WO1999058938A1 - Steuerbare mikrocodezeile, insbesondere für spektrometer - Google Patents

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WO1999058938A1
WO1999058938A1 PCT/EP1999/002832 EP9902832W WO9958938A1 WO 1999058938 A1 WO1999058938 A1 WO 1999058938A1 EP 9902832 W EP9902832 W EP 9902832W WO 9958938 A1 WO9958938 A1 WO 9958938A1
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line
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areas
microcode
controllable
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PCT/EP1999/002832
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Evelin Riesenberg
Rainer Riesenberg
Thomas Seifert
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Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V.
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2846—Investigating the spectrum using modulation grid; Grid spectrometers

Definitions

  • Controllable microcode line especially for spectrometers
  • the invention relates to a controllable microcode line, in particular for spectrometers, or imaging spectrometers or imaging digital arrangements.
  • DE 198 15 079.2 describes a controllable micro-slit row which comes closest to the present invention.
  • the solution described there uses two slit diaphragms which can be moved against each other and which, in particular, enables slit lighting which follows the Hadamard principle.
  • This microgap line however, has the disadvantage that the necessary subdivision of the areas between n columns into (n-1) sub-areas increases the distance between the gaps as the number of gaps n increases. The lateral extent of the line increases considerably with an increase in the number of gaps.
  • the invention is based on the object of specifying a microcode line which, with the smallest geometric dimensions, ensures maximum lateral detector utilization in a spectrometer and does not require any additional requirements for the further optical components in the spectrometer.
  • the essence of the invention is that a microcode line with light-emitting and non-emitting areas is provided in such a way that with slight changes in the switching position of the microcode line with respect to a fixed aperture, all switching states that are necessary due to a predeterminable diagonal matrix, in particular a Hadamard matrix , are adjustable. - 2 -
  • FIG. 1 shows the arrangement of a microcode line according to the invention in a spectrometer
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the microcode line as a cell-shaped microgap line
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the microcode line as a flat microgap line
  • FIG. 4 shows a variant of an embodiment according to FIG. 3.
  • FIG. 1 The structure of an array spectrometer S is shown schematically in FIG.
  • this contains a detector array D with individual receiver surfaces arranged in a row and a conventional polychromator grating G, which effects the spectral decomposition of the radiation originating from a source, which is indicated in FIG. 1 by dashed arrows.
  • a controllable microcode line MS is provided between the radiation source or the radiation sources, which is designed in particular as a microgap line 2 and whose gap determination follows the Hadamard principle.
  • This microgap line 2 can be displaced in defined steps in relation to an aperture 3 upstream of it, which is provided with a gap Sp of a defined gap width, as is indicated in FIG. 1 by a double arrow. Usual ones come for the displacement of the micro-gap row
  • a recess with the dimensions 3 mm is made by a conventional deep etching process • 5 mm etched so that the Si 3 N 4 layer remains as a membrane on the Si substrate.
  • this membrane is provided with an opaque coating for the radiation to be analyzed.
  • the center distance of the individual regions which are shown as an open gap 21 or an unopened membrane region 22 in FIG. 2, is thus 26.7 ⁇ m in the example.
  • the 25 ⁇ m wide columns 21 are given a longitudinal extension of 2.5 mm.
  • a region B 2 of a micro-gap line 2 ′ which is of identical design, is immediately downstream of the first region Bi of the micro-gap line 2, which is thus provided with fifteen regions.
  • the distribution of open columns 21 and unopened membrane areas 22 over the areas Bi and B 2 is determined according to the Hadamard principle of the so-called S matrix, which results in code 000100110101111 for the first row of the S matrix in the fifteen elements provided here.
  • the 0 stands for an unopened membrane area and the 1 for a gap.
  • the reproduction of the aforementioned code of the first line can be seen in Fig. 2 starting from the left, so three unopened membrane areas are followed by a gap, i.e. 0001, two unexposed membrane areas, two columns (0011) etc. until all fifteen elements are covered, after which the Code in area B 2 is repeated identically, so that a total of thirty areas are available.
  • the micro-gap row formed in this way is preceded by a fixed diaphragm 3, which has a gap Sp which is defined in its width in such a way that exactly fifteen elements, of which eight are each formed as gap 21, are used for Figure available in the spectrometer. Starting from the first measuring position shown in FIG.
