DE4428844A1 - Thermoelektrisches Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Bauelement, insbesondere für infrarote und sichtbare Strahlung, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1. Ein solches thermoelektrisches Bauelement kann ein Strahlungsempfängerelement oder ein Strahlungssenderelement sein.

Thermoelektrische Bauelemente der in Rede stehenden Art sind seit längerem be­ kannt. Ein übliches als Strahlungsempfänger ausgeführtes thermoelektrisches Bau­ element (Measurement Vol 6 No 1, Jan-Mar 1988, Seiten 2 bis 4) weist zunächst ein Gehäuse auf, das einen geschlossenen Sensorinnenraum bildet. In diesem befindet sich eine definierte Gasfüllung, entweder trockenes Schutzgas wie Argon, Krypton, Xenon oder Stickstoff, oder nach Evakuierung auf einen bestimmten geringen Druck verbleibende Restluft. Das Gehäuse ist hermetisch geschlossen, beispielsweise ver­ schweißt oder geklebt, so daß sich an der Gasfüllung im Sensorinnenraum im Betrieb nichts ändert. Diese Gasfüllung ist für die definierte Sensor-Charakteristik von erheb­ licher Bedeutung, insbesondere weil sehr kleine Energieströme der Wärmestrahlung erfaßt werden müssen.

Ein solches thermoelektrisches Bauelement ist also ein voll gekapseltes Element. Im Inneren befindet sich ein Sensorträger aus einem umlaufenden Rahmen mit elektri­ schen Anschlüssen, eine im Rahmen aufgespannte dünne Trägermembran und auf der Trägermembran ein elektrisch nach außen mit den Anschlüssen verbundener Dünn­ schicht-Strahlungsaufnehmer als Strahlungsbauelement. Die Fläche des Strahlungs­ aufnehmers ist wesentlich kleiner als die Fläche des Eintrittsfensters im Gehäuse.

Das bekannte thermoelektrische Bauelement, von dem die Erfindung ausgeht, arbei­ tet mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Thermoelementen, die gemeinsam das Strahlungsbauelement bilden. Diese Thermoelemente sind sternförmig auf die Mitte der Trägermembran zulaufend angeordnet. Die Meßstellen befinden sich unter einer als Absorptionsschicht ausgeführten Abdeckschicht in der Mitte der Träger­ membran, die Vergleichsstellen der Thermoelemente befinden sich auf dem als Wär­ mesenke dienenden Rahmen. Die durch die Öffnung im Gehäuse und das darin meist befindliche Eintrittsfenster eintretende Strahlung, meist Infrarotstrahlung, wird in der Absorptionsschicht in Wärme umgewandelt, die die Meßstellen der Thermoelemente beeinflußt und so eine elektrische Messung der eintretenden Strahlung erlaubt.

Bei einem anderen aus der Praxis bekannten thermoelektrischen Strahlungssensor wird nach dem Prinzip eines Bolometers mit einer Platinfolie mit einer Schwärzung auf der Oberfläche der Absorptionsschicht gearbeitet bzw. mit Halbleiter-Thermisto­ ren auf einer entsprechend dünnen Trägermembran.

Eine dünne Trägermembran läßt sich beispielsweise in einem Rahmen aus Silizium durch mikromechanische Ätzung von der Rückseite her herstellen, sie besteht häufig aus Silizium-Oxid-Nitrid, das bei der Ätzung von Silizium nicht angegriffen wird.

Ein besonderes Einsatzgebiet solcher thermoelektrischer Strahlungssensoren sind Strahlungspyrometer (siehe z. B. die US-A-4,347,418). Bei dem hier angespro­ chenen Beispiel befindet sich ein voll gekapselter Strahlungssensor im Brennpunkt einer Parabol-Spiegeloptik. Die Parabol-Spiegeloptik wird durch den Trage-Steg für den Strahlungssensor und den im Durchmesser etwa 10 mm betragenden Strahlungs­ sensor selbst in großen Bereichen abgedeckt. Der Durchmesser des Parabolspiegels muß also relativ groß sein. Außerdem ist diese offene Optik verschmutzungsempfind­ lich. Wegen der Positionierung des Strahlungssensors vor dem Parabolspiegel läßt sich das Spiegelsystem auch nur schwierig reinigen. Gleichwohl wird bislang bei allen bekannten Konstruktionen der gekapselte Strahlungssensor entweder unmittelbar oder in dieser Weise mit einer extremen Optik in Verbindung eingesetzt.

Bei den üblichen thermoelektrischen Strahlungssensoren ist die Meßempfindlichkeit vom Verhältnis der Fläche der Absorptionsschicht (Abdeckschicht) zur Fläche des Eintrittsfensters abhängig. Nur die Anteile der Strahlung, die von der Strahlungs­ quelle durch das Eintrittsfenster des Gehäuses direkt auf den Strahlungsaufnehmer treffen, führen zu einem auswertbaren Signal. Der überwiegende Anteil der Strahlung trifft außerhalb des Strahlungsaufnehmers auf Trägermembran, Rahmen und Gehäuse­ teile und führt nicht zur Erwärmung der Absorptionsschicht und damit nicht zu einem Meßsignal. Im Gegenteil, es kann sich sogar eine Erwärmung der Wärmesenke am Rahmen ergeben, die das vorhandene Meßsignal beeinträchtigt. Der Ausnutzungs­ grad beträgt häufig nur 2 bis 5% der insgesamt einfallenden Strahlung.

