JP7233372B2

JP7233372B2 - 粒子の光学検出器

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Publication number: JP7233372B2
Application number: JP2019544891A
Authority: JP
Inventors: サリム・ブタミ; マチュー・デュポイ; ジャン－マルク・フェデリ
Original assignee: コミッサリアアレネルジーアトミークエオゼネルジザルタナテイヴ
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2023-03-06
Anticipated expiration: 2038-02-20
Also published as: US20200049617A1; KR102492176B1; WO2018150044A1; JP2020508449A; EP3583402B1; US10845296B2; EP3583402A1; KR20190119630A; FR3063147B1; FR3063147A1

Description

本発明は、一般には、粒子の光学的検出の分野に関し、より詳細には、マイクロメートルサイズ、さらにはナノメートルサイズの粒子の光学的検出の分野に関する。本発明は、特に有利な目的として、火災を検出するための煤煙粒子検出、または汚染粒子検出、具体的には、いわゆる微粒子検出の、非限定的な用途を有する。

粒子検出器は、一般に、可視光または近赤外線の、粒子による回折に基づいている。したがって、これらの検出器は、一般に、粒子による光の回折を測定するように構成されている光学センサを備える。

検出器は、光源と、検出されることになる粒子が中を通るチャネルとを備える。粒子の非存在下では、回折は存在せず、そのため、光学センサは、光を測定しない。粒子の存在下では、光は粒子によって回折され、光学センサは、回折された光をそれらの検出立体角において検出する。したがって、この測定により、１つまたは複数の粒子を検出することが可能になる。回折光の強度およびその角度ダイアグラムは、粒子の性質、形態、サイズ、および濃度の特性であるが、既知の解決策では、これらの特性をすべて、真のやり方で、合理的な費用で、かつ限られた空間を占めることによって測定できるわけではない。

文献ＦＲ２９６３１０１には、既存の解決策が記載されている。この解決策では、導波路によって伝達される光源が提供され、光源は、シリコンの基板にエッチングされたチャネルを照らし、このチャネルの中を粒子が循環することになる。これらの粒子による入射光の回折は、２つの周辺フォトダイオードによって検出され、それはシリコン基板において行われる。

この解決策により、センサの空間を抑えることが可能になる。一方、この種類の解決策では、粒子に関して十分に正確で完全な情報を得ることはきわめて困難である。

粒子の性質を確定することは特に困難であり、さらには不可能でもある。

ＦＲ２９６３１０１

「ＴｈｅＭｉｅＴｈｅｏｒｙ：ＢａｓｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＷｏｌｆｒａｍＨｅｒｇｅｒｔ、ＴｈｏｍａｓＷｒｉｅｄｔ著、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、２０１２年６月３０日、２５９ページ「Ｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎｓｏｎｓｍａｌｌｓｐｈｅｒｉｃａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、ＸｉａｏｆｅｎｇＦａｎ、ＷｅｉｔａｏＺｈｅｎｇおよびＤａｖｉｄＪＳｉｎｇｈ著、Ｌｉｇｈｔ：Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１４）３、Ｊ．Ｒ．ＨｏｄｋｉｎｓｏｎおよびＩ．Ｇｒｅｅｎｌｅａｖｅｓ著、「ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓｏｆＬｉｇｈｔ－ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄＥｘｔｉｎｃｔｉｏｎｂｙＳｐｈｅｒｅｓＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄＧｅｏｍｅｔｒｉｃａｌＯｐｔｉｃｓ，ａｎｄＳｏｍｅＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｗｉｔｈｔｈｅＭｉｅＴｈｅｏｒｙ」、米国光学会誌５３、５７７（１９６３）Ｏ．Ｓ．Ｈｅａｖｅｎｓ著、「ＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍｓ」、Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、Ｌｏｎｄｏｎ（１９５５）

そのため、粒子に関する情報の精度および量を高めて、たとえば、その性質を確定するための解決策を提案することにある必要性が存在する。

これが、本発明の目的である。

本発明は、粒子検出器に関し、この検出器は、
－粒子を含む少なくとも１つの流体を受け入れるように意図された１つのチャネル、
－少なくとも１つの入射光放射線（ｉｎｃｉｄｅｎｔｌｕｍｉｎｏｕｓｒａｄｉａｔｉｏｎ）を受け入れるように構成された１つの光学インレット（ｏｐｔｉｃａｌｉｎｌｅｔ）
を少なくとも備える。

検出器は、
－入射光放射線を反射することができる第１の複数の反射面であって、光学インレットとチャネルとの間に配置され、光学インレットから生じる入射光放射線の少なくとも一部分がチャネルに到達することを可能にする開口部を画定するように構成されている、第１の複数の反射面、
－チャネルに対向するように配置されたマトリクス状の光検出器
をさらに備える。

好ましくは、ただし任意選択で、検出器は、入射光放射線を反射することができる第２の複数の反射面を備え、この第２の複数の反射面は、チャネルとマトリクス状の光検出器との間に配置され、それにより、チャネルは、第１の複数の反射面と第２の複数の反射面との間に置かれるようになる。

有利には、かつ好ましくは、第１の複数の反射面および第２の複数の反射面、マトリクス状の光検出器、ならびに少なくとも１つのチャネルは、粒子がチャネル内に存在する場合、チャネルの中を通る入射光放射線の少なくとも一部分が、チャネル内に存在する少なくとも１つの粒子によって散乱され、したがって、散乱光線が形成され、それにより、次いで、前記散乱光線の少なくとも一部分が、好ましくは第２の複数の反射面の各反射面間を通ることによって、任意選択で第１の複数の反射面のうちの少なくとも１つの反射面に反射した後、マトリクス状の光検出器に到達するように、配置されている。

好ましい実施形態によれば、第２の複数の反射面は、主として平面内に延在し、この平面内で、それらの間に空間を配置するように互いに離間され、それにより、散乱光線が、前記空間の中を通ることによって、チャネルからマトリクス状の光検出器まで通ることが可能になる。したがって、散乱光線は、前記第２の複数の反射面の中を通らずに、チャネルからマトリクス状の光検出器まで通ることが可能になる。

チャネルと、第１の複数の反射面および第２の複数の反射面と、マトリクス状の光検出器との関連性により、粒子によって回折されるより多数の光線を捕捉することが可能になる。

実際、マトリクス状の光検出器は、粒子によって回折される光線を受け入れることができ、この光線は、
－直接、すなわち、反射面に反射せずに、マトリクス状の光検出器に到達し、
－第１の複数の反射面に初めて反射した後、マトリクス状の光検出器に到達し、
－第１の複数の反射面および第２の複数の反射面に１回または複数回、反射した後、マトリクス状の光検出器に到達する。

したがって、本発明は、それへのアクセスが存在する回折ダイアグラムを増加させることを可能にする。

実際、本発明の開発の枠組みにおいては、本明細書に前述の文献ＦＲ２９６３１０１に記載されている種類の解決策では、光検出器は、回折光を横方向に捕捉し、非常に限られている回折の立体角を検出することがわかった。次いで、この種類の解決策では、回折ダイアグラムの限られた部分にしかアクセスすることができず、それにより、利用可能な豊富な情報が低減し、粒子、具体的には、その性質についてもつことができる知識が限定される。

本発明では、第１の複数の反射面および第２の複数の反射面と、マトリクス状の光検出器と、光学インレットと、チャネルとを組み合わせることにより、３次元回折を２次元測定に近似することが可能になる。

したがって、本発明は、３次元で様々な方向に回折される非常に多くの光線を同じマトリクス状のフォトダイオードに投影することを可能にする。

本発明のジオメトリにより、３次元伝搬のベクトル空間を２次元の測定空間に投影することを可能にする。

したがって、本発明は、粒子に関して、より多く、より正確な量で情報を収集することを可能にする。そのため、粒子の検出、およびそのサイズ、その光学回折率、またはその性質など、粒子のパラメータの識別が改善される。

加えて、本発明は、散乱光線のみがマトリクス状の光検出器の各光検出器に到達するように、第１および第２の複数の相補的反射面を使用することによって、入射光放射線によるマトリクス状の光検出器の各光検出器のブラインディング（ｂｌｉｎｄｉｎｇ）を低減またはさらには防止することを可能にする。次いで、これにより、本発明の粒子検出感度を高めることができる。

本発明はまた、粒子検出器の製作方法に関し、この方法は、次のステップ、
－少なくとも１つの第１の複数の反射面を含む少なくとも１つの第１の基板を供給するステップであって、少なくとも１つの第１の基板が、入射光放射線を反射することができ、主平面（ｘ，ｙ）に平行な第１の平面内に延在し、少なくとも１つの入射光放射線を主平面（ｘ，ｙ）に対して好ましくは垂直（ｚ）に傾斜した方向に受け入れるように構成された少なくとも１つの光学インレットを備え、第１の複数の反射面および光学インレットが、第１の基板のいずれかの側に配置されている、ステップ、
－少なくとも１つの第２の複数の反射面を含む少なくとも１つの第２の基板を供給するステップであって、少なくとも１つの第２の基板が、入射光放射線を反射することができ、主平面（ｘ，ｙ）に平行な第２の平面内に延在する、ステップ、
－主平面（ｘ，ｙ）に平行な第３の平面内に延在する、少なくとも１つのマトリクス状の光検出器を含む少なくとも１つの第３の基板を供給するステップ、
－第１の基板と、第２の基板と、第３の基板とを組み付けることによって、主平面（ｘ，ｙ）内に延在する積層を形成するステップであって、それにより、
－第１の基板（２０）および第２の基板（３０）が、平面（ｚ，ｘ）内で、粒子循環用のチャネルを少なくとも一部、より好ましくは全体的に区切り、
－第１の複数の反射面（２２）および第２の複数の反射面（３２）が、マトリクス状の光検出器と光学インレットとの間に置かれ、
－第１の複数の反射面および第２の複数の反射面、マトリクス状の光検出器、ならびにチャネルは、粒子がチャネル内に存在する場合、チャネルの中を通る入射光放射線の少なくとも一部分がチャネル内に存在する少なくとも１つの粒子によって散乱され、したがって、散乱光線が形成され、それにより、前記散乱光線の少なくとも一部分が、第２の複数の反射面の各反射面間を通ることによって、任意選択で第１の複数の反射面のうちの少なくとも１つの反射面に反射した後、マトリクス状の光検出器に到達するように、配置されている、ステップ
を少なくとも含む。

好ましくは、積層が形成され、それにより、第２の複数の反射面が、主として平面内に延在し、この平面内で、それらの間に空間を配置するように互いに離間され、それにより、散乱光線が、第２の複数の反射面の各反射面間を通ることによって、前記第２の複数の反射面の中を通らずに、チャネルからマトリクス状の光検出器まで通ることが可能になる。