  • the microgap line is shifted by an unillustrated linear adjustment means by an amount of exactly 1 • (a + b), here by 26.7 ⁇ m, as shown in FIG. 2-1 an arrow pointing to the left is indicated.
  • the second line of the Hadamard S matrix (001001101011110) is thus detected from the gap Sp of the aperture 3.
  • This equidistant shift is carried out, starting from Fig. 2, 14 times, so that one arrives in the end position of the micro-gap row, as shown in Fig. 2-14, and thus obtains fifteen measuring positions, whereby a system of equations with fifteen unknowns to usual Way is solvable.
  • a relatively small width of a micro-slit line of which approximately 400 ⁇ m is detected here through the slit Sp, results in a relatively high intensity component of the radiation to be detected, through the eight slits that are imaged 21, arrives at the detector line D, which has a favorable influence on the signal / noise ratio.
  • a further increase in the number of elements on the microgap line would further improve this signal-to-noise ratio, but this also increases the width Bi and B 2 of the microgap line and the required width of the gap Sp of the aperture 3, which leads to the imaging limits in the spectrometer .
  • FIGS. 3 Such a micro-gap formation is shown in a second exemplary embodiment in FIGS. 3.
  • a membrane is prepared on a substrate.
  • this membrane is now preferably subdivided into square areas of expansion (a • a) of 25 ⁇ m • 25 ⁇ m each. These surface areas can be used to open a
  • Micro gap can be provided, which in the example can assume an expansion of 23 ⁇ m • 23 ⁇ m, the width of the remaining webs
  • St of 2 ⁇ m is sufficient to cover the unopened membrane surfaces are hatched vertically in Fig. 3 to wear.
  • the example describes the structure of a matrix with (4 • 4) elements, starting with the line-by-line code used in the first exemplary embodiment (000100110101111) are occupied.
  • the above-mentioned code is embossed in the manner of the micro-gap line, as shown in FIG.
  • an upper gap line is initially provided, which has three unopened membrane regions which are adjoined by an open gap (0001) ; the code below is continued by two unopened membrane areas, followed by two open columns (0011); the following line shows the code (0101) and the bottom line the code (111). Since the sixteenth field position does not contribute to the signal determination with the code selected here with fifteen elements and the selected (4 • 4) matrix, care is taken to ensure that this field position is always hidden.
  • the aperture 30 provided in the example has an opening 32 which ensures the detection of the (4 • 4) elements of the microgap row, in which case a partial aperture partial closure 31 is provided which serves to hide the sixteenth element.
  • the area encompassed by opening 32 is formed by a non-transparent frame of the diaphragm 30, which, however, is only partially indicated and shown transparently in FIG. 3 in order to clarify the present conditions.
  • the area of the micro-gap row detected by the opening 32 is indicated by aligned dashed lines. In the example, this area to be imaged has an extension of 100 ⁇ m • 100 ⁇ m and in turn has eight opened micro-gaps, as can be seen in FIG. 3-0.
  • the micro-gap diaphragm is displaced in relation to the fixed diaphragm 30 by one element unit of the micro-gap diaphragm, in the example by 25 ⁇ m, in the direction of an arrow p, analogous to the first exemplary embodiment.
  • Partial images of the micro-slit diaphragm are shown in FIGS. 3-1 and 3-14, respectively.
  • Each of the fifteen slit images obtained in this way is successively mapped onto the detector line D via the grating G analogously to FIG. 1 and supplied to said evaluation.
  • the shift above Codes of the Hadamard S matrix by one position each are also identical to the first in this exemplary embodiment. If one assumes a different Hadamard matrix than the one described here, it can be advantageous to distribute the code of a Hadamard matrix line and thus the open and closed micro-gap areas over an area within the scope of the second exemplary embodiment, which area is limited by an equal number of areas through the opening 32 of the diaphragm detected element areas of the micro-gap line deviates.
  • the aperture opening for another Hadamard S matrix could also be designed so that, for example, (3 • 4) or other limitations can be detected if this results in a more favorable distribution of the corresponding code on the microgap line and the attachment is more than only one shutter 31 is to be avoided.
  • the greatest possible approximation to an equal number of element limitation of the area covered by the opening 32 should be provided, since this enables a code to be transferred to the smallest possible area which is best adapted to the imaging conditions in the spectrometer.