Man könnte den Ausnutzungsgrad dadurch erhöhen, daß man die lateralen Abmes­ sungen, insbesondere den Durchmesser, der Absorptionsschicht und die Dicke der Absorptionsschicht erhöht. Damit wird dann zwar der Ausnutzungsgrad erhöht, gleichzeitig wird der Strahlungssensor aber träger, da die Wärmekapazität der Ab­ sorptionsschicht entsprechend ansteigt. Außerdem ist eine Vergrößerung der lateralen Abmessung auch deshalb nur begrenzt möglich, weil bei Einsatz von Thermoelemen­ ten im Strahlungsaufnehmer der laterale Abstand zwischen den konzentriert in der Mitte der Trägermembran angeordneten Meßstellen der Thermoelemente und dem Rand der als Absorptionsschicht ausgeführten Abdeckschicht nicht zu groß werden darf.

Schließlich läßt der Aufbau eine Einschränkung des nutzbaren Öffnungswinkelberei­ ches unmittelbar nur durch Verkleinerung des Eintrittsfensters zu. Strahlungsempfän­ ger mit Öffnungswinkeln von beispielsweise weniger als 10° sind damit praktisch nicht realisierbar.

Abhilfe hinsichtlich des Ausnutzungsgrads und/oder hinsichtlich des Öffnungswin­ kels läßt sich lediglich durch die zuvor angegebenen äußeren optischen Einrichtun­ gen schaffen, was dann zu den ebenfalls zuvor erläuterten Problemen führt.

Es besteht also das Problem, ein thermoelektrisches Bauelement der in Rede stehen­ den Art insbesondere für infrarote und sichtbare Strahlung anzugeben, bei dem sich eine wesentlich höhere Empfindlichkeit bei möglichst geringer Trägheit und insbe­ sondere für geringe Öffnungswinkelbereiche ergibt.

Im Grundsatz löst das erfindungsgemäße thermoelektrische Bauelement das zuvor angegebene Problem mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von An­ spruch 1. Erfindungsgemäß wird also eine wirksame optische Anordnung in das Ge­ häuse integriert. Sie ist somit Teil des Sensorinnenraumes und profitiert von der defi­ nierten, durch das geschlossene Gehäuse sich nicht ändernden Atmosphäre im Sen­ sorinnenraum. Eine Verschmutzung der Optik entfällt, die Baugröße des Kollektore­ lements ist auf das absolute Minimum beschränkt. Die einzelnen Bestandteile eines solchen Strahlungssensors werden erfindungsgemäß doppelt genutzt, insbesondere gilt das für das Gehäuse, dessen Wandung gleichzeitig das Kollektorelement bildet.

Gerade für einen kleinen Öffnungswinkelbereich des Eintrittsfensters, also einer sich der Erfassung von Parallelstrahlung nähernden Charakteristik des thermoelektrischen Bauelements, wirkt das in Strahlungseinfallsrichtung "hinter" dem Strahlungsbauele­ ment angeordnete Strahlungs-Kollektorelement in Form eines Spiegels außerordent­ lich wirksam. Dabei ist es wesentlich preiswerter als eine "vor" der aktiven Oberfläche des Strahlungsbauelementes angeordnete IR-Sammellinse. Im IR-Bereich hochdurch­ lässige Linsenwirkstoffe sind nämlich nach wie vor ausgesprochen teuer. Die tatsächliche aktive Oberfläche des Strahlungsbauelementes kann sehr klein werden. Das Verhältnis der durch das Eintrittsfenster des Gehäuses dargestellten virtuellen Empfängerfläche zu der physischen Empfängerfläche - aktive Oberfläche des Strah­ lungsbauelementes - kann bei dem Faktor 1000 oder darüber liegen. Entsprechendes gilt für eine Gestaltung des Strahlungsbauelementes als Strahlungselement, für die na­ türlich ganz entsprechende Überlegungen gelten. Wegen des zuvor angesprochenen großen Verhältnisses der beiden genannten Empfängerflächen zueinander wird bei dem erfindungsgemäß mit integrierter Optik versehenen Gehäuse der Strahlengang durch das Strahlungsbauelement selbst nur wenig abgeschattet.

Es liegt auf der Hand, daß das Strahlungs-Kollektorelement für den in Frage kom­ menden Wellenlängenbereich, insbesondere den Infrarotbereich, einen möglichst ho­ hen Reflexionsgrad aufweisen sollte. Dies löst gleichzeitig ein besonderes Problem eines als Strahlungsempfängerelement ausgeführten Strahlungsbauelementes. Be­ kanntlich sind Strahlungsempfängerelemente im Infrarotbereich besonders empfind­ lich gegenüber Wärmestrahlung von Gehäusewänden. Da jedoch das Strahlungsemp­ fängerelement mit seiner aktiven Oberfläche nunmehr erfindungsgemäß in das hoch reflektierende Kollektorelement hinein "gerichtet" ist, wird dadurch das übrige Ge­ häuse des thermoelektrischen Bauelementes hinsichtlich des Strahlungsempfän­ gerelementes praktisch komplett abgeschirmt. Entsprechend, wenn auch von weniger einschneidender Bedeutung, wirkt auch Fremdstrahlung bei Gestaltung des thermo­ elektrischen Bauelementes mit einem Strahlungssenderelement weniger störend.

Besondere Bedeutung kommt auch dem - nebengeordneten - Patentanspruch 25 zu. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß man mit der Anordnung von mindestens zwei, vorzugsweise jedoch von mehreren voneinander unabhängigen Strahlungs­ empfängern mit ihren aktiven Oberflächen in einer Ebene nebeneinander insbeson­ dere in Verbindung mit einem als Spiegel ausgeführten Strahlungs-Kollektorelement, durchaus aber auch in Verbindung mit einer Sammellinse od. dgl., zu einer miniaturi­ sierten Anordnung eines Spektrometers, insbesondere eines Infrarotspektrometers gelangen kann.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den übri­ gen Ansprüchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich verschiedene Ausführungs­ beispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines thermoelektrischen Bauelementes in der Ausführung mit einem Strahlungsempfängerele­ ment, in einer Prinzipdarstellung,

Fig. 2 in einer Ansicht die Innenseite des Eintrittsfensters des Bauelements aus Fig. 1,