この方法は、利点として、中でもとりわけ、依然、限られている費用において、精密な検出器を再現することを容易にし、その取得を可能にする。

本発明の目的、目標、ならびに特徴および利点は、後の実施形態の詳細な説明でより良く見られるものとし、それらは次の添付の図面によって示されている。

本発明の第１の実施形態による、粒子検出器の平面（ｚ，ｘ）に沿った断面図であり、マトリクス状の光検出器に対する、粒子循環用のチャネルに対する、ならびに少なくとも１つの光学インレットに対する第１の基板および第２の基板の可能な配置を示している。１回または複数回、散乱され、反射された入射光線の光学経路が示されている。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図１に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。本発明の第２の実施形態による、粒子検出器の平面（ｚ，ｘ）における断面図であり、図１にあらかじめ存在する要素のすべてに対する上部ブラッグミラー（ｕｐｐｅｒＢｒａｇｇｍｉｒｒｏｒ）の可能な位置決めが示されている。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図３に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。第２の基板が複数の下部ブラッグミラーを含む、本発明の第３の実施形態による、粒子検出器の平面（ｚ，ｘ）における断面図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。図５に示されている実施形態による、粒子検出器を形成する方法の一例のステップを示す図である。第１の基板におけるＳｉＮ／ＳｉＯ_２タイプの上部ブラッグミラーの存在下で、本発明による、粒子検出器のマトリクス状の光検出器において測定された「散乱された（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）」と称される信号を評価することを可能にするデジタルシミュレーションを示すグラフであり、第２の基板が複数の金属反射面を備える場合に対応している。第１の基板におけるＳｉＮ／ＳｉＯ_２タイプの上部ブラッグミラーの存在下で、本発明による、粒子検出器のマトリクス状の光検出器において測定された「散乱された（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）」と称される信号を評価することを可能にするデジタルシミュレーションを示すグラフであり、第２の基板がＳｉＮ／ＳｉＯ_２タイプの複数の下部ブラッグミラーを備える場合に対応している。

添付の図面は、一例として与えられ、本発明を限定するものではない。これらの図面は、略図であり、必ずしも実際の適用例の縮尺通りとは限らない。具体的には、様々な層、反射面、チャネル、光検出器、および他の構造体の相対的な厚さは、実物を表すものではない。

本発明の枠組みにおいては、「上の（ｏｎ）」、「載せる（ｏｖｅｒｍｏｕｎｔｓ）」、「覆う（ｃｏｖｅｒｓ）」、もしくは「下にある（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）」という用語、またはそれらの均等物は、「接触している（ｉｎｃｏｎｔａｃｔｗｉｔｈ）」ことを意味していない。したがって、たとえば、第１の層の第２の層上の堆積は、２つの層または基板が、直接、互いに接触していることを必ずしも意味するわけではなく、これは、第１の層が、少なくとも部分的に、第２の層を、直接それに接触するか、または少なくとも１つの他の層によって、もしくは少なくとも１つの他の要素によってそれとは分離されるかのいずれかによって覆うことを意味する。

特に別段の記載がない限り、所与の実施形態について詳細に説明する技術的特徴は、非限定的な方式で一例として説明する他の実施形態の文脈で説明する技術的特徴と組み合わせてもよい。

次の説明では、類似する参照数字は、本発明の様々な実施形態を通じて、類似の概念を説明するのに使用されることになる。

次の説明では、正規直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）が図に示され、本明細書において以降、説明する様々な要素の空間的位置および延長部を定義するために使用され得る。本明細書では、平面（ｘ，ｙ）は、図示の座標系の平面（ｘ，ｙ）に平行な平面のすべてに属し、その平面のすべてを指定しているものと理解される。

本発明の枠組みにおいては、「粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）」という用語、またはその均等物は、定義として、研究されている特性に対する基本と見なされる物理系の成分を有する。たとえば、粒子は、最大寸法がミリメートル（１０^－３メートル）未満、好ましくは数１０マイクロメートル（１０^－６メートル）、好ましくはマイクロメートル未満、さらには約ナノメートル（１０^－９メートル）の材料の要素である。概して、これらは、寸法が、粒子循環用のチャネルの寸法に対して小さい材料からなる物体である。

好ましくは、本発明の枠組みにおいては、「光放射線（ｌｕｍｉｎｏｕｓｒａｄｉａｔｉｏｎ）」、「波動（ｗａｖｅ）」、もしくは「光線（ｒａｙ）」という用語、またはそれらの均等物は、定義として、好ましくは、たとえば２０％未満もしくは約２０％の標準偏差を伴う主波長ラムダまたは主波長前後の平均波長ラムダ、および好ましくは、たとえば１０％未満もしくは約１０％の標準偏差を伴う単一の主方向または主方向前後の平均方向における伝搬を有する電磁束を有する。この伝搬方向は、「光学経路（ｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈ）」とも呼ばれる。

以下では、「拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）」、「回折（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）」という用語、またはそれらの均等物は、伝搬媒質が、電磁波、たとえば、光のエネルギーの分布を多くの方向にもたらす現象を示す。したがって、たとえば、粒子によって散乱される光線は、粒子との相互作用の後のその伝搬方向とは異なる、粒子との相互作用の前の伝搬方向を有する光線と理解される。

以下では、「透過性（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）」という用語、またはその均等物は、透過性材料の中の光放射線が相対的に伝搬することを可能にする現象を示す。本明細書においては、材料が、光放射線の少なくとも５０％、好ましくは、少なくとも７５％、有利には、少なくとも９０％が通ることを可能にする場合、それを透過性と見なす。

以下では、「反射（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）」という用語、またはその均等物は、要素または面から入射光放射線が再放出する現象を示す。本明細書では、要素が、入射光放射線の少なくとも一部分を再放出する場合、それを反射性であると見なす。そのとき、要素は、非反射要素の０％から、入射光放射線を完全に反射する要素の１００％まで変動する反射係数を有する。

本発明の枠組みにおいては、「上部ブラッグミラー（ｕｐｐｅｒＢｒａｇｇｍｉｒｒｏｒ）」が、異なる屈折率を有する材料の交互の層を含む素子であることが指定される。これは、多層構造体であり、ここでは、異なる屈折率を有する少なくとも２つの層が、複数回、交互になり、交互の数が、検討されているブラッグミラーの周期Ｐの数に対応する場合、周期Ｐは、より好ましくは、ナノメートル単位の交互の層の厚さとここでは理解される。

以下では、「ブラインディング（ｂｌｉｎｄｉｎｇ）」という用語、またはその均等物は、１つまたは複数の光源による光学センサまたはレシーバの飽和現象を意味する。

本発明の実施形態の詳細な検討を始める前に、本明細において以降、関連して、または代替として、使用され得る光学的特徴について説明する。

－有利には、第１の複数の反射面と第２の複数の反射面は、伝搬の主方向（ｚ）に従って少なくとも１つの光学インレットに整列して配置されたマトリクスの光検出器がすべて、第１の複数の反射面および第２の複数の反射面のうちの一方の少なくとも１つの反射面によってマスキングされるように、相補的な形で配置されている。

したがって、本発明は、入射光放射線による光検出器の非ブラインディングを保証し、したがって、光検出器は、散乱光線にのみ感受性を示すことになる。

－有利には、第１の複数の反射面と第２の複数の反射面は、第１の複数の反射面の各反射面が、第２の複数の反射面の各反射面の垂直方向（ｚ）に整列して配置されないように、相補的な形で配置されている。

したがって、第１の複数の反射面および第２の複数の反射面は、いずれの重なりゾーンも有しない。これにより、光検出器によって捕捉される散乱光線の量を増やすことが可能になる。

たとえば互い違いにされたこの相補的配置により、光検出器が入射光放射線によってブラインディングされないようにすることが可能になり、光検出器は、散乱光線のみを受け入れる。

－有利には、本発明は、入射光放射線の少なくとも一部分が、第２の複数の反射面の少なくとも一部分に反射してから、少なくとも１つの粒子によって散乱されるように構成されている。

－前記第１の複数の反射面および／または前記第２の複数の反射面の少なくとも一部分が、チャネルの壁面によって少なくとも一部、担持されている。

－有利には、第１の複数の反射面および第２の複数の反射面は、それらの間に、入射光放射線に対して、より好ましくは共振する少なくとも１つの光学キャビティを画定するように配置されている。

－有利な実施形態によれば、この光学キャビティのサイズ決めは、入射光放射線の物理パラメータに対してそれを共振させるように行われる。次いで、この光学キャビティは、ファブリペローと称されるキャビティになる。そのとき、本発明は、この波動現象から恩恵を得て、回折ダイアグラムのその読取り値の質が高める。

加えて、共振光学キャビティが存在すると、入射光放射線を増幅させることが可能になり、これは一般に、「ポンプ（ｐｕｍｐ）」と称される。

チャネル上のポンプの光強度と散乱光線の光強度との間に存在する比例関係は、共振光学キャビティを使用することにより、マトリクス状の光検出器において受けられる散乱光線の強度を実質的に高める。

－第２の複数の反射面は、光学開口部とも指定される、光束のための通路の反射面空間相互間に画定するように構成されている。これらの通路空間は、散乱光線が、前記第２の複数の反射面の中を通らずに、チャネルからマトリクス状の光検出器まで通ることが可能になるように、いずれの反射面も含んでいない。

－第１の複数の反射面の各反射面は、金属である。

－第２の複数の反射面の各反射面は、金属である。

－第１の複数の反射面の各反射面は、平面（ｘ，ｙ）に少なくとも１つの不連続を有する。

－第２の複数の反射面の各反射面は、平面（ｘ，ｙ）に少なくとも１つの不連続を有する。

－一実施形態によれば、第１の複数の反射面は、主として平面内に延在し、この平面内で、それらの間に開口部とも指定される空間を配置するように互いに離間されている。検出器は、入射光放射線が、前記第１の複数のいずれの反射面の中も通らずに、チャネルに到達するように構成されている。入射光放射線は、前記第１の複数の反射面の各反射面間に配置されている空間の中を通ることによってチャネルに到達する。

一実施形態によれば、第１の複数の反射面の各反射面は、主として平面（ｘ，ｙ）に従って延在し、この平面内で、それらの間に開口部を配置するように互いに離間されている。検出器は、入射放射線の少なくとも一部分、すなわち、検出器のレベルにおける、もしくは検出器上の、またはより正確には第１の複数の反射面を含む平面に達する、入射放射線が、前記開口部の中を通ることによってチャネル内に侵入するように構成されている。したがって、この放射線は、前記第１の複数の反射面の中を通らない。

開口部の存在により、チャネルに到達する光線の数を増やすことが可能になる。これにより、検出器の感度および粒子の分析の精度を向上させることにある問題を解決することができる。