  • an embodiment according to FIG. 3 enables the coupling of a plurality of light channels, for example by means of optical fibers LF, as indicated schematically in FIG.
  • the starting position corresponding to FIG. 3-0 was selected as the switching position of the micro-slit diaphragm in FIG. 4. In this way, one is able to record and separate different spectra virtually simultaneously, which can be used advantageously, for example, for a multichannel spectrometer with large numbers of channels.
  • a micro-gap line designed according to FIG. 3 opens up the possibility of processing two-dimensional images using an inexpensive, only one-dimensional line detector D. - 7 -

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine steuerbare Mikrocodezeile für Spektrometer, die in einem ersten Bereich (B1) in n identische Teilbereiche (21, 22) unterteilt ist, wobei den Teilbereichen in bezug auf die im Spektrometer zum Einsatz gelangende Strahlung eine transparente oder reflektierende und eine nichttransparente oder absorbierende optische Wirkung entsprechend der Codefolge in der ersten Zeile einer vorgegebenen Diagonalmatrix verliehen ist und sich an diesen ersten Bereich unmittelbar anschließend zumindest ein zweiter Bereich (B1) vorgesehen ist, der eine zum ersten Bereich identische Anzahl n von Teilbereichen enthält, denen eine analoge optische Wirkung zu den Teilbereichen des ersten Bereichs verliehen ist und diesen Bereichen vorgelagert eine feststehende Blende (3) zugeordnet ist, und diese Mikrocodezeile in (n-1) diskreten Schritten gegenüber der feststehenden Blende (3) so verschiebbar ist, daß jeweils eine vollständige Anzahl von n Teilbereichen durch die Öffnung (Sp) erfaßt sind.

Description

- 1 -
Steuerbare Mikrocodezeile, insbesondere für Spektrometer
Beschreibung
Die Erfindung betriffl eine steuerbare Mikrocodezeile, insbesondere für Spektrometer, oder abbildende Spektrometer oder abbildende digitale Anordnungen. Neben einer Vielzahl bekannter Spaltanordnungen in Spektrometern ist in DE 198 15 079.2 eine steuerbare Mikrospaltzeile beschrieben, die vorliegender Erfindung am nächsten kommt. Die dort beschriebene Lösung bedient sich zweier gegeneinander verschiebbarer Spaltblenden, die insbesondere eine dem Hadamard-Prinzip folgende Spaltbeleuchtung ermöglicht. Dieser Mikrospaltzeile haftet jedoch der Nachteil an, daß durch die notwendige Unterteilung der Bereiche zwischen n Spalten in (n-1) Teilbereiche mit der Zunahme der Spaltzahl n der Abstand der Spalte zunimmt. Die laterale Ausdehnung der Zeile nimmt mit einer Erhöhung der Spaltzahl dabei erheblich zu. Das erfordert zusätzliche Maßnahmen zur homogenen Ausleuchtung und der Meßbereich wird bei der Abbildung der gesamten Zeile auf ein Diodenarray eingeschränkt. Einerseits steigen die Leistungsmerkmale, insbesondere das Signal/Rausch-Verhältnis eines Spektrometers mit Zunahme der Anzahl n der Spalte, andererseits gerät bei genannter Anordnung die praktikabel nutzbare Zahl n der Spalte an Grenzen infolge der gegebenen optischen Abbildungsverhältnisse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrocodezeile anzugeben, die bei kleinsten geometrischen Abmessungen eine maximale laterale Detektorausnutzung in einem Spektrometer gewährleistet und keine zusätzlichen Anforderungen an die weiteren optischen Komponenten im Spektrometer erfordert.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß eine Mikrocodezeile mit lichtemittierenden und nichtemittierenden Bereichen in definierter Weise derart versehen ist, daß mit geringfügigen Schaltstellungsänderungen der Mikrocodezeile in bezug auf eine fest angeordnete Blende alle Schaltzustände, die durch eine vorgebbare Diagonalmatrix, insbesondere eine Hadamardmatrix, notwendig sind, einstellbar sind. - 2 -
Die Erfindung soll nachstehend anhand zweier schematischer Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 die Anordnung einer erfindungsgemäßen Mikrocodezeile in einem Spektrometer,
Fig. 2 eine erste Ausfuhrungsform der Mikrocodezeile als zellenförmige Mikrospaltzeile, Fig. 3 eine zweite Ausfiihrungsform der Mikrocodezeile als flächenförmige ausgebildete Mikrospaltzeile und Fig. 4 eine Einsatzvariante einer Ausführungsform nach Fig. 3.
