen Zentren bzw. NV-Zentren auf die Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zu begrenzen und elektromagnetische Strahlung aus der Lichtquelle LED mit kürzeren und längeren Wellenlängen nicht zu transmittieren.
Sofern eine Lichtquelle LED verwendet wird, die im Wesentlichen nur elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp emittiert, kann auf das optische Bandpassfilter 14304 verzichtet werden.
In dem Beispiel der 151 wird eine solche Lichtquelle LED mit dem lichtemittierenden Gebiet LG benutzt, um über den ersten Lichtwellenleiter LWL1 nach Bandpassfilterung im optischen Bandpassfilter 14304 die paramagnetischen Zentren bzw. NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND zu pumpen und zur Eimission von Fluoreszenzstrahlung FL anzuregen.
Beispielhaft ist in den ersten Lichtwellenleiter LWL1 ein optisches Bandpassfilter 14304 eingefügt, das elektromagnetische Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp im Wesentlichen passieren lässt und elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängen, insbesondere der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen soweit dämpft, dass sie für die jeweilige Anwendung keine Rolle mehr spielen.
Zweiter Lichtwellenleiter LWL2 und Fotodetektor PD
Der zweite Lichtwellenleiter LWL2 erfasst in dem Beispiel der 150 die Fluoreszenzstrahlung FL und leitet diese zu einem Fotodetektor PD der mikroelektronischen Schaltung geleitet wird.
Beispielhaft ist in den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 ein optisches Filter F1 eingefügt, das elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen passieren lässt und elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängen, insbesondere der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp im Wesentlichen soweit dämpft, dass sie für die jeweilige Anwendung keine Rolle mehr spielen.
Bevorzugt sind das optische Filter F1 und das optische Bandpassfilter 14304 als mikrooptische Funktionselemente beispielsweise als dielektrische Schichtfolge und/oder als photonischer Kristall ausgeführt. Das hier vorgelegte Dokument empfiehlt FDTD-Simulationen zur Überprüfung der gewählten Konstruktionen, wobei die Fertigungstoleranzen unbedingt mitsimuliert werden sollten.
Der beispielhafte Fotodetektor PD umfasst in diesem Verdeutlichungsbeispiel der 151 beispielhaft eine PN-Diode, die eine N-Wanne nG und eine P-Kathode pG umfasst.
mikrotechnische Funktionselemente
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche lichtempfindliche mikroelektronische Bauteile bekannt, die insbesondere mit den besagten MOS-, CMOS-, BICMOS und Bipolar-Prozessen gefertigt werden können. Um die Komplexität der Darstellung gering und transparent zu halten wurde die 151 soweit vereinfacht, dass eine fachkundige Person erkennen kann, welche beispielhaften Elemente wie kombiniert werden können und beispielhaft zusammenwirken können. Es können auch die zahlreichen aus dem Stand der Technik bekannten mikrofluidischen, mikromechanischen, mikrooptischen und mikroelektronischen Funktionselemente in ähnlichen Vorrichtungen mit der hier vorgeschlagenen Methode kombiniert werden. Beispielsweise können Bragg-Filter und Spiegel-Strukturen in den Lichtwellenleitern (LWL1, LWL2) vorgesehen werden.
mikrotechnische Vorrichtung und Wellenleiter
Im Gegensatz zum Stand der Technik sieht der hier vorgelegte Vorschlag vor, einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), hier eine beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980, oberhalb oder wie hier unterhalb des Sensorelements SE zu platzieren. Die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 umfasst wieder den elektrisch leitender Rückseitenkontakt 1370, die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310, die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 sowie die differentielle Signalleitung 6830 mit der der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820. Die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 ist nur ein Beispiel für einen Wellenleiter. Die beispielhafte mikrointegrierte Schaltung der 151 kann stattdessen auch eine Mikrostreifenleitung 1380 und/oder eine Schlitzleitung 1880 und/oder eine Tri-Plate-Leitung 2380 und/oder eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 und/oder eine andere Wellenleitung, insbesondere eine planare Wellenleitung, aufweisen, die mit einem Sensorelement SE und/oder einer Sensorelementschicht 14305 wechselwirken. In den vorausgehenden Figuren wurden verschiedene Positionierungen verschiedener Sensorelemente SE gegenüber Vorrichtungsteilen von Wellenleitungen diskutiert. Eine solche mikrointegrierte Schaltung kann ein oder mehrere Sensorelemente SE aufweisen, die unterschiedlich zu den Vorrichtungsteilen der besagten Wellenleitungen positioniert sein können und die unterschiedliche Größen relativ zu den Vorrichtungsteilen der Wellenleitungen haben können. Auch diese unterschiedlichen Größen der Sensorelemente SE wurden in den vorausgehenden Figurenbeschreibungen diskutiert und werden daher hier nicht wiederholt. Sie gelten aber im Zusammenhang mit der Verwendung in mikrointegrierten Schaltungen im Sinne des hier vorgelegten Dokuments hiermit als offenbart.
mikroelektronisches System
Bevorzugt umfasst somit das System eine mikroelektronische Schaltung oder zumindest ein mikroelektronisches Bauelement, insbesondere einen Fotodetektor PD und/oder ein lichtemittierendes Bauelement als Lichtquelle LED. Im spezielleren umfasst das System bevorzugt einen mikroelektronischen MOS-, CMOS-, BICMOS oder Bipolar-Schaltkreis oder zumindest ein mikroelektronisches MOS- bzw. CMOS- bzw. BICMOS- oder Bipolar-Bauelement, insbesondere einen Fotodetektor und/oder ein lichtemittierendes Bauelement. Im Falle einer CMOS-Technologie handelt es sich bevorzugt um einen CMOS-Fotodetektor, z.B. eine CCD-Pixel oder ein CCD-Pixel-Array und/oder ein lichtemittierendes CMOS-Bauelement, wobei ein CMOS-Bauelement dadurch gekennzeichnet ist, dass es in einer CMOS-Technologie gefertigt wurde. Der mikroelektronische Schaltkreis ist bevorzugt zumindest in Teilen in MOS- oder CMOS- oder BICMOS- oder Bipolar-Technologie gefertigt.
Die mikroelektronische Schaltung kann eine Vielzahl von Schaltungselementen umfassen, von denen einige mit dem Sensorelement zusammenwirken können. Das hier vorgelegte Dokument zählt hier nur Beispielhaft einige auf.

• Analog-Digital-Wandler (ADC): Wandelt analoge Eingangssignale in digitale Signale um.
• Digital-Analog-Wandler (DAC): Wandelt digitale Eingangssignale in analoge Signale um.
• Operationsverstärker (OPV): Verstärkt und verstärkt analoge Signale.
• Spannungsreferenzen: Erzeugen stabile Referenzspannungen für den Schaltungsbetrieb.
• Verstärker: Verstärkt analoge Signale mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren.
• Filter: Filtert unerwünschte Frequenzen aus einem Signal (z. B. Tiefpass-, Hochpass- oder Bandpassfilter).
• Oszillatoren: Erzeugt periodische Wellenformen oder Taktsignale.
• Multiplexer (MUX) und Demultiplexer (DEMUX): Schalten zwischen verschiedenen Eingangssignalen oder verteilen ein Eingangssignal auf mehrere Ausgänge.
• Phasenregelkreise (PLL): Generiert stabilisierte Taktsignale basierend auf einem Referenztakt.
• Verzögerungselemente: Ermöglichen die zeitliche Steuerung von Signalen.
• Komparatoren: Vergleicht zwei Eingangssignale und gibt einen Ausgang entsprechend dem Vergleichsergebnis.
• Pufferverstärker: Verstärkt das Signal, ohne seine Charakteristik zu verändern.
• Spannungsregler: Stabilisiert die Ausgangsspannung, unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung oder Laständerungen.
• Taktgeneratoren: Erzeugt Taktsignale mit definierten Frequenzen und Phasenverschiebungen.
• Datenpuffer: Speichert Daten und ermöglicht eine zeitversetzte Übertragung.
• Schaltungsüberwachung: Überwacht die Betriebsbedingungen der Schaltung und schützt sie vor Schäden.
• Serielle Kommunikationsschnittstellen: Ermöglichen die Kommunikation zwischen verschiedenen Bauteilen oder Geräten über serielle Datenübertragung.
• Leistungstreiber: Verstärken das Signal für den Antrieb von Hochleistungskomponenten wie Motoren oder Aktuatoren.
• Schaltungslogik: Enthält logische Elemente wie AND-, OR-, NAND- und XOR-Gatter zur Durchführung von digitalen Berechnungen und Logikoperationen.
• Speicher: Umfasst verschiedene Arten von Speicherbausteinen wie Flip-Flops, Latches oder Register zum Speichern von Daten.
• Takt- und Phasenregelschleifen (PLL): Generiert präzise und stabile Taktsignale basierend auf einem Referenztakt und ermöglicht die Synchronisation von Signalen.
• Analogschalter: Schaltet analoge Signale zwischen verschiedenen Pfaden oder Kanälen um.
• Impulsbreitenmodulation (PWM): Moduliert die Breite von Impulsen, um die Leistung oder das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit eines Signals zu steuern.
• Signalverarbeitungseinheiten (DSP): Spezialisierte digitale Signalprozessoren für die Verarbeitung und Analyse von analogen und digitalen Signalen.
• Spannungsteiler: Teilt eine Eingangsspannung in zwei oder mehrere Ausgangsspannungen auf.
• Temperatursensoren: Erfassen und messen die Temperatur in der Umgebung oder in einem Bauteil.
• Stromquellen und Stromsenken: Erzeugen konstanten Strom oder absorbieren Strom in einer Schaltung.
• Schutzschaltungen: Überwachen und schützen die Schaltung vor Überspannung, Unterspannung, Übertemperatur oder Kurzschluss.
• Pegelwandler: Übersetzt Signale zwischen verschiedenen Spannungsebenen oder Logikpegeln.
• Impedanzwandler: Passt die Impedanz zwischen verschiedenen Teilen einer Schaltung an, um eine optimale Signalübertragung zu ermöglichen.
• Spannungsregler: Stabilisieren die Ausgangsspannung auf einen vordefinierten Wert, unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung oder Laständerungen.
• Strommessung: Ermöglicht die Messung des Stroms in einem Schaltungsteil oder einer Komponente.
• Digital Signaling Interface (DSI): Ein serieller Hochgeschwindigkeitsbus zur Übertragung von Daten zwischen integrierten Schaltungen.
• Analogschleifenfilter: Filtert unerwünschte Störsignale aus einem analogen Eingangssignal.
• Energieerfassung: Erfasst und misst den Energieverbrauch in einer Schaltung oder einem System.
• Fehlerkorrektur: Verwendet Fehlerkorrekturcodes und Algorithmen zur Erkennung und Korrektur von Übertragungsfehlern in digitalen Signalen.
• Datenkonverter: Wandelt Daten von einem Format in ein anderes um, z. B. seriell zu parallel oder umgekehrt.
• Verstärker mit variabler Verstärkung: Bietet die Möglichkeit, den Verstärkungsfaktor eines Verstärkers dynamisch anzupassen.
• Bandlückenreferenzen: Erzeugt eine stabile Referenzspannung unabhängig von Temperaturänderungen.
• Pulsweitenmodulation (PWM): Moduliert die Pulsweite eines Signals, um analoge Informationen zu übertragen oder die Leistung von Schaltungen zu regeln.
• Taktverteilung: Verteilt Taktsignale an verschiedene Teile einer Schaltung oder eines Systems.
• Taktreiniger: Filtert Störungen und Rauschen aus einem Taktsignal.
• Sensor-Schnittstellen: Integriert Schnittstellen für verschiedene Sensoren wie Temperatursensoren, Drucksensoren, Beschleunigungssensoren usw.
• Schaltungsmodelle: Beschreibt mathematische Modelle zur Analyse und Simulation von Mixed-Signal-Schaltungen.
• Digitale Signalverarbeitung (DSP): Verarbeitet digitale Signale durch mathematische Algorithmen wie Filterung, Spektralanalyse, Signalmodulation usw.
• Phasendetektoren: Vergleicht die Phasenbeziehung zwischen zwei Signalen und erzeugt eine Ausgangsspannung entsprechend der Phasendifferenz.
• Digitale Steuerlogik: Steuert die Funktionen und den Betrieb der Schaltung auf der Grundlage von digitalen Eingangssignalen.
• Spannungsmultiplikatoren: Erzeugt eine höhere Ausgangsspannung als die Eingangsspannung durch wiederholtes Laden und Entladen von Kondensatoren.
• Fehlererkennung und Fehlerkorrektur (ECC): Identifiziert und korrigiert Fehler in digitalen Daten durch Hinzufügen von Redundanzinformationen.
• Programmierbare Logik: Enthält programmierbare Logikbausteine wie FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) oder CPLDs (Complex Programmable Logic Devices), um flexible Schaltungsfunktionalitäten zu ermöglichen.
• Datenpuffer: Speichert Daten vorübergehend, um eine zeitliche Trennung zwischen Eingang und Ausgang zu ermöglichen.
• Taktgenerator: Erzeugt Taktsignale mit spezifischen Frequenzen und Phasenverschiebungen.
• Batteriemanagement: Überwacht und steuert den Ladezustand und die Leistung von Batterien.
• Digitale Filter: Filtert unerwünschte Frequenzen oder Rauschen aus digitalen Signalen.
• Phasenverschiebungsnetzwerke: Führt Phasenverschiebungen in einem Signal ein, um spezifische zeitliche Beziehungen zu erreichen.
• Signalisolatoren: Trennt galvanisch Signale, um elektrische Störungen zu minimieren.
• Impulsgeneratoren: Erzeugt Impulse oder kurze Signale für spezifische Anwendungen.
• Spektrumanalysatoren: Analysiert und visualisiert das Frequenzspektrum eines Signals.
• Echtzeituhr (RTC): Ermöglicht die genaue Zeitmessung und das Aufrechterhalten einer Echtzeituhr während des Stromausfalls.
• Multipunkt-Modulation: Kombiniert mehrere digitale Signale in einem Modulationsschema.
• Displaytreiber: Steuert die Ansteuerung von Anzeigeelementen wie LCDs oder LED-Anzeigen.
• Hysterese-Komparatoren: Vergleicht Eingangssignale mit einer Schwelle und erzeugt eine Ausgangsspannung, die abhängig von der Hysterese ist.
• Analogschleifenkompensatoren: Kompensiert Fehler in Rückkopplungsschleifen von Analogschaltungen, um die Stabilität und Genauigkeit zu verbessern.
• Programmierbare Verstärker: Erlaubt die Anpassung des Verstärkungsfaktors oder der Verstärkungsfunktion über eine digitale Schnittstelle.
• Clock-Multiplexer: Wählt zwischen verschiedenen Taktsignalen aus und leitet sie zur weiteren Verarbeitung weiter.
• Hochspannungstreiber: Verstärkt und treibt Hochspannungssignale an, beispielsweise für die Ansteuerung von Leistungstransistoren.
• I/O-Schnittstellen: Stellt die Kommunikation und den Datenaustausch mit externen Geräten oder Schnittstellen her.
• Logik-Überwachung: Überwacht und steuert die Logikpegel in einer Schaltung, um eine zuverlässige Signalverarbeitung sicherzustellen.
• Data Encoding/Decoding: Kodiert und dekodiert Daten für die effiziente Übertragung oder Speicherung.
• Lasttreiber: Steuert die Ausgabe von Leistung an externe Komponenten oder Lasten.

Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 Vorrichtungsteile von hier vorgestellten Systemen wie z.B. denen der 65 bis 67 und/oder denen der 135 bis 143. Solche Vorrichtungsteile, die die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 umfassen kann, können beispielsweise umfassen:

Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung beispielsweise auch einen Spannungsregler zur Versorgung der mikroelektronischen Schaltung und ggf. ihrer Teilkomponenten und/oder zur Versorgung einer Pumplichtquelle, der Lichtquelle LED, zur Anregung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB. Ein geeignetes mikrooptisches System muss aber zum einen die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB stimulieren können und zum anderen die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 erfassen und zuverlässig von der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, trennen können. Hierfür ist es sinnvoll, wenn das mikro-elektrooptische System mikrooptische Bauelemente aufweist, die in einem entsprechenden Prozessschritt mikrotechnisch hergestellt werden. Besonders wichtig sind hierbei optische Filter (F1, 14303) und Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2).
An dieser Stelle verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft auf die Bücher Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik"Wiley-VCH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009.
Das vorgeschlagene Verfahren umfasst somit bevorzugt einen Schritt zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung mikrooptischer Bauelemente auf dem Halbleitersubstrat.
Zur Co-Integration geeigneter lichtemittierender Bauteile
Ein besonderes Problem stellen, wie bereits angedeutet, lichtemittierende Bauelemente in Standard-Silizium-Technologien zur Herstellung mikroelektronischer Schaltungen dar. Entweder wird als Halbleitersubstrat ein Material aus einem Halbleiter mit einem direkten Übergang, wie beispielsweise GaAs oder ein anderes geeignetes III/V-Material, verwendet, wodurch die lichtemittierenden Bauelemente (Lichtquellen LED) für die Erzeugung der Pumpstrahlung LB für die Anregung der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 direkt auf dem Wafer gefertigt werden können, oder es wird als Halbleitersubstrat ein Material aus einem Halbleiter mit einem indirekten Übergang, wie beispielsweise Silizium oder Diamant, verwendet. Hinsichtlich der Erzeugung von Lichtquellen LED in Diamant verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft auf das folgende Dokument:

Burchard B., „Elektronische und optoelektronische Bauelemente und Bauelementstrukturen auf Diamantbasis“ Dissertation, Hagen 1994.

Hinsichtlich der Erzeugung von Lichtquellen LED in Silizium verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft nochmals auf den bereits erwähnten folgenden Zeitschriftenartikel:

Röcken H., Meijer J., Stephan A., Weidenmüller U., Bukow H.H., Rolfs C., „White electroluminescent nanostructure in silicon fabricated using focused ion implantation" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 181 (1001) Seite 274-279.