その上、開口部の中を通る光線は、それらの入射角にかかわらず、チャネル内に侵入する。これにより、光源、検出器の形状、ならびに反射面を形成するのに使用される材料に対する応力を解放することにある問題を解決することができる。

－一実施形態によれば、検出器は、散乱光線の少なくとも一部分が、いずれの反射面の中も通らずに、チャネルからマトリクス状の光検出器まで通ることが可能になるように、構成されている。これにより、検出器の感度および粒子の分析の精度を向上させることにある問題を解決することができる。これにより、光源、および検出器の形状に対する応力を解放することにある問題を解決することができる。

－一実施形態によれば、検出器は、入射光線の少なくとも一部分が、いずれの反射面の中も通らずに、チャネルに到達することができるように、構成されている。これにより、検出器の感度および粒子の分析の精度を向上させることにある問題を解決することができる。これにより、光源、検出器の形状、ならびに反射面を形成するのに使用される材料に対する応力を解放することにある問題を解決することができる。

－有利には、第１の複数の反射面は、第１の平面内に碁盤目状のパターンとして第１の分布を有し、第２の複数の反射面は、前記第１の平面に平行な第２の平面内に碁盤目状のパターンとして第２の分布を有し、碁盤目状のパターンの第１の分布と碁盤目状のパターンの第２の分布は、前記第１の平面および前記第２の平面に垂直な方向（ｚ）に相補的である。

したがって、第１の複数の反射面の碁盤目状のパターンが占めるゾーンは、第２の複数の反射面の碁盤目状のパターンが占めるゾーンの垂直な方向（ｚ）に整列して配置されていない。

第１の複数の反射面の碁盤目状のパターンが占めるゾーンは、第２の複数の反射面の碁盤目状のパターンが占めていないゾーンに整列して配置されている。

これにより、ポンプから生じる光信号を通すことを可能にするように構成された少なくとも１つの光学開口部を有する光学キャビティを形成することが可能になる。

－第１の複数の反射面は、第１の平面内にストリップ状の第１の分布を有し、第２の複数の反射面は、第１の平面に平行な第２の平面内にストリップ状の第２の分布を有し、ストリップ状の第１の分布とストリップ状の第２の分布は、前記第１の平面および前記第２の平面に垂直な方向（ｚ）に相補的である。

したがって、複数の反射面のうちの一方のストリップによってマスキングされた光検出器は、他方の複数の反射面の他方のストリップによってマスキングされていない。

好ましくは、光検出器はすべて、複数の反射面のうちの一方または他方によってマスキングされている。

－特定の実施形態によれば、いくつかの光検出器は、第１の複数の反射面のうちの１つの反射面にも整列して置かれておらず、また第２の複数の反射面のうちの１つの反射面にも整列して置かれていない。

この場合、それらの光検出器は、入射束によってブラインディングされ得る。この弱点を抑えるために、後続の処理中、これらのブラインディングされた光検出器によって供給される信号を考慮に入れないことが可能である。

－有利な実施形態によれば、本発明による検出器は、少なくとも１つの上部ブラッグミラーを備え、この少なくとも１つの上部ブラッグミラーは、好ましくは、主平面（ｘ，ｙ）に平行な平面内に延在し、第１の複数の反射面とチャネルとの間に配置されている。

これにより、ファブリペローと称される共振光学キャビティを形成して、ポンプと呼ばれる入射光放射線を増幅させ、したがって、その結果として、散乱光線から生じマトリクス状の光検出器において受けられた光束を増幅させることが可能になる。

－別の実施形態によれば、本発明による検出器は、少なくとも１つの上部ブラッグミラーを備え、この少なくとも１つの上部ブラッグミラーは、好ましくは、主平面（ｘ，ｙ）に平行な平面内に延在し、光学インレットと第１の複数の反射面との間に配置されている。

－有利な実施形態によれば、第２の複数の反射面は、複数の下部ブラッグミラーを備え、各下部ブラッグミラーは、好ましくは、光学インレットに整列して置かれている。

－有利には、各下部ブラッグミラーは、複数の下部ブラッグミラーの互いの下部ブラッグミラーと離間され、それにより、それらの間に少なくとも１つの光学開口部が形成されるようになる。

－有利には、各上部ブラッグミラーは、複数の上部ブラッグミラーの互いの上部ブラッグミラーと離間され、それにより、それらの間に少なくとも１つの光学開口部が形成されるようになる。

－有利には、上部ブラッグミラーの厚さは、複数の下部ブラッグミラーの厚さ未満であり、これらの厚さは、垂直方向（ｚ）に従って測定される。

－有利には、上部ブラッグミラーの反射係数は、前記散乱光線に対する複数の下部ブラッグミラーの反射係数未満である。

－有利には、上部ブラッグミラーは、第１の周期を有し、複数の下部ブラッグミラーは、第２の周期を有し、第１の周期は、第２の周期に等しい。

－有利には、上部ブラッグミラーは、第１の周期数を有し、複数の下部ブラッグミラーは、第２の周期数を有し、第１の周期数は、第２の周期数未満である。

－有利には、チャネルは、より好ましくは平面（ｚ，ｘ）内で、第１の基板および第２の基板によって少なくとも一部、区切られ、第１の基板は、第１の複数の反射面を少なくとも備え、第２の基板は、第２の複数の反射面を少なくとも備える。

－有利な実施形態によれば、本発明の検出器は、積層状の層を形成し、前記積層は、少なくとも１つの第１の基板、第２の基板、および第３の基板を備え、第１の基板は、第１の複数の反射面を少なくとも備え、第２の基板は、第２の複数の反射面、より好ましくはチャネルの一部分を少なくとも備え、第３の基板は、マトリクス状の光検出器を少なくとも備え、チャネルは、より好ましくは平面（ｚ，ｘ）内で、第１の基板および第２の基板によって少なくとも一部、区切られている。

本発明は、好ましい領域として、より好ましくは微細粒子、さらにはナノメートル粒子の分野における様々なサイズの粒子検出の用途を有する。

たとえば、本発明は、煤煙から生じる粒子、汚染粒子、塵粒子、花粉、かびの胞子などのアレルゲン粒子、または発がん性粒子、あるいはバクテリア、ウイルス、もしくはエキソソームなどの生物学的粒子の検出に使用され得る。

本発明は、液状および／またはガス状にかかわらず、流体によって運ばれる任意のタイプの粒子に適用される。

本発明は、必要に応じて組み合わせることができる３つの非限定的実施形態を参照して本明細書に後述することとし、各実施形態は、複数の代替形態を有する。

次に、本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明することとし、図１は、第１の基板２０、第２の基板３０、および第３の基板４０を含む積層の断面図を示している。

第１の基板２０、第２の基板３０、および第３の基板４０はそれぞれ、主として主平面（ｘ，ｙ）に平行な平面内に延在する。

有利には、第１の基板２０および第２の基板３０は、粒子６０を運ぶ流体を受け入れるように意図されたチャネル５０を画定する。

一実施形態によれば、チャネル５０は、たとえば、主平面（ｘ，ｙ）に含まれている主方向（ｙ）に従って延在する。チャネル５０は、流体を動かすために設けることができる。したがって、流体、ならびに粒子６０は、主として前記主方向に従って変位する。

チャネル５０内に存在する粒子６０の検出を行うために、光学素子１０が、設けられ、入射光放射線１１を放出するように構成され、マトリクス状４１の光検出器４２が、チャネル５０の少なくとも一部分のいずれかの側に配置されている。

図１に示されている非限定的実施形態によれば、入射光放射線１１は、主平面（ｘ，ｙ）に垂直な方向（ｚ）に従って伝搬する。この図では、マトリクス状４１の光検出器４２は、第３の基板４０によって担持されている。したがって、光学素子１０およびマトリクス状４１の光検出器４２は、第１の基板２０および第２の基板３０のいずれかの側に配置されている。

第１の基板２０は、たとえば、光学素子１０に対向して置かれている、第１の基板２０の表面によって画定される少なくとも１つの光学インレット２０ａを含み、それにより、光学素子１０から放出された入射光放射線１１は、光学インレット２０ａを介して第１の基板内に侵入する。

有利には、第１の基板２０は、入射光放射線１１に対して少なくとも１つの透過性材料を含む第１の透過性媒質２１を含む。

入射光放射線１１を生成するように、光学素子１０は、たとえば、マトリクス状の発光ダイオード、単発光源（ｏｎｅ－ｏｆｆｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ）、またはレーザ源を含むことができる。

第１の基板２０は、光学インレット２０ａとは反対側の表面に、少なくとも１つの第１の複数の反射面２２を備える。これらの反射面は、有利には、入射光放射線１１に対する少なくとも１つの反射材料を含む。

これらの反射面２２は、それらの間に、空間とも指定される光学通路２４を画定し、それにより、光線は、前記反射面２２の中を通らずに、通ることが可能になる。反射面２２を欠くこれらの光学通路２４は、好ましくは平面（ｘ，ｙ）内に、好ましくは反射面２２と同じ平面（ｘ，ｙ）内に延在する。したがって、入射放射線１１、すなわち、検出器に到達する、または第１の複数の反射平面を含んでいる平面（ｘ，ｙ）に到達する放射線は、いずれの反射面の中も通らずに、チャネル５０内に侵入することができる。

光学開口部２４の存在により、チャネル５０に到達する光線の数を増やすことが可能になる。その結果として、本発明による検出器は、検出器の感度および粒子の分析の精度を向上させることを可能にする。

その上、開口部２４の中を通る入射光放射線は、その入射角にかかわらず、チャネル５０内に侵入する。その結果として、本発明による検出器は、光源、検出器の形状、ならびに反射面を形成するのに使用される材料に対する応力を解放することを可能にする。たとえば、それにより、反射面を金属で作製することが可能になり得る。

第２の基板３０は、好ましくは、チャネル５０の一部分を画定する第１の面、および第１の面とは反対側の第２の面を含む。第２の複数の反射面３２は、この第２の面に置かれている。

第１の複数の反射面２２の場合のように、第２の複数の反射面３２は、有利には、入射光放射線１１に対して少なくとも１つの反射材料を含む。反射面３２は、平面（ｘ，ｙ）内に延在し、それらの間に、空間４３とも指定される光学通路４３を有し、それにより、光線は、前記反射面３２の中を通らずに、通ることが可能になる。反射面３２を欠くこれらの光学通路４３は、好ましくは反射面３２と同じ平面（ｘ，ｙ）内に延在する。したがって、チャネル５０からマトリクス状の光検出器に到達する散乱放射線１２は、いずれの反射面の中も通らない。

光学通路４３の存在により、チャネル５０に到達する光線の数を増やすことが可能になる。その結果として、本発明による検出器は、検出器の感度および粒子の分析の精度を向上させることを可能にする。