In Figur 1 ist schematisch der Aufbau eines Array-Spektrometers S dargestellt. Dieses enthält zunächst als spektrometertypische Baugruppen ein Detektorarray D mit zeilenförmig angeordneten Einzelempfangerflächen und ein übliches Polychromatorgitter G, das die spektrale Zerlegung der von einer Quelle herrührenden Strahlung, die in Fig. 1 durch strichlinierte Pfeile angedeutet ist, bewirkt. Im Rahmen der Erfindung ist zwischen der Strahlungsquelle bzw. den Strahlungsquellen eine steuerbare Mikrocodezeile MS vorgesehen, die insbesondere als Mikrospaltzeile 2 ausgebildet ist, und deren Spaltfestlegimg dem Hadamard-Prinzip folgt. Diese Mikrospaltzeile 2 ist gegenüber einer ihr in Abbildungsrichtung vorgelagerten Blende 3, die mit einem Spalt Sp definierter Spaltbreite versehen ist in definierten Schritten verschiebbar, wie es in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Für die Verschiebung der Mikrospaltzeile kommen übliche
Präzisionsstellantriebe, insbesondere piezoelektrische Antriebe in Betracht.
Eine erste Ausbildungsmöglichkeit der Mikrospaltzeile soll anhand von Figur 2 näher erläutert werden. In ein in Fig. 2 nicht maßstäblich dargestelltes Si-Substrat 1 der Größe 20 mm • 20 mm, welches mit einer 1, 5 μm dicken Si3N4~Schicht versehen ist, wird durch einen üblichen Tiefenätzprozeß eine Ausnehmung mit dem Maßen 3 mm • 5 mm geätzt, so daß die Si3N4-Schicht als Membran auf dem Si-Substrat verbleibt. Zusätzlich wird diese Membran mit einer bzgl. der zu analysierenden Strahlung undurchlässigen Belegung versehen. In diese Membran sind entsprechend einer Diagonalmatrix, insbesondere nach dem Hadamard- Prinzip verteilte Spalte eingebracht. Im Beispiel wird von zunächst von einer Zeile mit n = 15 Bereichen ausgegangen, die über den Bereich Bi äquidistant verteilt sind. Die Breite der Bereiche ist bestimmt durch die gewünschte Spaltbreite, welche nach den Erfordernissen des speziellen Spektrometers vorgebbar ist. Geht man von einem Abstand der Empfangerelemente der Detektorzeile D von 25 μm aus, ergibt sich der Mittenabstand der Spalte 21 in der Zeile, unter Voraussetzung eines Abbildungsmaßstabes im Spektrometer von 1:1, grundsätzlich auch zu 25 μm. Um eine Auflösungserhöhung des Spektrometers zu erzielen, die nicht ursächlich Gegenstand dieser Erfindung ist, wird zwischen den Bereichen der Breite a, hier 25 μm, ein weiterer Bereich der Breite b, der als Steg präpariert sein kann, vorgesehen. Im Beispiel ergibt sich eine Breite von ca. b = 1,7 μm, die entsteht durch den Quotienten aus der Spaltbreite und der Anzahl der im Bereich vorgesehenen Elemente, also 25 μm/15 ~ 1,7 μm. Der Mittenabstand der einzelnen Bereiche, die als geöffneter Spalt 21 oder uneröffiieter Membranbereich 22 in Fig. 2 dargestellt sind, beträgt im Beispiel somit 26,7 μm. Im Beispiel ist den 25 μm breiten Spalten 21 eine Längsausdehnung von 2,5 mm gegeben. Dem so mit fünfzehn Bereichen versehenen ersten Bereich Bi der Mikrospaltzeile 2 ist ein dazu identisch ausgebildeter Bereich B2 einer Mikrospaltzeile 2' unmittelbar nachgeordnet. Die Verteilung von geöffneten Spalten 21 und uneröffheten Membranbereichen 22 über die Bereiche Bi und B2 ist dabei nach dem Hadamardprinzip der sogenannten S-Matrix festgelegt, wodurch sich für die erste Zeile der S- Matrix bei den hier vorgesehenen fünfzehn Elementen der Code 000100110101111 ergibt. Die 0 steht dabei für einen uneröffheten Membranbereich und die 1 für einen Spalt. Die