Dieses Dokument behandelt eine PNP- oder NPN-MESA-Struktur MESA, bei der die mittlere Dotierung extrem hoch und sehr schmal ausgeführt ist. Die Autoren des Dokuments vertreten die Auffassung, dass es sich hier um ein Bauteil im Lawinendurchbruch handelt. Dabei wird die Lichtenergie in Form eines thermischen Spektrums durch die heißen Elektronen abgestrahlt. Die mikroelektronische Schaltung legt bei einer NPN-Struktur zwischen den Kontakt des ersten N-Gebiets und dem Kontakt des zweiten N-Gebiets eine relativ hohe Spannung an. Es kommt zum Durchbruch. Durch den Durchbruch der Basis-Kollektor-Strecke wird ein Strom in die Basis injiziert. Die extrem hoch dotierte und sehr schmale Basis schaltet durch, sodass der Transistor schlagartig extrem schnell durchschaltet. Die Teile der Basis-Kollektor-Kapazität in der Nähe des PN-Übergangs werden schlagartig entladen. Hierdurch kommt es zu einer elektromagnetischen Welle in der Basis, die durch die hohe Dotierung und den dadurch vorhandenen Brechungsindexsprung fokussiert wird. Wenn ein „+“ eine hohe Dotierung symbolisieren soll, wird hier also die Verwendung einer PN+P-Struktur oder einer NP+N-Struktur vorgeschlagen. Aus der Literatur sind insbesondere sogenannte Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diodes bekannt, die ähnliches leisten, typischerweise aber im infraroten Wellenlängenbereich strahlen. (K. Kurokawa, „Avalanche Breakdown Electroluminescence in Silicon Carbide Light Emitting Diodes", January 2000Materials Science Forum 338-342:691-694, DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.338-342.691) Diese kommen also als Pumpstrahlungsquellen nicht in Frage.
Auf Basis einer solchen PN+P-Struktur oder einer NP+N-Struktur oder einer solchen Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diode ergibt sich dann ein quantentechnologisches, mikro-elektrooptisches oder photonisches oder mikroelektronisches System in MOS-, CMOS-, BICMOS- oder Bipolar-Technik, oder einer anderen geeigneten Wafer-Fertigungstechnik. Das besagte System umfasst dann ein Trägersubstrat 1360, das insbesondere aus einem indirekten Halbleiter wie Silizium gefertigt ein kann und eine Oberfläche OF aufweist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 für die Lichterzeugung eine Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diode oder eine PN+P-Struktur oder eine NP+N-Struktur oder eine halbleitende MESA-Struktur (MESA) MESA auf. Diese Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diode, PN+P-Struktur, NP+N-Struktur oder halbleitende MESA-Struktur (MESA) MESA dienen hier als lichtemittierendes mikroelektronisches Bauteil, das beispielsweise als Pumplichtquelle, hier die Lichtquelle LED, für die Anregung eines paramagnetischen Zentrums genutzt werden kann. Die MESA-Struktur MESA ist bevorzugt gegenüber dem Substrat isoliert und weist einen ersten Bereich (E) der MESA-Struktur (MESA), einen zweiten Bereich (B) der MESA-Struktur (MESA) und einen dritten Bereich (C) der MESA-Struktur (MESA) auf. Das quantentechnologische, mikro-elektrooptische oder photonische oder mikroelektronische System weist darüber mehrere Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit zumindest einer Vielzahl bevorzugt möglichst gleicher paramagnetischer Zentren, insbesondere NV-Zentren, auf. Zumindest ein mikro-optisches Funktionselement, insbesondere ein Lichtwellenleiter LWL2, das in dem Trägersubstrat 1360 oder auf der Oberfläche OF des Trägersubstrats 1360 gefertigt ist, koppelt bevorzugt die besagten lichtemittierenden Bauteile in oder auf dem Trägersubstrat 1360 mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren, sodass diese gepumpt oder sonst wie optisch manipuliert werden können. Bevorzugt ist in das mikro-optisches Funktionselement, insbesondere den zweiten Lichtwellenleiter LWL2, ein optisches Bandpassfilter 14304 integriert, das bevorzugt im Wesentlichen die Pumpstrahlung LB mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp transmittiert. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments umfasst dann das Trägersubstrat 1360 das mikrooptische Funktionselement, hier den zweiten Lichtwellenleiter LWL2. Hierbei ist der zweite Lichtwellenleiter LWL2 in seiner Längserstreckung ganz oder zu großen Teilen vorzugsweise fest mit dem Substrat 1360 verbunden. Der erste Bereich (E) und der dritte Bereich (C) der ggf. verwendeten MESA-Struktur MESA weisen bevorzugt einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Der zweite Bereich (B) der ggf. verwendeten MESA-Struktur MESA weist bevorzugt einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist und der zweite Bereich (B) zwischen dem ersten Bereich (E) und dem zweiten Bereich (C) angeordnet ist. Bei der MESA-Struktur (MESA) MESA handelt es sich bevorzugt um eine PNP- oder NPN-MESA-Struktur MESA, wobei die Breite des zweiten Bereichs (B) bevorzugt kleiner als 3µm und/oder kleiner als 1µm und/oder kleiner als 500nm und/oder kleiner als 200nm und/oder kleiner als 100nm und/oder kleiner als 50nm und/oder kleiner als 25nm und/oder kleiner als 10nm ist. Der zweite Bereich (B) ist bei einer ausreichend hohen Dotierung dann dazu geeignet, bei Anlegen einer ausreichend hohen elektrischen Spannung Licht zu emittieren. Ein beispielhaftes Spektrum zeigt 152. Eine Kopplung mit einem optischen Funktionselement dokumentiert dann, dass die MESA-Struktur MESA dazu vorgesehen ist, Licht zu emittieren. Das vom zweiten Bereich (B) emittierte Licht wirkt dann mit paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 mittels des besagten mikrooptischen Funktionselements, hier dem zweiten Lichtwellenleiter LWL2 zusammen.
Das Trägersubstrat 1360 ist bevorzugt Halbleitersubstrat oder ein Silizium-Wafer oder ein GaAs-Wafer oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder ein Wafer aus II/VI-Material oder aus ein mittels Band-Gap-Engineering behandelter Wafer oder ein Diamant-Wafer oder ein Ge-Wafer oder ein anderer Wafer aus einem Mischhalbleiter oder ein Teil eines solchen Wafers.
Es wird in dieser Offenbarung somit ein quantentechnologisches, mikro-elektrooptisches oder photonisches System vorgeschlagen, das ein Trägersubstrat 1360, insbesondere ein Halbleitersubstrat umfasst. Das besondere des Vorschlags hier ist, dass das gesamte System mit Ausnahme der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND aus einem indirekten Halbleitermaterial gefertigt sein kann. In und/oder auf dem Halbleitermaterial ist typischerweise eine mikroelektronische Schaltung, bevorzugt in einer MOS-, CMOS-, BICMOS,- oder Bipolar-Technik gefertigt. Dabei umfasst die mikroelektronische Schaltung bevorzugt eine Mehrzahl von Bauelementen wie Transistoren, Dioden, Widerständen, Kondensatoren, lichtempfindliche und ggf. lichtemittierende elektronische Bauelemente. Ein solches, lichtempfindliches Bauelement, also beispielsweise ein Fotodetektor PD, der besagten mikroelektronischen Schaltung beispielsweise zur Erfassung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND, die bevorzugt ein Diamant und NV-Zentrum umfassen, kann beispielsweise eine PN-Diode als lichtempfindliches, elektrisches Bauelement, als Fotodetektor PD sein, das Teil der mikroelektrischen Schaltung ist. Ein lichtemittierendes Bauelement kann beispielsweise eine MESA-Struktur MESA, wie hie beschrieben sein. Das quantentechnologische, mikro-elektrooptische oder photonische System umfasst bevorzugt einen Teilbereich eines kolloidalen Films bzw. kolloidalen Lackes KL als Sensorelement SE und/oder Sensorelementschicht 14305, der mehrere Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren aufweist. Ganz besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der es sich bei Trägersubstrat 1360 um einen mikroelektronischen Schaltkreis, insbesondere um einen mikroelektronischen Schaltkreis in MOS-, CMOS-, BICMOS, oder Bipolar-Technologie handelt. Typischerweise umfasst das Trägersubstrat 1360 dann Materialien, wie beispielsweise Stücke von Platinenmaterialien oder Stücke von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder Stücke von Glas-Wafern oder Stücke von Keramik-Wafern und/oder Stücke von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücke von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücke von BiCMOS-Wafern und/oder beispielsweise Stücke von Wafern aus einer Bipolar-Technologie und/oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücke von MEMS-Wafern und/oder Stücke mikroelektronischer Schaltungen und/oder beispielsweise Stücke von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücke von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und mikroelektronischer Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente.
Ein solcher mikroelektronischer Schaltkreis, der typischerweise in dem Trägersubstrat 1360 gefertigt ist, umfasst als bevorzugt eine Mehrzahl mikroelektronischer Bauelemente, wie MOS-Transistoren, Bipolartransistoren, Dioden, Widerstände, Kapazitäten, Spulen und ggf. weitere Halbleiterbauelemente, die in dem Trägersubstrat 1360 und insbesondere im Metallisierungsstapel, gefertigt sind und durch Leitungen zu der mikroelektronischen Schaltung verschaltet sind, die mit den paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND, die bevorzugt Diamant und/oder NV-Zentren umfassen, zu einem Gesamtsystem optisch gekoppelt sind. Dabei umfasst das Trägersubstrat 1360 bevorzugt mindestens ein mikrooptisches Funktionselement, z.B. einen ersten Lichtwellenleiter LWL1 und die mikroelektronische Schaltung in MOS-, CMOS-, BICMOS, oder Bipolar-Technik. Typischerweise weist das Trägersubstrat 1360 auch das lichtempfindliche elektrische Bauelement (nG, pG), den Fotodetektor PD, auf, um bevorzugt mittels dieses lichtempfindlichen elektrischen Bauelements (pG, nG), des Fotodetektors PD, eine Emission von Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren, insbesondere von NV-Zentren, der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND zu erfassen. Typischerweise hängt dann zumindest ein Betriebsparameter der mikroelektronischen Schaltung von einem durch das lichtempfindliche Bauelement (pG, nG), den Fotodetektor PD, erfassten Wert der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 ab. Die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 sind bevorzugt über das erste mikrooptische Funktionselement LWL1 mit dem lichtempfindlichen elektrischen Bauelement (pG, nG), dem Fotodetektor PD gekoppelt. Bevorzugt sind das erste optische Funktionselement und/oder das zweite optische Funktionselement in Teilen oder ganz identisch. 151 zeigt jedoch eispielhaft verschiedene optische Funktionselemente. Ein solches quantentechnologisches, mikro-elektrooptisches oder photonisches oder mikroelektronisches System kann aber auch auf einem mit einem Trägersubstrat 1360 aus einem direkten Halbleitermaterial gefertigt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Lichtausbeute der lichtemittieren Bauelemente des Systems bei Nutzung als Lichtquellen LED höher ist und so eine bessere Pumpleistung durch die Pumpstrahlung LB erreicht werden kann, was den Kontrast zwischen der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 bei der magnetischen Flussdichte mit maximaler Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 und der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 bei der magnetischen Flussdichte mit minimaler Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 verbessert. Bevorzugt werden dann Substratmaterialen des Trägersubstrats 1360 verwendet, bei denen ein Halbleitermaterial des Substrats ein III/V-Halbleitermaterial und/oder ein II/VI-Halbleitermaterial oder ein durch Bandgap-Engineering hergestelltes Halbleitermaterial sein kann. Das Substratmaterial des Trägersubstrats 1360 muss also ausdrücklich nicht homogen sein, sondern kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Das System umfasst dann eine mikroelektronischen Schaltung, die bevorzugt Teil des Trägersubstrats 1360 sein kann, und ein elektrisches Bauelement, das bevorzugt Teil der mikroelektrischen Schaltung ist, und eine mikrooptische Teilvorrichtung (LWL1, LWL2), die bevorzugt Teil des Trägersubstrats 1360 ist, und mehrere Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND, die Diamanten sein können, mit paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305. Das Trägersubstrat 1360 umfasst somit in dem hier vorgestellten Fall die mikroelektronische Schaltung und das elektrische Bauelement und die mikrooptische Vorrichtung (LWL1, LWL2). Das besondere des Systems ist dann, dass es zumindest ein lichtemittierendes elektrooptisches Bauelement MESA vorzugsweise als Lichtquelle LED aufweist, das Teil des Trägersubstrats 1360 ist oder auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 gefertigt ist, wobei das Trägersubstrat 1360 das lichtemittierende Bauelement MS als Lichtquelle LED umfasst und wobei das lichtemittierende elektrooptische Bauelement MESA als Lichtquelle LED mit der mikrooptischen Teilvorrichtung (LWL1, LWL2) optisch wechselwirkt. Das lichtemittierende elektrooptische Bauelement MESA wechselwirkt als Lichtquelle LED mit dem elektrischen Bauelement elektrisch und/oder optisch in direkter oder indirekter Weise mittels der mikrooptischen Teilvorrichtung (LWL1, LWL2). Diese Wechselwirkung zwischen dem lichtemittierenden elektrooptischen Bauelement MESA als Lichtquelle LED mit dem elektrischen Bauelement erfolgt dabei bevorzugt unter Mitwirkung der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305.
Das Trägersubstrat 1360 ist in dem hier vorgestellten Fall also bevorzugt ein Halbleitersubstrat, ein Silizium-Wafer oder ein GaAs-Wafer oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder ein Wafer aus II/VI-Material oder aus ein mittels Band-Gap-Engineering behandelter Wafer oder ein Diamant-Wafer oder ein Ge-Wafer oder ein anderer Wafer aus einem Mischhalbleiter.
Im Falle von III/V-Materialien kann das Substrat auch eine andere LED oder einen Laser als Lichtquelle LED umfassen.
Bevorzugt umfasst das quantentechnologische, mikro-elektrooptische oder photonische System mindestens ein mikrooptisches Element. Bevorzugt ist das das mikrooptische Element dazu geeignet oder vorgesehen, zumindest die Funktion eines der folgenden mikrooptischen Elemente zu erfüllen:

• die Funktion einer optischen Linse und/oder
• die Funktion eines photonischen Kristalls und/oder
• die Funktion eines optischen Filters und/oder
• die Funktion eines optischen ganz oder teilweise reflektierenden Spiegels und/oder
• die Funktion eines Lichtwellenleiters (LWL1, LWL2) und/oder
• die Funktion eines Richtkopplers und/oder
• die Funktion eines Wellensumpfes und/oder
• die Funktion eines Circulators (Zirkulators) und/oder
• die Funktion eines Koppel- und/oder Auskoppelgliedes.

Die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 wechselwirken in der Regel mit Magnetfeldern. Daher ist es denkbar, dass die Vorrichtung zumindest ein Funktionselement eines magnetischen Kreises und/oder eine ferromagnetische Teilvorrichtung oder eine ferromagnetische Teilstruktur umfasst. Dabei kann es sich um einen mikro- oder nanoskopischen Permanentmagneten PM handeln, der ggf. beispielsweise in den Metallisierungsstapel des besagten MOS-, CMOS-, BICMOS oder Bipolar-Schaltkreises, insbesondere oberhalb der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 integriert ist. Bevorzugt kann es sich um einen mit einem Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM handeln. Bevorzugt ist die besagte ferromagnetische Teilvorrichtung oder Teilstruktur Teil eines magnetischen Kreises. In dem Falle verfügt das quantentechnologische, mikro-elektrooptische System bevorzugt über eine Erregungsvorrichtung, beispielsweise ein Magnetfelderzeugungsmittel L_c, beispielsweise in Form einer oder mehrerer in dem Metallisierungsstapel gefertigten Flachspule, die dazu geeignet ist, eine magnetische Erregung in dem magnetischen Kreis hervorzurufen. Bevorzugt wird die magnetische Teilvorrichtung durch Abscheiden einer ferromagnetischen Schicht und anschließende fotolithografische Strukturierung gefertigt.
in dem Beispiel der 151 umfasst die beispielhafte Vorrichtung oberhalb des Sensorelements SE bzw. der Sensorelementschicht 14305 ein beispielhaftes Magnetfelderzeugungsmittel L_c in Form einer beispielhaften Flachspule im Metallisierungsstapel. Hinsichtlich der Funktion und des Betriebs verweist das hier vorgelegte Dokument auf die vorausgehenden Beschreibungen.
Sollen die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 als Teilvorrichtungen eines Sensorsystems verwendet werden, so hängt der Betrag und/oder die Richtung der durch die Erregungsvorrichtung erzeugten magnetischen Erregung H in dem magnetischen Kreis bzw. in dem Magnetfelderzeugungsmittel L_c bevorzugt von einem Betriebszustandsparameter des elektronischen Schaltkreises, also bevorzugt des MOS-, CMOS-, BICMOS- oder Bipolar-Schaltkreises, ab. In diesem Zusammenhang verweist das hier vorgelegte Dokument auf das Dokument DE 10 2018 127 394 A1 . Die Verwendung des hier vorgestellten Verfahrens zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß der DE 10 2018 127 394 A1 ist ausdrücklich Teil dieser Offenlegung. Die hier vorgelegte Schrift beschäftigt sich in ihrem Kern mit der großtechnischen Serienherstellung solcher Systeme, wie sie beispielsweise in der DE 10 2018 127 394 A1 beschrieben sind. Die hier vorgestellten Methoden werden sich aber auch für die Herstellung von Quantencomputern und anderen quantenoptischen Systemen eignen, die eine Anbindung an mikroelektronische und/oder mikromechanische und/oder mikrooptische Systeme benötigen.
Typischerweise weist ein solches quantentechnologische, mikro-elektrooptische System ein lichtempfindliches Bauelement (pG, nG) auf. Dabei ist dann bevorzugt das lichtempfindliche Bauelement (pG, nG), insbesondere der Fotodetektor PD, dazu geeignet und/oder bestimmt, die Intensität I_ist einer Fluoreszenzstrahlung FL von paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 zu erfassen. Bevorzugt werden die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 hierfür durch verschiedene optische Elemente zum einen mit einer Pumplichtquelle MS als Lichtquelle LED über eine optische Wellenverbindung aus mehreren optischen Komponenten (paramagnetische Zentren, SE, LWL2) und zum anderen mit dem lichtempfindlichen Bauelement (pG, nG) in Form der Lichtquelle LED über eine weitere optische Wellenverbindung aus mehreren weiteren optischen Komponenten (paramagnetische Zentren, SE, LWL1) gekoppelt.
Der hier offenbarte integrierter MOS-Schaltkreis bzw. CMOS- Schaltkreis, bzw. BICMOS-Schaltkreis bzw. Schaltkreis in Bipolar-Technologie oder einer anderen Schaltungstechnik zeichnet sich somit dadurch aus, dass er mehrere kristalline Teilvorrichtungen, die bevorzugt mechanisch mit ihm fest verbunden sind und die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 aufweist, wobei die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 Funktionselemente für die bestimmungsgemäße Verwendung des integrierten Schaltkreises sind. Ein kolloidaler Film und/oder ein kolloidaler Lack KL stellen als Sensorelement SE bzw. Sensorelementschicht 14305 bevorzugt die mechanische Verbindung zwischen den kristallinen Teilvorrichtungen und dem Trägersubstrat 1360 her. Bevorzugt ein oder mehrere optische Kopplungen z.B. durch ein oder mehrere mikro-optisches Funktionselemente rufen eine oder mehrere Wirkverbindungen zwischen den paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 und zumindest einem oder mehreren Teilen der MOS-, CMOS-, BICMOS- oder Bipolar- Schaltung, insbesondere lichtemittierenden Gebieten LG der Lichtquelle LED und/oder lichtempfindlichen Bauteilen (PD, pG, nG), insbesondere dem Fotodetektor PD, hervor. Der integrierte CMOS-Schaltkreis, bzw. MOS-Schaltkreis, bzw. BICMOS-Schaltkreis bzw. Schaltkreis in Bipolar-Technologie oder einer anderen Schaltungstechnik weist typischerweise einen oder mehrere Transistoren auf. Im Falle einer BICMOS-Schaltung können das Bipolartransistoren und/oder MOS-Transistoren sein. Im Falle einer MOS- oder CMOS-Schaltung können das MOS-Transistoren sein. Im Falle einer Bipolar-Schaltung können das Bipolartransistoren sein.
Bevorzugt ist die mikrointegrierte Schaltung einstückig ausgeführt. Bevorzugt umfasst die mikrointegrierte Schaltung mehrere der folgenden Teilvorrichtungen wie die Steuervorrichtung CTR und die Speicher RAM, NVM, Teile des Datenbusses DB, einen oder mehrere Lichtquellentreiber LDRV, einen oder mehrere erste Signalgeneratoren G1, einen oder mehrere Mehrfachkorrelatoren LIV, einen oder mehrere Fotodetektoren PD, einen oder mehrere erste Verstärker V1, einen oder mehrere Mustererkennungsvorrichtungen MEV, einen oder mehrere Mikrowellenquellen µWG, einen oder mehrere zweite Signalgeneratoren G2, einen oder mehrere Magnetfeldsensoransteuerungen SIS, einen oder mehrere Magnetfeldsensoren MS, einen oder mehrere Magnetfeldregler LCTR, einen oder mehrere mikrooptische Funktionselemente 14306, 14304, F1, ein oder mehrere Sensorelemente SE und/oder Sensorelementschichten 14305, ein oder mehrere Lichtsensorarrays 14301, ein oder mehrere Auswertelektroniken 14315 des Lichtsensorarrays 14301, ein oder mehrere Aufbereitungsvorrichtungen 14330,eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen 14336, ein oder mehrere Permanentmagneten 14319, ein oder mehrere Magnetfelderzeugungsvorrichtungen L_c,.
Die mikroelektronische Schaltung kann entsprechend der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments ein oder mehrere Sensorelemente SE und/oder ein oder mehrere Sensorschichten 14305 umfassen. Die ein oder mehrere Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehrere Sensorschichten 14305 umfassen bevorzugt eine Vielzahl von Kristallen unterschiedlicher Ausrichtung mit paramagnetischen Zentren und/oder eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND unterschiedlicher Ausrichtung und NV-Zentren und/oder anderen paramagnetischen Zentren.
Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung ein oder mehrere Lichtquellen LED zur Erzeugung der Pumpstrahlung LB für die ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305.
Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung mikrooptische Funktionselemente zur Bestrahlung der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305 mit der Pumpstrahlung LB der ein oder mehrere Lichtquellen LED.
Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung mikrooptische Funktionselemente zur Erfassung der Fluoreszenzstrahlung FL der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305 und zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305 von der Pumpstrahlung LB der ein oder mehrere Lichtquellen LED und zur Bestrahlung der Fotodetektoren PD mit der Fluoreszenzstrahlung FL der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305.
Für die Anwendung in verschiedenen Anwendungsfällen kann die mikroelektronische Schaltung darüber hinaus auch mikrofluidische und/oder mikromechanische und weitere mikrooptische Funktionselemente umfassen.
Figur 152
Die 152 zeigt ein Spektrum einer MESA-Struktur MESA der 151 aus dem Stand der Technik für eine Betriebsspannung von 15V.
Die Kurvendaten entstammen dem Dokument Röcken H., Meijer J., Stephan A., Weidenmüller U., Bukow H.H., Rolfs C., „White electroluminescent nanostructure in silicon fabricated using focused ion implantation" Nuclear Instruments and Methods in Physics Researc B 181 (1001) Seite 274-279.
Es ist klar zu erkennen, dass eine solche Struktur nicht nur Licht im Bereich der gewünschten Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp um 520nm herum aussendet, sondern auch im Bereich der zu erwartenden Fluoreszenzstrahlung FL oberhalb von 600nm. Eine Verwendung ohne optisches Bandpassfilter 14304 ist daher nicht ratsam.
Figur 153
153 zeigt ein beispielhaftes Trägersubstrat 1360 mit einem gewinkelt aufgebrachten Wellenleiter 6980. Der beispielhafte Wellenleiter ist in dem Beispiel der 153 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980. Die beispielhafte Wellenleitung 6980 ist von einer Sensorelementschicht 14305 als Sensorelement SE bedeckt. Die beispielhafte Sensorelementschicht 14305 soll wieder eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND mit paramagnetischen Zentren umfassen, die bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW und der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad emittieren. Die Abschlusswiderstände 6710 schließen die beispielhafte Tri-Plate-Wellenleitung 6980 als beispielhafte Wellenleitung wieder vorzugsweise reflexionsfrei ab.
Bevorzugt durchflutet ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM von der anderen Seite des Trägersubstrats 1360 die Sensorelementschicht 14305 mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte, die beispielsweise in x-Richtung von einer maximalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_max} zu einer minimalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_min} hin abnimmt und die beispielsweise in y-Richtung von einer maximalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_max} zu einer minimalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_min} hin abnimmt. Natürlich sind andere Verläufe denkbar.
Hierdurch verschiebt sich die Lage der V-Formation (22, 25, 30) der 2 in der Vertikalen der 2 für jeden Punkt der Sensorelementschicht 14305 oberhalb des Wellenleiters, hier der Tri-Plate-Leitung 6980. Somit lässt der Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(x, y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters, hier der Tri-Plate-Leitung 6980, Rückschlüsse auf das Mikrowellenspektrum des Mikrowellensignals µW zu.
Bevorzugt umfasst das Sensorsystem in einem Speicher RAM, NVM des Sensorsystems über eine Datenbank einer Vielzahl von Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_ist(x, y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der Wellenleiterkoordinaten x, y für die jeweiligen Verläufe der beiden Äste des Wellenleiters, hier der Tri-Plate-Leitung 6980, für verschiedene bei der Erfassung dieser Messwertverläufe bekannte Mikrowellenfrequenzen ω_µW des Mikrowellensignals µW und/oder computerimplementierte Modelle und/oder computerimplementierte Approximationsfunktionen, die diese Messwerte liefern können. Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV mit deren Hilfe für verschiedene Mikrowellenfrequenzen ω_µW einen Korrelationswert K(ω_µW) zwischen den Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_LIB(x) bzw. I_LIB(y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters aus der Datenbank oder den computerimplementierten Modellen oder den computerimplementierten Approximationsfunktionen einerseits und dem aktuell gemessenen Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_ist(x) bzw. list(y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters.
Für den waagerechten Teil des Wellenleiters (siehe 152) bilden wir den Korrelationswert K_w(ω_µW) beispielsweise durch Bildung eines L2-Produkt-Integrals: $K_{2} (ω_{μ W}) = \int_{x_{a}}^{x_{b}} I_{L I B} (x) * I_{i s t} (x_{0} + x) d x$
Für den senkrechten Teil des Wellenleiters (siehe 152) bilden wir den Korrelationswert K_s(ω_µW) beispielsweise durch Bildung eines L2-Produkt-Integrals: $K_{s} (ω_{μ W}) = \int_{y_{a}}^{y_{b}} I_{L I B} (y) * I_{i s t} (y_{0} + y) d y$
Da jeder Position x und y genau eine zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad(x) bzw. B_ad(y) zugeordnet ist, kann dieses L2-Produkt auch geschrieben werden als: $K_{w} (ω_{μ W}) = \int_{B_{a d} (x_{a})}^{B_{a d} (x_{b})} I_{L I B} (x (B_{a d})) * I_{i s t} (x (B_{a d}) + x (B_{a d} (x_{0}))) d B_{a d}$
$K_{s} (ω_{μ W}) = \int_{B_{a d} (y_{a})}^{B_{a d} (y_{b})} I_{L I B} (y (B_{a d})) * I_{i s t} (y (B_{a d}) + y (B_{a d} (y_{0}))) d B_{a d}$
Die V-Formation (siehe 2 und 146) kann auf den linken Ast (22) oder den rechten Ast (25) beschränkt werden. Daher sollte vor der Einspeisung des Mikrowellensignals µW in den Wellenleiter 6980 im Falle der Nutzung des linken Asts (22) ein Tiefpassfilter (z.B. µWG_F_I) sicherstellen, dass das Mikrowellensignal µW keine Signalkomponenten mit einer Mikrowellenfrequenz ω_µW größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 mehr umfasst. Daher sollte vor der Einspeisung des Mikrowellensignals µW in den Wellenleiter 6980 im Falle der Nutzung des rechten Asts (25) ein Hochpassfilter (z.B. µWG_F_I) sicherstellen, dass das Mikrowellensignal µW keine Signalkomponenten mit einer Mikrowellenfrequenz ω_µW kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 mehr umfasst. in der Praxis ist die Realisierung des Tiefpassfilters und damit die Nutzung des linken Asts (22) der V-Formation (siehe 2) einfacher.
In dem Fall ist dann jeder zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad(x) bzw. B_ad(y) genau eine Mikrowellenfrequenz ω_µW(B_ad(x)) bzw. ω_µW(B_ad(y)) zugeordnet.
Das L2-Produkt kann dann geschrieben werden als: $\begin{array}{l} K_{w} (ω_{μ W} (B_{a d} (x_{0}))) \\ = \int_{ω_{μ W} (B_{a d} (x_{a}))}^{ω_{μ W} (B_{a d} (x_{b}))} I_{L I B} (x (B_{a d} (ω_{μ W}))) \\ * I_{i s t} (x (B_{a d} (ω_{μ W})) + x (B_{a d} (ω_{μ W} (B_{a d} (x_{0}))))) d ω_{μ W} \end{array}$
$\begin{array}{l} K_{s} (ω_{μ W} (B_{a d} (y_{0}))) \\ = \int_{ω_{μ W} (B_{a d} (y_{a}))}^{ω_{μ W} (B_{a d} (y_{b}))} I_{L I B} (x (B_{a d} (ω_{μ W}))) \\ * I_{i s t} (x (B_{a d} (ω_{μ W})) + y (B_{a d} (ω_{μ W} (B_{a d} (x_{0}))))) d ω_{μ W} \end{array}$
Ein solcher von den Mikrowellenfrequenzen ω_µW abhängiger Korrelationswert K_s(ω_µW), K_w(ω_µW) bezeichnet das hier vorgelegte Dokument als Hochfrequenzspektrum des Mikrowellensignals µW.
Es ist offensichtlich, dass für eine Vermessung der Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_ist(x) bzw. I_ist(y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters Magnetfeldkameras wie sie in 141 bis 143 beispielhaft dargestellt sind, besonders günstig sind.
Figur 154
154 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines selbstjustierten Sensorelements SE Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:

• Bereitstellen 15310 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• Bereitstellen 15320 eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
• Benetzen 15330 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
• Einspeisen 15340 elektromagnetischer Strahlung in das erste Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt.
• Entfernen 15350 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.