その上、光学通路４３の中を通る散乱光は、それらの入射角にかかわらず、チャネル５０からマトリクス状の光検出器まで到達する。その結果として、本発明による検出器は、検出器の形状、ならびに反射面を形成するのに使用される材料に対する応力を解放することを可能にする。たとえば、それにより、反射面を金属で作製することが可能になり得る。

第２の基板２０は、有利には、入射光放射線１１に対して、散乱光線１２に対して、初めて反射した散乱光線１３に対して、および複数回、反射した散乱光線１４に対して、少なくとも１つの透過性材料を含む第２の透過性媒質３１を含む。

第３の基板４０は、第１の面にマトリクス状４１の光検出器４２を含む。これらの光検出器４２は、有利には、波長が、入射光放射線１１の波長と実質的に等しい少なくとも１つの光放射線を検出するように構成されている。このマトリクス状４１の光検出器４２は、散乱光線１２、初めて反射した散乱光線１３、および複数回、反射した散乱光線１４を検出するように構成されている。

このマトリクス状４１の光検出器４２は、第２の複数の反射面３２および第１の複数の反射面２２に対向して配置されている。

したがって、この第１の実施形態によれば、光学素子１０と、マトリクス状４１の光検出器４２を担持する第３の基板４０とは、第１の基板２０および第２の基板３０のいずれかの側に置かれている。

特に有利には、第１の複数の反射面２２および第２の複数の反射面３２は、チャネル５０のいずれかの側に配置されている。

好ましくは、第１の複数の反射面２２および第２の複数の反射面３２は、垂直方向（ｚ）に互い違いに配置されている。

好ましい実施形態によれば、第１の複数の反射面２２と第２の複数の反射面３２は、垂直方向（ｚ）に相補的な形で配置されている。この相補的な配置は、マトリクス状４１の光検出器４２が入射光放射線１１を直接、受け入れないように、第２の複数の反射面３２に対する第１の複数の反射面２２の配置に対応する。

この配置により、散乱光線１２、初めて反射した散乱光線１３、および複数回、反射した散乱光線１４のみ、マトリクス状４１の光検出器４２に到達することができる。

垂直方向（ｚ）に従ってこの相補性を達成するために、第１の複数の反射面２２および第２の複数の反射面３２はそれぞれ、それらの反射面の特定の空間的な配置を含むことができる。たとえば、この空間的配置は、同じ方向に延び周期性主平面（ｘ，ｙ）に分布を有する、碁盤目状のパターンまたはストリップの形態をとることができる。

一実施形態によれば、第１の複数の反射面２２は、より好ましくは依然として垂直方向（ｚ）に従って相補性を維持しながら、第２の複数の反射面３２よりも大きい、または小さい面を表すことができる。

別の実施形態によれば、第１の複数の反射面２２は、少なくとも１つのリングを備え、またはリングで構成され、第２の複数の反射面３２は、前記少なくとも１つのリングの直径以上、より好ましくはその内径の１０％以下の少なくとも１つの円盤を備え、または円盤で構成され、リングおよび円盤の中心は、軸ｚに平行な同一線上に配置されている。

主平面（ｘ，ｙ）内の、第１の複数の反射面２２および第２の複数の反射面３２の空間的配置はそれぞれ、一方が他方に対して反対の位相で生じ、それにより、この相補性が達成される。碁盤目状のパターンの形態の相補性の一例が、図２ｄおよび図２ｈに示されている。

この相補性により、光学キャビティ７０を形成することが可能になる。実際に、この光学キャビティ７０は、第１の複数の反射面２２および第２の複数の反射面３２によって区切られている。したがって、キャビティ７０は、たとえば、チャネル５０の一部分、ならびに第１の複数の反射面２２と第２の複数の反射面３２との間に置かれている基板２０、３０の一部分を含む。一実施形態によれば、第１の複数の反射面２２と第２の複数の反射面３２は、互い違いに配置されている。したがって、第１の複数の反射面２２の各反射面が占めるゾーンは、第２の複数の反射面３２の各反射面が占めるゾーンに、典型的には垂直方向（ｚ）に整列して置かれておらず、逆も同様である。

一実施形態によれば、光検出器４２はすべて、第１の複数の反射面２２および第２の複数の反射面３２のうちから取った少なくとも１つの反射面に整列して配置されている。したがって、すべての光検出器は、１つの反射面によってマスキングされている。それらの光検出器は、散乱も反射もされなかった、光学インレット２０ａから生じたいずれの入射光も受け入れない。この実施形態は、図１に示されている。

別の実施形態によれば、第１の複数の反射面２２の各反射面が占めるゾーンのうちのいくつかは、第２の複数の反射面３２の各反射面が占めるいくつかのゾーンに少なくとも一部整列して置かれている。したがって、各反射面が占めるゾーンの部分的な重なりが存在し得る。

一実施形態によれば、第１の複数の反射面２２および第２の複数の反射面３２は、垂直方向（ｚ）に従って、それらの面の５０％未満、より好ましくは、２５％未満の重なりを有し、有利には、それらは、垂直方向（ｚ）に従って重なりを有しない。

別の実施形態によれば、いくつかの光検出器４２は、どの反射面にも整列して配置されていない。そのとき、それらの光検出器４２は、入射光を受け入れることができる。この場合には、次いで、たとえば、光検出器４２が受け入れる信号をなくすことによって、これらのセンサによって取得された情報を再処理することが行われる。この実施形態によれば、その上、これらの光検出器４２は、ポンプのパワーの大きさを測定し、たとえば、それを散乱信号と比較することを可能にできる。

反射面が、光学インレット２０ａに整列して置かれている光検出器４２のすべてに重なっているとは限らず、それらをすべて覆っているとは限らない実施形態を簡単な形で提示するために、次に、入射光放射線１１の光学経路について説明することとする。

一旦、垂直方向（ｚ）に従って光学素子１０から放出された入射光放射線１１は、光学インレット２０ａ上の第１の基板２０内に侵入する。

次いで、入射光放射線１１は、第１の基板２０の第１の透過性媒質２１の中を通り、反射面２２によって区切られた少なくとも１つの光学通路２４の中を通り、チャネル５０に到達する。一旦、チャネル５０内に入ると、入射光放射線１１は、第１の複数の反射面２２および／または第２の複数の反射面３２に１回もしくは複数回、反射する前および／または反射した後、少なくとも１つの粒子６０に当たる。

有利には、反射したまたは反射しないにかかわらず、入射光放射線１１と、少なくとも１つの粒子６０との間の相互作用により、少なくとも１つの散乱光線１２が生成される。

次いで、この散乱光線１２は、第２の透過性媒質３１を介して直接、あるいは第１の複数の反射面２２および／または第２の複数の反射面３２に１回もしくは複数回、反射した後、第２の複数の反射面３２の各反射面間の空間によって画定された光学開口部４３の中を通ることによって、マトリクス状４１の光検出器４２に到達することができる。したがって、マトリクス状４１の光検出器４２に到達する散乱光線１２、１３、および１４の組は、有利には２次元の回折ダイアグラムを形成することを可能にする。

次いで、当業者は、マトリクス状４１の光検出器４２により得られた回折ダイアグラムに基づいて、これらの粒子６０に関する情報を推測することができる。

この趣旨で、たとえば、次の論文、「ＴｈｅＭｉｅＴｈｅｏｒｙ：ＢａｓｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＷｏｌｆｒａｍＨｅｒｇｅｒｔ、ＴｈｏｍａｓＷｒｉｅｄｔ著、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、２０１２年６月３０日、２５９ページ、または「Ｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎｓｏｎｓｍａｌｌｓｐｈｅｒｉｃａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、ＸｉａｏｆｅｎｇＦａｎ、ＷｅｉｔａｏＺｈｅｎｇおよびＤａｖｉｄＪＳｉｎｇｈ著、Ｌｉｇｈｔ：Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１４）３、またはＪ．Ｒ．ＨｏｄｋｉｎｓｏｎおよびＩ．Ｇｒｅｅｎｌｅａｖｅｓ著、「ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓｏｆＬｉｇｈｔ－ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄＥｘｔｉｎｃｔｉｏｎｂｙＳｐｈｅｒｅｓＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄＧｅｏｍｅｔｒｉｃａｌＯｐｔｉｃｓ，ａｎｄＳｏｍｅＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｗｉｔｈｔｈｅＭｉｅＴｈｅｏｒｙ」、米国光学会誌５３、５７７（１９６３）を当業者なら参照することができる。

光検出器４２が少なくとも１つの反射面に整列している実施形態によれば、チャネル５０内の粒子６０の非存在下では、より好ましくはマトリクス状４１の光検出器４２がいずれの光放射線も検出しないとき、散乱光線はまったく生成されない。この場合は、理想の場合に対応する。実際、本発明を開発する間、チャネル５０内の粒子６０の非存在下で寄生散乱放射線が存在することが観察されている。この寄生散乱放射線は、入射光放射線１１の様々な伝搬媒質を分離する界面の欠陥、具体的には、粗さにより、入射光放射線１１の回折から生じると特定された。この寄生散乱放射線を低減、さらには克服するために、本発明は、複数のリソグラフィーおよびエッチングの技法を用いて、これらの界面の粗さを低減する。

次に、図２ａ～図２ｉにより、図１に示されている粒子検出器を製作するための方法の一例について説明することとする。

簡略化された形では、この方法は、次のステップ、
－主平面（ｘ，ｙ）内に延在し、入射光放射線１１に対して第１の透過性媒質２１を含む第１の基板２０を供給するステップであって、この第１の基板２０が、光学インレット２０ａとして使用されるように意図された第１の面を含む、ステップ、
－第１の面とは反対側の前記基板２０の第２の面に第１の複数の反射面２２を形成するステップ、
－主平面（ｘ，ｙ）内にやはり延在し、入射光放射線１１に対して第２の透過性媒質３１を含む第２の基板３０を供給するステップであって、この第２の基板３０が、チャネル５０の少なくとも一部分を形成するように意図された第１の面を含み、基板３０の第２の面に、第２の複数の反射面３２を含む、ステップ、
－光学インレット２０ａおよび第２の複数の反射面３２が、第１の複数の反射面２２、および第１の基板２０と粒子６０の循環用のチャネル５０を形成する第２の基板３０との協働によって画定されるチャネル５０のいずれかの側に載置されるように、第１の基板２０と第２の基板３０とを組み付けるステップ
を少なくとも含む。

これらのステップについて、本明細書に詳しく後述する。

図２ａは、有利には、第１の透過性媒質２１を含む第１の基板２０を示している。好ましくは、この第１の基板２０は、シリコン酸化物、有利には、ガラスを含む。この第１の基板２０の第１の面は、第１の透過性媒質２１と外部環境との間に、光学インレット２０ａを形成するように意図され、これは、界面であり、より好ましくは平面である。この面は、より好ましくは、光学素子１０に対向して向けられるように意図されている。