Fig. 3 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbei­ spiel eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Bauelementes mit ei­ nem Strahlungsempfängerelement,

Fig. 4 in einer Fig. 2 entsprechenden Ansicht die Innenseite des Eintrittsfen­ sters, jedoch jetzt ohne das Strahlungsbauelement,

Fig. 5 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein drittes Ausführungsbei­ spiel eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Bauelementes,

Fig. 6 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein viertes Ausführungsbei­ spiel eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Bauelementes, hier mit einem als Strahlungssenderelement ausgeführten Strahlungsbauele­ ment,

Fig. 7 in einer Fig. 6 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbei­ spiel eines thermoelektrischen Bauelementes mit einem Strahlungssende­ relement,

Fig. 8 in einer perspektivischen Darstellung einen Sensorträger mit einem dar­ auf angeordneten Strahlungsbauelement mit einer Mehrzahl von ne­ beneinander angeordneten Strahlungsempfängern,

Fig. 9 die Anordnung aus Fig. 8, eingebaut in einem thermoelektrischen Bau­ element in Form eines Infrarotspektrometers, in einer Prinzipdarstellung, und

Fig. 10 in einer Fig. 1 ähnlichen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Bauelementes, hier mit ei­ nem Lichtwellenleiter zur Einspeisung.

Gegenstand der Erfindung ist ein thermoelektrisches Bauelement, das insbesondere für infrarote und sichtbare Strahlung, ganz besonders für infrarotes Licht bestimmt und geeignet ist. Die Erfindung betrifft dabei sowohl als Empfänger arbeitende ther­ moelektrische Bauelemente als auch als Sender arbeitende thermoelektrische Bau­ elemente. Die als Empfänger arbeitenden thermoelektrischen Bauelemente finden bei­ spielsweise in Strahlungspyrometern umfangreiche Anwendung.

Aus einer Zusammenschau von Fig. 1 und 2 erkennt man am dort dargestellten Aus­ führungsbeispiel eines thermoelektrischen Strahlungsempfängers zunächst ein Ge­ häuse 1 mit einer Öffnung 2, die durch ein für die Strahlung durchlässiges Eintritts­ fenster 3 abgedeckt ist. Wie für solche thermoelektrischen Bauelemente generell üb­ lich ist das Gehäuse 1 hermetisch geschlossen und bildet so einen Sensorinnenraum mit einer definierten Gasfüllung (trockenes Schutzgas oder Restluftfüllung nach vor­ heriger Evakuierung).

Im Gehäuse 1 angeordnet ist ein Sensorträger 4. Wie in den Fig. 1 und 2 lediglich an­ gedeutet ist, besteht der Sensorträger 4 aus einem umlaufenden Rahmen 5 mit elektri­ schen Anschlüssen 6, einer im Rahmen 5 aufgespannten dünnen Trägermembran 7 und auf der Trägermembran 7 einem elektrisch nach außen mit den Anschlüssen 6 verbundenen Dünnschicht-Strahlungsbauelement 8. Dies läßt sich in Fig. 2 andeu­ tungsweise erkennen. Ist das Strahlungsbauelement 8 als Strahlungsempfängerele­ ment ausgeführt, so kann es mit einer Absorptionsschicht versehen sein. Im übrigen darf auf die Ausführungen zum Stand der Technik bei der Einleitung des allgemeinen Teils der Beschreibung verwiesen werden. Auch im vorliegenden Fall kann mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Thermoelementen entsprechend der dort ge­ schilderten Konstruktion gearbeitet werden.

Fig. 1 macht nun deutlich, wie Strahlung in das Eintrittsfenster 3 im Gehäuse 1 eintritt, wenn man einen relativ kleinen Öffnungswinkel voraussetzt. Hier ist die Strahlung als Parallelstrahlung angedeutet. Ohne besondere Maßnahmen würde nur ein sehr gerin­ ger Teil der über das Eintrittsfenster 3 in das Gehäuse 1 eintretenden Strahlung auf die aktive Oberfläche des Strahlungsbauelementes 8 treffen. Erfindungsgemäß ist nun jedoch vorgesehen, daß im Gehäuse 1 mit Abstand vom Eintrittsfenster 3 ein Strah­ lungs-Kollektorelement 9 in Form eines Spiegels (oder eines Spiegelsystems) ange­ ordnet ist. Das Strahlungselement 8 ist nicht im Gehäuse 1, sondern nahe an dem oder unmittelbar an dem Eintrittsfenster 3 angeordnet. Die aktive Oberfläche des Strah­ lungsbauelementes 8 ist vom Eintrittsfenster 3 weg zum Kollektorelement 9 hin ge­ richtet. Ebenso wie das Kollektorelement 9 im Gehäuse 1 im dargestellten und bevor­ zugten Ausführungsbeispiel mittig ausgerichtet ist, ist auch die aktive Oberfläche des Strahlungsbauelementes 8 mittig zum Kollektorelement 9 ausgerichtet, jedenfalls im hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Es liegt auf der Hand, daß das Kollektorelement 9 so gestaltet ist, daß es für den in Frage kommenden Wellenlän­ genbereich der Strahlung, insbesondere also für den Infrarotbereich, einen möglichst hohen Reflexionsgrad aufweist.

Im in Fig. 1 (und in Fig. 3) dargestellten Ausführungsbeispiel eines thermoelektri­ schen Strahlungsempfängers gilt, daß das Strahlungsbauelement 8 als Strahlungsemp­ fängerelement ausgeführt ist und das Kollektorelement 9 die in einem bestimmten Öffnungswinkelbereich des Eintrittsfensters 3 eintretende Strahlung auf die aktive Oberfläche des Strahlungsbauelementes 8 konzentriert. Demgegenüber gilt in den in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen eines thermoelektrischen Strah­ lungssenders, daß das Strahlungsbauelement 8 als Strahlungssenderelement ausge­ führt ist und das Kollektorelement 9 die von der aktiven Oberfläche des Strahlungs­ bauelementes 8 abgestrahlte Strahlung zum Eintrittsfenster 3 hin umlenkt, so daß diese in einem bestimmten Öffnungswinkelbereich aus dem Eintrittsfenster 3 austritt.