Typischerweise härtet das Trägermaterial TM nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
Figur 155
155 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines maskenjustierten Sensorelements SE am Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:

• Bereitstellen 15410 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• Bereitstellen 15420 eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
• Beschichten 15430 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
• Justieren 15440 einer Belichtungsmaske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360.
• Bestrahlen 15450 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) durch die Belichtungsmaske 5410 mit elektromagnetischer, wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt;
• Entfernen 15460 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.

Typischerweise härtet das Trägermaterial TM nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
Figur 156
156 zeigt eine Sensorelementschicht 45105 auf einem Trägersubstrat 1360 mit einer Tri-Plate-leitung 2380. Die Tri-Plate-Leitung 2380 umfasst den Signalleiter 1330, die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340, die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350, die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320. Die Durchkontaktierungen 4510 verbinden die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 mit dem nicht sichtbaren elektrisch leitender Rückseitenkontakt 1370.
Figur 157
157 zeigt das Trägersubstrat 1360 der 156 in drei Exemplaren, wobei der Anfang und das Ende der Tri-Plate-Leitung 6980 jeweils mit einer SMA-Buchse 15710, 15720 als beispielhafter Mikrowellenverbindung versehen sind. Die Sensorelementschichten 14305 sind mit einer Transportsicherung 15730 abgedeckt, die die Sensorelementschichten 14305 nicht berührt und mittels Klemmen an dem Trägersubstrat 1360 der 156 befestigt ist.
Figur 158
158 zeigt die Rückseite der Trägersubstrate 1360 der 157.
Figur 159
159 zeigt die noch flüssige Sensorelementschicht 4810 nach dem Auftragen auf das Trägersubstrat 1360.
Figur 160
160 zeigt die noch ungetrennten Trägersubstrate 1360 nach dem Auftragen der Sensorelementschicht 4810 .
Figur 161
161 zeigt die Dicke D_SE der Sensorelementschicht 14305 nach dem Aushärten des Trägermaterials TM von der Seite des Trägersubstrats 1360 aus gesehen.
Bezugszeichenliste
Bezugszeichen mit Zahlen

1: Diagramm der Resonanzlinien des Anteils mit Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW an der der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines mit NV-Zentren versehenen Diamant-Einkristalls in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 1 aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse des Diagramms 1 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist ein einzelner Diamantkristall in [111] gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds ausgerichtet. Das in dem Diagramm 1 dargestellte Verhalten ist aus dem Stand der Technik bekannt;
2: Resonanzlinie von NV-Zentren eines Diamant-Einkristalls für die Spinquantenzahl m_s=-1, der gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=-1;
3: Resonanz eines Einkristalls, der gegenüber dem Magnetfeld in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in einer der drei anderen Kristallrichtungen des Diamant-Einkristalls gegenüber der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=-1
4: Resonanzlinie von NV-Zentren eines Diamant-Einkristalls für die Spinquantenzahl m_s=+1, der gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in einer der drei anderen Kristallrichtungen des Diamant-Einkristalls gegenüber der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=+1;
5: Resonanzlinie von NV-Zentren eines Diamant-Einkristalls für die Spinquantenzahl m_s=+1, der gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=+1;
20: Diagramm der Resonanz der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber dem Magnetfeld ausgerichtet. Dieses Verhalten ist aus dem Stand der Technik bekannt.
22: untere Resonanzkante 22. Es handelt sich um die untere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds ausgerichtet.
23: untere mittlere Resonanzkante 23. Es handelt sich um die untere mittlere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet.
24: obere mittlere Resonanzkante 24. Es handelt sich um die obere mittlere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet.
25: obere Resonanzkante 25. Es handelt sich um die obere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet.
26: unteres Resonanzteilfeld. Es handelt sich um das untere Resonanzteilfeld der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren magnetischen Flussdichten B hin. Die untere mittlere Resonanzkante 23 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin weiter.
27: oberes Resonanzteilfeld. Es handelt sich um das obere Resonanzteilfeld der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren magnetischen Flussdichten B hin. Die obere mittlere Resonanzkante 24 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin weiter.
28: unteres Resonanzfeld. Es handelt sich um das untere Resonanzteilfeld der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 28 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu höheren magnetischen Flussdichten B hin weiter.
29: mittleres Resonanzminimum 29. Es handelt sich um das mittlere Resonanzminimum der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Das Resonanzminimum verläuft zwischen der unteren mittleren Resonanzkante 23 und der oberen mittleren Resonanzkante 24.Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das Resonanzminimum 29 zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin weiter.
30: Spitze der V-Formation 30 aus unterer Resonanzkante 22 und einer oberer Resonanzkante 25;
41: Linie 41 entlang derer der Arbeitspunkt des Sensorelements SE wandert, wenn für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk die Vorrichtung beispielsweise die wirksame magnetische Referenzflussdichte B_ref mittels Änderung der zusätzlichen wirksamen magnetischen Flussdichte B_adw verändert;
42: Schnittpunkt 42 der Linie 43 mit der unteren Resonanzkante 22;
43: Linie 43 entlang derer der Arbeitspunkt des Sensorelements SE wandert, wenn für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk die Vorrichtung beispielsweise die ein Mikrowellensignal µW mit der variierten Mikrowellenfrequenz ω_µW zumischt und sich hierdurch innerhalb des Sensorelements SE Mikrowellensignalanteile mit einer gemischten Mikrowellenfrequenz von ω_µWmix+=ω_µWnk+ω_µW und ω_µWmix-=ω_µWnk-ω_µW. ergeben;
45: Schnittpunkt 45 der Linie 43 mit der oberen Resonanzkante 25;
61: obere Referenzlinie 61;
62: untere Referenzlinie 62;
63: mittlere Referenzlinie 63;
64: Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist;
65: Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist;
66: Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist;
67: Steigung 67 der Kurve;
127: Polynomapproximation 127 der Kurve;
1310: elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;
1320: elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;
1330: Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;
1340: elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340;
1350: elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350;
1360: Trägersubstrat 1360. Insbesondere kann es sich um das Trägersubstrat 1360 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handeln. Bevorzugt ist das Trägersubstrat 1360 ein dielektrisches Substrat wie beispielsweise eine Keramik mit hoher Dielektrizitätszahl ε_r. Bei dem Trägersubstrat 1360 kann es sich auch um einen Halbleiterwafer, wie beispielsweise einen Silizium-Wafer oder einen CMOS-Wafer oder BiCMOS-Wafer oder einen Wafer aus einem Bipolar-Halbleiter-Prozess oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder ein Wafer aus einem II/VI-Material oder ein Wafer aus einem Mischkristallhableitermaterial oder einen Diamant-Wafer oder einen diamantbeschichteten Wafer handeln. Auch kann es sich bei dem Trägersubstrat 1360 um eine Isolationsschicht eines mikrointegrierten Schaltkreises und/oder eines MEMS-Bauteils oder einer mikro-optischen Systems oder eines mikro-elektro-optischen Systems oder eines mikrofluidischen Systems oder dergleichen handeln.
1370: elektrisch leitender Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;
1380: einzelne Mikrostreifenleitung 1380. Die beispielhafte einzelne Mikrostreifenleitung 1380 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen. Bevorzugt weist einzelne Mikrostreifenleitung 1380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand auf;
1410: linkes Sensorelement SE(1410) - links der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. - links der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. - links der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 bzw. - links der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 in der nichtleitenden linken Isolationslücke 2340 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 und der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 bzw. - links des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880;
1420: mittleres Sensorelement SE(1420) auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880;
1430: rechtes Sensorelement SE(1430) - rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. - rechts der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. - rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 zwischen der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 bzw. - rechts der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 in der nichtleitenden rechten Isolationslücke 2350 zwischen der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 und der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 bzw. - rechts des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880;
1440: Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE links der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um Mikrostreifenleitung 1380 handelt, bzw. b) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE links der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um eine Triplate-Leitung 2380 handelt, bzw. c) das die Mikrowellensignalquelle µWG in den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt;
1450: Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um Mikrostreifenleitung 1380 handelt, bzw. b) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um eine Triplate-Leitung 2380 handelt, bzw. c) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt, bzw. d) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt;
1460: Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE rechts der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um Mikrostreifenleitung 1380 handelt, bzw. b) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE rechts der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um eine Triplate-Leitung 2380 handelt, bzw. c) das die Mikrowellensignalquelle µWG in den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt;
1710: Sensorelement SE(1710), dass die elektrisch leitende Signalleitung 1330 umgibt. Im weitesten Sinne ist das Sensorelement SE(1710) eine Kombination der Sensorelemente 1410, 1420 und 1430;
1840: Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880. Der Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 ist eine nicht-leitende Isolationslücke im Sinne diese Dokuments;
1880: Schlitzleitung 1880. Die beispielhafte Schlitzleitung 1880 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 und eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nichtleitende linke Isolationsfläche 1340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen. Außerdem trennt ein elektrisch im Wesentlichen nicht-leitender Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880. Bevorzugt weist Schlitzleitung 1880 bezogen auf die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 als „heißen“ Außenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand auf;
2210: den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 überdeckendes Sensorelement SE(2210);
2340: elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340;
2350: elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350;
2380: Tri-Plate-Leitung 2380. Die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch leitende linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320. Bevorzugt weist die Tri-Plate-Leitung 2380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und die Gemeinschaft aus elektrisch leitender linken Signalmassefläche 1310, elektrisch leitender rechter Signalmassefläche 1320 und elektrisch leitendem Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektroden einen Wellenwiderstand auf;
2410: linkes Sensorelement SE(2410), das die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt;
2420: mittleres Sensorelement SE(2420), das die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt;
2430: rechtes Sensorelement SE(2430), das die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt;
2510: Isolationsschicht 2510;
2520: Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C;
4410: großes Sensorelement SE(4410) zu dem das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) verschmolzen sind;
4510: linke Durchkontaktierung 4510, die die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 mit dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 oder der beispielhaften Schlitzleitung 1880 elektrisch verbinden;
4520: rechte Durchkontaktierung 4520, die die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 mit dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 oder der beispielhaften Schlitzleitung 1880 elektrisch verbinden;
4610: linker optischer Wellenleiter LWL (4610) ;
4620: rechter optischer Wellenleiter LWL (4620) ;
4630: mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630);
4810: Sensorelementschicht 4810;
4910: Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H;
5210: linke Justiermarke 5210;
5220: rechte Justiermarke 5220;
6710: Abschlusswiderstände 6710. Die Abschlusswiderstände 6710 können beispielsweise zwischen den Leitungen der jeweiligen Wellenleitung und/oder den Leitungen und dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 geschaltet sein;
6810: linker Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830;
6820: rechter Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830;
6830: differentieller Signalleiter 6830 der beispielhaften differentiellen Mikrostripleitung 6880 bzw. der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 7080. Der differentielle Signalleiter 6830 kann Signale ggf. auch gleichzeitig im Gleichtaktbetrieb und im Gegentaktbetrieb übertragen. Im Gleichtaktbetrieb verhält der differentielle Signalleiter 6830 sich wie der Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 ;
6840: elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 ist eine nicht-leitende Isolationslücke im Sinne diese Dokuments;
6880: differentielle Mikrostreifenleitung 6880. Die beispielhafte differentielle Mikrostreifenleitung 6880 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine linke elektrisch leitende Signalleitung 6810 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 einerseits und der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 andererseits, eine rechte elektrisch leitende Signalleitung 6820 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 einerseits und der elektrisch im Wesentlichen nichtleitenden rechten Isolationsfläche 1350 andererseits. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 isoliert elektrisch den linken Signalleiter 6810 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830. Der linke Signalleiter 6810 und der rechte Signalleiter 6820 bilden zusammen den differentiellen Signalleiter 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gleichtaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gleichtaktansteuerung mit einem Gleichtaktsignal. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gegentaktaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron, aber mit unterschiedlichem Vorzeichen, eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gegentaktansteuerung mit einem Gegentaktsignal. Bevorzugt weist die differentiellen Mikrostripleitung 6880 bezogen auf den differentieller Signalleiter 6830 als „heißen“ Innenleiter einen Gleichtaktwellenwiderstand für eine Gleichtaktansteuerung auf und einen Gegentaktwellenwiderstand für eine Gegentaktansteuerung auf;
6980: differentielle Tri-Plate-Leitung 6980;
7110: linkes Leitungssensorelement SE(7110) auf der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880;
7120: rechtes Leitungssensorelement SE(7120) auf der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880;
7140: Richtung des Vektors 7340 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des linken Sensorelements SE(1410), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des linken Sensorelements SE(1410), wenn es sich um eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;
7150: Richtung des Vektors 7350 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des linken Leitungssensorelements SE(7110), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des linken Leitungssensorelements SE(7110), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;
7160: Richtung des Vektors 7360 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des mittleren Leitungssensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;
7170: Richtung des Vektors 7370 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des mittleren Leitungssensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;
7180: Richtung des Vektors 7380 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des rechten Leitungssensorelements SE(7120), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des rechten Leitungssensorelements SE(7120), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;
7190: Richtung des Vektors 7390 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430), wenn es sich um eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;
13320: vergrößertes mittleres Sensorelement SE(13320). Das vergrößerte mittlere Sensorelement SE(13320) entspricht einem mittleren Sensorelement SE(1420), das Eigenschaften der benachbarten Sensorelemente, beispielsweise des linken Leitungssensorelements SE(7110) und des rechten Leitungssensorelement SE(7120), mitaufweist. Das vergrößerte mittlere Sensorelement SE(13320)befindet sich im Wesentlichen auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880;
14301: Lichtsensorarray 14301 mit Elektronik (Ansteuerung, etc.). Vorzugsweise umfasst das Lichtsensorarray einen CCD-Kamerasensor oder dergleichen, wobei jedes CCD-Pixel des CCD-Kamerasensors einen Lichtsensor des Lichtsensorarrays im Sinne des hier vorgelegten Dokuments darstellt;
14302: Lichtquelle 14302. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um einen Laser oder eine LED handeln. Die Lichtquelle 14302 und/oder die MESA-Struktur (MESA) und/oder die ggf. verwendeten Silizium basierenden LEDs sind Lichtquellen LED im Sinne dieses Dokuments. Bevorzugt strahlt die Lichtquelle bei Versorgung mit elektrischer Energie Pumpstrahlung 13 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp ab;
14303: Beleuchtungsoptik 14303;
14304: optischer Filter (Shortpass) 14304;
14305: Sensorschicht 14305;
14306: optischer Filter (Longpass) 14306;
14307: abbildende Optik 14307;
14308: Gehäuse 14308;
14309: Trägermaterial I 14309;
14310: Verspiegelung 14310;
14311: Schicht 14311 mit Kristallen mit paramagnetischen Zentren. Bevorzugt umfasst diese Schicht eine Vielzahl von Nanokristallen, die vorzugsweise vollkommen zufällig, gleichverteilt orientiert sind und deren Dichte vorzugsweise im Wesentlichen nicht abhängig von der Position in der Schicht ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kristallen um Diamanten. Vorzugsweise handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Bei diesem Diamantmaterial handelt es sich bevorzugt um NV-reichem Diamantstaub in einem optisch transparentem Verbundmaterial, das für elektromagnetische Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und für elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen transparent ist.
14312: Trägermaterial II 14312;
14313: Pumpstrahlung 14313 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp;
14314: Fluoreszenzstrahlung 14314 mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl;
14315: Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301;
14316: vorzugsweise ebene Fläche 14316;
14319: Permanentmagnet, vorzugsweise ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM(14319);
14321: Sensorsystem 14321;
14322: Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305;
14323: Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305;
14324: Unterseite 14324 des Gehäuses 14308;
14326: der Abstand 14326 zwischen Sensorschicht 14305 und der Außenfläche des Gehäuses 14308 im Bereich der Sensorschicht 14305. In den hier vorgestellten Beispielen betrug der Abstand zwischen der Sensorschicht 14305 und der Oberfläche 14334 des Messobjekts 14317 weniger als 1mm;
14327: elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche;
14328: weiteres und/oder übergeordnetes Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise zur Bedienung des Sensorsystems 14321;
14329: Datenbus DB(14329) zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und Rechnersystem 14328 zur Bedienung des Sensorkopfes 14321;
14330: Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301. Die Aufbereitungsschaltung 14330 umfasst bevorzugt die Steuervorrichtung CTR und ggf. auch eine Mustererkennungsvorrichtung MEV oder Vorrichtungsteile derselben und einen oder mehrere Speicher (RAM, NVM), die flüchtige Speicher RAM und nichtflüchtige Speicher NVM umfassen können;
14331: Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301. Die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 umfassen in der Regel die Empfängerausgangssignale (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) oder die digitalisierten Empfängerausgangssignale (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301;
14332: Bildschirm14332;
14333: Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 zur Bedienung des Sensorsystems 14321 mit zumindest einer CPU;
14334: Oberfläche des Messobjekts 14334.;
14336: Schnittstellenschaltung 14336;
14337: Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337;
14338: Glasplatte 14338;
14340: optionales Dielektrikum 14340;
15010: Aufbringen 15010 des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf die Oberfläche des Trägersubstrats 1360;
15020: Anhärten des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360;
15030: Fotolack auf die Oberfläche des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 aufbringen
15040: Aushärten 15040 des Fotolacks;
15050: selektives Belichten 15050 des Fotolacks mit einer Maske, die gegenüber anderen Strukturen auf dem Trägersubstrats 1360 justiert ist, oder auf andere Weise;
15060: Entwickeln 15060 des Fotolacks mit Öffnung der Ätzöffnungen im Fotolack;
15070: Härten 15070 des Fotolackes;
15080: selektives Ätzen oder Lösen 15080 des freiliegenden kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 in den Ätzöffnungen;
15090: selektives Entfernen 15090 des Fotolacks;
15095: Aushärten 15095 des stehen gebliebenen kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360;
15310: Bereitstellen 15310 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
15320: Bereitstellen 15320 eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
15330: Benetzen 15330 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
15340: Einspeisen 15340 elektromagnetischer Strahlung in das erste Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt.
15350: Entfernen 15350 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.
15410: Bereitstellen 15410 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
15420: Bereitstellen 15420 eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung, der Aushärtestrahlung 4910, einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
15430: Beschichten 15430 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
15440: Justieren 15440 einer Belichtungsmaske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360;
15450: Bestrahlen 15450 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) durch die Belichtungsmaske 5410 mit elektromagnetischer, wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt;
15460: Entfernen 15460 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet;