図２ｂは、光学インレット２０ａとは反対側の面における、主平面（ｘ，ｙ）内に延在する第１の複数の反射面２２の形成を示している。第１の複数の反射面２２の形成は、層、より好ましくは、たとえばアルミニウムで作製された金属の堆積ステップを含み、第１の複数の反射面２２を形成するようにこの金属層のエッチングによる構造化ステップが続く。この構造化ステップは、主として、たとえば碁盤目状のパターン、または互いに平行な一連のストリップを形成することにある。そのため、この構造化ステップは、主平面（ｘ，ｙ）内に分布した第１の周期性網状の反射面の画定を含む。

次いで、この構造化には、各反射面２２間の空間を埋めるように、たとえば、シリコンの酸化物の堆積ステップが続く。このステップは、第１の基板２０のこの面のレベリングを可能にする。それぞれの反射面２２間の空間は、光学通路２４を形成する。

有利には、各ステップは、この面の品質をその粗さを最小限に抑えることによって改善するように行われる。

好ましくは、たとえば、機械的化学的研磨による平坦化ステップが行われる。この平坦化により、第１の基板２０と環境との間の界面が最も急勾配になり得るような面粗さを低減して、入射光放射線１１がこれらの界面を通るときの界面における寄生回折の現象を抑えるようにすることが可能になる。

図２ｃは、方向（ｘ）に従った第１の基板２０の反転を示している。

図２ｄは、第１の基板２０の上面図を示している。この例では、第１の複数の反射面２２は、第１の碁盤目状のパターンを形成するように構造化された。そのため、この第１の碁盤目状のパターンは、反射面２２および光学開口部２４から構成されている。

図２ｅは、主平面（ｘ，ｙ）内にやはり延在し、有利には、第２の透過性媒質３１を含む第２の基板３０を示している。好ましくは、この第２の基板３０もまた、シリコン酸化物、有利には、ガラスを含む。この第２の基板の第１の面は、チャネル５０の少なくとも一部分を形成するように意図されている。

図２ｆは、第１の面とは反対側の第２の基板３０の第２の面における、第２の複数の反射面３２の形成を示している。第２の複数の反射面３２の形成は、層、より好ましくは、たとえばアルミニウムで作製された金属の堆積ステップを含み、第２の複数の反射面３２を形成するようにこの金属層のエッチングによる構造化ステップが続く。

第１の複数の反射面２２の構造化の場合のように、この構造化ステップは、主として、碁盤目状のパターン、またはそれらの間に、反射面３２と光学開口部４３とを交互にする平行な一連のストリップを形成することにある。そのため、この構造化ステップは、主平面（ｘ，ｙ）内に延在する第２の周期性網状の反射面の画定を含む。

有利には、かつ第１の複数の反射面２２の場合と同じく、この構造化には、次いで、各反射面３２間の空間を埋めるように、たとえば、シリコン酸化物の堆積ステップが続いてもよい。簡潔さに配慮して、この任意選択のステップも、また本明細書に上述したものと同じ利点をもたらす機械的化学的研磨による任意選択の平坦化ステップも、図示していない。それぞれの反射面３２間の空間は、光学開口部４３を形成する。

図２ｇは、方向（ｘ）に従った第２の基板３０の反転、ならびにチャネル５０の部分５１の形成を示している。この形成は、有利には、ハードマスクまたは樹脂マスクを介するエッチングにより行うことができる。

図２ｈは、第２の基板３０の上面図を示している。この例では、第２の複数の反射面３２は、第２の碁盤目状のパターンを形成するように構造化された。

有利には、第１の碁盤目状のパターンと第２の碁盤目状のパターンは、垂直方向（ｚ）に従って相補的である。この空間的相補性により、結果的には、第１の周期性網状部の、第２の周期性網状部に対する反対の位相が生じる。図２ｄおよび図２ｈは、この相補性を示している。

一実施形態によれば、第１の周期性網状部と第２の周期性網状部は、垂直方向（ｚ）に従って相補性を有する円形、同心であっても、らせん状または任意の他の幾何学的形態を形成してもよい。

図２ｉは、たとえば分子接着による、第１の基板２０と第２の基板３０との組付けを示している。

特に有利には、この組付けは、第１の基板２０が、第２の基板３０によって担持されている、粒子６０の循環用のチャネル５０の部分５１により画定するように行われる。この例では、このチャネル５０は、平面（ｚ，ｘ）内に、閉じた周辺部を有する。それは、主として方向ｙに従って延在する。

第２の複数の反射面３２に対向するマトリクス状４１の光検出器４２と、光学インレット２０ａに対向する光学素子１０との配置により、本発明のこの第１の実施形態による粒子６０の検出器を形成することが可能になる。

次に、本発明の第２の実施形態について、図３を参照して説明することとする。この実施形態は、具体的には、ブラッグミラーの使用により、マトリクス状４１の光検出器４２によって測定される信号を増幅させる利点を有する。

前述の図１と同じく、図３は、第１の基板２０、第２の基板３０、および第３の基板４０を含む積層の断面図を示し、これらの基板はすべて、主平面（ｘ，ｙ）に平行な平面内に延在する。

この第２の実施形態は、好ましくはチャネル５０と第１の複数の反射面２２との間に置かれている少なくとも１つの上部ブラッグミラー２３の存在によって、本明細書に上述した第１のモードとは区別される。

好ましくは、ただし、非限定的な形では、上部ブラッグミラー２３は、第１の複数の反射面２２のすべてを覆う。

別の実施形態によれば、上部ブラッグミラー２３は、光学インレット２０ａと第１の複数の反射面２２との間に置かれている。

したがって、上部ブラッグミラー２３を使用することにより、チャネル５０の少なくとも一部分を含んでいる、より好ましくは共振する光学キャビティ７０を製作することが可能になる。この光学キャビティ７０は、第１の複数の反射面２２によって、より好ましくは上部ブラッグミラー２３によって、および第２の複数の反射面３２によって区切られている。

この光学キャビティ７０は、チャネル５０上の入射光放射線１１を増幅させることを可能にする。実際には、この光学キャビティ７０は、ファブリペローキャビティに同化され得る。残りの説明では、「ポンプ信号（ｐｕｍｐｓｉｇｎａｌ）」という用語を使用して、入射光放射線１１が光学キャビティ７０内にある場合の入射光放射線１１について説明することになる。この用語は、レーザ光学系およびファブリペロータイプの光学キャビティの分野から借用される。

この特定の分野の光学系において一般に使用される用語では、上部ブラッグミラー２３の存在により、ポンプ信号の増幅が可能になる。光検出器４２によって測定され、散乱光線１２、１３、および１４に対応する散乱信号は、このポンプ信号に比例する。そのため、上部ブラッグミラー２３は、散乱信号の増幅、そのため、本発明による粒子検出器の感度の増幅を可能にする。

次いで、この増幅は、回折ダイアグラムのより優れた測定、そのため、チャネル５０内に存在する粒子６０のより定性的な分析につながる。

この構成形態では、これにより、光学キャビティ７０の内部にある光線が進む距離を人工的に増大させること、したがって、粒子６０との相互作用の数を増加させることに戻る。

実際、光学キャビティ７０内に光線の単一通過があった場合、すべての粒子６０が、散乱されるが、弱々しく散乱される。光線が、Ｎ回、光学キャビティ７０内を通過する場合、粒子はすべて、約Ｎ回以上、散乱されることになる（毎回の通過後は、ポンプ付近の減衰を伴う）。

有利には、光学キャビティ７０内を光線が１回または複数回、通過する場合、光学キャビティ７０内に存在する粒子６０のうちのすべてまたはほとんどすべてが、散乱現象に関与する。

特に賢明なことに、上部ブラッグミラー２３は、有利には、粒子６０によってチャネル５０内の散乱を最大限にすることによって、光学キャビティ７０による入射光線１１の吸収を最大限にする臨界結合をもたらすように構成されている。

「臨界結合（ｃｒｉｔｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇ）」という用語は、粒子の濃度と、粒子のタイプと、ブラッグミラーの反射性との関係を意味し、このブラッグミラーの反射性は、光学キャビティ７０内の光を最終的には全体的に散乱させることになるほど十分効果的に貯蔵し、増幅させることを可能にする。ブラッグミラーの反射性の影響は、次のように示すことができる。過剰に共振していると言われる光学キャビティの場合、すなわち、上部ブラッグミラー２３が非常に厚く、そのため、高反射性である場合、単位時間当たりにわずかな光しか光学キャビティ７０内に入らず、また散乱損失が光学キャビティ７０内にかなりある場合、すなわち、多くの粒子が存在する場合には、入ってくるわずかな光は、増幅される時間がない。そのため、この状況では、散乱は増加せず、そのため、光の大部分が上部ブラッグミラー２３に反射する。

光学キャビティ７０が過剰に共振していないと言われる場合、すなわち、上部ブラッグミラー２３が薄い場合には、光は、光学キャビティ７０内に急速に入るが、高度に散乱されるように十分に増幅可能にされる前にやはり急速に出ていく。

したがって、「臨界結合」と称される最適な中間レジームが存在し、ここでは、上部ブラッグミラー２３の反射性、すなわち、その厚さは、光学キャビティ７０内の粒子の数に適合されて、光学キャビティ７０内の光を最終的には完全に散乱させることになるほど十分に貯蔵し、増幅させる。したがって、この臨界結合により、入射光はすべて、粒子によって散乱可能になる。

この臨界結合を行うために、上部ブラッグミラー２３のサイズ決めは、様々なコンピュータツールにより、または様々な科学の著作物もしくは出版物、たとえば、Ｏ．Ｓ．Ｈｅａｖｅｎｓ著、「ＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｈｉｎＦｉｌｍｓ」、Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、Ｌｏｎｄｏｎ（１９５５）を介して当業者によって確定され得る。

第１の実施形態について行ったようにこの第２の実施形態を簡単な形で提示するために、入射光放射線１１の光学経路について説明することとする。

入射光放射線１１は、光学インレット２０ａ上の第１の基板２０内に侵入する。次いで、入射光放射線１１は、第１の透過性媒質２１および上部ブラッグミラー２３の中を通過する。

一旦、上部ブラッグミラー２３の中を通過すると、入射光放射線１１は、散乱光線１２、１３、および１４だけでなく、上部ブラッグミラー２３への１回または複数回の反射を受けることができるということ以外、本明細書に上述した第１の実施形態と同じルートを辿る。

ポンプ信号の増幅を可能にするために、上部ブラッグミラーは、入射光放射線１１に対して共振している光学キャビティ７０の内側のポンプ信号の増幅を最大限にするように最適化されている、厚さ、そのため、反射性を有する。