Ein Strahlungssenderelement ist häufig ein durch Stromfluß erwärmter Dünn­ schichtwiderstand, wie das an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Für die nachfolgenden Erläuterungen ist es ganz überwiegend von untergeordneter Bedeutung, ob es sich beim Strahlungsbauelement 8 um ein Strahlungsempfängere­ lement oder ein Strahlungssenderelement handelt. Dies wird daher nicht jeweils wie­ der differenziert. Lediglich dort, wo es auf diesen Unterschied ankommt, soll darauf jeweils hingewiesen werden.

Zunächst ergibt sich aus Fig. 1 (und aus anderen Figuren), daß im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel die Innenseite der Wandung des Gehäu­ ses 1 das Kollektorelement 9 selbst bildet. Es ist also das Kollektorelement 9 nicht als zusätzliches Bauteil vorhanden, sondern hier gemäß bevorzugter Lehre integraler Be­ standteil der Wandung des Gehäuses 1 gegenüber dem Eintrittsfenster 3. Weiter er­ gibt sich aus Fig. 1, daß das Kollektorelement 9 als sphärischer Spiegel ausgeführt ist. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Kollektore­ lement 9 die Kontur eines Kegelschnittes, ist nämlich hier als Parabolspiegel ausge­ führt. Das Strahlungsbauelement 8 liegt im wesentlichen in der Brennebene des Spie­ gels. Das entspricht der Zielrichtung der Erfindung auf einen kleinen Öffnungswin­ kelbereich der Gesamtanordnung. Kegelschnitte sind im übrigen noch Hyperbel, El­ lipse, Kreis, siehe dazu auch Fig. 10.

Wie die Figuren zeigen, befindet sich zur Begrenzung des Öffnungswinkelbereiches zwischen dem Kollektorelement 9 und dem Eintrittsfenster 3 ein gerader Abschnitt der Wandung des Gehäuses 1. Je länger dieser gerade Abschnitt ist, desto kleiner ist der Öffnungswinkelbereich, da seitlich eintretendes Streulicht nicht auf das Strah­ lungsbauelement reflektiert wird. In Fig. 5 ist eine darüber hinaus besondere Kon­ struktion gezeigt, die die Möglichkeit hat, daß das Kollektorelement 9 relativ zum Strahlungsbauelement 8, insbesondere in Richtung des Strahlungsverlaufs am Ein­ trittsfenster 3, verstellbar ist und so der genutzte Öffnungswinkelbereich einstellbar ist. Diese Verstellbarkeit ist hier durch eine Schraubfassung 10 realisiert, in die mit ei­ nem entsprechenden Außengewinde das Kollektorelement 9 in Richtung des Strah­ lungsverlaufes verstellbar ist. Somit ist der Kollimationswinkel einstellbar.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, daß hier der Sensor­ träger 4 mit dem Strahlungsbauelement 8 auf dem Eintrittsfenster 3 angebracht ist und die elektrischen Anschlußleitungen für das Strahlungsbauelement 8 als Leiter­ bahnen 11 auf dem Eintrittsfenster 3 und/oder als dünne Anschlußdrähte 12 (Bonddrähte) ausgeführt sind. Fig. 2 zeigt in Verbindung mit Fig. 1, daß zunächst die Anschlußdrähte 12 von den Anschlüssen 6 auf dem Rahmen 5 auf Anschlußpads der Leiterbahnen 11 heruntergeführt sind. Diese Leiterbahnen 11 auf dem Eintrittsfen­ ster 3 sind dann zu äußeren Anschlußflächen 13 auf dem Eintrittsfenster 3 geführt. Gestrichelt dargestellt ist die Umrißlinie des Kollektorelements 9, das hier ja von der Wandung des Gehäuses 1 gebildet ist, unter dessen Rand die Leiterbahnen 11 zu den äußeren Anschlußflächen 13 herausgeführt sind.

Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Sensorträger 4 direkt auf dem Eintrittsfenster 3 angebracht. Allerdings finden sich hier keine Leiterbahnen auf dem Eintrittsfenster, sondern die Anschlußdrähte 12 für das Strahlungsbauelement 8 sind direkt nach außen an einen außen umlaufenden Kontaktring 14 oder entsprechende Kontaktflächen geführt.

In der Zeichnung nicht dargestellt ist eine Alternative, für die gilt, daß der Sensorträ­ ger 4 mit dem Strahlungsbauelement 8 auf einer vom Eintrittsfenster 3 separaten Hal­ terung angebracht ist, wobei die Halterung nach konstruktiver Gestaltung und ver­ wendeten Werkstoffen den Strahlungsverlauf durch das Eintrittsfenster 3 so wenig wie möglich behindert. Dabei es ist besonders zweckmäßig, daß die elektrischen An­ schlußleitungen für das Strahlungsbauelement 8 als Leiterbahnen auf die Halterung und/oder als dünne Anschlußdrähte ausgeführt sind und/oder von tragenden Struk­ turelementen der Halterung selbst gebildet oder in diese integriert sind.

Es liegt insgesamt natürlich auf der Hand, daß das Strahlungsbauelement 8 und die Anschlußleitungen für das Strahlungsbauelement 8 den Strahlungsverlauf durch das Eintrittsfenster 3 möglichst wenig stören sollen. Die Fig. 1 und 3 machen im Zusam­ menhang im übrigen deutlich, daß die hier gewählte Führung der Anschlußleitungen das erfindungsgemäße thermoelektrische Bauelement für einen bündigen Einbau be­ sonders geeignet macht.