AOX: Abdeckoxid AOX;
AWV: Auswertungsvorrichtung AWV;
B: magnetische Flussdichte B;
B0: Nullpunktsflussdichte B₀;
B22: untere wirksame magnetische Flussdichte B₂₂;
B23: untere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₃;
B24: obere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₄;
B25: obere wirksame magnetische Flussdichte B₂₅;
B29: wirksame magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉;
B61: magnetischen Flussdichte B₆₁, die der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist;
B62: magnetischen Flussdichte B₆₂, die der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist;
B63: magnetischen Flussdichte B₆₃, die der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist;
Bext: externe Flussdichte B_ext. Die externe Flussdichte B_ext umfasst den Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichtevektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist, und den Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichte Vektor parallel zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist. Sofern der Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichte Vektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist, unbekannt ist, ist der Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichte Vektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist, gleich der unbekannte externe wirksame magnetische Flussdichte B_nk;
Bg: gemittelte mittlere wirksame Flussdichte B_g;
BµW: Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignal µW;
Bnk: unbekannte externe wirksame magnetische Flussdichte B_nk. Die unbekannte externe wirksame magnetische Flussdichte B_nk ist der Anteil der unbekannten externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichtevektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist.
Boff: wirksame Offsetflussdichte B_off;
Bref: wirksame magnetische Referenzflussdichte B_ref,
BΣ: Gesamtflussdichte B_Σ, die das Sensorelement SE und die Nano-Diamanten ND durchflutet. Sie setzt sich zusammen aus der externen magnetischen Flussdichte B_etx und der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt.
CTR: Steuervorrichtung CTR;
CTR2: weitere Steuervorrichtung CTR2. Die weitere Steuervorrichtung CTR2 kann als Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung dienen. (Siehe 143.) Bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung 14330 die Steuervorrichtung CTR;
DB: Datenbus DB;
DLWL: Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL;
dIS1: Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380;
dIS2: Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380;
Dr: Drain-Gebiet Dr;
DrK: Drain-Kontakt DrK;
DRVL: Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c. Sofern es sich bei dem Magnetfelderzeugungsmittels L_c um eine oder mehrere Spulen, insbesondere Flachspulen, handelt bestromt die Treiberstufe DRVL bevorzugt das des Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Spulenstrom I_L. Ein Magnetfeldregler LCTR vergleicht Werte der magnetischen Flussdichte B mit einem Referenzwert und regelt die Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C mit elektrischer Energie und/oder die Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Spulenstrom I_L so nach, dass diese Änderung einer Differenz zwischen den Werten der magnetischen Flussdichte B und dem Referenzwert entgegenwirkt. Der Ein Magnetfeldregler LCTR erhält die Informationen über die Werte der magnetischen Flussdichte B entweder von separaten Magnetfeldsensoren und/oder von einer Steuervorrichtung CTR der vorschlagemäßen Vorrichtung;
ds: Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330;
dSE: Durchmesser d_SE des Sensorelements SE;
DSE: Dicke D_SE des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305;
dSL: Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 bzw. der Lücke 6840 einer differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. der Lücke 6840 einer differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980;
F1: dichroitischer Spiegel F1 oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL von der Pumpstrahlung LB für das Sensorelement SE;
F1_1: dichroitischer Spiegel F1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_1 des linken Sensorelements SE(1410) von der Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
F1_2: dichroitischer Spiegel F1_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_2 des mittleren Sensorelements SE(1420) von der Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
F1_3: dichroitischer Spiegel F1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_3 des rechten Sensorelements SE(1430) von der Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
F1_4: dichroitischer Spiegel F1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_4 des linken Leitungssensorelements SE(7110) von der Pumpstrahlung LB_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
F1_5: dichroitischer Spiegel F1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_5 des rechten Leitungssensorelements SE(7120) von der Pumpstrahlung LB_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
ffµW: Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW;
FL: Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE;
FL_1: Fluoreszenzstrahlung FL_1 des linken Sensorelements SE(1410);
FL_2: Fluoreszenzstrahlung FL_2 des mittleren Sensorelements SE(1420);
FL_3: Fluoreszenzstrahlung FL_3 des rechten Sensorelements SE(1430);
FL_4: Fluoreszenzstrahlung FL_4 des linken Leitungssensorelements SE(7110);
FL_5: Fluoreszenzstrahlung FL_5 des rechten Leitungssensorelements SE(7120);
fLED: LED -Modulationsfrequenz f_LED des LED-Modulationssignals S5w des Sendesignals S5 für das Sensorelement SE zur Modulation der Lichtquelle LED für das Sensorelement SE;
fLED_1: LED -Modulationsfrequenz f_{LED_1} des LED-Modulationssignals S5w_1 des Sendesignals S5_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Modulation der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
fLED_2: LED -Modulationsfrequenz f_{LED_2} des LED-Modulationssignals S5w_2 des Sendesignals S5_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Modulation der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
fLED_3: LED -Modulationsfrequenz f_{LED_3} des LED-Modulationssignals S5w_3 des Sendesignals S5_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Modulation der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
fLED_4: LED -Modulationsfrequenz f_{LED_4} des LED-Modulationssignals S5w_4 des Sendesignals S5_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das linke Leitungssensorelement SE(71100);
fLED_5: LED -Modulationsfrequenz f_{LED_5} des LED-Modulationssignals S5w_5 des Sendesignals S5_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
fmg: Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg;
fµW: Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;
FOX: Feld-Oxid FOX;
fRwm: Radiowellenmodulationsfrequenz f_Rwm;
FS2: zweiten Fangstruktur FS2;
G1: erster Signalgenerator G1;
G1_1: erster Signalgenerator G1 für das linke Sensorelement SE(1410);
G1_2: erster Signalgenerator G1 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
G1_3: erster Signalgenerator G1 für das rechte Sensorelement SE(1430);
G1_4: erster Signalgenerator G1 für das rechte Leitungssensorelement SE(7110);
G1_5: erster Signalgenerator G1 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);G2 zweiter Signalgenerator G2;
G2_I: erster zweiter Signalgenerator G2_I zur Erzeugung des ersten Mikrowellenmodulationssignals S5m_I;
G2_II: zweiter zweiter Signalgenerator G2_II zur Erzeugung des zweiten Mikrowellenmodulationssignals S5m_ll;
G2_III: dritter zweiter Signalgenerator G2_III zur Erzeugung des dritten Mikrowellenmodulationssignals S5m_lll;
G2_IV: vierter zweiter Signalgenerator G2_IV zur Erzeugung des vierten Mikrowellenmodulationssignals S5m_IV;
GA: Gate GA;
GOX: Gate-Oxid GOX;
JTAG: IEEE 1149 JATG-Test-Controller;
KL: kolloidaler Lack KL. Der kolloidale Lack KL umfasst bevorzugt das Trägermaterial TM, beispielsweise den UV-härtbaren NOA 61 Kleber und die Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND. Ggf. kann der kolloidale Lack KL zum Zeitpunkt der Verarbeitung ein Lösungsmittel LM zur Einstellung der Viskosität für den Belackungs- und/oder Druck- und/oder Dispensiervorgang umfassen;
LB: Pumpstrahlung LB;
LB_1: Pumpstrahlung LB_1 der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
LB_2: Pumpstrahlung LB_2 der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
LB_3: Pumpstrahlung LB_3 der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
LB_4: Pumpstrahlung LB_4 der Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
LB_5: Pumpstrahlung LB_5 der Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
LC: Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Das Magnetfelderzeugungsmittel L_C. kann beispielsweise eine elektrische Spule, insbesondere eine elektrische Flachspule auf der Rückseite des Schaltungsträgers 1360 (PCB), sein. Bevorzugt versorgt eine Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C das Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit elektrischer Energie. Im Falle einer Spule als Magnetfelderzeugungsmittel L_C bestromt Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C das Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Strom. Das Das Magnetfelderzeugungsmittel L_C kann im Sinne des hier vorgelegten Dokuments auch einen Permanentmagneten PM mit einer Positionierungsvorrichtung PV umfassen, wobei dann die Treiberstufe DRVL vorzugsweise die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM steuert. Je nach Positionierung des Permanentmagneten PM relativ zum Sensorelement SE durchflutet eine andere wirksame magnetische Flussdichte B_w das Sensorelement SE. Bevorzugt steuert der Magnetfeldregler LCTR die Treiberstufe DRVL;
Lc_1: erstes Magnetfelderzeugungsmittel L_{c_}1 für das erste Sensorelement SE des ersten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das erste Magnetfelderzeugungsmittel L_{c_}1 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.
Lc_2: zweites Magnetfelderzeugungsmittel L_{c_}2 für das zweite Sensorelement SE des zweiten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das zweite Magnetfelderzeugungsmittel L_{c_}2 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.
Lc_3: drittes Magnetfelderzeugungsmittel Lc_3 für das dritte Sensorelement SE des dritten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das dritte Magnetfelderzeugungsmittel Lc_3 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.
Lc_4: viertes Magnetfelderzeugungsmittel L_{c_}4 für das vierte Sensorelement SE des vierten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das vierte Magnetfelderzeugungsmittel L_{c_}4 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.
Lc_5: fünftes Magnetfelderzeugungsmittel Lc_5 für das fünfte Sensorelement SE des fünftem Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das fünfte Magnetfelderzeugungsmittel Lc_5 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.
LCTR: Magnetfeldregler LCTR. Der Magnetfeldregler LCTR vergleicht vorzugsweise Werte der magnetischen Flussdichte B mit einem Referenzwert und regelt die Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C mit elektrischer Energie und/oder die Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Spulenstrom I_L so nach, dass diese Änderung einer Differenz zwischen den Werten der magnetischen Flussdichte B und dem Referenzwert entgegenwirkt. Der Magnetfeldregler LCTR erhält die Informationen über die Werte der magnetischen Flussdichte B entweder von separaten Magnetfeldsensoren und/oder von einer Steuervorrichtung CTR der vorschlagemäßen Vorrichtung. Der Ein Magnetfeldregler LCTR kann beispielsweise in P-Regler und/oder ein PI-Regler und/oder ein PID-Regler oder dergleichen sein, wobei der Regler vorzugsweise in seiner Regelcharakteristik zumindest eine integrierende Eigenschaft aufweist. Der Magnetfeldregler LCTR erhält den Referenzwert vorzugsweise von einer Steuervorrichtung CTR der vorschlagemäßen Vorrichtung oder durch konstruktive Maßnahmen oder dergleichen. Die Steuervorrichtung CTR kann ggf. den Magnetfeldregler LCTR emulieren;
LDRV: Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED;
LDRV_1: Lichtquellentreiber LDRV_1 für die Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
LDRV_2: Lichtquellentreiber LDRV_2 für die Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
LDRV_3: Lichtquellentreiber LDRV_3 für die Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
LDRV_4: Lichtquellentreiber LDRV_4 für die Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
LDRV_5: Lichtquellentreiber LDRV_5 für die Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
LED: Lichtquelle LED;
LED_1: Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
LED_2: Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
LED_3: Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
LED_4: Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
LED_5: Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
λB: Belichtungswellenlänge λ_B;
λfl: Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl;
λH: Aushärtewellenlänge λ_H;
λpmp: Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp;
LIV: Mehrfachkorrelator LIV;
LIV_1: Mehrfachkorrelator LIV_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
LIV_2: Mehrfachkorrelator LIV_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
LIV_3: Mehrfachkorrelator LIV_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
LIV_4: Mehrfachkorrelator LIV_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
LIV_5: Mehrfachkorrelator LIV_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
λpmp: Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp;
LWL: Lichtwellenleiter LWL;
LWL_1: Lichtwellenleiter LWL_1(4610) für das linke Sensorelement SE(1410);
LWL_2: Lichtwellenleiter LWL_2(4630) für das mittlere Sensorelement SE(1420);
LWL_3: Lichtwellenleiter LWL_3(4620) für das rechte Sensorelement SE(1430);
LWL_4: Lichtwellenleiter LWL_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
LWL_5: Lichtwellenleiter LWL_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
LWL1: erster Lichtwellenleiter LWL1;
LWL2: zweiter Lichtwellenleiter LWL2;
M1: erster Multiplizierer M1;
M2: zweiter Multiplizierer M2;
M2L: zweite Metalllage M2L;
MDS: Musterdatensatz MDS. Bevorzugt umfasst dieser Musterdatensatz MDS den Datensatz eines erkannten Musters und oder eine Merkmalsvektor für eine Mustererkennung die die Steuervorrichtung CTR mit Hilfe eines computerimplementierten Programms zur Mustererkennung oder dergleichen durchführt. Typischerweise handelt es sich um den Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ. Typischerweise umfasst dieser Datensatz auch den Messfehlerwert, mit dem dieser Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ behaftet ist;
ME: optionale mechanische Hülle ME und/oder optische Abschirmung ME;
ME_1: optionale mechanische Hülle ME_1 und/oder optische Abschirmung ME_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
ME_2: optionale mechanische Hülle ME_2 und/oder optische Abschirmung ME_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
ME_3: optionale mechanische Hülle ME_3 und/oder optische Abschirmung ME_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
MESA: MESA-Struktur MESA;
MEV: Mustererkennungsvorrichtung MEV;
MIX: Mischer MIX;
MS: Magnetfeldsensor MS;
µW: Mikrowellensignal µW;
µW_I: erstes Mikrowellensignal µW_I;
µW_II: zweites Mikrowellensignal µW_II;
µW_III: drittes Mikrowellensignal µW_III;
µW_IV: viertes Mikrowellensignal µW_IV;
µWG_F_I: erstes Mikrowellenfilter µWG_F_I;
µWG_F_II: erstes Mikrowellenfilter µWG_F_II;
µWG_F_III: erstes Mikrowellenfilter µWG_F_III;
µWG_F_IV: erstes Mikrowellenfilter µWG_F_IV;
µW_G_I: erstes internes Mikrowellensignal µW_G_I;
µW_G_II: zweites internes Mikrowellensignal µW_G_II;
µW_G_III: drittes internes Mikrowellensignal µWG_III;
µW_G_IV: viertes internes Mikrowellensignal µW_G_IV;
µW_MX_I: erstes Mikrowellenmischsignal µW_MX_I;
µW_MX_II: zweites Mikrowellenmischsignal µW_MX_II;
µW_MX_III: drittes Mikrowellenmischsignal µW_MX_III;
µW_MX_IV: viertes Mikrowellenmischsignal µW_MX_IV;
µWG: Mikrowellensignalquelle µWG;
µWG_I: erste Mikrowellensignalquelle µWG_I;
µWG_II: zweite Mikrowellensignalquelle µWG_II;
µWG_III: dritte Mikrowellensignalquelle µWG_III;
µWG_IV: vierte Mikrowellensignalquelle µWG_IV;
µWG_MX_I: erster interner Mixer µW_G_I;
µWG_MX_II: zweiter interner Mixer µW_G_II;
µWG_MX_III: dritter interner Mixer µW_G_III;
µWG_MX_IV: vierter interner Mixer µW_G_IV;
ND: Diamant-Nano-Kristalle ND. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet mit dem Bezugszeichen ND nicht nur Diamanten, sondern ganz allgemein Kristalle, die paramagnetische Zentren aufweise können. Gleichwohl sind Diamantkristalle als Diamant-Nano-Kristalle ND bevorzugt. Als paramagnetische Zentren sind NV-Zentren in Diamant bevorzugt. Die kleinen stochastisch gleichverteilten Diamant-Nano-Kristalle ND im Material des Trägermaterials TM sind in einigen Figuren zur Verdeutlichung angedeutet. Bevorzugt sind die Diamant-Nano-Kristalle ND Kristalle, vorzugsweise Diamantkristalle, mit einer Größe kleiner 10µm , besser kleiner 5µm, besser kleiner 2µm, besser kleiner 1µm, besser kleiner 0,5µm, besser kleiner 0,2µm, besser, kleiner 0,1µm, kleiner 50nm, kleiner 20nm, , kleiner 10nm. Besonders bevorzugt sind Größen über 100nm, da Größen kleiner 100nm spezielle Oberflächeneffekte zwischen den paramagnetischen Zentren, insbesondere NV-Zentren und der jeweiligen Kristalloberfläche des betreffenden Diamant-Nano-Kristalls ND bzw. Kristalls hervorrufen können. Bevorzugt umfassen eine Vielzahl dieser Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. Kristalle ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant, die dann die Fluoreszenzstrahlung FL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB erzeugen.;
NVM: nicht flüchtiger Speicher NVM;
NW: N-Wanne NW;
oMS1: erste obere Metallblende oMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;
oMS2: zweite obere Metallblende oMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;
ωµW: Mikrowellenfrequenz ω_µW;
ωµW0: Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
ωµW22: untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
ωµW23: untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
ωµW24: obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
ωµW25: obere Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
ωµW29: Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
ωµWnk: unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
PD: Fotodetektor PD;
PD_1: Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
PD_2: Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
PD_3: Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
PD_4: Fotodetektor PD_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
PD_5: Fotodetektor PD_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
PM: Permanentmagnet PM, der beispielsweise als Magnetfelderzeugungsmittel L_C verwendet werden kann;
RAM: Speicher RAM, insbesondere flüchtiger Speicher;
RFG: Radiowellenquelle (RF-Quelle) RFG;
RW: Radiowellensignal RW;
S0: Empfangssignal S0;
S0_1: Empfangssignal S0_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
S0_2: Empfangssignal S0_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
S0_3: Empfangssignal S0_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
S0_4: Empfangssignal S0_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
S0_5: Empfangssignal S0_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
S1: verstärktes Empfängerausgangssignal S1 bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1;
S1_1: verstärktes Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
S1_2: verstärktes Empfängerausgangssignal S1_2 für das linke Sensorelement SE(1420) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_2 für das linke Sensorelement SE(1410);
S1_3: verstärktes Empfängerausgangssignal S1_3 für das linke Sensorelement SE(1430) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_3 für das linke Sensorelement SE(1430);
S1_4: verstärktes Empfängerausgangssignal S1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_3 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
S1_5: verstärktes Empfängerausgangssignal S1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
S3a: erstes Zwischensignal S3a des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV;
S3b: zweites Zwischensignal S3b des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV;
S4: Filterausgangssignal S4;
S4_1: Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
S4_2: Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
S4_3: Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
S4_4: Filterausgangssignal S4_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
S4_5: Filterausgangssignal S4_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);
S5: Sendesignal S5 zur Modulation der Lichtquelle LED;
S5_1: Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Modulation der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
S5_2: Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Modulation der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
S5_3: Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Modulation der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
S5_4: Sendesignal S5_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zur Modulation der Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
S5_5: Sendesignal S5_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das rechte linke Leitungssensorelement SE(7120);
S5m: Mikrowellenmodulationssignal S5m;
S5mq: invertiertes Mikrowellenmodulationssignal S5mq;
S5w: LED-Modulationssignal S5w;
S5w_1: LED-Modulationssignal S5w1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Modulation der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
S5w_2: LED-Modulationssignal S5w2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Modulation der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);
S5w_3: LED-Modulationssignal S5w3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Modulation der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
S5w_4: LED-Modulationssignal S5w4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zur Modulation der Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);
S5w_5: LED-Modulationssignal S5w5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das rechte linke Leitungssensorelement SE(7120);
S5wq: invertiertes LED-Modulationssignal S5wq;
SE: Sensorelement SE. Das Sensorelement SE umfasst typischerweise die Nano-Diamant-Kristalle ND und ein typischerweise verfestigtes Trägermittel TE. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt verschiedene Sensorelemente SE, insbesondere die Sensorelemente 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7110 und 7120, 13310 die sich nach Ausdehnung und Lage gegenüber den Leitungen unterscheiden;
SIS: Magnetfeldsensoransteuerung SIS;
Sr: Source-Gebiet Sr;
SrK: Source-Kontakt SrK;
TB: Datenschnittstelle des IEEE JATG-Test-Controllers JTAG und JTAG-Testdatenbus;
TM: Trägermaterial TM;
uMS1: erste untere Metallblende uMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 nach unten zum Trägersubstrat 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;
uMS2: zweite untere Metallblende uMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 nach unten zum Trägersubstrat 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;
V1: erster Verstärker V1;
V1_1: erster Verstärker V1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410);
V1_2: erster Verstärker V1_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das linke Sensorelement SE(1420);
V1_3: erster Verstärker V1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);
V1_4: erster Verstärker V1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal 51_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110)
V1_5: erster Verstärker V1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal 51_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

Glossar
Diamant-Nano-Kristalle ND
Bevorzugt verwendet die hier vorgestellte technische Lehre HD-NV-Diamanten als Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. Kristalle der Sensorelemente SE bzw. der Sensorelementschichten 14305. Das hier vorgelegte Dokument weist in diesem Zusammenhang auf die Schrift DE 10 2020 109 477 A1 hin.
Ein HD-NV-Diamant ist im Sinne der hier vorgelegten Schrift ein Kristall mit einer besonders hohen Dichte an paramagnetischen Zentren. Durch diese hohe Dichte an paramagnetischen Zentren zeigen die Fluoreszenzintensitätskurve und/oder die Fluoreszenzverzögerungskurve Fluoreszenzmerkmale, die Kopplungen dieser paramagnetischen Zentren mit anderen Kristallstrukturelementen verursachen. Solche andere Kristallstrukturelemente können beispielsweise sein:

i. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren gleicher Art, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
ii. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum nicht gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren gleicher Art, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein nicht gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
iii. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren anderer Art, also beispielsweise die Kopplung eines SiV-Zentrums und/oder TiV-Zentrums und/oder GeV-Zentrums und/oder SnV-Zentrums und/oder NiN4-Zentrums und/oder PbV-Zentrums und/oder ST1-Zentrums an ein gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
iv. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum nicht gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren anderer Art, also beispielsweise die Kopplung eines SiV-Zentrums und/oder TiV-Zentrums und/oder GeV-Zentrums und/oder SnV-Zentrums und/oder NiN4-Zentrums und/oder PbV-Zentrums und/oder ST1-Zentrums an ein nicht gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
v. Nukleare Spins mit magnetischem Moment von Isotopen mit einem solchen Spin, die an das ankoppelnde paramagnetischen Zentrum koppeln und die Teil des paramagnetischen Zentrums sind, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein den Kern des Stickstoffs im NV-Zentrum;
vi. Nukleare Spins mit magnetischem Moment von Isotopen mit einem solchen Spin, die an das ankoppelnde paramagnetischen Zentrum koppeln und die nicht Teil des paramagnetischen Zentrums sind, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein den Kern eines ¹³C-Isotops im Umfeld eines NV-Zentrums.

Die hohe Dichte an paramagnetischen Zentren einer Art, beispielsweise von NV-Zentren in Diamant als Kristall, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass der Abstand eines paramagnetischen Zentrums zu einem solchen anderen Kristallstrukturelement so gering ist, dass eine der oben angegebenen Kopplungen möglich wird. Dies hat zur Folge, dass die Fluoreszenzmerkmale, die eine solche Kopplung zwischen einem paramagnetischen Zentrum und einem anderen Kristallstrukturelement anzeigen, in der Fluoreszenzintensitätskurve bzw. der Fluoreszenzverzögerungskurve des Kristalls stärker ausgeprägt sind. Auf einen Diamanten mit einer hohen Dichte an NV-Zentren bedeutet dies, dass die Fluoreszenzmerkmale, die eine solche Kopplung zwischen einem NV-Zentrum und einem anderen Kristallstrukturelement anzeigen, in der Fluoreszenzintensitätskurve bzw. der Fluoreszenzverzögerungskurve des Diamanten stärker ausgeprägt sind.
Ein Merkmal, das beispielsweise für einen HD-NV-Diamanten kennzeichnend ist, ist die Kopplung eines NV-Zentrums an ein anderes NV-Zentrum. Ein solcher Diamant umfasst also ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter und äquivalenter NV-Zentren. Entsprechend dem Inhalt der hier vorgelegten Schrift ist dieser Diamant (HDNV) dann bevorzugt für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt. Der HD-NV-Diamant kann sich dann beispielsweise dadurch auszeichnen, dass die Intensitätswertkurve der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des NV-Zentren-Paares bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten (HDNV) externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL und/oder einen typischen Verzögerungsanstieg des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung äquivalenter Pare von NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den äquivalenten NV-Zentren hinweist.

An dieser Stelle weist die hier vorgelegte Schrift darauf hin, dass in der Regel Diamanten eine extrem hohe Dichte an P1-Zentren aufweisen. Daher führt eine Erhöhung der NV-Zentrendichte in der Regel nicht zu einer Veränderung des Fluoreszenzmerkmals, das auf eine NV/P1-Kopplung hinweist.
Die Größe der Diamant-Nano-Kristalle ND ist bevorzugt kleiner 1mm, besser kleiner 500µm, besser kleiner 200µm, besser kleiner 100µm , besser kleiner 50µm, besser kleiner 20µm, besser kleiner 10µm, besser kleiner 5µm, besser kleiner 2µm, besser kleiner 1µm, besser kleiner 500nm, besser kleiner 200nm, besser kleiner 100nm, besser kleiner 50nm. Die Größe der Diamant-Nano-Kristalle kann kleiner 20nm und/oder kleiner 10nm und/oder kleiner 5nm und/oder kleiner 2nm und/oder kleiner 1nm sein. Bei den Autoren besteht die Meinung, dass eine Größe von 50nm optimal ist, ohne dass entsprechende Experimente durchgeführt wurden. Gleiches gilt beim Einsatz von Kristallen, die andere Materialien aufweisen, und die Diamant-Nano-Kristalle ND funktionsäquivalent in den Sensorelementen SE ersetzen oder in den Sensorelementen SE ergänzen. Die technische Lehre dieses Dokuments ist somit ausdrücklich nicht auf Diamant-Nano-Kristalle ND mit Diamantkristallen und NV-Zentren beschränkt. Wenn in dem Text und/oder den Ansprüchen von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder NV-Zentren die Rede ist, kann eine fachkundige Person die Verwendung anderer Kristalle und/oder anderer paramagnetischer Zentren mitlesen. Diese müssen jedoch auf Eignung für den jeweiligen Anwendungsfall ausdrücklich erprobt werden.

Fluoreszenzmerkmale
Fluoreszenzmerkmale im Sinne der hier vorgelegten Schrift sind kennzeichnende Stellen in der Fluoreszenzintensitätskurve oder der Fluoreszenzverzögerungskurve. Die Fluoreszenzintensitätskurve ist dabei der Graph der Fluoreszenzintensitätswerte der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Diamant-Nano-Kristalls ND aus Diamant dargestellt gegen den Betrag der magnetischen Flussdichte B. Die Fluoreszenzverzögerungskurve ist dabei der Graph der zeitlichen Verzögerungswerte der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB oder gegenüber dem Modulationssignal S5 oder einem daraus abgeleiteten Signal dargestellt gegen den Betrag der magnetischen Flussdichte B.

Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzintensitätskurve sind lokale Minima und Maxima im Kurvenverlauf. Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzverzögerungskurve sind lokale Maxima und Minima im Kurvenverlauf. Die folgende Liste zählt die in den Vorarbeiten zu den zitierten Schriften ermittelten Fluoreszenzmerkmale eines HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer hohen Dichte an NV-Zentren auf. Diese kommen als Fluoreszenzmerkmale im Sinne dieser Schrift bei Verwendung eines Diamanten als Kristall einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung oder eines vorschlagsgemäßen Verfahren in Frage. Wenn in dieser Schrift von Fluoreszenzmerkmalen die Rede ist, sind zumindest die nachfolgenden Fluoreszenzmerkmale bei Verwendung eines Diamanten als Kristall einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung oder eines vorschlagsgemäßen Verfahren gemeint. Im Falle der Verwendung anderer Materialien (siehe auch Inhalt der ZPL-Tabelle) ergeben sich andere Fluoreszenzmerkmale, die aber in der Regel auf analoge Mechanismen zurückzuführen sind. Die Verwendung dieser anderen Materialien und der entsprechenden paramagnetischen Zentren und deren Fluoreszenzmerkmale ist von der Offenlegung der hier vorgelegten Schrift umfasst. Insbesondere ist darüber hinaus die Verwendung von Kristallen aus Elementen der II. Hauptgruppe und der VI. Hauptgruppe und der IV. Hauptgruppe von der hier vorgelegten Offenlegung umfasst. Isotopen der IV-Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und aus Mischkristallen Die Fluoreszenzmerkmale sind hierauf aber nicht beschränkt. Ggf. können weniger und mehr Fluoreszenzmerkmale verwendet werden:

Fluoreszenzmerkmalsgruppe	Nr.	Paar Nr des Fluoreszenzmerkmals	ca. Position in mT (ca. *Angabe) )**	Typ des Intensitätsextremums min=Minimum max=Maximum	Typ des Verzögerungsextremums min=Minimum max=Maximum	Fluoreszenz -merkmalskategorie
0mT	E_0.0,0	0	0,00 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_0.0,1b	1	2,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_0.0,2b	2	3,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_0.0,3b	3	5,30 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
9,5mT	E_9.5,8a	8	5,91 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,7a	7	6,70 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,6a	6	6,95 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,5a	5	7,21 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,4a	4	7,85 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,3a	3	8,12 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,2a	2	8,43 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,1a	1	8,82 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,0	0	9,38 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,1b	1	10,05 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,2b	2	10,55 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,3b	3	11,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,4b	4	11,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,5b	5	11,89 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,6b	6	12,12 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
34mT	E_34,11a	11	31,22 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,10a	10	31,67 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,9a	9	31,78 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,8a	8	32,00 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,7a	7	32,25 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,6a	6	32,63 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,5a	5	32,72 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,4a	4	32,96 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,3a	3	33,24 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,2a	2	33,53 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,1a	1	33,65 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,0	0	33,98 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_34,1b	1	34,28 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,2b	2	34,38 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,3b	3	34,72 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,4b	4	34,97 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,5b	5	35,24 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,6b	6	35,35 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,7b	7	35,74 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,8b	8	36,03 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,9b	9	36,30 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,10a	10	36,44 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,11b	11	36,67 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,12b	12	36,80 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,13b	13	36,97 mT	min	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
51,0mT	E_51.0,0	0	51,00 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
59,5mT	E_59.5,0	0	59,50 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
102,4mT	E_102.4,9a	9	97,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,8a	8	97,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,7a	7	98,00 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,6a	6	98,40 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,5a	5	98,90 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,4a	4	99,50 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,3a	3	100,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,2a	2	101,10 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,1a	1	101,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,0	0	102,40 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,1b	1	103,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,2b	2	103,80 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,3b	3	104,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,4b	4	105,50 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,5b	5	106,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,6b	6	106,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,7b	7	107,00 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,8b	8	107,30 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,9b	9	107,70 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
*) In dieser Schrift auch als kennzeichnende magnetischen Flussdichte B des Fluoreszenzmerkmals bezeichnet. Die jeweilige kennzeichnende magnetischen Flussdichte B des jeweiligen Fluoreszenzmerkmals ist jeweils den Zeichnungen entnommen. Die hier vorgelegte Schrift empfiehlt daher explizit bei der Nacharbeit der hier offengelegten technischen Lehre eine vorausgehende Nachmessung der präzisen Werte der kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B. Die Werte könnten ggf. mit einem Offset von max. +/-1mT und einem proportionalen Fehler von 1% versehen sein.