次に、図４ａ～図４ｉにより、図３の実施形態による粒子検出器を製作する方法の一例について説明することとする。

この方法は、上部ブラッグミラー２３の形成を含むことを除いては、第１の実施形態のステップと同じステップを含む。

簡略化した形では、この方法は、次のステップ、
－第１の透過性媒質２１および光学インレット２０ａを備える第１の基板２０を用意するステップ、
－第１の複数の反射面２２を形成するステップ、
－第１の複数の反射面２２の上に上部ブラッグミラー２３を形成するステップ、
－第１の実施形態のものと同一の第２の基板３０を用意し、それを、第２の複数の反射面３２およびチャネル５０の一部分を形成するように同じく構造化するステップ、
－光学インレット２０ａおよび第２の複数の反射面が、第１の複数の反射面２２、および上部ブラッグミラー２３のいずれかの側に載置され、チャネル５０を形成するように、第１の基板２０と第２の基板３０とを組み付けるステップ
を少なくとも含む。

これらのステップについて、本明細書に詳しく後述する。

図４ａおよび図４ｂは、第１の実施形態の図２ａおよび図２ｂと同じステップを示している。

図４ｃは、主平面（ｘ，ｙ）内に延在する上部ブラッグミラー２３の形成を示している。この形成ステップは、少なくとも２つの材料の交互を含む多層構造体の堆積を少なくとも含む。

有利には、材料は、入射光放射線１１の波長に対するそれらの屈折率に従って選択される。したがって、たとえば、可視スペクトル領域内の入射光放射線１１の場合、たとえばＳｉＮとＳｉＯ_２との交互が選択され、またはＴｉＯ_２とＳｉＯ_２との交互が選択されることになる。可視スペクトル領域におけるＳｉＮの屈折率は、約２であり、ＳｉＯ_２の屈折率は、１．５であり、ＴｉＯ_２の屈折率は、２．５である。近赤外スペクトル領域では、たとえば、アモルファスシリコンとシリカとの交互が選択されることになる。

好ましくは、上部ブラッグミラー２３の形成は、固体板堆積を含む。実際に、上部ブラッグミラー２３は、好ましくは、第１の複数の反射面２２の面のすべてにわたって、また可能性として、光学インレット２０ａの反対側の第１の基板２０のすべてにわたって主平面（ｘ，ｙ）内に延在する。

一実施形態によれば、上部ブラッグミラー２３の形成は、複数の反射面２２の上に直接か、または複数の反射面２２の各反射面間かのいずれかに相補的な形で配置される複数の上部ブラッグミラーの形成を含む。

図４ｄは、第２の基板２０の上面図を示している。特に有利には、第１の複数の反射面２２は、第１の碁盤目上のパターンを形成するように構造化され、上部ブラッグミラー２３は、第１の複数の反射面２２のすべてを覆う。

図４ｅ～図４ｈは、図２ｅ～図２ｈにおいて本明細書に上述したステップと同じステップを示している。

図４ｉは、たとえば分子接着による、第１の基板２０と第２の基板３０との組付けを示している。

特に有利には、この組付けは、光学インレット２０ａおよび第２の複数の反射面３２が、チャネル５０、第１の複数の反射面２２、および上部ブラッグミラー２３のいずれかの側に置かれるように行われる。

次に、本発明の第３の実施形態について、図５を参照して説明することとする。この実施形態は、中でもとりわけ、上部ブラッグミラー２３および複数の下部ブラッグミラー３３の使用により、マトリクス状４１の光検出器４２によって測定される散乱信号を前述の実施形態よりもはるかに効果的に増幅させるという利点を有する。

前述の図３と同じく、図５は、第１の基板２０、第２の基板３０、および第３の基板４０を含む積層の断面図を示している。

この第３の実施形態は、チャネル５０とマトリクス状４１の光検出器４２との間に置かれている複数の下部ブラッグミラー３３の存在によって、前述の実施形態とは区別される。好ましくは、これらの下部ブラッグミラー３３は、第２の複数の反射面３２として機能する。具体的には、これらの下部ブラッグミラー３３は、それらの間に光学開口部４３を画定することによって同じ平面（ｘ，ｙ）に従って延在し、それにより、光線が、下部ブラッグミラー３３の中を通らずに、チャネル５０からマトリクス状４１の光検出器４２まで通るようになる。

この実施形態では、複数の下部ブラッグミラー３３の使用により、前述の光学キャビティ７０の性能を高めることが可能になる。実際、本明細書に上述した２つの実施形態に存在する第２の複数の反射面３２の金属反射面とは対照的に、複数の下部ブラッグミラー３３は、吸収による損失が、非常に少なく、さらにはまったくない。したがって、この第３の実施形態では、第２の複数の反射面３２は、複数の下部ブラッグミラー３３を含み、より好ましくは、複数の下部ブラッグミラー３３によって形成される。

この第３の実施形態によれば、次いで、ポンプ信号の増幅が高まり、そのため、同じことが、マトリクス状４１の光検出器４２において測定される散乱信号にも当てはまる。

加えて、本発明を開発し、この第３の実施形態を完全にする間に、上部ブラッグミラー２３の反射性よりも大きい反射性を有する複数の下部ブラッグミラー３３を使用することにより、ポンプ信号と散乱信号との間に１に近い関係をもたらすことが可能になることが観察されたことは驚くべきことである。これは、複数の下部ブラッグミラー３３の各ブラッグミラーが全反射性を有するとき、すなわち、吸収による損失がない場合、ますます明白になる傾向が強まる。ポンプ信号と散乱信号とのこの関係は、理論上、粒子６０の濃度およびタイプとは無関係であってよく、この場合、光学キャビティ７０の特性のみ関わる。

しかしながら、所与の光学キャビティの場合、特定の濃度および特定のタイプの粒子について、全散乱、すなわち臨界結合と称される散乱が存在することになる。しかし、別の濃度および非常に異なるタイプの粒子の場合、これには、異なった、すなわち、より薄型またはより厚型の上部ブラッグミラーを備える光学キャビティが、やはり全散乱を有するためには必要になる。

したがって、検討中の、そのため、検出すべき粒子のタイプおよび典型的な濃度の用途によれば、上部ブラッグミラーは、臨界結合であるように適合されることになる。

この第３の実施形態の枠組みにおける光学素子１０によって放出された入射光放射線１１の光学経路は、入射光放射線１１が、上部ブラッグミラー２３および複数の下部ブラッグミラー３３に少なくとも一部、反射することを除いて、前述の実施形態のものと同一である。これらの多反射は、マトリクス状４１の光検出器４２によって測定される散乱信号を増幅させるために有利である。

次に、この第３の実施形態による粒子６０の検出器を製作する方法の一例について、図６ａ～図６ｌにより説明する。

この方法は、第１の基板２０およびその構造化に関する第２の実施形態のステップと同じステップを含む。第２の基板３０に関しては、その形成および構造化には、第２の実施形態の方法に対して新規ステップが必要である。

簡略化した形では、これらの新規ステップは、以下の
－複数の下部ブラッグミラー３３およびチャネル５０の少なくとも一部分を形成するように、第２の実施形態のものと同一の第２の基板３０を用意し、それを構造化するステップ、
－光学インレット２０ａおよび複数の下部ブラッグミラー３３が、第１の複数の反射面２２、上部ブラッグミラー２３、およびチャネル５０のいずれかの側に載置されるように、第１の基板２０と第２の基板３０とを組み付けるステップ
である。

これらのステップについては、本明細書に詳しく後述する。

図６ａ～図６ｅは、第１の実施形態の図２ａ～図２ｅと同じステップを示している。

図６ｆは、第３の基板３０の表面における固体板下部ブラッグミラー３４の形成を示している。この形成ステップは、固体板下部ブラッグミラー３４を形成するように意図された材料層の交互の堆積を含む。特に有利には、この層交互は、期待される光学特性に対する所望の厚さに到達するまで続けられる。好ましくは、この固体板下部ブラッグミラー３４の厚さは、上部ブラッグミラー２３の厚さよりも大きい。

図６ｇは、複数の下部ブラッグミラー３３および／または光学開口部４３を形成するように、固体板下部ブラッグミラー３４のエッチングによる構造化ステップを示している。第２の実施形態の第２の複数の反射面３２の構造化の場合のように、この構造化ステップは、主として、碁盤目状のパターン、またはそれらの間に平行な一連のストリップを形成することにある。前述の実施形態の場合のように、この構造化ステップは、主平面（ｘ，ｙ）内に延在する周期性網状部の画定を含む。

図６ｈは、第２の基板３０の上面図を示している。この例では、複数の下部ブラッグミラー３３は、下部ブラッグミラー３３と、下部ブラッグミラー３３を欠く光学開口部４３とからなる碁盤目状のパターンを形成するように構造化された。

有利には、この碁盤目状のパターンは、第１の複数の反射面２２によって形成される碁盤目状のパターンの相補である。

図６ｉは、各下部ブラッグミラー間の空間を埋めるように、たとえば、シリコン酸化物の堆積ステップを示している。このステップには、本明細書に上述したものと同じ利点を提供する機械的化学的研磨による任意選択の平坦化ステップが続いてもよい。

図６ｊは、方向（ｘ）に従った第２の基板３０の反転を示している。

図６ｋは、チャネル５０の一部分の形成を示している。本明細書の上記のように、この形成は、有利には、エッチングにより行うことができる。

図６ｌは、たとえば分子接着による、第１の基板２０と第２の基板３０との組付けを示している。

この組付けは、光学インレット２０ａおよび複数の下部ブラッグミラー３３が、チャネル５０、および第１の複数の反射面２２、および上部ブラッグミラー２３のいずれかの側に置かれているように行われる。

図７ａおよび図７ｂは、周期Ｐの数に従って、上部ブラッグミラー２３のＳｉＮ層とＳｉＯ_２層との交互の、マトリクス状４１の光検出器４２によって散乱信号を測定した２つのシミュレーションを示している。この散乱信号は、ポンプの信号に対して標準化される。

図７ａは、第２の実施形態に、すなわち、図３に示され、上部ブラッグミラーと、ブラッグミラー以外の反射面、たとえば金属面によって形成された第２の複数の反射面３２とを備える実施形態に対応する。

図７ｂは、粒子検出器が複数の下部ブラッグミラー３３を備える場合に対応し、この複数の下部ブラッグミラー３３は、２０周期Ｐを有し、ＳｉＮとＳｉＯ_２との交互を含み、すなわち、図５に示されている第３の実施形態の場合である。

これらの２つのシミュレーションは、第２の複数の反射面３２を形成する金属ミラーを使用すると、散乱信号の増幅を実質的に２に等しい係数に制限する吸収による損失を引き起こすことを完全に示している。

複数の下部ブラッグミラー３３を使用する場合には、臨界結合により、入射光放射線の１００％近くを散乱させることが可能にでき、それは、実質的に係数１０に等しい散乱信号の増幅である。この増幅は、６に等しい上部ブラッグミラー２３の交互の周期Ｐの数について達成されることが確定された。