Im allgemeinen Teil der Beschreibung ist bei der Diskussion des Standes der Technik erläutert worden, wie das Strahlungsbauelement 8 durch mikromechanische Ätzung von Silizium hergestellt werden kann. Ein entsprechendes Material für das Eintritts­ fenster 3, das für die erforderlichen Wellenlängen sehr durchlässig ist, ist ebenfalls Si­ lizium. Das Gehäuse 1 wird im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch eine im Schnitt dargestellte Leiterplatte komplettiert, in der die Öffnung 2 vorgesehen ist.

Versuche habe ergeben, daß man mit einer sehr dünnen Leiterplatte oder, insbeson­ dere, mit einer für entsprechende Leiterbahnen üblichen Kunststoffolie ebenfalls die Funktion eines Eintrittsfenster realisieren kann. Eine solche Kunststoffolie in einer Dicke bis zu 50 µ (beispielsweise Kaptonfolie) ist im interessierenden Wellenlängen­ bereich zwischen 5 µ und 15 µ hinreichend durchlässig. Damit kann die gesamte, dem Kollektorelement 9 gegenüberliegende Seite des Gehäuses 1 durch diese Kunststof­ folie, die das Eintrittsfenster 3 bildet, gleichzeitig aber auch Leiterbahnen tragen kann, geschlossen werden. Das teure Silizium-Eintrittsfenster im Verbund mit der Lei­ terplatte mit Öffnung wird dadurch komplett ersetzt. Das ist herstellungstechnisch na­ türlich besonders zweckmäßig.

Das Gehäuse 1 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus dem im Be­ reich von Sensoren häufig eingesetzten ABS. Zur Bildung des Kollektorelements 9 ist das aus Kunststoff bestehende Gehäuse 1 zweckmäßigerweise auf der Innenseite der Wandung mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, insbesondere nämlich spiegelnd metallisiert. Dadurch ergibt sich auch für den Infrarotbereich ein höchst­ möglicher Reflexionsgrad.

Für sich ist es bekannt, bei thermoelektrischen Bauelementen, insbesondere in der Ausführung mit einem Strahlungsempfängerelement, den interessierenden Wellenlän­ genbereich durch ein Filter für Strahlung bestimmter Wellenlängenbereiche einzu­ schränken. Dieses kann im Prinzip am Eintrittsfenster 3 vorgesehen sein. Dann aller­ dings ist die Fläche des Filters relativ groß. Fig. 3 zeigt daher ein besonders bevorzug­ tes Ausführungsbeispiel, bei dem zwar auch zwischen dem Eintrittsfenster 3 und der aktiven Oberfläche des Strahlungsbauelementes 8 ein Filter 15 für Strahlung bestimm­ ter Wellenlängenbereiche angeordnet ist, bei dem aber das Filter 15 auf der aktiven Oberfläche des Strahlungsbauelementes 8 angeordnet ist. Damit wird die Fläche, die das Filter 15 einzunehmen hat, sehr klein, was die Verwendung teurer und hochwer­ tiger Filtersysteme erlaubt. Gleichzeitig wird damit erreicht, daß das Eingangsfenster 3 aus einem für seine Zwecke optimal geeigneten Material ausgeführt sein kann, das nicht unbedingt als Substrat für Anbringung eines Filters geeignet sein muß.

An der Stelle, an der sich im zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel das Filter 15 be­ findet, könnte zur Verbesserung der Fokussierung, also zur Ausblendung seitlicher Störstrahlung, auch eine Lochblende angeordnet sein.

Das in Fig. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel macht einerseits deutlich, wie das Kollektorelement 9 durch reflektierende Beschichtung der Innenseite der Wandung des Gehäuses 1 realisiert ist, macht andererseits deutlich, wie das Gehäuse 1 auf der dem Kollektorelement 9 gegenüberliegenden Seite durch eine Leiterplatte 20 kom­ plett geschlossen sein kann. Hier gilt aber, daß durch die an sich geschlossene Seite - Leiterplatte 20 - ein Lichtwellenleiter 21 mit seinem Ende in das Gehäuse eintritt. Das Ende des Lichtwellenleiters 21, der durch die Öffnung 2 in der Leiterplatte 20, die ja Teil des Gehäuses 1 ist, eintritt, bildet das Eintrittsfenster 3. Das Strahlungsbauelement 8 ist nun nicht an, sondern nahe dem Eintrittsfenster 3 angeordnet, und zwar seitlich neben dem das Eintrittsfenster 3 bildenden Ende des Lichtwellenleiters 21. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist dabei weiter vorgesehen, daß das Kollektorelement 9 als Spiegel mit der Kontur eines Ellipsoids ausgeführt ist und daß das Ende des Lichtwellenelements 21 bzw. das Strahlungsbauelement 8 jeweils einem Brennpunkt des Ellipsoids zugeordnet ist.

Das optische Eintrittsfenster 3 in den Sensorinnenraum ist also auf die Stirnfläche des Lichtwellenleiters 21 reduziert. Auf der Leiterplatte 20 bzw. einer entsprechenden Kunststoffolie (Kaptonfolie), die die Anschlußleitungen vom Sensorinnenraum zu den äußeren Anstoßstellen trägt, kann die Positionierung des Strahlungsbauelements 8 er­ folgen. Eine möglichst hohe Lichtausbeute am Strahlungsbauelement 8 ergibt sich dadurch, daß die Leiterplatte 20 bzw. die Kunststoffolie auf der Innenseite mit einer reflektierenden Beschichtung versehen ist, insbesondere spiegelnd metallisiert ist und ggf. über Trennlinien unterschiedliche Anschlußleitungen als flächige Bereiche reali­ siert sind.

Je nach Anforderungsprofil für das Bauelement kann eine möglichst gute thermische Kopplung mit der Umgebung oder eine effektive thermische Entkopplung von der Umgebung realisiert werden.