Im Wesentlichen
Der Begriff „im Wesentlichen bedeutet im Sinne der hier vorgelegten Schrift, dass Abweichungen von einem idealen Wert zugelassen sind, die daraus resultierenden technischen Wirkungen aber den angestrebten Zweck des Verfahrens oder der Vorrichtung nur so wenig beeinträchtigen, dass die Nutzbarkeit der technischen Vorrichtung bzw. des technischen Verfahrens für einen Nutzer nicht oder nur so wenig beeinträchtigt ist, dass der Nutzer die reale technische Wirkung im Vergleich zur idealen technischen Wirkung als ausreichend bewertet.
Kristall (HDNV)
Bevorzugt umfasst der das Objekt, das der hier vorgelegten Text als Kristall (HDNV) bezeichnet, ein einkristallines Material. Sofern es sich nicht um ein einkristallines Material handelt, sollten bevorzugt die Teilkristalle einkristallin sein und bevorzugt soweit gleichausgerichtet sein, dass die Fluoreszenzmerkmale sich im Wesentlichen in gleicher Weise ausprägen. Bevorzugt ist das Material des Kristalls (HDNV) Diamant.
Hierzu verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Schrift DE 10 2021 132 783 A1 .

Die in der hier vorgelegten Schrift offengelegten Prinzipien können aber auch mit anderen kristallinen Materialien Anwendung finden. Diamant ist aber besonders geeignet, da eine Kühlung der Elektronenspinkonfiguration auf wenige mK leicht durch Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) möglich ist und die T₂-Zeiten, insbesondere die von NV-Zentren, relativ lang sind. An einigen Stellen in diesem Text ist nur von Dimant die Rede. Hier können auch andere Kristalle eingesetzt werden. In dem Fall des Einsatzes anderer Kristalle aus anderen Materialien als Diamant verwenden die in dieser Schrift offengelegten Vorrichtungen und Verfahren andere paramagnetische Zentren mit anderen Pumpstrahlungswellenlängen (λ_pmp) und mit anderen Fluoreszenzwellenlängen (λ_fl). Besonders interessant sind hier Silizium-Kristalle, Germanium-Kristalle und Mischkristalle aus Elementen der IV.-Hauptgruppe des Periodensystems. In manchen Anwendungen sind die Kristalle isotopenrein. Isotopenrein im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material des Kristalls (HDNV)dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der paramagnetischen Zentren nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant als Material des Kristalls (HDNV) bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹²C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die kein magnetisches Moment haben. Dies zeigt sich so, dass beispielsweise in der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder der Fluoreszenzverzögerungskurve die Nebenfluoreszenzmerkmale (E_102.4,9a, E_102.4,8a, E_102.4,7a, E_102.4,6a, E_102.4,5a, E_102.4,4a, E_102.4,3a, E_102.4,2a, E_102.4,1a, E_102.4,1b, E_102.4,2b, E_102.4,3b, E_102.4,4b, E_102.4,5b, E_102.4,6b, E_102.4,7b, E_102.4,8b, E_102.4,9b) des 102.4mT-Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) nicht oder schwächer ausgeprägt sind. Umgekehrt kann es wünschenswert sein, dass die Nebenfluoreszenzmerkmale (E_102.4,9a, E_102.4,8a, E_102.4,7a, E_102.4,6a, E_102.4,5a, E_102.4,4a, E_102.4,3a, E_102.4,2a, E_102.4,1a, E_102.4,1b, E_102.4,2b, E_102.4,3b, E_102.4,4b, E_102.4,5b, E_102.4,6b, E_102.4,7b, E_102.4,8b, E_102.4,9b) des 102.4mT-Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) besonders stark ausgeprägt sind, da dies eine verbesserte Interpolation und Kalibrierung ermöglicht. Auf Diamant als Material des Kristalls (HDNV) bezogen heißt das, dass dann zur Erhöhung der Intensität der Nebenfluoreszenzmerkmale der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹³C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die ein magnetisches Moment haben. Eine weniger bevorzugte Möglichkeit ist, dass zur Erhöhung der Intensität der Nebenfluoreszenzmerkmale der Diamant bevorzugt einen erhöhten Anteil an ¹³C-Isotopen als Basis-Isotopen umfasst, die ein magnetisches Moment haben. Als normale Isotopen-Verteilung nimmt die hier vorgelegte Schrift folgende Verteilung an:

Isotop	Anteil K₀ der Isotope ohne magnetisches Moment an 100% C
Isotop ¹²C	98,94 %
Isotop ¹⁴C	Spuren
Gesamtanteil K_0G der Isotope ohne magnetisches Moment an 100% C	98,94%
Gesamtanteil K_1G der Isotope mit magnetischen Moment an 100% C	1,06%

Eine Verringerung des Faktors K_1G um mehr als 10% besser mehr als 25% fasst die hier vorgelegte Schrift als einen isotopenreinen Diamantkristall (HDNV) auf. Eine Erhöhung des Faktors K_1G um mehr als 10% und/oder besser um mehr als 25% und/oder besser um mehr als 50% und/oder um mehr als 100% und/oder besser um mehr als 250% und/oder besser um mehr als 500% und/oder besser um mehr als 1000% und/oder besser um mehr als 2500% und/oder besser um mehr als 5000% (auf K_1G>50%) fasst die hier vorgelegte Schrift als einen isotopenreinen Diamantkristall (HDNV) mit verstärkten Nebenfluoreszenzmerkmalen auf. Die Verwendung solcher Diamanten für quantentechnologische Systeme im Sinne der hier vorgelegten Schrift und/oder im Sinne der quantentechnologischen Vorrichtungen und Verfahren, insbesondere im Sinne der quantentechnologischen Sensorvorrichtungen und Messverfahren der Schriften DE 10 2020 101 784 B3 , DE 20 2020 106 110 U , PCT / DE 2020 / 100 953 , PCT / EP 2019 / 079 992 , PCT / EP 2020 / 068 110 , PCT / EP 2020 / 070 485 , PCT / DE 2021 / 100 069 , PCT / DE 2020 / 100 827 , WO 2020 239 172 A1 (PCT / DE 2020 / 100 430 ) WO 2001 073 935 A1 und WO 2021 013 308 A1 (PCT / DE 2020 / 100 648 ) und der in diesen zitierten Schriften ist Teil der hier vorgelegten Offenbarung soweit dies das jeweilige Recht des Anmeldestaates zulässt.
Das hier geschriebene gilt für den ganzen hier vorgelegten Text.
Pumpstrahlung λ_pmp
Definition
Die vorausgehenden Beschreibungsteile verwenden den Begriff Pumpstrahlung LB zum Pumpen der paramagnetischen Zentren der Kristalle bzw. der Diamant-Nano-Kristalle ND, der bevorzugt Diamant umfassen. Die Pumpstrahlung LB weist eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp auf. Werden andere Störstellenzentren als NV-Zentren in Diamant verwendet, so kann eine vorschlagsgemäße Vorrichtung bzw. ein vorschlagsgemäßes Verfahren Licht bzw. elektromagnetische Strahlung anderer Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp als Pumpstrahlung LB verwenden. Damit diese Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp die paramagnetischen Zentren in den Kristallen erreichen kann, sollte die Struktur ggf. auf der Oberfläche der Kristalle vorhandener elektrischer Leitungen und anderer Strukturen an der Oberfläche der Kristalle ein Passieren der Pumpstrahlung LB in Richtung auf die jeweiligen paramagnetischen Zentren zulassen. Vorzugsweise sind die Oberflächen der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND frei von solchen Leitungen und Strukturen.
Die hier vorgeschlagenen Sensorsysteme nutzen nun bevorzugt die HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer jeweiligen hohen Dichte an paramagnetischen Zentren in Form von NV-Zentren als Sensorelemente (SE, 14305), die die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB erfassen. Die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp veranlasst das jeweilige paramagnetische Zentrum oder die paramagnetischen Zentren bzw. die Gruppe oder die Gruppen paramagnetischer Zentren in den Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl bei Bestrahlung mit der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Typischerweise ist bei Verwendung von NV-Zentren in Diamant als paramagnetischen Zentren der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren so, dass diese rot erscheinen. Es hat sich gezeigt, dass in Verbindung mit NV-Zentren in Diamant als paramagnetischen Zentren der Kristalle bzw. Diamantnanokristalle ND prinzipiell Licht mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB von höchstens 700nm und mindestens 500nm besonders als Pumpstrahlung LB geeignet ist. Im Zusammenhang mit der Verwendung Kristallen anderer Materialien an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND oder zur Ergänzung für das Sensorelement SE und entsprechend anderer paramagnetischer Zentren können ganz andere Wellenlängenbereiche der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB die gleichen Funktionen in dem dann so modifizierten Sensorsystem erfüllen. Daher stellen die NV-Zentren hier nur ein Beispiel einer Ausführungsform eines solchen paramagnetischen Zentrums dar. Insbesondere bei der Verwendung eines NV-Zentrums in Diamant als paramagnetisches Zentrum in den Kristallen bzw. Diamant- Nano-Kristallen ND sollte die Pumpstrahlung LB eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Licht bzw. elektromagnetische Pumpstrahlung LB, die bei der Verwendung anderer paramagnetischer Zentren insbesondere auch in anderen Materialien als von NV-Zentren in Diamant zur Ausführung gleicher Funktionen verwendet wird, sind ebenfalls möglich. Die vorgeschlagenen Sensorsystem sind somit auch für andere geeignete paramagnetische Zentren, wie z.B. SiV-Zentrum und/oder TiV-Zentrum und/oder GeV-Zentrum und/oder SnV-Zentrum und/oder NiN4-Zentrum und/oder PbV-Zentrum und/oder ST1-Zentrum etc. anwendbar. Das NV-Zentrum in Diamant ist aber besonders geeignet und besonders gut, z.B. wie oben beschrieben, und in hoher Dichte mit hoher Fertigungsausbeute herzustellen. Zweckmäßigerweise wird die Pumpstrahlung LB der jeweiligen Pumpstrahlungsquelle hier der Lichtquelle LED, die vorzugsweise ein Laser oder eine LED ist, gepulst in Abhängigkeit von einem gepulsten Wechselanteil des LED-Modulationssignals S5w mittels des Sendesignals S5 gepulst. Das LED-Modulationssignal S5w wird als Messsignal d.h. als Referenzsignal für einen Look-In-Verstärker, Hier den Mehrfachkorrelator LIV, genutzt, um die in modulierte elektrische Ströme, insbesondere Fotoelektronenströme oder Spannungen beispielsweise eines Empfängerausgangssignals S0 umgewandelte Modulation der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL rauscharm zu verstärken. Es wurde erkannt, dass die gepulste Pulsmodulation der Pumpstrahlung LB und damit die gepulste Pulsmodulation der Wechselanteil des Sendesignals S5 bevorzugt kein 50% Tastverhältnis (Englisch Duty-Cycle) aufweisen sollte. Der der Wechselanteil des Sendesignals S5 besitzt eine Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5. Zu Beginn einer Modulationssignalperiode T_p liegt der Wert des Sendesignals S5 beim Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 minus dem Werts der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5. Der Wert des Sendesignals S5 steigt dann auf den Wert aus der Summe des Werts der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 plus dem Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 an. Für eine Modulationssignalplateauzeit verharrt dann der Wert des Sendesignals S5 im Wesentlichen auf diesem Werteniveau, um dann mit einer Modulationssignalabfallszeit auf den Wert aus der Differenz Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 minus dem Wert der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 abzufallen. Auf diesem Wert verharrt dann im Wesentlichen der Wert des Sendesignals S5 bis zum Ende der Modulationssignalperiode T_p der Wert des Sendesignals S5 dann wieder mit einer Modulationssignalanstiegszeit auf den Wert aus der Summe der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 plus dem Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 ansteigt. Bevorzugt wird der maximale Wert der Pulse des Wechselanteils des Sendesignals S5 in Form der Summe der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 plus dem Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 maximiert, um eine maximale Intensität der Pumpstrahlung LB zu den Zeiten zu erreichen, in denen die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, Pumpstrahlung LB aussendet. Dies hat den Zweck, den Kontrast zu maximieren, da der Kontrast nicht linear von der Intensität der Pumpstrahlung LB, die die paramagnetischen Zentren erreicht, abhängt und zu großen Intensitäten Pumpstrahlung LB hinzunimmt. Dies ist für einzelne NV-Zentren in Diamant, also nicht für HD-NV-Diamanten, wie sie hier beschrieben sind, beispielsweise aus der Schrift Staacke, R., John, R., Wunderlich, R., Horsthemke, L, Knolle, W., Laube, C, Glösekötter, P., Burchard, B., Abel, B., Meijer, J. (2020), „Isotropie Scalar Quantum Sensing of Magnetic Fields for Industrial Application“, Adv. Quantum Technol., doi:10.1002/qute.202000037, bekannt. Wir verweisen insbesondere auf die 3b und 3d jener Schrift. Durch eine hohe Dichte an paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND, wie beispielsweise durch eine hohe Dichte an NV-Zentren wie in einem HD-NV-Diamanten, wie er in den Schriften
DE 10 2021 132 780 A1 , DE 10 2021 132 781 A1 , DE 10 2021 132 782 A1 , DE 10 2021 132 783 A1 , DE 10 2021 132 784 A1 , DE 10 2021 132 785 A1, DE 10 2021 132 786 A1 , DE 10 2021 132 787 A1, DE 10 2021 132 788 A1 , DE 10 2021 132 790 A1 , DE 10 2021 132 791 A1 , DE 10 2021 132 793 A1 , DE 10 2021 132 794 A1 ,
beschrieben wird, kann der Kontrast über das in jenen Schriften gezeigte Maß hinaus gesteigert werden.
Das Tastverhältnis des Sendesignals S5 wird hierbei als Modulationssignalpulsdauer dividiert durch die Modulationssignalperiode T_p definiert. Modulationssignalpulsdauer plus Modulationssignalkomplementärzeit sind hier gleich der Modulationssignalperiode. Bevorzugt ist der Wechselanteil des Sendesignals S5 mit einem Tastverhältnis des Wechselanteils des Sendesignals S5 kleiner 50% und/oder besser kleiner 40% und/oder besser kleiner 30% und/oder besser kleiner 20% und/oder besser kleiner 10% pulsmoduliert. Bevorzugt handelt es sich also um einen ultrakurzen Puls mit möglichst hoher Amplitude. Bevorzugt ist dementsprechend das LED-Modulationssignal S5w daher mit einem Tastverhältnis kleiner 50% und/oder besser kleiner 40% und/oder besser kleiner 30% und/oder besser kleiner 20% und/oder besser kleiner 10% pulsmoduliert. Bevorzugt handelt es sich also um einen ultrakurzen Puls. Dieser ultrakurze Puls wird bevorzugt mit möglichst große Verstärkung in einen entsprechenden kurzen, möglichst intensiven Intensitätspuls der Intensität der Pumpstrahlung LB gewandelt. Da die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, mit dem Sendesignal S5 angesteuert wird, reproduziert sie typischerweise verzögert um eine Sendverzögerung im Wesentlichen das Sendesignal S5. Für die Berechnung vieler Anwendungen kann diese Sendverzögerung zu 0 s zur Vereinfachung angenommen werden. Dabei wird die Pumpstrahlungspulsdauer hier so definiert, dass der Intensitätspuls der Intensität der Pumpstrahlung LB ein Pumpstrahlungsintensitätsmaximum aufweist und dass die Pumpstrahlungsimpulsdauer eines Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB mit dem ersten Zeitpunkt des Überschreitens von 50% des Intensitätswerts des Pumpstrahlungsintensitätsmaximums minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB, durch die momentane Intensität des Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB beginnt und dass die Pumpstrahlungsimpulsdauer eines Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB mit dem zweiten Zeitpunkt des Unterschreitens von 50% des Intensitätswerts des Pumpstrahlungsintensitätsmaximums minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB, durch die momentane Intensität des Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB endet.
ZPL-Tabelle

Die Tabelle ist nur eine beispielhafte Zusammenstellung einiger möglicher paramagnetischer Zentren, die in Kristallen, die die Funktion der Diamant-Nano-Kristalle ND in diesem Dokument wahrnehmen können. Die funktionaläquivalente Nutzung anderer paramagnetischer Zentren in anderen Materialien der Kristalle ist ausdrücklich möglich. Für andere Kristalle und/oder paramagnetische Zentren als NV-Zentren ist eine Erprobung notwendig. Die Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp der Pumpstrahlung LB sind ebenfalls beispielhaft. Andere Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp sind in der Regel möglich, wenn sie kürzer als die Wellenlänge der anzuregenden ZPL sind.

Material des Kristalls ND	Störstellenzentrum	ZPL	beispielhafte Pumpstrahlungs wellenlänge (λ_pmp)	Referenz
Diamant	NV-Zentrum		520nm, 532nm
Diamant	SiV-Zentrum	738 nm	685 nm	/2/, /3/, /4/
Diamant	GeV-Zentrum	602 nm	532 nm	/4/, /5/
Diamant	SnV-Zentrum	620 nm	532 nm	/4/, /6/
Diamant	PbV-Zentrum	520 nm,	450 nm	/4/, /7/
		552 nm		/4/, /7/
		715 nm	532 nm	/7/
Diamant	ST1-Zentrum	555 nm	532 nm	/15/
Diamant	TR12-Zentrum	471 nm	410 nm	/16/
Silizium	G-Zentrum	1278,38 nm	637 nm	/8/
Siliziumkarbid	V_SI-Zentrum	862 nm(V1) 4H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
		858,2 nm(V1') 4H	1330 nm	/1/, /9/, /10/
		917 nm(V2) 4H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
		865 nm(V1) 6H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
		887 nm(V2) 6H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
		907 nm(V3) 6H	1330 nm	/1/, /9/, /10/
Siliziumkarbid	DV-Zentrum	1078-1132 nm 6H	1330 nm	/9/
Siliziumkarbid	V_CV_SI-Zentrum	1093-1140 nm 6H	1330 nm	/9/
Siliziumkarbid	CAV-Zentrum	648.7 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
		651.8 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
		665.1 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
		668.5 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
		671.7 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
		673 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
		675.2 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
		676.5 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
Siliziumkarbid	N_CV_SI-Zentrum	1180 nm-1242 nm 6H	1330 nm	/9/, /13/, /14/

Liste der Referenzliteratur zu obiger Tabelle

/1/ Marina Radulaski, Matthias Widmann, Matthias Niethammer, Jingyuan Linda Zhang, Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Konstantinos G. Lagoudakis, Nguyen Tien Son, Erik Janzen, Takeshi Ohshima, Jörg Wrachtrup, Jelena Vučković, „Scalable Quantum Photonics with Single Color Centers in Silicon Carbide", Nano Letters 17 (3), 1782-1786 (2017), DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05102, arXiv:1612.02874
/2/ C. Wang, C. Kurtsiefer, H. Weinfurter, and B. Burchard, „Single photon emission from SiV centres in diamond produced by ion implantation" J. Phys. B: At. Mol.Opt. Phys., 39(37), 2006
/3/ Björn Tegetmeyer, „Luminescence properties of SiV-centers in diamond diodes“ Promotionsschrift, Universität Freiburg, 30.01.2018
/4/ Carlo Bradac, Weibo Gao, Jacopo Forneris, Matt Trusheim, Igor Aharonovich, „Quantum Nanophotonics with Group IV defects in Diamond“, DOI: 10.1038/s41467-020-14316-x, a rXiv:1906.10992
/5/ Rasmus Høy Jensen, Erika Janitz, Yannik Fontana, Yi He, Olivier Gobron, Ilya P. Radko, Mihir Bhaskar, Ruffin Evans, Cesar Daniel Rodriguez Rosenblueth, Lilian Childress, Alexander Huck, Ulrik Lund Andersen, „Cavity-Enhanced Photon Emission from a Single Germanium-Vacancy Center in a Diamond Membrane“, arXiv:1912.05247v3 [quant-ph] 25 May 2020
/6/ Takayuki Iwasaki, Yoshiyuki Miyamoto, Takashi Taniguchi, Petr Siyushev, Mathias H. Metsch, Fedor Jelezko, Mutsuko Hatano, „Tin-Vacancy Quantum Emitters in Diamond", Phys. Rev. Lett. 119, 253601 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.253601, arXiv:1708.03576 [quant-ph]
/7/ Matthew E. Trusheim, Noel H. Wan, Kevin C. Chen, Christopher J. Ciccarino, Ravishankar Sundararaman, Girish Malladi, Eric Bersin, Michael Walsh, Benjamin Lienhard, Hassaram Bakhru, Prineha Narang, Dirk Englund, „Lead-Related Quantum Emitters in Diamond" Phys. Rev. B 99, 075430 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075430, arXiv:1805.12202 [quant-ph]
/8/ M. Hollenbach, Y. Berencen, U. Kentsch, M. Helm, G. V. Astakhov „Engineering telecom single-photon emitters in silicon for scalable quantum photonics" Opt. Express 28, 26111 (2020), DOI: 10.1364/OE.397377, arXiv:2008.09425 [physics.app-ph]
/9/ Castelletto and Alberto Boretti, „Silicon carbide color centers for quantum applications“ 2020 J. Phys. Photonics2 022001
/10/ V. Ivády, J. Davidsson, N. T. Son, T. Ohshima, I. A. Abrikosov, A. Gali, „Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide", Phys. Rev.B, 2017, 96,161114
/11/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov, „First principles predictions of magneto-optical data for semiconductor point defect identification: the case of divacancy defects in 4H-SiC", New J. Phys., 2018, 20, 023035
/12/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, T. Ohshima, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov „Identification of divacancy and silicon vacancy qubits in 6H-SiC", Appl. Phys. Lett. 2019, 114, 112107
/13/ S. A. Zargaleh, S. Hameau, B. Eble, F. Margaillan, H. J. von Bardeleben, J. L. Cantin, W. Gao , „Nitrogen vacancy center in cubic silicon carbide: a promising qubit in the 1.5µm spectral range for photonic quantum networks" Phys. Rev.B, 2018, 98, 165203
/14/ S. A. Zargaleh et al „Evidence for near-infrared photoluminescence of nitrogen vacancy centers in 4H-SiC" Phys. Rev.B, 2016, 94, 060102
/15/ P. Balasubramanian, M. H. Metsch, Reddy, R. Prithvi, J. Lachlan, N. B. Manson, M. W. Doherty, F. Jelezko, „Discovery of ST1 centers in natural diamond" Nanophotonics, Vol. 8, Nr. 11, 2019, Seiten 1993-2002. https://doi.org/10.1515/nanoph-2019-0148
/16/ J. Foglszinger, A. Denisenko, T. Kornher, M. Schreck, W. Knolle, B. Yavkin, R. Kolesov, J. Wrachtrup „ODMR on Single TR12 Centers in Diamond“ arXiv:2104.04746v1 [physics.optics]