これらのシミュレーションの実現については、次のパラメータおよび仮定が使用された。

チャネル５０内に存在する粒子６０は、複素屈折率

を伴う媒質と見なすことができ、ただし、ｋは、散乱損失を表す。

ｋは、

によって、媒質のトポロジーに結び付けられることが、計算により示すことができる。

ただし、
－ λは、波長（マイクロメートル（μｍ）の単位）であり、
－ｒは、粒子の半径（μｍの単位）であり、
－Ｑ_{ｓｃａｔｔ}は、粒子に関する（その半径およびその屈折率を考慮する）散乱有効性であり、（Ｑ_{ｓｃａｔｔ}は、たとえば、ミー散乱理論（Ｍｉｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｔｈｅｏｒｙ）によりデジタルシミュレーションによって確定され得る）、
－Ｃは、粒子の濃度（粒子の数／μｍ^３の単位）である。

数値的には、次の仮定が、これらのシミュレーションを実施するために行われた。
－波長は、λ＝６３３ｎｍであり、
－直径２００ナノメートル（ｎｍ）、屈折率１．５、および散乱有効性Ｑ_{ｓｃａｔｔ}＝０．２７を伴う粒子が考慮され、
－粒子の濃度は、Ｃ＝１０^１１粒子／ｃｍ^３に設定され、
－厚さが１００μｍの光学キャビティが考慮される。

これらのパラメータおよびこれらの仮定の適用により、本発明の第２の実施形態に対して第３の実施形態の場合における粒子検出の実質的な改善を強調することが可能になる。

非限定的な例を用いて、次の数値的な値、データ、および寸法が、本発明の様々な要素に適用され得る。

好ましくは、入射光放射線は、２００ｎｍから２μｍの間、好ましくは、３００ｎｍから１μｍの間、有利には、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長を含む。

第１の基板
－第１の基板の厚さは、１０μｍから１ｃｍの間、好ましくは、１００μｍから１ｍｍの間、有利には、３００μｍから８００μｍの間である。

－第１の複数の反射面の厚さは、５０ｎｍから１μｍの間、好ましくは、７５ｎｍから５００ｎｍの間、有利には、１００ｎｍから２００ｎｍの間である。

－第１の基板は、前記入射光放射線の少なくとも５０％、より好ましくは、少なくとも７５％、好ましくは、少なくとも９０％を通すことを可能にする少なくとも１つの材料から形成され、より好ましくは、第１の基板は、前記入射光放射線に対する透過性材料を含む。

－第１の基板は、次の材料：ガラス、プラスチックから取った少なくとも１つの材料を含む。

第１の複数の反射面
－第１の複数の反射面は、少なくとも１つの反射面、より好ましくは、少なくとも１０個の反射面、有利には、少なくとも１００個の反射面を含む。

－第１の複数の反射面の各反射面は、少なくとも５０％に等しい反射係数、好ましくは、少なくとも７５％に等しい反射係数、有利には、少なくとも９０％に等しい反射係数を有する。

－第１の複数の反射面は、次の材料：アルミニウム、銅、または銀白、タングステンのうちから取った少なくとも１つの材料を含む。

上部ブラッグミラー
－有利には、上部ブラッグミラーは、少なくとも１つのＳｉＯ_２層と、次の層：ＳｉＮ、ＴｉＯ_２、アモルファスシリコンのうちから取った少なくとも１つの層との交互を含む。

－上部ブラッグミラーは、周期数が、複数、より好ましくは、３以上、有利には、４以上を有する。

－上部ブラッグミラーは、７５ｎｍ超、より好ましくは、１２５ｎｍ超、有利には、２００ｎｍ超の周期を有する。

－上部ブラッグミラーは、１から３．５の間、好ましくは、１．５から２．５の間、有利には、１．５から２の間の平均屈折率を有する。

－上部ブラッグミラーは、１００ｎｍ超、より好ましくは、２５０ｎｍ超、有利には、５００ｎｍ超の厚さを有する。

－上部ブラッグミラーは、少なくとも２５％に等しい反射係数、好ましくは、少なくとも５０％に等しい反射係数、有利には、少なくとも７５％に等しい反射係数を有する。

－上部ブラッグミラーは、少なくとも１μｍ、好ましくは、少なくとも５μｍ、有利には、少なくとも１０μｍに等しい粒子循環用のチャネルに対向する面を有する。

第２の基板
－第２の基板の厚さは、１０μｍから１ｃｍの間、好ましくは、１００μｍから１ｍｍの間、有利には、３００μｍから８００μｍの間である。

－第２の複数の反射面の厚さは、５０ｎｍから１μｍの間、好ましくは、７５ｎｍから５００ｎｍの間、有利には、１００ｎｍから２００ｎｍの間である。

－第２の基板は、前記入射光放射線の少なくとも５０％、より好ましくは、少なくとも７５％、好ましくは、少なくとも９０％を通すことを可能にする少なくとも１つの材料から形成され、より好ましくは、第２の基板は、前記入射光放射線に対する透過性材料を含む。

－第２の基板は、次の材料：ガラス、プラスチックから取った少なくとも１つの材料を含む。

第２の複数の反射面
－第２の複数の反射面は、少なくとも１つの反射面、より好ましくは、少なくとも１０個の反射面、有利には、少なくとも１００個の反射面を含む。

－第２の複数の反射面の各反射面は、少なくとも５０％に等しい反射係数、好ましくは、少なくとも７５％に等しい反射係数、有利には、少なくとも９０％に等しい反射係数を有する。

－第２の複数の反射面は、次の材料：アルミニウム、銅、金、銀、タングステンのうちから取った少なくとも１つの材料を含む。

複数の下部ブラッグミラー
－有利には、複数の下部ブラッグミラーは、少なくとも１つのＳｉＯ_２層と、次の層：ＳｉＮ、ＴｉＯ_２、アモルファスシリコンのうちから取った少なくとも１つの層との交互を含む。

－複数の下部ブラッグミラーは、４以上、より好ましくは、６以上、有利には、１１以上の周期数を有する。

－複数の下部ブラッグミラーは、７５ｎｍ超、より好ましくは、１２５ｎｍ超、有利には、２００ｎｍ超の周期を有する。

－複数の下部ブラッグミラーは、１から３．５の間、好ましくは、１．５から２．５の間、有利には、１．５から２の間の平均屈折率を有する。

－複数の下部ブラッグミラーは、５００ｎｍ超、より好ましくは、７５０ｎｍ超、有利には、１μｍ超の厚さを有する。

－複数の下部ブラッグミラーが、少なくとも７５％に等しい反射係数、好ましくは、少なくとも９０％に等しい反射係数、有利には、少なくとも９９％に等しい反射係数を有する。

－複数の下部ブラッグミラーは、少なくとも１μｍ^２に、好ましくは、少なくとも５μｍ^２に、有利には、少なくとも１０μｍ^２に等しい粒子循環用のチャネルに対向する面を有する。

－第１の複数の反射面の各反射面は、第２の複数の反射面の各反射面と異なる形状および／またはサイズを有することができる。

光学キャビティ
－光学キャビティの厚さ、すなわち、第１の複数の反射面を第２の複数の反射面から分離する、軸ｚに沿って取った距離は、１μｍから１ｃｍの間、好ましくは、１０μｍから１ｍｍの間、有利には、１００μｍから５００μｍの間である。

－軸ｘに沿って取った光学キャビティの幅は、１μｍから１ｍｍの間、好ましくは、５μｍから１００μｍの間、有利には、１０μｍから５０μｍの間である。

－平面（ｘ，ｙ）に従った光学キャビティの水平面は、１μｍ^２から１ｍｍ^２の間、好ましくは、２５μｍ^２から１０^４μｍ^２の間、有利には、１００μｍ^２から２５００μｍ^２の間である。

－光学キャビティは、１０超、より好ましくは、１００超、有利には、１０００超の品質係数を有する。

粒子循環用のチャネル
－軸ｚに沿って取ったチャネルの厚さは、１μｍから１ｃｍの間、好ましくは、１０μｍから１ｍｍの間、有利には、１０μｍから５００μｍの間である。

－軸ｘに沿って取ったチャネルの幅は、１０μｍから１０ｃｍの間、好ましくは、１００μｍから１ｃｍの間、有利には、１００μｍから１ｍｍの間である。

－軸ｙに沿って取ったチャネルの長さは、１０μｍから１０ｃｍの間、好ましくは、１００μｍから１ｃｍの間、有利には、１００μｍから１ｍｍの間である。

本発明が、粒子を運ぶ液状流体にも適用され得ることに留意されたい。したがって、本明細書では、「流体（ｆｌｕｉｄ）」は、構成物質、たとえば粒子が、ほとんど粘着力をもたず、液体の場合には、互いに対して自由に摺動し、または気体の場合には、互いとは無関係に変位することができる物体を意味する。この定義によれば、空気は、流体であり、水も同様である。流体は、たとえば、空気によって輸送されるナノメートル粒子などの粒子を輸送することができる。

本発明の各界面の面における粗さを非常に低くすることにより、これらの界面を光線が通過する間、散乱光線の存在を最小限に抑え、さらには防止することが可能になることに留意されたい。

実際、回折ダイアグラムの測定によって粒子検出の厳密な条件を満たすためには、界面の粗さを可能な限り制限することが適切である。

この粗さが高すぎる場合、それは、チャネル５０内の粒子６０の非存在下であっても、光検出器４２によって測定される、バックグランド回折（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）と称される寄生回折を引き起こす場合がある。測定された信号を処理することにより、この有害物を低減させることを可能にできるが、ここに説明した方法は、界面における粗さを非常に低くすることにより、寄生回折の問題を抑えることを可能にする。したがって、検出の精度が向上する。

有利には、マトリクス状の光検出器は、周期性であっても、または非周期性であってもよく、多角形の形状を有しても、または円形の形状を有してもよい。

チャネルは、Ｘ軸またはｙ軸に従って、開いていてもまたは閉じていてもよい。好ましくは、チャネルは開いている。

有利には、一定数の開口部が、第１の基板全体を通ってチャネルへと開口するように作製されてもよく、それにより、粒子がチャネルを出入りできるようになる。

そのため、粒子は、チャネル内で必ずしも静止しているとは限らず、チャネルの中を通り抜け、および／またはチャネル内で変位する。

本発明の実装形態は、光検出器の測定結果から、粒子の、たとえばそれらのサイズなどの固有パラメータを抽出するために、様々な機械的ツールおよびコンピュータツールの使用を含むことができる。