Nicht dargestellt ist in der Zeichnung, daß das Strahlungsbauelement 8 und/oder der Sensorträger 4 auf der der aktiven Oberfläche gegenüberliegenden Rückfläche im wesentlichen strahlungsdurchlässig ist oder mit einer für die interessierende Strahlung im wesentlichen undurchlässigen Sperrschicht versehen ist. Demgegenüber ist darge­ stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform, bei der es möglich ist, die Umge­ bungstemperatur bzw. die Temperatur des Sensorträgers 4 mit dem Strahlungsbau­ element 8 separat zu messen, um im Ergebnis wirklich nur die "Nettoeinstrahlung" meßtechnisch zu erfassen. Dazu ist hier vorgesehen, daß das Strahlungsbauelement 8 und/oder der Sensorträger 4 auf der der aktiven Oberfläche gegenüberliegenden Rückfläche mit einem thermischen Dünnschicht-Sensorelement 16 zur Messung einer Umgebungstemperatur (Referenztemperatur) versehen ist.

Man erkennt in Fig. 4 das Dünnschicht-Sensorelement 16 bei hier abgenommenen Sensorträger 4 mit den dort nach außen geführten Leiterbahnen 11. Dieses Dünn­ schicht-Sensorelement 16 kann im dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig als zuvor erläuterte Sperrschicht für rückwärtige Strahlung dienen.

Das weiter oben schon erläuterte Problem der Fremdeinstrahlung auf das Strahlungs­ empfängerelement wird durch die Erfassung der Temperatur am Eintrittsfenster 3 durch das Dünnschicht-Sensorelement 16 dann komplett gelöst, da so tatsächlich die Nettoeinstrahlung ermittelbar ist. Ein Dünnschicht-Sensorelement 16 kann beispiels­ weise ein Ni-Widerstand sein, der unmittelbar in Form von Widerstands-Bahnen auf das Eintrittsfenster 3 aufgebracht ist.

Zuvor ist schon angedeutet worden, daß ein Strahlungsempfängerelement als Strah­ lungsbauelement 8 mit einer Absorptionsschicht versehen sein kann. Grundsätzlich möglich ist es auch, nur eine weniger stark absorbierende Abdeckschicht vorzusehen und demgegenüber die Dicken der Schichten der im Strahlungsempfängerelement selbst realisierten Schichtenfolge zur Bildung eines Interferenzsystems abzustimmen, so daß diese den Wellenlängen im interessierenden Wellenlängenbereich der zu erfas­ senden Strahlung entsprechen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele eines thermoelektrischen Bauelements, das ein als Strahlungsempfängerelement ausgeführtes Strahlungsbauelement 8 auf­ weist. Im Grundsatz entspricht der Aufbau, auch hinsichtlich der Filteranordnung in Fig. 7, dem Aufbau bei Einsatz eines Strahlungsempfängerelementes gemäß Fig. 1 und Fig. 3.

Nicht dargestellt ist eine Besonderheit, die bei einem Strahlungssenderelement von Bedeutung sein kann, nämlich daß auf der der aktiven Oberfläche gegenüberliegen­ den Rückfläche des als Strahlungssenderelement ausgeführten Strahlungsbauelemen­ tes 8 eine die Strahlung reflektierende Sperrschicht vorgesehen ist und daß das Strahlungsbauelement 8 mit räumlichen Durchbrechungen ausgeführt ist. Dadurch wird auch eine nach unten abgestrahlte Sendeleistung wiederum in die richtige Rich­ tung hin reflektiert. Außerdem reduzieren die Durchbrechungen die Spannungen durch thermische Ausdehnung.

Für eine auf einer separaten Halterung erfolgende Anordnung eines Strahlungssende­ relementes gelten im übrigen die gleichen Überlegungen wie zuvor für das Strah­ lungsempfängerelement erläutert.

Schließlich ist für die Ausführung des thermoelektrischen Bauelementes mit einem Strahlungssenderelement als Strahlungsbauelement 8 nicht dargestellt, daß oberhalb des Strahlungsbauelementes 8 im geringen Abstand ein weiteres Fenster montiert sein kann, mit dem die Konvektionsverhältnisse an der Oberfläche eingestellt werden können. Dieses Fenster kann als Transmissionsfilter ausgebildet sein. Es ergibt sich eine Art Deckelverschluß für das Strahlungsbauelement 8.

Im Grundsatz unabhängig von einem Strahlungs-Kollektorelement 9 ist die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Ausführung eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Bauelementes, die jedoch in Verbindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche besonders zweckmäßig eingesetzt werden kann.

Hier gilt, daß das Strahlungsbauelement 8 mindestens zwei, vorzugsweise mehrere voneinander unabhängige Strahlungsempfänger 17 aufweist, deren aktive Oberflä­ chen in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind. Das erkennt man in Fig. 8 sehr gut, dort befinden sich insgesamt 12 solcher Strahlungsempfänger 17 streifenartig ne­ beneinander in einem Strahlungsbauelement 8. Auch hier ist die übliche Konstruktion mit Rahmen 5 und Trägermembran 7 im übrigen realisiert.

Mit dieser Anordnung einer Mehrzahl von Strahlungsempfängern 17 in einem Strah­ lungsbauelement 8 läßt sich zunächst eine räumliche Analyse der einfallenden Strah­ lung vornehmen, insbesondere wenn man hier das weiter oben ausführlich erläuterte Strahlungs-Kollektorelement 9 vorsieht. Eine derartige Konstruktion ist in Fig. 9 dar­ gestellt.

Eine relativ einfache spektrometrische Anordnung erhält man dadurch, daß die unter­ schiedlichen Strahlungsempfänger 17 auf unterschiedliche Strahlungsfrequenzen (Wellenlängen) abgestimmt sind und dazu, insbesondere, mit unterschiedlichen Inter­ ferenzschichtsystemen ausgeführt sind. Es darf hier an das in Verbindung mit An­ spruch 13 erläuterte System angeschlossen werden.

Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt nun noch eine weitere Ausfüh­ rungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß am oder nahe an dem Eintrittsfenster 3 im Strahlungsweg ein die Strahlung wellenlängenabhängig beugendes Eingangsfil­ ter 18, vorzugsweise ausgeführt als Beugungsgitter vorgesehen ist. Das Beugungs­ gitter als Eingangsfilter 18 ist hier unmittelbar auf das Eingangsfenster 3 aufgebracht.

Man erkennt hier im übrigen, daß das Kollektorelement 9 als zylindrischer Spiegel ausgeführt ist. Dies entspricht der langgestreckten Ausführung des Eingangsfil­ ters 18, die für die Gestaltung des Kollektormotors 9 eine Vorzugsrichtung vorgibt.

Für den Anschluß und die Kontaktierung der verschiedenen Strahlungsempfänger 17 im in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel gelten im übrigen die weiter oben gemachten Ausführungen zu den anderen Ausführungsbeispielen entspre­ chend. Eine Besonderheit für das in Fig. 8 dargestellte thermoelektrische Bauelement ist jedoch, daß die einzelnen streifenartigen Strahlungsempfänger 17 durch Längs­ schlitze in einer ansonsten durchgehenden Trägermembran 7 voneinander entkoppelt sind. Es handelt sich primär um eine thermische Entkopplung, so daß eine Quer-Wär­ meleitung zwischen den Strahlungsempfängern 17 nicht erfolgt (Übersprechdämp­ fung).

Handelt es sich bei der Trägermembran 7 um ein für die Strahlung im interessierenden Wellenlängenbereich durchlässiges Material und/oder liegen die Längsschlitze mit hinreichender Breite vor, so kann man auch eine Variante realisieren, bei der die Reihe von streifenartigen Strahlungsempfängern 17 etwa die Fläche des Eintrittsfensters 3 abdeckt, der Strahlungsweg durch die Reihe von streifenartigen Strahlungsempfän­ gern 17 hindurch erfolgt und die Reihe von streifenartigen Strahlungsempfängern 17 selbst die Funktion eines Beugungsgitters hat. Das ist in der Zeichnung allerdings nicht weiter dargestellt.

Ganz generell gilt schließlich, daß durch Beschichtung und Materialauswahl des Ein­ trittsfensters 3 eine Filterwirkung für nicht gewünschte Wellenlängen realisiert wer­ den kann und daß im übrigen für die Ausgrenzung störender Einstrahlung und die Ermittlung der Netto-Einstrahlung die weiter oben schon erläuterten Maßnahmen ge­ troffen werden können.

Claims (31)

1. Thermoelektrisches Bauelement, insbesondere für infrarote und sichtbare Strah­ lung, mit einem hermetisch geschlossenen, einen Sensorinnenraum mit einer definier­ ten Gasfüllung bildenden Gehäuse (1) mit einer Öffnung (2), die durch ein für die Strahlung durchlässiges Eintrittsfenster (3) abgedeckt ist, mit einem im Gehäuse (1) angeordneten Sensorträger (4) mit einem darauf angeordneten Strahlungsbauelement (8), wobei das Strahlungsbauelement (8) eine aktive Oberfläche aufweist, und mit aus dem Gehäuse (1) herausgeführten elektrischen Anschlußleitungen (11, 12) für das Strahlungsbauelement (8), dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) mit Abstand vom Eintrittsfenster (3) und vorzugsweise mittig dazu ausgerichtet ein Strahlungs- Kollektorelement (9) in Form eines Spiegels (oder eines Spiegelsystems) angeordnet ist oder die Innenseite der Wandung des Gehäuses (1) ein solches Kollektorelement (9) bildet, daß das Strahlungsbauelement (8) nahe an dem oder unmittelbar an dem Eintrittsfenster (3) angeordnet ist und daß die aktive Oberfläche vom Eintrittsfenster (3) weg zum Kollektorelement (9) gerichtet ist.

2. Thermoelektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbauelement (8) als Strahlungsempfängerelement ausgeführt ist und das Kollektorelement (9) die in einem bestimmten Öffnungswinkelbereich des Eintritts­ fensters (3) eintretende Strahlung auf die aktive Oberfläche des Strahlungsbauele­ mentes (8) konzentriert.

3. Thermoelektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbauelement (8) als Strahlungssenderelement ausgeführt ist und das Kollektorelement (9) die von der aktiven Oberfläche des Strahlungsbauelementes (8) abgestrahlte Strahlung zum Eintrittsfenster (3) hin umlenkt, so daß diese in einem be­ stimmten Öffnungswinkelbereich aus dem Eintrittsfenster (3) austritt.

4. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die aktive Oberfläche des Strahlungsbauelementes (8) mittig zum Kollektorelement (9) ausgerichtet ist.

5. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kollektorelement (9) als sphärischer Spiegel, vor­ zugsweise mit der Kontur eines Kegelschnittes, insbesondere als Parabolspiegel, aus­ geführt ist und das Strahlungsbauelement (8) im wesentlichen in der Brennebene des Spiegels liegt.

6. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Kollektorelement (9) und dem Ein­ trittsfenster (3) ein gerader Abschnitt der Wandung des Gehäuses (1) befindet.

7. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kollektorelement (9) relativ zum Strahlungsbauele­ ment (8), insbesondere in Richtung des Strahlungsverlaufs am Eintrittsfenster (3), ver­ stellbar ist.

8. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensorträger (4) mit dem Strahlungsbauelement (8) auf dem Eintrittsfenster (3) angebracht ist und die elektrischen Anschlußleitungen für das Strahlungsbauelement (8) als Leiterbahnen (11) auf dem Eintrittsfenster (3) und/oder als dünne Anschlußdrähte (12) (Bonddrähte) ausgeführt sind.

9. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensorträger (4) mit dem Strahlungsbauelement (8) auf einer vom Eintrittsfenster (3) separaten Halterung angebracht ist und daß die Hal­ terung nach konstruktiver Gestaltung und verwendeten Werkstoffen den Strah­ lungsverlauf durch das Eintrittsfenster (3) so wenig wie möglich behindert.

10. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußleitungen für das Strahlungs­ bauelement (8) als Leiterbahnen auf der Halterung und/oder als dünne Anschluß­ drähte ausgeführt sind und/oder von tragenden Strukturelementen der Halterung selbst gebildet oder in diese integriert sind.

11. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Eintrittsfenster (3) die gesamte, dem Kollektorelement (9) gegenüberliegende Seite des Gehäuses (1) bildet.

12. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Eintrittsfenster (3) als Leiterplatte oder als mit Leiter­ bahnen (11) versehene Kunststoffolie ausgeführt ist.

13. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Kunststoff, insbesondere ABS-Kunststoff besteht.

14. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) auf der Innenseite der Wandung mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, insbesondere spiegelnd metallisiert ist.

15. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eintrittsfenster (3) und der aktiven Ober­ fläche des Strahlungsbauelementes (8) ein Filter (15) für Strahlung bestimmter Wel­ lenlängenbereiche angeordnet ist.

16. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Filter (15) auf der aktiven Oberfläche des Strahlungs­ bauelementes (8) angeordnet ist.

17. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eintrittsfenster (3) und der aktiven Ober­ fläche, vorzugsweise auf der aktiven Oberfläche des Strahlungsbauelementes (8) eine Lochblende angeordnet ist.

18. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) auf der dem Kollektorelement (9) gegen­ überliegenden Seite an sich geschlossen ist, vorzugsweise durch eine Leiterplatte (20) oder eine Kunststoffolie, daß durch die an sich geschlossene Seite ein Lichtwel­ lenleiter (21) mit seinem Ende in das Gehäuse (1) eintritt und das Ende des Lichtwel­ lenleiters (21) das Eintrittsfenster (3) bildet und daß das Strahlungsbauelement (8) seitlich neben dem Ende des Lichtwellenleiters (21) angeordnet ist.

19. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kollektorelement (9) als Spiegel mit der Kontur eines Ellipsoids ausgeführt ist und daß das Ende des Lichtwellenleiters (21) bzw. das Strahlungsbauelement (8) jeweils einem Brennpunkt des Ellipsoids zugeordnet ist.

20. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (20) bzw. die Kunststoffolie auf der In­ nenseite mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, insbesondere spiegelnd metallisiert ist und ggf. über Trennlinien unterschiedliche Anschlußleitungen als flä­ chige Bereiche realisiert sind.

21. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbauelement (8) und/oder der Sensorträger (4) auf der der aktiven Oberfläche gegenüberliegenden Rückfläche im wesentlichen Strahlungsundurchlässig ist oder mit einer für die interessierende Strahlung im we­ sentlichen undurchlässigen Sperrschicht versehen ist.

22. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbauelement (8) und/oder der Sensorträger (4) auf der der aktiven Oberfläche gegenüberliegenden Rückfläche mit einem thermi­ schen Dünnschicht-Sensorelement (16) zur Messung einer Umgebungstemperatur (Referenztemperatur) versehen ist.

23. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnete daß das als Strahlungsempfängerelement ausgeführte Strah­ lungsbauelement (8) mit Schichtdicken in der realisierten Schichtfolge ausgeführt ist, die zur Bildung eines Interferenzsystems für Wellenlängen interessierenden Wellen­ längenbereich der Strahlung führen.

24. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der der aktiven Oberfläche gegenüberliegenden Rückfläche des als Strahlungssenderelement ausgeführten Strahlungsbauelementes (8) eine die Strahlung reflektierende Sperrschicht vorgesehen ist und daß das Strah­ lungsbauelement (8) mit den räumlichen Durchbrechungen ausgeführt ist.

25. Thermoelektrisches Bauelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und, vor­ zugsweise, dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 und ggf. dem kennzeichnen­ den Teil eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strahlungs­ bauelement (8) als Strahlungsempfängerelement ausgeführt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Strahlungsbauelement (8) mindestens zwei, vorzugsweise mehrere voneinander unabhängige Strahlungsempfänger (17) aufweist, deren aktive Oberflä­ chen in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind.

26. Thermoelektrisches Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Strahlungsempfänger (17) auf unterschiedliche Strahlungsfre­ quenz (Wellenlängen) abgestimmt sind und dazu, insbesondere, mit unterschiedlichen Interferenzschichtsystemen ausgeführt sind.

27. Thermoelektrisches Bauelement nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am oder nahe an dem Eintrittsfenster (3) im Strahlungsweg ein die Strahlung wellenlängenabhängig beugendes Eingangsfilter (18), vorzugsweise aus­ geführt als Beugungsgitter, vorgesehen ist.

28. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbauelement (8) eine Reihe von mehreren streifen­ artigen, nebeneinander angeordneten Strahlungsempfängern (17) aufweist.

29. Thermoelektrisches Bauelement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorelement (9) als zylindrischer Spiegel ausgeführt sind.

30. Thermoelektrisches Bauelement nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelnen streifenartigen Strahlungsempfänger (17) durch Längs­ schlitze in einer ansonsten durchgehenden Trägermembran (7) voneinander entkop­ pelt sind.

31. Thermoelektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von streifenartigen Strahlungsempfängern (17) etwa die Fläche des Eintrittsfensters (3) abdeckt, der Strahlungsweg durch die Reihe von streifenartigen Strahlungsempfängern (17) hindurch erfolgt und die Reihe von strei­ fenartigen Strahlungsempfängern (17) selbst die Funktion eines Beugungsgitters hat.