Radiowellen vs. Mikrowellen
Radiowellen des Niederfrequenzbereiches sind im Sinne des hier vorgelegten Dokuments elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 3Hz bis 30kHz, dem Niederfrequenzbereich.
Radiowellen des Radiowellenfrequenzbereiches sind im Sinne des hier vorgelegten Dokuments elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 30kHz bis 300MHz, dem Radiowellenfrequenzbereich.
Mikrowellen des Mikrowellenfrequenzbereiches sind im Sinne des hier vorgelegten Dokuments elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 300MHz bis 300GHz, dem Mikrowellenfrequenzbereich.
Streifenleitungstechnik für Wellenleiter
Die Streifenleitungstechnologie für die Verwendung im Zusammenhang mit Wellenleitern, insbesondere die hier erwähnten beispielhaften Wellenleitern (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), ist eine Methode zur Übertragung elektrischer Signale vorzugsweise in Hochfrequenzanwendungen. Dabei werden die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) auf einer isolierenden Substratschicht (Trägersubstrat 1360) angeordnet, um eine effiziente und kontrollierte Signalübertragung zu ermöglichen. Hier sind einige der wichtigsten Funktionselemente der Streifenleitungstechnologie:

1. Leiterbahnen: In der Streifenleitungstechnologie umfassen die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) Metallstreifen, die auf dem Substrat (Trägersubstrat 1360) angebracht sind. Diese Metallstreifen Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) dienen zur Übertragung des elektrischen Signals.
2. Substrat(Trägersubstrat 1360): Das Substrat (Trägersubstrat 1360) ist eine elektrisch isolierende Schicht, auf der die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) platziert werden. Typischerweise besteht das Substrat (Trägersubstrat 1360) aus Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder aus halbleiten Materialien, wie beispielsweise Stücken von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie und/oder beispielsweise Stücken von MEMS-Wafern und/oder beispielsweise Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücken von MOEMS-Wafern etc. Beispielsweise können diese Stücke von CMOS-Wafern oder Stücken von BiCMOS-Wafern oder Stücke von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder Stücke von MEMS-Wafern und/oder Stücke von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder Mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente umfassen. Die se wiederum können Unterfunktionselemente umfassen, die mit den paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren der Sensorelementschicht 14305 und oder Sensorelementen SE wechselwirken.
3. Dielektrikum: Das Dielektrikum ist das isolierende Material, das die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) umgibt und sie voneinander trennt. Es wird verwendet, um die Signalintegrität der Signale auf den Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) zu erhalten und unerwünschte Signalverluste zu minimieren. Bei Streifenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) wird häufig Luft oder ein spezielles Dielektrikum mit niedrigem Verlust wie beispielsweise PTFE verwendet.
4. Impedanzkontrolle (Kontrolle des Wellenwiderstands): In der Streifenleitungstechnologie ist die Impedanzkontrolle des Wellenwiderstands der Wellenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) ein wichtiger Aspekt. Die Breite und Geometrie der Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) sowie die Eigenschaften des Dielektrikums werden so gestaltet, dass die gewünschte Impedanz (Wellenwiderstand) des Übertragungssystems erreicht wird. Dies gewährleistet eine effiziente Signalübertragung und minimiert Reflexionen.
5. Abschlusswiderstände (6710): Abschlusswiderstände (6710) werden am Ende einer Streifenleitung (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) platziert, um Reflexionen zu minimieren und die Signalintegrität zu verbessern. Sie werden verwendet, um die Impedanz (Wellenwiderstand) der Streifenleitung Wellenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) abzuschließen und eine effiziente Signalübertragung zu gewährleisten.
6. Verbindungsstrukturen: In der Streifenleitungstechnologie werden verschiedene Verbindungsstrukturen wie T-Verbinder, Kreuzverbinder und S-Verbinder verwendet, um Leiterbahnen(Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) und/oder verschiedene Streifenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) miteinander zu verbinden, Signale zu verzweigen oder zu kombinieren.

Diese Funktionselemente sind grundlegend für die Gestaltung und den Betrieb von Streifenleitungen in Hochfrequenzanwendungen. Sie ermöglichen eine präzise Signalübertragung und eine hohe Leistungsfähigkeit in Bereichen wie der Hochfrequenzkommunikation, Mikrowellen- und Radartechnik, Leistungselektronik und vielem mehr.
Unter Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/Streifenleitung) finden sich folgende Funktionselemente (Zitat):

„Einfache Bauelemente wie Kondensatoren und Induktivitäten lassen sich direkt durch besonders dimensionierte Streifen erzeugen. So haben lange, dünne Leiter eine induktive, dagegen breite, kurze eine kapazitive Wirkung. Neben diesen klassischen Bauelementen lassen sich noch weitere für die Hochfrequenztechnik typische Bauelemente direkt mit Streifen realisieren.

Dazu gehören:

• Sumpf (reflexionsfreier Abschluss)
• Impedanzanpassung, induktive oder kapazitive Kopplung
• Reflektor, Reihenschwingkreis, Parallelschwingkreis

Aus diesen Grundelementen lassen sich komplexere Funktionseinheiten herstellen:

• Richtkoppler
• Leistungsteiler
• Filter (Bandpass, Bandsperre, Hochpass, Tiefpass)
• Frequenzweichen
• Übertrager zur Aus- und Einkopplung, Potentialtrennung, Impedanz- oder Symmetrieanpassung

Diskrete Bauelemente, wie sie auf normalen Platinen verwendet werden, können auch auf eine Mikrostreifenleiterschaltung gelötet werden, wenn man ihre Abmessungen und gegenseitige Beeinflussung berücksichtigt. Besonders geeignet sind SMD-Bauteile. Teilweise werden auch SMD-Bauformen speziell für diesen Fall gestaltet. Das ist besonders bei aktiven Elementen wie Transistoren oder Dioden der Fall."
In der Mikrostreifenleitungstechnik lassen sich verschiedene Mikrowellenbauelemente realisieren.
Hier sind einige der wichtigsten:

1. Mikrostreifenleitung: Eine Mikrostreifenleitung ist eine geprägte Leiterbahn auf einer Dielektrikumsschicht, die auf einem leitenden Substrat liegt. Sie dient als Übertragungsmedium für Mikrowellensignale.
2. Mikrostreifen-Übergang: Ein Mikrostreifen-Übergang ermöglicht den Anschluss von zwei Mikrostreifenleitungen mit unterschiedlichen Impedanzen.
3. Mikrostreifenfilter: Ein Mikrostreifenfilter ist ein elektronisches Bauelement, das verwendet wird, um bestimmte Frequenzbereiche in einem Mikrowellensignal zu filtern. Es kann beispielsweise als Tiefpassfilter, Hochpassfilter oder Bandpassfilter ausgelegt sein.
4. Mikrostreifen-Koppler: Ein Mikrostreifen-Koppler wird verwendet, um ein Mikrowellensignal von einer Mikrostreifenleitung auf eine andere zu übertragen. Es gibt verschiedene Arten von Kopplern, wie z.B. Richtkoppler, Hybridkoppler und Ringkoppler.
5. Mikrostreifen-Phasenschieber: Ein Mikrostreifen-Phasenschieber ist ein Bauelement, das verwendet wird, um die Phase eines Mikrowellensignals zu ändern. Es kann für Phasenmodulation, Phasensteuerung oder Phasenanpassung eingesetzt werden.
6. Mikrostreifen-Verzögerungsleitung: Eine Mikrostreifen-Verzögerungsleitung ist eine spezielle Form der Mikrostreifenleitung, die verwendet wird, um die Laufzeit von Mikrowellensignalen zu verzögern. Sie kann zur Phasenkorrektur, zur Signalverarbeitung oder zur Erzeugung von Verzögerungselementen eingesetzt werden.
7. Mikrostreifen-Schaltkreiselemente: In der Mikrostreifenleitungstechnik können auch verschiedene Schaltkreiselemente realisiert werden, wie z.B. Mikrostreifen-Dioden, Mikrostreifen-Transistoren, Mikrostreifen-Induktoren und Mikrostreifen-Kapazitäten. Diese werden in der Regel für aktive Schaltungen und passive Komponenten verwendet.

Es gibt noch viele weitere Mikrowellenbauelemente, die in der Mikrostreifenleitungstechnik eingesetzt werden können. Die genannten Beispiele sollten jedoch einen Überblick über die grundlegenden Bauelemente geben.
Die Verwendung dieser Funktionselemente zusammen mit den Sensorelementen SE und/oder Sensorelementschichten 14305 im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind Teil der Offenlegung des hier vorgelegten Dokuments.
Allgemeines zu verschiedenen Wellenleitungstypen
Dieser Abschnitt soll für beliebige Wellenleitungen und somit für das ganze Dokument gelten. Das hier vorgelegte Dokument erwähnt nur der Vollständigkeit halber, dass grundsätzlich immer das Vorhandensein ein oder mehrerer Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 7110, 7120, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410) auf einer Wellenleitung, hier der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und/oder der beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 und/oder der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1330 und/oder der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und/oder der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und/oder anderen vorzugsweise planaren Wellenleitern möglich ist. Dabei können immer mehre verschiedene dieser Typen von Sensorelemente SE zu einem Sensorelement SE „verschmolzen“ sein.
Vorzugsweise ist jedem dieser Sensorelemente SE zumindest ein Sensorelementkanal zugeordnet.
Sofern einem Sensorelemente SE mehr als ein Sensorelementkanal zugeordnet sind, sollte bevorzugt das Sensorelement unterschiedliche paramagnetische Zentren mit mindestens zwei unterschiedlicher Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp aufweisen und bevorzugt jeder Sensorelementkanal der mindestens zwei zugeordneten Sensorelementkanäle eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp dieser Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp verwenden, die von den Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp , die die anderen Sensorelementkanäle dieses Sensorelements SE verwenden, verschieden ist.
Einem Sensorelementkanal kann grundsätzlich im Sinne dieses Dokuments auch mehr als ein Sensorelement SE zugeordnet sein.
Das hier vorgelegte Dokument erwähnt nur der Vollständigkeit halber, dass grundsätzlich immer das Vorhandensein ein oder mehrerer Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 7110, 7120, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410) auf einer Wellenleitung, hier der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980, möglich ist. Dabei können ein oder mehr der Sensorelemente SE Nanokristalle ND mit paramagnetischen Zentren an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren paramagnetischen Zentren umfassen. Diese Nanokristalle ND mit paramagnetischen Zentren an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren paramagnetischen Zentren können insbesondere andere Kristalle als Diamantkristalle umfassen und daher andere paramagnetische Zentren als die hier erwähnten paramagnetischen Zentren in Diamant-Nanokristallen ND umfassen.
Im Falle der Verwendung solcher anderen Nanokristalle ND und/oder anderen paramagnetischen Zentren in Sensorelementen SE sollte insbesondere die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlungsquelle, insbesondere der Lichtquelle LED, des einem solchen Sensorelements SE zugeordneten Sensorelementkanals auf diese anderen paramagnetischen Zentren dieser ggf. anderen Nanokristalle ND angepasst sein. Vorzugsweise sollte LED-Modulationsfrequenz f_LED zumindest zwischen Sensorelementkanälen mit unterschiedlichen Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp unterschiedlich sein.
Im Falle der Verwendung solcher anderen Nanokristalle ND und/oder anderen paramagnetischen Zentren in Sensorelementen SE sollten ggf. auch die anderen Vorrichtungsteile der Sensorelementkanäle und/oder die Parameter zu deren Betrieb des einem solchen Sensorelements SE zugeordneten Sensorelementkanals auf diese anderen paramagnetischen Zentren dieser ggf. anderen Nanokristalle ND angepasst sein.
Die Positionierung der Struktur der 2 in der zweidimensionalen Parameterfläche aus magnetischer Gesamtflussdichte B_Σ bzw. zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad einerseits und deren Form ist von den verwendeten Nanokristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND und den verwendeten paramagnetischen Zentren abhängig. Typischerweise ist das Vorhandensein einer Struktur ähnlich der der 2 für einen als Diamant-Nano-Kristall ND eingesetzten Kristall und dessen Kristallmaterial sowie die in diesem Kristall benutzten und verwendeten paramagnetischen Zentren Voraussetzung für die Anwendung der hier beschriebenen technischen Lehre. Sofern andere Kristalle aus einem Material anders als Diamant und/oder andere paramagnetische Zentren als NV-Zentren in Diamant eingesetzt werden sollen, sollte bei einer Nacharbeit die Struktur der 2 oder eine funktionsäquivalente Struktur in entsprechenden Messwerten nachgewiesen werden.
Somit kann durch die Mikrowellenfrequenz f_µW die Selektion unterschiedlicher paramagnetischer Zentren vorgenommen werden. Es ist daher denkbar, dass eines oder mehr Sensorelemente SE verschiedene Nanokristalle ND mit paramagnetischen Zentren an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren paramagnetischen Zentren und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit verschiedenen paramagnetischen Zentren, beispielsweise SiV-Zentren und NV-Zentren, umfassen. Somit kann die vorgeschlagene Vorrichtung durch Verwendung unterschiedlicher Mikrowellenfrequenz f_µW unterschiedliche paramagnetische Zentren und damit ggf. auch unterschiedliche Sensorelemente SE adressieren.
Wie in den Beschreibungen der 13 bis 64 und 68 bis 134 dargestellt, kann durch eine unterschiedliche Positionierung und/oder Ausformung der Sensorelemente relativ zu den Vorrichtungselementen des jeweiligen Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) die Empfindlichkeit und Selektivität des jeweiligen Sensorelements SE bzgl. der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und/oder der externen magnetischen Flussdichte B_ext und/oder der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad und/oder der magnetischen Flussdichtekomponente B_µW des Mikrowellensignals µW gesteuert werden.
Des Weiteren kann durch die jeweilige LED-Modulationsfrequenz f_LED zwischen den Sensorelementen SE mit unterschiedlichen paramagnetischen Zentren unterschiedlicher zugehöriger Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp unterschieden werden.
Sensorelementkanal
Ein Sensorelementkanal im Sinne des hier vorgelegten Dokuments umfasst einen Lichtquellentreiber LDRV, eine Pumpstrahlungsquelle (LED), erste optische Mittel (LWL) zum Transport der Pumpstrahlung LB zum Sensorelement SE, zweite optische Mittel (LWL) zum Transport der Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE zum Fotodetektor PD, einen Fotodetektor PD, Mittel (F1) zum Abtrennen der Fluoreszenzstrahlung FL aus dem Gesamtstrahlungsspektrum vor dem Erreichen des Fotodetektors PD, ggf. Mittel (1380, 1880, 2380, 6880, 6980, µWG) zum Bestrahlen des Sensorelements SE mit elektromagnetischer Strahlung eines Mikrowellensignals µW, ggf. Mittel (µWG) zum Erzeugen des Mikrowellensignals µW, Mittel (G1, S5, S5w) zum Modulieren der Intensität der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle (LED) mit einem LED-Modulationssignal S5w, Mittel (G1) zum Erzeugen des LED-Modulationssignals S5w, Mittel (S5m, G2) zum Modulieren der Amplitude des Mikrowellensignals µW mittels eines Mikrowellenmodulationssignals S5m, Mittel (G2) zum Erzeugen des Mikrowellenmodulationssignals S5m, Mittel (V1) zur Aufbereitung des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD zu einem aufbereiteten (verstärktem, gefilterten und/oder digitalisierten) Empfängerausgangssignal 51, Mittel (LIV) zur Durchführung einer Mehrfachkorrelation zumindest zwischen dem aufbereiteten (verstärktem, gefilterten und/oder digitalisierten) Empfängerausgangssignal 51, dem LED-Modulationssignal S5w und ggf. dem Mikrowellenmodulationssignal S5m zur Erzeugung eines Korrelationsergebnisses beispielsweise zur Übergabe an die Steuervorrichtung CTR. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist das Sensorelement SE selbst nicht Teil des Sensorelementkanals.
Ein Sensorsystem umfasst somit vorzugsweise zumindest ein Sensorelement SE, einen oder mehrere Sensorelementkanäle und eine Steuervorrichtung CTR mit Speichern RAM, NVM zur Steuerung des Sensorkanals und zur Steuerung der Vorrichtungsteile des Sensorsystems und zur Kommunikation mit übergeordneten Rechnersystemen. Vorzugsweise kann ein solches Sensorsystem beispielsweise weitere Komponenten, wie Mittel (LCTR, LDRV, L_c) zur Erzeugung einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad und/oder Mittel (MS, SIS) zur Messung der Gesamtflussdichte B_Σ umfassen und/oder Mittel (MEV) zur Mustererkennung umfassen.
Potenzielle Wechselwirkung mit plasmonisch wirkenden Nanopartikeln im Sensorelement SE
Die Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren und/oder der anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND der Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE und insbesondere die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND der Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE kann beispielsweise mittels plasmonischer Kopplung durch optionale metallische Nanopartikel, die den Trägermaterialien TM von Sensorelementen SE ebenfalls beigemischt werden, modifiziert werden. In dem Fall kann dann beispielsweise ein Trägermaterial TM metallische Nanopartikel mit einem Durchmesser kleiner 200nm und/oder kleiner 100nm und/oder kleiner 50nm und/oder kleiner 20nm und/oder kleiner 10nm und/oder kleiner 5nm aufweisen, die später dann in dem verfestigten Trägermaterial TM eingelagert sind. Dies verbessert die Anwendbarkeit in speziellen Anwendungsfällen.
Die metallischen Nanopartikel wechselwirken dann typischerweise plasmonisch mit den NV-Zentren und/oder den anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND der Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE und beeinflussen dann so die Fluoreszenzstrahlung FL dieser NV-Zentren und/oder der anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND der Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE.
Diese metallischen Nanopartikel weisen typischerweise Gold und/oder Platin und/oder Palladium und/oder Graphit und/oder Graphene und/oder Chrom und/oder Silizium und/oder Germanium und/oder Zinn und/oder Schwefel und/oder Selen und/oder Tellur und/oder Magnesium und/oder Kalzium und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Titan und/oder Zirkon und/oder Hafnium und/oder Chrom und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Eisen und/oder Ruthenium und/oder Osmium und/oder Nickel und/oder Zinn und/oder Kadmium und/oder Quecksilber und/oder Cerium und/oder Neodym und/oder Samarium und/oder Gandolinium und/oder Dysprosium und/oder Erbium und/oder Ytterbium und/oder Thorium und/oder Proactinium und/oder Uran und/oder Plutonium auf. Wobei erstere besonders bevorzugt sind.
Die Atome des Metalls dieser optionalen Nanopartikel umfassen eines oder mehrerer Elemente des Periodensystems. Jedes dieser Elemente tritt in verschiedenen Isotopen in der Natur mit einem jeweiligen natürlichen Isotopenmischungsverhältnis auf. Jedes Isotop eines Elements weist dabei einen natürlichen Anteil entsprechend dem natürlichen Isotopenmischungsverhältnis dieses Elements auf. Hinsichtlich der dieser Anteile und der Werte verweist das hier vorgelegte Dokument auf die deutsche Patentanmeldung DE 10 2020 125 178 A1 der Anmelderin. Diese Isotope weisen jeweils ein magnetisches Kernmoment µ auf oder nichtaufweisen je nach Isotop. Bevorzugt weisen die metallischen Nanopartikel bei zumindest einem Element, das die metallischen Nanopartikel aufweisen, einen erhöhten Anteil im Isotopenmischungsverhältnis gegenüber dem natürlichen Anteil des Isotopenmischungsverhältnisses für zumindest eines der folgenden Isotope auf:

¹²C, ¹⁴C, ²⁸Si, ³⁰Si, ⁷⁰Ge, ⁷²Ge, ⁷⁴Ge, ⁷⁶Ge, ¹¹²Zn, ¹¹⁴Zn, ¹¹⁶Zn, ¹¹⁸Zn, ¹²⁰Zn, ¹²²Zn, ¹²⁴Zn, ¹⁶O, ¹⁸O, ³²S, ³⁴S, ³⁶S, ⁷⁴Se, ⁷⁶Se, ⁷⁸Se, ⁸⁰Se, ⁸²Se, ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²⁴Te, ¹²⁶Te, ¹²⁸Te, ¹³⁰Te, ²⁴Mg, ²⁶Mg, ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca, ⁴⁸Ca, ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁸Sr, ¹³⁰Ba, ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁸Ba, ⁴⁶Ti, ⁴⁸Ti, ⁵⁰Ti, ⁹⁰Zr, ⁹⁰Zr, ⁹²Zr, ⁹⁴Zr, ⁹⁶Zr, ¹⁷⁴Hf, ¹⁷⁶Hf, ¹⁷⁸Hf, ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr, ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁸Mo, ¹⁰⁰Mo, ¹⁸⁰W, ¹⁸²W, ¹⁸⁴W, ¹⁸⁶W, ⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁸Fe, ⁹⁶Ru, ⁹⁸Ru, ¹⁰⁰Ru, ¹⁰²Ru, ¹⁰⁴Ru, ¹⁸⁴Os, ¹⁸⁶Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁹⁰Os, ¹⁹²Os, ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶²Ni, ⁶⁴Ni, ¹⁰²Pd, ¹⁰²Pd, ¹⁰⁴Pd, ¹⁰⁶Pd, ¹⁰⁸Pd, ¹¹⁰Pd, ¹⁹⁰Pt, ¹⁹²Pt ¹⁹⁴Pt ¹⁹⁶Pt ¹⁹⁸Pt ⁶⁴Zn, ⁶⁶Zn, ⁶⁸Zn, ⁷⁰Zn, ¹⁰⁶Cd, ¹⁰⁸Cd ,¹¹⁰Cd ¹¹²Cd, ¹¹⁴Cd, ¹¹⁶Cd, ¹⁹⁶Hg, ¹⁹⁸Hg, ²⁰⁰Hg, ²⁰²Hg, ²⁰⁴Hg, ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce, ¹⁴²Ce, ¹⁴²Nd, ¹⁴⁴Nd, ¹⁴⁶Nd, ¹⁴⁸Nd, ¹⁵⁰Nd, ¹⁴⁴Sm, ¹⁴⁶Sm, ¹⁴⁸Sm, ¹⁵⁰Sm, ¹⁵²Sm, ¹⁵⁴Sm, ¹⁵²Gd, ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁸Gd, ¹⁶⁰Gd, ¹⁵⁶Dy, ¹⁵⁸Dy, ¹⁶⁰Dy, ¹⁶²Dy, ¹⁶⁴Dy, ¹⁶²Er, ¹⁶⁴Er, ¹⁶⁶Er, ¹⁶⁸Er, ¹⁷⁰Er, ¹⁶⁸Yb, ¹⁷⁰Yb, ¹⁷²Yb, ¹⁷⁴Yb, ¹⁷⁶Yb, ²³²Th, ²³⁴Pa, ²³⁴U, ²³⁸U, ²⁴⁴Pu.