次の参照文献、「ＴｈｅＭｉｅＴｈｅｏｒｙ：ＢａｓｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＷｏｌｆｒａｍＨｅｒｇｅｒｔ、ＴｈｏｍａｓＷｒｉｅｄｔ著、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、２０１２年６月３０日、２５９ページ、または「Ｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎｓｏｎｓｍａｌｌｓｐｈｅｒｉｃａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、ＸｉａｏｆｅｎｇＦａｎ、ＷｅｉｔａｏＺｈｅｎｇおよびＤａｖｉｄＪＳｉｎｇｈ著、Ｌｉｇｈｔ：Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１４）３、またはＪ．Ｒ．ＨｏｄｋｉｎｓｏｎおよびＩ．Ｇｒｅｅｎｌｅａｖｅｓ著、「ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓｏｆＬｉｇｈｔ－ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄＥｘｔｉｎｃｔｉｏｎｂｙＳｐｈｅｒｅｓＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄＧｅｏｍｅｔｒｉｃａｌＯｐｔｉｃｓ，ａｎｄＳｏｍｅＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｗｉｔｈｔｈｅＭｉｅＴｈｅｏｒｙ」、米国光学会誌５３、５７７（１９６３）にそのようなツールを当業者なら見出すことができる。

本発明は、説明した実施形態に限定するものではなく、請求項１の範囲内に入るいずれの実施形態にも及ぶ。

１０光学素子
１１入射光放射線
１２散乱光線
１３初めて反射した散乱光線
１４複数回反射した散乱光線
２０第１の基板
２０ａ光学インレット
２１第１の透過性媒質
２２第１の複数の反射面
２３上部ブラッグミラー
２４光学通路
３０第２の基板
３１第２の透過性媒質
３２第２の複数の反射面
３３複数の下部ブラッグミラー
３４固体板下部ブラッグミラー
４０第３の基板
４１マトリクス状の光検出器
４２光検出器
４３光学開口部
５０粒子循環用のチャネル
５１粒子循環用のチャネルの一部分
６０粒子
６１粒子循環
７０光学キャビティ

Claims

－粒子（６０）を含む少なくとも１つの流体を受け入れるように意図された１つのチャネル（５０）、
－少なくとも１つの入射光放射線（１１）を受け入れるように構成された１つの光学インレット（２０ａ）
を少なくとも備える粒子検出器において、
－前記光学インレット（２０ａ）と前記チャネル（５０）との間に配置された第１の複数の反射面（２２）、
－前記チャネル（５０）に対向するように配置された光検出器（４２）のマトリクス（４１）、
－第２の複数の反射面（３２）であって、前記チャネル（５０）と光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）との間に配置され、それにより、前記チャネル（５０）が前記第１の複数の反射面（２２）と前記第２の複数の反射面（３２）との間に置かれるようになる、第２の複数の反射面（３２）
をさらに備え、
前記第１の複数の反射面（２２）および前記第２の複数の反射面（３２）、光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）、ならびに前記チャネル（５０）は、前記チャネル（５０）の中を通る前記入射光放射線（１１）の少なくとも一部分が前記チャネル（５０）内に存在する少なくとも１つの粒子（６０）によって散乱され、したがって、散乱光線（１２）が形成されるように配置され、前記第２の複数の反射面（３２）は、平面内に延在し、前記平面内で、それらの間に空間（４３）を配置するように互いに離間され、それにより、前記散乱光線（１２）の少なくとも一部分が、前記第２の複数の反射面（３２）の各反射面間の前記空間（４３）の中を通ることによって、前記第２の複数の反射面（３２）の中を通らずに、前記チャネル（５０）から光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）まで通ることが可能になる
ことを特徴とする、粒子検出器。
前記第１の複数の反射面（２２）および前記第２の複数の反射面（３２）、光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）、ならびに前記チャネル（５０）は、前記散乱光線（１２）の少なくとも一部分が、前記第１の複数の反射面（２２）のうちの少なくとも１つの反射面に反射し、次いで、前記第２の複数の反射面（３２）の各反射面間を通ることによって、光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）に到達するように、配置されている、請求項１に記載の検出器。
前記第１の複数の反射面（２２）と前記第２の複数の反射面（３２）は、前記少なくとも１つの光学インレット（２０ａ）に整列して配置された前記マトリクス（４１）の前記光検出器（４２）がすべて、前記第１の複数の反射面（２２）および前記第２の複数の反射面（３２）のうちの一方の少なくとも１つの反射面によってマスキングされるように、相補的な形で配置されている、請求項１または２に記載の検出器。
前記第１の複数の反射面（２２）と前記第２の複数の反射面（３２）は、前記第１の複数の反射面（２２）の各反射面が、前記第２の複数の反射面（３２）の各反射面に整列して配置されないように、相補的な形で配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。
前記検出器は、前記入射光放射線（１１）の少なくとも一部分が、前記少なくとも１つの粒子（６０）によって散乱される前および／または散乱された後、前記第２の複数の反射面（３２）の少なくとも一部分により反射されるように、構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の検出器。
前記第１の複数の反射面（２２）および前記第２の複数の反射面（３２）が、前記第１の複数の反射面（２２）と前記第２の複数の反射面（３２）との間に少なくとも１つの光学キャビティ（７０）を画定するように配置され、前記光学キャビティ（７０）は、前記チャネル（５０）を備え、前記散乱光線（１２）の少なくとも一部分は、光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）に到達する前に、複数回反射されるように構成されている、請求項５に記載の検出器。
前記第１の複数の反射面（２２）が、第１の平面内に碁盤目状のパターンとして第１の分布を有し、前記第２の複数の反射面（３２）が、前記第１の平面に平行な第２の平面内に碁盤目状のパターンで第２の分布を有し、碁盤目状のパターンの前記第１の分布と碁盤目状のパターンの前記第２の分布が、相補的である、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器。
前記第１の複数の反射面（２２）と前記チャネル（５０）との間に配置された少なくとも１つの上部ブラッグミラー（２３）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器。
前記第２の複数の反射面（３２）が、複数の下部ブラッグミラー（３３）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の検出器。
前記上部ブラッグミラー（２３）の厚さが、前記複数の下部ブラッグミラー（３３）の厚さ未満である、請求項８を引用する請求項９に記載の検出器。
前記上部ブラッグミラー（２３）の反射係数が、前記複数の下部ブラッグミラー（３３）の反射係数未満である、請求項８を引用する請求項９に記載の検出器。
前記上部ブラッグミラー（２３）が、第１の周期数を有し、前記複数の下部ブラッグミラー（３３）が、第２の周期数を有し、前記第１の周期数が、前記第２の周期数未満である、請求項８を引用する請求項９に記載の検出器。
前記上部ブラッグミラー（２３）が、少なくとも１つのＳｉＯ_２層と、次の層：ＳｉＮ、ＴｉＯ_２、アモルファスシリコンのうちから取った少なくとも１つの層との交互を含み、前記複数の下部ブラッグミラー（３３）が、少なくとも１つのＳｉＯ_２層と、次の層：ＳｉＮ、ＴｉＯ_２、アモルファスシリコンのうちから取った少なくとも１つの層との交互を含む、請求項８を引用する請求項９に記載の検出器。
前記チャネル（５０）が、第１の基板（２０）および第２の基板（３０）によって少なくとも一部、区切られ、前記第１の基板（２０）が、前記第１の複数の反射面（２２）を少なくとも備え、前記第２の基板（３０）が、前記第２の複数の反射面（３２）を少なくとも備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の検出器。
前記検出器が、積層状の層を形成し、前記積層状の層が、少なくとも１つの第１の基板（２０）、第２の基板（３０）、および第３の基板（４０）を含み、前記第１の基板（２０）が、前記第１の複数の反射面（２２）を少なくとも含み、前記第２の基板（３０）が、前記第２の複数の反射面（３２）を少なくとも含み、前記第３の基板（４０）が、光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）を少なくとも含み、前記チャネル（５０）が、前記第１の基板（２０）および前記第２の基板（３０）によって少なくとも一部、区切られている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の検出器。
前記第１の複数の反射面（２２）の各反射面が、平面内に延在し、前記平面内で、それらの間に開口部（２４）を配置するように互いに離間され、前記検出器は、前記入射光放射線（１１）の少なくとも一部分が、前記開口部（２４）の中を通ることによって、前記第１の複数の反射面（２２）の中を通らずに、前記チャネル（５０）内に侵入することができるように、構成されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の検出器。
前記検出器は、前記散乱光線（１２）の少なくとも一部分が、いずれの反射面の中も通らずに、前記チャネル（５０）から光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）まで通ることが可能になるように、構成されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の検出器。
前記検出器は、前記入射光放射線（１１）の少なくとも一部分が、いずれの反射面の中も通らずに、前記チャネル（５０）に到達することができるように、構成されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の検出器。
粒子（６０）の検出器を製作する方法であって、次のステップ、
－少なくとも１つの第１の複数の反射面（２２）を含む少なくとも１つの第１の基板（２０）を供給するステップであって、前記少なくとも１つの第１の基板（２０）が、主平面（ｘ，ｙ）に平行な第１の平面内に延在し、少なくとも１つの入射光放射線（１１）を受け入れるように構成された少なくとも１つの光学インレット（２０ａ）を備える、ステップ、
－少なくとも１つの第２の複数の反射面（３２）を含む少なくとも１つの第２の基板（３０）を供給するステップであって、前記第２の基板（３０）が、前記主平面（ｘ，ｙ）に平行な第２の平面内に延在する、ステップ、
－前記主平面（ｘ，ｙ）に平行な第３の平面内に延在する、光検出器（４２）のマトリクス（４１）を含む少なくとも１つの第３の基板（４０）を供給するステップ、
－前記第１の基板（２０）と、前記第２の基板（３０）と、前記第３の基板（４０）とを組み付けることによって、前記主平面（ｘ，ｙ）内に延在する積層を形成するステップであって、それにより、
－前記第１の基板（２０）および前記第２の基板（３０）が、粒子（６０）循環用のチャネル（５０）を少なくとも一部、区切り、
－前記第１の複数の反射面（２２）および前記第２の複数の反射面（３２）が、光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）と前記光学インレット（２０ａ）との間に置かれる、ステップを少なくとも含み、
前記第１の複数の反射面（２２）および前記第２の複数の反射面（３２）、光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）、ならびに前記チャネル（５０）は、粒子が前記チャネル内に存在する場合、前記チャネル（５０）の中を通る前記入射光放射線（１１）の少なくとも一部分が、前記チャネル（５０）内に存在する少なくとも１つの粒子（６０）によって散乱され、したがって、散乱光線（１２）が形成されるように配置され、前記第２の複数の反射面（３２）は、平面内に延在し、前記平面内で、間に空間（４３）を配置するように互いに離間され、それにより、前記散乱光線（１２）が、前記第２の複数の反射面（３２）の各反射面間を通ることによって、前記第２の複数の反射面（３２）の中を通らずに、前記チャネルから光検出器（４２）の前記マトリクス（４１）まで通ることが可能になることを特徴とする、方法。