Sonstige Hinweise
Die obige Beschreibung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt diese Offenbarung nicht auf die gezeigten und/oder beschriebenen Beispiele. Andere Variationen zu den offengelegten Beispielen können von denjenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse auf dem Gebiet verfügen, anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. Die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ und dessen Flexionen schließen eine Vielzahl nicht aus, während die Erwähnung einer bestimmten Anzahl von Elementen nicht die Möglichkeit ausschließt, dass mehr oder weniger Elemente vorhanden sind. Eine einzige Einheit kann die Funktionen mehrerer in der Offenbarung genannter Elemente erfüllen, und umgekehrt können mehrere Elemente die Funktion einer Einheit erfüllen. Zahlreiche Alternativen, Äquivalente, Variationen und Kombinationen sind möglich, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung verlassen wird.
Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Dies betrifft die gesamte hier vorgelegte Schrift und zwar insbesondere auch jede Aussage und jede Kombination aus Substantiv und Adjektiv in der hier vorgelegten Schrift. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Ein Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mit offenbart. Die jeweils geltende Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.
In der vorausgehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Die Beispiele in der Beschreibung und den Zeichnungen sollten als illustrativ betrachtet werden und sind nicht als einschränkend für das beschriebene spezifische Beispiel oder Element zu betrachten. Aus der vorausgehenden Beschreibung und/oder den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen können durch Abänderung, Kombination oder Variation bestimmter Elemente mehrere Beispiele abgeleitet werden. Darüber hinaus können Beispiele oder Elemente, die nicht wörtlich beschrieben sind, von einer fachkundigen Person aus der Beschreibung und/oder den Zeichnungen abgeleitet werden.
Liste der zitierten Schriften
Sofern im Rahmen der Nationalisierung einer internationalen Folgeanmeldung es das Recht des jeweiligen Rechtssystems des Staates, in dem die Nationalisierung der internationalen Anmeldung der hier vorgelegten Schrift erfolgt, eine Offenbarung per Referenz erlaubt ist, ist der Inhalt der folgenden Schriften vollumfänglicher Teil der hier vorgelegten Offenlegung.,

DE 10 2023 100 857.9
DE 10 2023 111 859.5
DE 10 2022 122 507.0
DE 10 2023 100 856.0
DE 10 2023 111 858 .7
DE 10 2019 121 028 A1
DE 10 2022 122 505.4
DE 10 2022 122 507.0
US 2022 / 0 307 997 A1
DE 10 2018 127 394 A1
DE 10 2020 129 319 A1
US 2017 / 0 322 244 A1
DE 10 2021 132 148 A1
DE 10 2023 100 856.0 ,
DE 10 2023 100 857.9 ,
DE 10 2023 111 858 .7
DE 10 2023 111 859.5
DE 10 2018 127 394 A1
DE 10 2018 127 394 A1
DE 10 2020 109 477 A1
DE 10 2021 132 783 A1
DE 10 2020 101 784 B3 ,
DE 10 2021 132 785 A1
DE 20 2020 106 110 U ,
EP 3 213 093 B1
PCT / DE 2020 / 100 953 ,
PCT / EP 2019 / 079 992 ,
PCT / EP 2020 068 110 ,
PCT / EP 2020 / 070 485 ,
PCT / DE 2021/100 069 ,
PCT / DE 2020 100 827,
WO 2020 239 172 A1 (PCT / DE 2020 / 100 430 )
WO 2001 073 935 A1
WO 2021 013 308 A1 (PCT / DE 2020 / 100 648 )
DE 10 2021 132 780 A1,
DE 10 2021 132 781 A1 ,
DE 10 2021 132 782 A1 ,
DE 10 2021 132 783 A1 ,
DE 10 2021 132 784 A1 ,
DE 10 2021 132 785 A1,
DE 10 2021 132 786 A1 ,
DE 10 2021 132 787 A1,
DE 10 2021 132 788 A1 ,
DE 10 2021 132 790 A1 ,
DE 10 2021 132 791 A1 ,
DE 10 2021 132 793 A1 ,
DE 10 2021 132 794 A1 ,
DE 10 2020 125 178 A1

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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims

Hochfrequenzspektrumanalysator zur spektralen Analyse eines externen Signals (S_ωnk) wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator ein oder mehrere Sensorelemente (SE, 14305) umfasst und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (L_c) umfasst und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) mit einer Längserstreckung mit einer Wellenleitererstreckungskoordinate (x) umfasst und wobei die Punkte auf dem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) längs der Längserstreckung des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) mit einer eineindeutigen Wellenleitererstreckungskoordinate (x) korrelieren und wobei die Sensorelemente (SE, 14305) oberhalb der Wellenleiters (SE, 14305) längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) platziert sind und wobei die Sensorelemente (SE, 14305) eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) umfassen und wobei die Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) paramagnetische Zentren umfassen und wobei die paramagnetische Zentren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren und wobei die Intensität (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Frequenz des Mikrowellensignals (µW) und der magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) am Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums innerhalb der Sensorelemente (SE, 14305) abhängt und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator das externe Signals (S_ωnk) oder ein mit dem externen Signal (S_ωnk) gefiltertes gemischtes Mikrowellenmischsignal (µW_MX_I) als Mikrowellensignal (µW) in den Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einspeist und wobei das Mikrowellensignal (µW) mit den paramagnetischen Zentren in den Sensorelementen (SE, 14305) wechselwirkt und wobei die Magnetfelderzeugungsvorrichtung (L_c) die Sensorelemente (SE, 14305) mit einem magnetischen Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte (B_ad(x), B_ad(y)) durchflutet, die zur jeweiligen Gesamtflussdichte (B_Σ) an der jeweiligen Position (x,y) des jeweiligen paramagnetischen Zentrums an der zugehörigen Wellenleitererstreckungskoordinate (x, y) beiträgt, und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator Mittel zu Erfassung des Messwertverlaufs des Intensitätsverlaufs (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) umfasst und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator dazu eingerichtet ist, aus einem erfassten Messwertverlauf des Intensitätsverlaufs (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf ein Hochfrequenzspektrum (K_s(ω_µW), K_w(ω_µW)) des externen Signals (S_ωnk) zu schließen.
Hochfrequenzspektrumanalysator wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator als Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einen ersten Wellenleiter (6980_I) umfasst und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator als Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einen zweiten Wellenleiter (6980_II) umfasst und wobei der erste Wellenleiter (6980_I) vom zweiten Wellenleiter (6980_II) verschieden ist und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator durch Mischung des externen Signals (S_ωnk) mit einem ersten internen Mikrowellensignal (µW_G_I) mit einer ersten internen Mikrowellenfrequenz (ω_{µW_I}) ein erstes Mikrowellensignal (µW_I) erzeugt und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator durch Mischung des externen Signals (S_ωnk) mit einem zweiten internen Mikrowellensignal (µW_G_II) mit einer zweiten internen Mikrowellenfrequenz (ω_{µW_II}) ein zweites Mikrowellensignal (µW_II) erzeugt und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator das erste Mikrowellensignal (µW_I) in den ersten Wellenleiter (6980_I) einspeist und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator das zweite Mikrowellensignal (µW_II) in den zweiten Wellenleiter (6980_II) einspeist und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator Mittel zu Erfassung des Messwertverlaufs der Intensitätsverläufe (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) paramagnetischer Zentren und/oder NV-Zentren eines oder mehrerer Sensorelemente (SE) und/oder einer oder mehrerer Sensorelementschichten (14305) längs des ersten Wellenleiters (6980_I) und längs des zweiten Wellenleiters (6980_II) umfasst und wobei der Hochfrequenzspektrumanalysator dazu eingerichtet ist, aus den erfassten Messwertverläufen der Intensitätsverläufe (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des ersten Wellenleiters (6980_I) und längs des zweiten Wellenleiters (6980_II) auf ein oder mehrere Hochfrequenzspektren (K_s(ω_µW), K_w(ω_µW)) des externen Signals (S_ωnk) zu schließen.
Trägersubstrat (1360) - wobei das Trägersubstrat (1360) eine Oberfläche aufweist und - wobei das Trägersubstrat (1360) eine Wellenleitung (1380, 2380, 6880, 6980) umfasst und - wobei das Trägersubstrat (1360) ein Sensorelement (SE) zur Detektion der Komponente einer Gesamtflussdichte (B_Σ) parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats (1360) umfasst und - wobei das Sensorelement (SE) eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) umfasst und - wobei die Kristalle und Diamant-Nano-Kristalle (ND) dieser Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) unterschiedlich räumlich orientiert sind und - wobei die Kristalle, wenn vorhanden, und Diamant-Nano-Kristalle (ND), wenn vorhanden, paramagnetische Zentren umfassen und - wobei das Sensorelement (SE) ein Trägermaterial (TM) umfasst und - wobei die Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) in das Trägermaterial (TM) eingebettet sind und - wobei das Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp im Wesentlichen transparent ist und - wobei das Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent ist und - wobei paramagnetische Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) aussenden, wenn sie mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt werden und - wobei das Sensorelement (SE) eine Breite (d_SE) aufweist und gekennzeichnet dadurch, - dass zum Ersten, entsprechend einer Sensorelementposition A des Sensorelements (SE), - die Wellenleitung (1380, 2380, 6880, 6980) eine Signalleitung (1330, 6810, 6820) umfasst und - sich das Sensorelement (SE) auf der Signalleitung (1330, 6810, 6820) befindet und mit der Signalleitung (1330, 6810, 6820) fest verbunden ist und - die Signalleitung (1330, 6810, 6820) eine Breite (d_s) aufweist, - die Breite (d_SE) des Sensorelements (SE) kleiner als die Breite (d_s) der Signalleitung (1330, 6810, 6820) ist und/oder dass zum Zweiten, entsprechend einer Sensorelementposition B des Sensorelements (SE), - die Wellenleitung (1880, 2380, 6880, 6980) eine nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) umfasst und - sich das Sensorelement (SE) in der nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) befindet und mit Oberfläche der nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) fest verbunden ist und - die nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) eine Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) aufweist, - die Breite (d_SE) des Sensorelements (SE) kleiner als die Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) ist und/oder dass zum Dritten, entsprechend einer Sensorelementposition C des Sensorelements (SE), - die Wellenleitung (1380, 6880) eine Signalleitung (1330, 6810, 6820) umfasst und - die Wellenleitung (1380, 6880) eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende Isolationsfläche (1340, 1350) umfasst und - sich das Sensorelement (SE) auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Isolationsfläche (1340, 1350) befindet und mit der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Isolationsfläche (1340, 1350) fest verbunden ist und - die Signalleitung (1330, 6810, 6820) eine Breite (d_s) aufweist, - die Breite (d_SE) des Sensorelements (SE) kleiner als die Breite (d_s) der Signalleitung (1330, 6810, 6820) ist und - der maximale Abstand eines Teils des Sensorelements (SE) von der nächstliegenden Kante der Signalleitung (1330, 6810, 6820) kleiner als das doppelte der Breite (d_s) der Signalleitung (1330, 6810, 6820) ist und/oder dass zum Vierten, entsprechend einer Sensorelementposition D des Sensorelements (SE), - die Wellenleitung (1880, 2380, 6980) eine nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) umfasst und - die Wellenleitung (1880, 2380, 6980) eine elektrisch leitende Signalmassefläche (1310, 1320) umfasst und - sich das Sensorelement (SE) auf der elektrisch leitenden Signalmassefläche (1310, 1320) befindet und mit der elektrisch leitenden Signalmassefläche (1310, 1320) fest verbunden ist und - die nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) eine Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) aufweist, - die Breite (d_SE) des Sensorelements (SE) kleiner als die Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) ist und - der maximale Abstand eines Teils des Sensorelements (SE) von der nächstliegenden Kante der nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) kleiner als das doppelte der Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) ist.
Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 3 wobei das Trägermaterial (TM) ein strahlungsgehärtetes Trägermaterial (TM) umfasst.
Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 3 oder 4 wobei das Trägermaterial (TM) ein UV-strahlungsgehärtetes Trägermaterial (TM) umfasst.
Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 3 bis 5 Wobei die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) eines oder mehrere der folgenden Wellenleitungsfunktionselemente umfasst: i) eine Wellenleitungsstichleitung, wobei eine Wellenleitungsstichleitung eine Abzweigung von einer Wellenleitung ist, die mit einem Kurzschluss, einem freien Ende oder einem Abschlusswiderstand der dergleichen endet; ii) einen Wellenleitungsübergang, wobei ein Wellenleitungsübergang dazu eingerichtet ist, den Anschluss von zwei Wellenleitungen mit unterschiedlichen Impedanzen (Wellenwiderständen) zu ermöglichen; iii) ein Wellenleitungsfilter, wobei ein Wellenleitungsfilter ein elektronisches Bauelement umfasst, das dazu eingerichtet ist, bestimmte Frequenzbereiche in einem Mikrowellensignal (µW, S_ωnk) zu filtern, und wobei das Wellenleitungsfilter beispielsweise als Tiefpassfilter, Hochpassfilter oder Bandpassfilter ausgelegt sein kann; iv) einen Wellenleitungskoppler, wobei ein Wellenleitungskoppler dazu eingerichtet ist, ein Mikrowellensignal (µW, S_ωnk) von einer Wellenleitung auf eine andere Wellenleitung zu übertragen, wobei der Wellenleitungskoppler verschiedene Arten von Kopplern, wie z.B. Richtkoppler, Hybridkoppler und Ringkoppler, umfassen kann; v) einen Wellenleitungsphasenschieber, wobei ein Wellenleitungsphasenschieber ein Bauelement umfasst, das dazu eingerichtet ist, die Phase eines Mikrowellensignals (µW, S_ωnk) zu ändern, wobei der Wellenleitungsphasenschieber für Phasenmodulation, Phasensteuerung oder Phasenanpassung eingesetzt sein kann; vi) eine Wellenleiterverzögerungsleitung, wobei eine Wellenleiterverzögerungsleitung dazu eingerichtet ist, um die Laufzeit von Mikrowellensignalen (µW, S_ωnk) zu verzögern, und wobei insbesondere die Wellenleiterverzögerungsleitung zur Phasenkorrektur, zur Signalverarbeitung oder zur Erzeugung von Verzögerungselementen eingesetzt sein kann; vii) ein Wellenleitungsschaltkreiselement, wobei das Wellenleitungsschaltkreiselement Schaltkreiselemente, wie z.B. Wellenleitungs-Dioden, Wellenleitungs-Transistoren, Wellenleitungs-Widerstände, Wellenleitungs-Induktoren und Wellenleitungs-Kapazitäten realisiert und wobei diese insbesondere für aktive Wellenleitungsschaltungen und passive Wellenleitungskomponenten verwendet sein können und wobei zumindest ein Sensorelement (SE) mit einem solchen Wellenleitungsfunktionselement direkt verbunden ist und/oder wechselwirkt und/oder wobei zumindest ein Sensorelement (SE) auf oder unter oder in einem solchen Wellenleitungsfunktionselement platziert ist.
Trägersubstratsatz wobei der Trägersubstratsatz eine Mehrzahl von Trägersubstraten (1360), insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 7, umfasst und wobei der Trägersubstratsatz eine Mehrzahl von mindestens 10 und/oder mindestens 20 und/oder mindestens 50 und/oder mindestens 100 Trägersubstraten (1360) umfasst und wobei die Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes in im Wesentlichen gleicher Weise konstruiert sind und wobei jedes der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) aufweist und wobei die zumindest eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) jedes Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest eines der Strukturelemente - einen Signalleiter (1330) mit einer Breite (ds) und/oder - eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke (2340) mit einer Breite (d_IS1) und/oder - eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke (2350) mit einer Breite (d_IS2) und/oder - einen Schlitz (1840) mit einer Breite (d_SL) und/oder - einen linken Signalleiter (6810) mit einer Breite (ds) und/oder - einen rechten Signalleiter (6820) mit einer Breite (ds) und/oder - eine elektrisch isolierende Lücke (6840) mit einer Breite (d_SL) und/oder - ein aus mehreren unmittelbar nebeneinander auf dem jeweiligen Trägersubstrat (1360) dieser Strukturelemente des jeweiligen Trägersubstrats (1360) zusammengesetztes Strukturelement mit einer Breite entsprechend der Summe der Breiten der Strukturelemente, aus denen das zusammengesetzte Strukturelement zusammengesetzt ist, aufweist und wobei jedes der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest ein jeweiliges Sensorelement (SE) mit einem Durchmesser (d_SE) und einer Mitte des Sensorelements (SE) aufweist und wobei das jeweilige Sensorelement (SE) des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes sich auf oder in dem zumindest einen jeweiligen Strukturelement der zumindest einen jeweiligen Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) des jeweiligen Trägersubstrats (1360) befindet und wobei dieses jeweilige Strukturelement des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes die besagte jeweilige Breite und eine jeweilige Mitte dieses jeweiligen Strukturelements des jeweiligen Trägersubstrats (1360) bei seiner halben jeweiligen Breite aufweist und wobei die Mitte des zumindest einen jeweiligen Sensorelements des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes jeweils gegenüber der jeweiligen Mitte dieses jeweiligen Strukturelements des jeweiligen Trägersubstrats (1360) um einen jeweiligen Versatz fertigungsbedingt versetzt ist und wobei der aus diesen jeweiligen Versätzen der jeweiligen Trägersubstrate (1360) als jeweilige Streuungen und der mittleren Breite der jeweiligen Breite des zumindest einen Strukturelements der Trägersubstrate (1360) ermittelte C_pk-Wert für diesen Trägersubstratsatz besser als 1,66 ist und wobei die zur Ermittlung des C_pk-Werts des Trägersubstratsatzes vermessenen jeweiligen Strukturelemente der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes die gleichen jeweiligen Strukturelemente bei allen jeweiligen Trägersubstraten der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes sind und wobei die zur Ermittlung des C_pk-Werts des Trägersubstratsatzes vermessenen jeweiligen Sensorelemente (SE) der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes die gleichen jeweiligen Sensorelemente (SE) bei allen jeweiligen Trägersubstraten der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes sind.
Sensorsystem, wobei das Sensorsystem eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls aufweist und wobei das Sensorsystem ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) aufweist und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements(SE) eingebettet sind und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) im Wesentlichen unterschiedlich orientiert sind und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren, aufweist und wobei das Sensorsystem eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED) aufweist, - wobei die Pumpstrahlungsquelle dazu eingerichtet ist, die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) zu bestrahlen, und - wobei die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren und wobei das Sensorsystem dazu eingerichtet ist, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkt aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters zu parametrisieren, und wobei das Sensorelement (SE) dazu eingerichtet ist, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkt zu dienen, und - wobei der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung (FL) oder einer Abschwächung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung (FL) entspricht und oder von diesen abhängt und - wobei der Sensorelementmesswert vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter abhängt und - wobei der Sensorelementmesswert in einer X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus einer unteren Resonanzkante (22) und einer oberen Resonanzkante (25) ausbildet und - wobei die V-Formation eine Spitze (30) der V-Formation aufweist und wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, ein computerimplementiertes Verfahren anzuwenden, um insbesondere den nächsten Messpunkt mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen und wobei der nächste Messpunkt einen nächsten ersten Messparameter und einen nächsten zweiten Messparameter umfasst.
Sensorsystem nach Anspruch 8, wobei das computerimplementierte Verfahren eines oder mehrere der folgenden Verfahren umfasst: - ein computerimplementiertes Machine-Learning-Verfahren und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren zur Anwendung computerimplementierter Optimierungsalgorithmen und/oder - ein computerimplementiertes Machine-Learning-Verfahren unter Anwendung eines Verfahrens der computerimplementierten Bayes'schen Optimierung und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Random-Forest-Regression und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Gaussian-Process-Regression und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung eines computerimplementierten neuronalen Netzwerkmodells und/oder. - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten gradientenbasierten Optimierung und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Gradientenabstiegs und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten stochastischen Gradientenabstiegs und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Simulated-Annealings und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Partikelschwarmoptimierung und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung computerimplementierter genetischer Algorithmen und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung eines computerimplementierten Verfahrens der Bayes'schen Optimierung und/oder - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Nelder-Mead-Algorithmus.
Sensorsystem, wobei das Sensorsystem eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls aufweist und wobei das Sensorsystem ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) aufweist und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements(SE) eingebettet sind und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) im Wesentlichen unterschiedlich orientiert sind und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren, aufweist und wobei das Sensorsystem eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED) aufweist, - wobei die Pumpstrahlungsquelle dazu eingerichtet ist, die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) zu bestrahlen, und - wobei die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren und wobei das Sensorelement (SE) dazu eingerichtet ist, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkts aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters zu parametrisieren, und wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen, und wobei das Sensorelement (SE) dazu eingerichtet ist, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkt zu dienen, und - wobei der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung (FL) oder einer Abschwächung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung (FL) entspricht und/oder von diesen abhängt und - wobei der Sensorelementmesswert vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter abhängt und - wobei der Sensorelementmesswert in einer X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus einer unteren Resonanzkante (22) und einer oberen Resonanzkante (25) ausbildet und - wobei die V-Formation eine Spitze (30) der V-Formation aufweist und wobei das Sensorelement (SE), in Abhängigkeit von dem eingestellten ersten Messparameter und dem eingestellten zweiten Messparameter den Sensorelementmesswert liefert, und wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, ein computerimplementiertes Verfahren der zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter anzuwenden, und wobei das Sensorsystem ein System zur Bestimmung der Lage einer V-Formation in der X-Y-Ebene umfasst, wobei die Lage durch die X-Koordinate des ersten Messparameters und die Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist, und/oder wobei das Sensorsystem ein System zur Bestimmung der Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene, wobei die Position durch die X-Koordinate des ersten Messparameters und die Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist, umfasst und wobei das Sensorsystem eine Speichervorrichtung (RAM, NVM) zur Bereithaltung der bestimmten Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder zur Bereithaltung der bestimmten Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System umfasst und wobei das Sensorsystem eine Benutzerschnittstelle zur Einstellung von Parametern, wie beispielsweise der Messparameterintervalle und/oder zum Abrufen der Ergebnisse der Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate umfasst.
Sensorsystem, wobei das Sensorsystem eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls aufweist und wobei das Sensorsystem ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) aufweist und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements(SE) eingebettet sind und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) im Wesentlichen unterschiedlich orientiert sind und - wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren, aufweist und wobei das Sensorsystem eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED) aufweist, - wobei die Pumpstrahlungsquelle dazu eingerichtet ist, die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) zu bestrahlen, und - wobei die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren und wobei das Sensorsystem dazu eingerichtet ist, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkts aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters zu parametrisieren, und wobei die Steuervorrichtung (CTR) in der Lage ist, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen, und wobei das Sensorelement (SE) dazu eingerichtet ist, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkt zu dienen, und - wobei der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung (FL) oder einer Abschwächung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung (FL) an diesem eingestellten Messpunkt entspricht und oder von diesen abhängt und - wobei der Sensorelementmesswert vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter abhängt und - wobei der Sensorelementmesswert in einer X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus einer unteren Resonanzkante (22) und einer oberen Resonanzkante (25) ausbildet und - wobei die V-Formation eine Spitze (30) der V-Formation aufweist und das Sensorelement (SE) zur Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für einen eingestellten Messpunkt basierend auf dem ersten Messparameter und dem zweiten Messparameter; ein virtuelles, speicherbasiertes, dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem zur Eintragung des Messwerts des Sensorelements (SE) in eine Datenbank im Speicher des Sensorsystems, wobei die x-Koordinate auf der x-Achse durch den ersten Messparameter und die y-Koordinate auf der y-Achse durch den zweiten Messparameter bestimmt werden und die z-Koordinate auf der z-Achse durch den Messwert des Sensorelements (SE) bestimmt wird; eine Positionserkennungseinheit, der bekannt ist und die ausnutzt, dass die Maxima des Betrags des Gradienten des Messwerts des Sensorelements nach der x-Koordinate und der y-Koordinate eine V-Formation auf der X-Y-Ebene ergeben, wobei es die Aufgabe des Sensorsystems ist, die Position der unteren Spitze (30) dieser V-Formation (22,25) zu bestimmen und auszugeben.
Das Sensorsystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, den nächsten Messpunkt für die nächste Messung eines Sensorelementmesswerts in Abhängigkeit von einem oder mehreren bereits vorhandenen Messwertdatensätzen zu bestimmen, wobei ein solcher Messwertdatensatz einem Messpunkt und einen Sensorelementmesswert umfasst.
Das Sensorsystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, das computerimplementierte Verfahren zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus einem nächsten ersten Messparameter und einem nächsten zweiten Messparameter anzuwenden, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene zu bestimmen und die Position der Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene zu berechnen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten und/oder wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, das computerimplementierte Verfahren zu verwenden, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation mittels Iteration zu bestimmen, und/oder wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, das computerimplementierte Verfahren so auszuführen, dass die Steuervorrichtung (CTR) mittels des computerimplementierten Verfahrens diese die Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen, und/oder wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, das computerimplementierte Verfahren für die Bestimmung der die Position der Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate zu verwenden, und/oder wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, die so bestimmte Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation und/oder der Position der Spitze (30) der V-Formation für die Verwendung durch ein übergeordnetes System (z.B. 14328) bereit zu halten, und/oder wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, das computerimplementierte Verfahren in Kombination mit dem Sensorelement (SE) einzusetzen, um die Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Information basierend auf den ersten Messparametern und den zweiten Messparametern zu bestimmen, und/oder wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, die Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder die funktionsäquivalente Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System (z.B. 14328) bereitzuhalten.
Das Sensorsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, wobei Programmcode und/oder Programmdaten der computerimplementierten Verfahren auf einem speicherbasierten Medium (RAM, NVM) gespeichert sind und wobei die Steuervorrichtung (CTR) und das speicherbasierten Medium (RAM, NVM) dazu eingerichtet sind, dass diesen Programmcode des computerimplementierten Verfahrens mittels eines Prozessors der Steuervorrichtung (CTR) auszuführen und wobei insbesondere das speicherbasierte Medium ein Computerprogrammprodukt, eine Festplatte, ein Flash-Speicher oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium (NVM) umfasst.
Sensorsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 14, wobei das Sensorsystem weiterhin ein Speichermedium (RAM, NVM) umfasst, das dazu eingerichtet ist, die aktuellen Werte des ersten Messparameters, des zweiten Messparameters und des Sensorelementmesswerts zu speichern, um eines der computerimplementierten Verfahren, insbesondere iterativ, durchzuführen und wobei die Steuervorrichtung (CTR) insbesondere dazu eingerichtet ist, im Falle eines iterativen Vorgehens eine Konvergenzkriteriumsprüfung durchzuführen, um festzustellen, ob die Berechnung der Position der unteren Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene konvergiert ist, und die Iterationen computerimplementierten Verfahrens entsprechend zu beenden.
Sensorsystem gemäß Anspruch 8 bis 15, wobei die Steuervorrichtung (CTR) eine Fehlerkorrektur- und Ausgleichseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, Fehler in den Messungen des Sensorelements (SE) zu erkennen und zu korrigieren, um eine präzisere Bestimmung der Position der unteren Spitze (30) der V-Formation zu gewährleisten.
Sensorsystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, eines der computerimplementierten Verfahren anzuwenden, indem sie eine Menge von Messpunkten in der X-Y-Ebene generiert, die eine initiale Schätzung der Position (30) der Spitze der V-Formation darstellen, und anschließend die Messpunkte basierend auf dem Sensorelementmesswert zu bewerten und die besten Messpunkte für die nächste Iteration auszuwählen.
Sensorsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 17, wobei das Sensorsystem die Steuervorrichtung (CTR) mit einem Prozessor und einen Speicher (RAM, NVM) umfasst, und wobei der Speicher (RAM, NVM) den Programmcode für das computerimplementierte Verfahren enthält und wobei die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet ist, mittels ihres Prozessors den Programmcode aus dem Speicher (RAM, NVM) abzurufen und auszuführen, und wobei insbesondere der Speicher (RAM, NVM) dazu eingerichtet ist, weitere Informationen über die V-Formation, wie beispielsweiseweitere Messpunkte (14401, 14402, 14403, 14404, 14405), zu speichern, um eine umfassende Charakterisierung der V-Formation zu ermöglichen.
Verfahren zur Herstellung eines monolithisch integrierten Sensorsystems Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1360), - wobei das Halbleitersubstrat (1360) eine oder mehrere mikroelektronischen Schaltungen mit zumindest einem mikroelektronischen Bauelement aufweist und - wobei das Halbleitersubstrat (1360) einen Metallisierungsstapel mit elektrischen Leitungen und Isolationsschichten an einer seiner Oberflächen aufweist und - wobei das Halbleitersubstrat (1360) eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) an dieser Oberfläche aufweist, mit den Schritten ganz oder teilweises Beschichten dieser Oberfläche des Halbleitersubstrats (1360) im Bereich der Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) mit einem kolloidalen Lack (KL) zur Bildung einer lokalen kolloidalen Lackschicht, - wobei der kolloidale Lack (KL) Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) umfasst und - wobei Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) dieser Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren in Diamant, umfassen und - wobei die paramagnetischen Zentren bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren und - wobei der kolloidale Lack (KL) ein Trägermaterial (TM) umfasst; Durchführen zumindest eines der beiden folgenden Strukturierungsprozesse: A) Negativ Verfahren a. Lokal begrenztes Bestrahlen der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung (4910) einer Aushärtewellenlänge (λ_H), - sodass die das Trägermaterial (TM) der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) aushärtet, - wobei das ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent ist und - wobei das ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent ist; b. Entfernen der Bereiche der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL), deren Trägermaterial nicht ausgehärteten ist, um ein oder mehrere Sensorelemente (SE) auszuformen. B) Positiv Verfahren a. Vorhärten der lokalen kolloidalen Lackschicht; b. Lokal begrenztes Bestrahlen der vorgehärteten lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) mit einer elektromagnetischen Belichtungsstrahlung (4910) einer Belichtungswellenlänge (λ_B), - sodass die das Trägermaterial der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) angreifbar wird, c. Entfernen der Bereiche der belichteten lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL), d. Aushärten der nicht entfernten Bereiche der nicht belichteten lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL), um ein oder mehrere Sensorelemente (SE) auszuformen. - wobei das dann ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent ist und - wobei das dann ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent ist;
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die mikroelektronische Schaltung und/oder das Halbleitersubstrat (1360) Vorrichtungselemente des Sensorsystems und/oder eines oder mehrere Sensorkanäle und/oder eine Steuervorrichtung (CTR) und/oder ein oder mehrere Speicher (RAM; NVM), und/oder ein oder mehrere Magnetfelderzeugungsmittel (L_c) und/oder in oder mehrere Signalquellen (µWG, G1, G2, LDRV,) und/oder ein oder mehrere Mustererkennungsvorrichtungen (MEV) und/oder ein oder mehrere mikrooptische Vorrichtungsteile (LWL1, LWL2) und/oder ein oder mehrere mikrofluidische oder mikromechanische Funktionselemente umfasst.
Sensorsystem, wobei das Sensorsystem eine Steuervorrichtung (CTR) aufweist und wobei das Sensorsystem einen ersten Signalgenerator (G1) aufweist und wobei das Sensorsystem eine Lichtquelle (LED) aufweist und wobei das Sensorsystem einen zweiten Signalgenerator (G2) aufweist und wobei das Sensorsystem einen Fotodetektor (PD) aufweist und wobei das Sensorsystem ein Sensorelement (SE) mit Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant aufweist und wobei das Sensorsystem einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) aufweist und wobei das Sensorsystem eine Mikrowellensignalquelle (µWG) aufweist und wobei der erste Signalgenerator (G1) ein LED-Modulationssignal (S5w) erzeugt und wobei der zweite Signalgenerator (G2) ein Mikrowellenmodulationssignal (S5m) erzeugt und wobei die Lichtquelle (LED) eine Pumpstrahlung (LB) erzeugt und mit der Pumpstrahlung(LB) die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal (S5w) moduliert bestrahlt und wobei die Mikrowellensignalquelle (µWG) ein Mikrowellensignal (µW) erzeugt das Mikrowellensignal (µW) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) moduliert in den Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einspeist und wobei der Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant mit dem modulierten Mikrowellensignal (µW) bestrahlt und wobei in Abhängigkeit von dem modulierten Mikrowellensignal (µW) und der Pumpstrahlung (LB) paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant Fluoreszenzstrahlung (FL) emittieren und wobei der Fotodetektor (PD) die von den paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant emittierte Fluoreszenzstrahlung (FL) erfasst und in Abhängigkeit davon ein Empfängerausgangssignal (S0) bildet und wobei ein Mehrfachkorrelator (LIV) oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung das Empfängerausgangssignal (S0) oder ein daraus abgeleitetes Signal mit dem LED-Modulationssignal (S5w) und dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m), insbesondere durch hardwaregestützte Bildung eines L3-Produkts, zu einem ein- oder mehrdimensionalen Filterausgangssignal (S4) korrelieren und wobei das Sensorsystem das Filterausgangssignal (S4) und/oder ein daraus abgeleitetes Signal als Messergebnis verwendet oder bereithält oder an ein übergeordnetes System ausgibt.
vektorieller Sensorelementkanal • wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen ersten Signalgenerator (G1), der dazu eingerichtet ist, ein LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen, aufweist oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen ersten vektoriellen Signalgenerator (G1), der mehrere Signalgeneratoren (G1_1, G1_2, G1_3, G1_4, G1_5) als erste Signalgeneratorkomponenten umfasst und der dazu eingerichtet ist, ein vektorielles LED-Modulationssignal (S5w) mit mehreren LED-Modulationssignalen (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) als LED-Modulationssignalkomponenten zu erzeugen, aufweist und • wobei der vektorielle Sensorelementkanal ein Sendesignal (S5) oder ein vektorielles Sendesignal (S5), umfassend mehrere Sendesignale (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) als Sendesignalkomponenten aufweist und • wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen Lichtquellentreiber (LDRV) aufweist, der dazu eingerichtet ist, das Sendesignal (S5) für eine Lichtquelle (LED) in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen und vorzugsweise die Lichtquelle (LED) zumindest zeitweise mit elektrischer Energie zu versorgen, oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen vektoriellen Lichtquellentreiber (LDRV) aufweist, der mehrere Lichtquellentreiber (LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3, LDRV_4, LDRV_5) umfasst und der dazu eingerichtet ist, die Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) für eine vektorielle Lichtquelle (LED) in Abhängigkeit von dem vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und/oder von dem LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen und der die jeweiligen Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) zumindest zeitweise jeweils mit elektrischer Energie zu versorgen, und • wobei der vektorielle Sensorelementkanal eine Lichtquelle (LED) aufweist, die dazu eingerichtet ist, Pumpstrahlung (LB) in Abhängigkeit von dem Sendesignal (S5) zu erzeugen, wobei das Sendesignal (S5) die Lichtquelle (LED) zeitweise und/oder teilweise einschaltet und zeitweise und/oder teilweise ausschaltet, oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal eine vektorielle Lichtquelle (LED), umfassend mehrere Lichtquellen (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) als Lichtquellenkomponenten, aufweist, die dazu eingerichtet sind, die vektorielle Pumpstrahlung (LB), umfassend mehrere Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) die jeweils eine dieser Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) erzeugt, in jeweiliger Abhängigkeit von den jeweiligen Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) zu erzeugen, wobei die jeweiligen Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) die ihnen zugeordneten jeweiligen Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektorielle Lichtquelle (LED) zeitweise und/oder teilweise einschalten und zeitweise und/oder teilweise ausschalten, • wobei der vektorielle Sensorelementkanal ein erstes vektorielles optisches System aufweist, das ein erstes optisches Funktionselemente (LWL) oder ein vektorielles erstes optisches Funktionselement, das mehrere erste optische Funktionselemente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als erste optische Funktionselementkomponenten umfasst, aufweist und • wobei das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet ist, die Pumpstrahlung (LB) der Lichtquelle (LED) zu erfassen oder die vektorielle Pumpstrahlung (LB) der vektoriellen Lichtquelle (LED) in vektorieller Weise zu erfassen, wobei jede optische Funktionskomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) jeweils ein oder mehrere Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) separat erfasst, und wobei das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet ist, die erfasste Pumpstrahlung (LB) zum Sensorelement (SE) zu transportieren oder die jeweils erfassten Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der Pumpstrahlung (LB) zu einem oder mehreren zugeordneten Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektorielle Sensorelement (SE) zu transportieren, wobei das vektoriellen Sensorelement (SE) zumindest zwei Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) umfasst, und wobei das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet ist, die Pumpstrahlung (LB) aus dem ersten optischen Funktionselement (LWL) auszukoppeln oder die jeweilige Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) jeweils aus der jeweiligen ersten optischen Funktionselementkomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) des ersten vektoriellen optischen Funktionselements (LWL) auszukoppeln, und wobei das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet ist, das Sensorelement (SE) mit dieser Pumpstrahlung (LB) zu bestrahlen oder jeweils ein oder mehrere Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) mit genau einer oder mehreren Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) zu bestrahlen, wobei bevorzugt genau eine jeweilige Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) genau einer jeweiligen Lichtquellenkomponente (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) bevorzugt genau eine jeweilige Sensorelementkomponente (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) bestrahlt und wobei das erste vektorielle optisches System insbesondere einen ersten vektoriellen Lichtwellenleiter (LWL), der bevorzugt eine Mehrzahl von ersten Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als ersten Lichtwellenleiterkomponenten umfasst, für diese Bestrahlung des vektoriellen Sensorelements (SE) als ein solches, vektorielles, erstes, optisches Funktionselement umfasst, wobei der vektorielle Sensorelementkanal ein zweites vektorielles optisches System aufweist, das ein zweites optisches Funktionselemente (LWL) oder ein vektorielles zweites optisches Funktionselement (LWL), das mehrere zweite optische Funktionselemente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als zweite optische Funktionselementkomponenten umfasst, aufweist und wobei das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet ist, mittels des zweiten optischen Funktionselements (LWL) die Fluoreszenzstrahlung (FL) des Sensorelements (SE) oder der Sensorelemente (SE) zu erfassen oder mittels der jeweiligen zweiten optischen Funktionselementkomponenten (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) seines vektoriellen zweiten optischen Funktionselements (LWL) jeweils die jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_!, FL_2, FL3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrerer der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) zu erfassen, wobei insbesondere bevorzugt genau eine seiner jeweiligen zweiten optischen Funktionselementkomponenten (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) seines vektoriellen zweiten optischen Funktionselements (LWL) jeweils genau eine jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_!, FL_2, FL3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrerer der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) erfasst, wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des Sensorelements (SE) eine einzelne Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL) umfasst oder wobei die vektorielle Fluoreszenzstrahlung (FL) die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungen (FL1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) als jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) umfasst, und wobei das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet ist, Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des Sensorelements (SE) zum (PD) zu transportieren oder die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) separat zu jeweiligen Fotodetektorkomponenten (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) eines vektoriellen Fotodetektors (PD) zu transportieren, wobei der vektorielle Fotodetektor (PD) mehrere Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als Fotodetektorkomponenten des vektoriellen Fotodetektors (PD) umfasst, und wobei das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet ist, die Fluoreszenzstrahlung (FL) aus dem zweiten optischen Funktionselement auszukoppeln oder das die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) aus der jeweiligen zweiten optischen Funktionskomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) der zweiten vektoriellen optischen Funktionskomponente (LWL) auszukoppeln und wobei das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet ist, den Fotodetektor (PD) mit der ausgekoppelten Fluoreszenzstrahlung (FL) zu bestrahlen oder jeweils die jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) mit einer insbesondere jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) zu bestrahlen, wobei insbesondere bevorzugt jeweils genau eine jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) mit genau einer jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) bestrahlt, und wobei das zweite vektorielle optische System weitere optische Funktionselemente, insbesondere einen oder mehrere dichroitische Spiegel (F1) und/oder einen oder mehrere optische Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung (LB, LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen (LED, LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) den Fotodetektor (PD) oder die Fotodetektorkomponenten (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) erreichen, und wobei das zweite vektorielle optische System insbesondere einen zweiten Lichtwellenleiter (LWL) als ein solches zweites optisches Funktionselement umfasst oder insbesondere einen zweiten vektoriellen Lichtwellenleiter (LWL) mit mehrere Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als ein solches zweites vektorielles optisches Funktionselement umfasst und wobei das zweite vektorielle optisches System Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind, • wobei der vektorielle Sensorelementkanal den Fotodetektor (PD) umfasst, der die Intensität I_ist der empfangenen Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfängerausgangssignal (S0) wandelt, oder den vektoriellen Fotodetektor (PD) umfassend mehrere Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als Fotodetektorkomponenten, die jeweils die jeweilige Intensität I_ist der jeweils empfangenen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein jeweiliges Empfängerausgangssignal (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) als Empfängerausgangssignalkomponente eines vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) wandeln, umfasst und • wobei der vektorielle Sensorelementkanal das Empfängerausgangssignal (S0) oder das vektorielle Empfängerausgangssignal (S0), das die Empfängerausgangssignale (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) als Empfängerausgangssignalkomponente des vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) umfasst, • wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen ersten Verstärker (V1) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfängerausgangssignal (S0) zum verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) oder einen ersten vektoriellen Verstärker (V1) umfassend mehrere erste Verstärker (V1_1, V1_2, V1_3, V1_4, V1_5) als erste Verstärkerkomponenten des ersten vektoriellen Verstärkers (V1) zur jeweiligen Verstärkung und/oder jeweiligen Digitalisierung einer jeweiligen Empfängerausgangssignalkomponente (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) des vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) zu einer jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. zu einer jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) umfasst, • wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen Mehrfachkorrelator (LIV) umfasst, der dazu eingerichtet ist, - ein Filterausgangssignal (S4) in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) und von dem LED-Modulationssignal (S5w) zu bilden und/oder - des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) der Steuervorrichtung (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder - insbesondere Daten des Filterausgangssignals (S4) für die Steuervorrichtung (CTR) bereit zu halten und/oder - des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) an die Steuervorrichtung (CTR) oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung zu übertragen, oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal mehre Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) eines vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) als Mehrfachkorrelatorkomponenten umfasst, wobei jede der Mehrfachkorrelatorkomponenten (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) des vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) jeweils dazu eingerichtet ist, - jeweils ein jeweiliges Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) als jeweilige Filterausgangssignalkomponente eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals (S4) in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen LED-Modulationssignalkomponente (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) des vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) zu bilden und - Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) der Steuervorrichtung (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder - Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) für die Steuervorrichtung (CTR) bereit zu halten und/oder - Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) an die Steuervorrichtung (CTR) oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkenner (MEV) insbesondere zur Auswertung zu übertragen, und • wobei der vektorielle Sensorelementkanal eine optionale Mustererkennungsvorrichtung (MEV) umfassen kann und • wobei typischerweise die optionale Mustererkennungsvorrichtung (MEV) und/oder die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet sind, ein oder mehrere vektorielle Filterausgangssignale (S4, S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) und/oder das gemeinsame vektorielle Filterausgangssignal (S4) auszuwerten und/oder zu analysieren und/oder mittels computerimplementierter Verfahren zu verarbeiten und/oder einen oder mehrere Musterdatensätze (MDS) zu erzeugen und anderen externen Systemen und/oder internen Vorrichtungsteilen (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder bereitzuhalten und/oder zu übergeben, • wobei zumindest Teilgruppen des Sensorelementkanals vektoriell ausgeführt sind.
vektorieller Sensorelementkanal nach Anspruch 22, wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen zweiten Signalgenerator (G2), der dazu eingerichtet ist, ein Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen, aufweist oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen zweiten vektoriellen Signalgenerator (G2), der mehrere zweite Signalgeneratoren (G2_1, G2_2, G2_3, G2_4, G2_5) als zweite Signalgeneratorkomponenten umfasst und der dazu eingerichtet ist, ein vektorielles Mikrowellenmodulationssignal (S5m) mit mehreren Mikrowellenmodulationssignalen (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) als Mikrowellenmodulationssignalkomponenten zu erzeugen, aufweist und wobei der vektorielle Sensorelementkanal eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) umfasst oder eine vektorielle Wellenleitung mit mehreren Wellenleitungen als Wellenleitungskomponenten (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) umfasst und wobei der vektorielle Sensorelementkanal eine Mikrowellensignalquelle (µWG) aufweist, die dazu eingerichtet ist, das Mikrowellensignal (µW) für die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einzuspeisen oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal eine vektorielle Mikrowellensignalquelle (µWG) aufweist, die mehrere Mikrowellensignalquellen (µWG _1, µWG _2, µWG _3, µWG _4, µWG _5) als Mikrowellensignalquellenkomponenten umfasst und die dazu eingerichtet ist, das vektorielle Mikrowellensignal (µW) mit mehren Mikrowellensignalen (µW_1, µW_2, µW_3, µW_4, µW_5) als Mikrowellensignalkomponenten in Abhängigkeit von dem vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal (S5m) und/oder von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die vektorielle Wellenleitung einzuspeisen und/oder wobei insbesondere der vektorielle Sensorelementkanal eine vektorielle Mikrowellensignalquelle (µWG) aufweist, die mehrere Mikrowellensignalquellen (µWG _1, µWG _2, µWG _3, µWG _4, µWG _5) als Mikrowellensignalquellenkomponenten umfasst und wobei jeweilige Mikrowellensignalquellenkomponenten dazu eingerichtet sind, eine jeweilige Mikrowellensignalkomponente (µW_1, µW_2, µW_3, µW_4, µW_5) des vektorielle Mikrowellensignals (µW) in Abhängigkeit von einer jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal (S5m) und/oder von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die jeweilige Wellenleitungskomponente (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) der vektoriellen Wellenleitung einzuspeisen und wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen Mehrfachkorrelator (LIV) umfasst, der dazu eingerichtet ist, - ein Filterausgangssignal (S4) in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) und von dem LED-Modulationssignal (S5w) und von einem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu bilden oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal mehrere Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) eines vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) als Mehrfachkorrelatorkomponenten umfasst, wobei jede der Mehrfachkorrelatorkomponenten (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) des vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) jeweils dazu eingerichtet ist, - jeweils ein jeweiliges Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) als jeweilige Filterausgangssignalkomponente eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals (S4) in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen LED-Modulationssignalkomponente (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) des vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und zum ersten in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden oder zum zweiten in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden.
Sensorsystem insbesondere nach einem oder mehreren der vorausgehenden Sensorsystemansprüche, wobei das Sensorsystem ein oder mehrere Sensorelemente (SE) umfasst und/oder wobei das Sensorsystem ein oder mehrere Sensorelementschichten (14305) umfasst und wobei das Sensorsystem ein oder Mehrere Sensorelementkanäle nach einem der Ansprüche 21 oder 22 umfasst und wobei das Sensorsystem eine Steuervorrichtung (CTR) umfasst und wobei die Steuervorrichtung (CTR) den einen oder die mehreren Sensorkanäle steuert und/oder Daten der einen oder der mehreren Sensorkanäle ausliest und wobei einem oder mehreren Sensorkanälen ein oder mehrere Sensorelemente (SE) und/oder ein oder mehrere Sensorelementschichten (14305) zugeordnet sind, sodass sie zusammenwirken.
Quantentechnologisches System wobei das quantentechnologische System einen oder mehrere Kristalle und/oder einen oder mehrere Diamant-Nano-Kristalle (ND) aufweist und wobei das quantentechnologische System einen mikrointegrierten Schaltkreis umfasst und wobei der mikrointegrierte Schaltkreis eine Test-Schnittstelle, insbesondere eine JTAG-Test-Schnittstelle, aufweist und wobei die eine Test-Schnittstelle einen Test-Controller (JTAG), insbesondere einen IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), mit einem Datenregister und/oder einem Instruktions-Register, umfasst, und wobei der Test-Controller (JTAG), insbesondere der IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), zumindest eine der folgenden Funktionselemente des quantentechnologischen Systems über das Datenregister und/oder das Instruktions-Register beeinflussen, steuern oder auslesen kann: - eine Lichtquelle (LED) zur Bestrahlung des einen oder der mehreren paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder - ein oder mehrere paramagnetisches Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren, mittels Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) einer Lichtquelle (LED), die von einem Datenregister und/oder einem Instruktions-Register des Test-Controllers (JTAG), insbesondere des IEEE 1149 JATG-Test-Controllers (JTAG), gesteuert werden kann, und/oder - ein oder mehrere paramagnetische Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren, durch Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) dieses einen oder dieser mehreren paramagnetischen Zentren, insbesondere dieses einen oder dieser mehreren NV-Zentren, mittels eines oder mehrerer Fotodetektoren (PD), deren jeweilige Empfängerausgangssignale (S0) von einem oder mehreren Schaltungsteilen mikrointegrierten Schaltkreises gewandelt werden, sodass der Test-Controller (JTAG), insbesondere der IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), einen oder mehrere Werte erfassen können, die von der Fluoreszenzstrahlung (FL) des einen oder der mehreren paramagnetischen Zentren, insbesondere des einen oder der mehreren NV-Zentren abhängen, und/oder - eine Datenschnittstelle (TB), über die der Test-Controller(JTAG), insbesondere der IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), einen oder mehrere erfasste Werte ausgeben können, die von der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder der mehrerer paramagnetischen Zentren, insbesondere des einen oder der mehreren NV-Zentren abhängen - wobei das quantentechnologische System - ein Sensorsystem, insbesondere nach einem oder mehreren auf Sensorsysteme bezogenen, vorausgehenden Ansprüchen, umfasst und/oder - einen Quantencomputer und/oder - ein quantenkryptografisches System und/oder - ein anderes quantentechnologisches System umfasst.