Wiedergabe des genannten Codes der ersten Zeile ist in Fig. 2 von links beginnend ersichtlich, so folgen drei uneröffheten Membranbereichen ein Spalt, also 0001, zwei uneröfrhete Membranbereiche, zwei Spalte (0011) usw. bis alle fünfzehn Elemente abgedeckt sind, worauf sich der Code im Bereich B2 identisch wiederholend anschließt, so daß insgesamt dreißig Bereiche zur Verfügung stehen. Der so gebildeten Mikrospaltzeile ist eine feststehende Blende 3 vorgelagert, die einen Spalt Sp aufweist, der in seiner Breite so festgelegt ist, daß jeweils genau fünfzehn Elemente, von denen im Beispiel jeweils acht als Spalt 21 ausgebildet sind, zur Abbildung im Spektrometer zur Verfügung stehen. Ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten ersten Meßposition wird die Mikrospaltzeile durch ein nicht dargestelltes lineares Verstellmittel um einen Betrag von genau 1 • (a + b), hier also um 26,7 μm verschoben, wie es in Fig. 2-1 durch einen nach links weisenden Pfeil angedeutet ist. Vom Spalt Sp der Blende 3 ist somit die zweite Zeile der Hadamard S-Matrix (001001101011110) erfaßt. Diese äquidistante Verschiebung wird, ausgehend von Fig. 2, 14mal durchgeführt, so daß man in die Endstellung der Mikrospaltzeile gelangt, wie sie in Fig. 2-14 dargestellt ist, und somit fünfzehn Meßpositionen erhält, wodurch ein gebildetes Gleichungssystem mit fünfzehn Unbekannten auf übliche Weise lösbar ist. Der Vorteil der Anordnung nach Fig. 2 besteht darin, daß durch eine Mikrospaltzeile relativ geringer Breite, von der hier durch den Spalt Sp jeweils etwa 400 μm erfaßt sind, ein relativ hoher Intensitätsanteil der zu detektierenden Strahlung, durch die jeweils acht zur Abbildung gelangenden Spalte 21, auf die Detektorzeile D gelangt, wodurch das Signal/Rausch- Verhältnis günstig beeinflußt wird. Eine weitere Erhöhung der Elementenzahl auf der Mikrospaltzeile würde dieses Signal/Rausch- Verhältnis weitergehend verbessern, jedoch erhöht sich dadurch auch die Breite Bi und B2 der Mikrospaltzeile und die erforderliche Breite des Spalts Sp der Blende 3, wodurch man an die Abbildungsgrenzen im Spektrometer stößt.
Im Rahmen der Erfindung kann dennoch eine weitere förderliche Erhöhung der Elementenzahl erreicht werden, ohne an die
Abbildungsgrenzen im Spektrometer zu gelangen, indem die zur
Abbildung gelangenden Codes der Hadamard S-Matrix eine flächenhafte
Aufteilung erfahren. Eine derartige Mikrospaltausbildung ist in einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel in den Figuren 3 dargestellt. Ebenso wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel wird auf einem Substrat eine Membran präpariert. Im Beispiel wird diese Membran nunmehr bevorzugt in quadratische Bereiche der Ausdehnung (a • a) von je 25μm • 25μm unterteilt. Diese Flächenbereiche können für die Öffnung eines
Mikrospalts vorgesehen sein, der im Beispiel eine Ausdehnung von 23 μm • 23 μm annehmen kann, wobei die Breite der verbleibenden Stege
St von 2 μm ausreicht, um die nicht geöffneten Membranflächen, welche in Fig. 3 senkrecht schraffiert dargestellt sind, zu tragen. Zur Erleichterung der Übersicht und zum deutlicheren Vergleich zum ersten Ausfuhrungsbeispiel, jedoch ohne Begrenzung der Erfindung auf die dargestellte Elementenzahl wird im Beispiel der Aufbau einer Matrix mit (4 • 4) Elementen beschrieben, die mit dem im ersten Ausfuhrungsbeispiel verwendeten zeilenweisen durchgeschobenen Code, beginnend mit (000100110101111) belegt sind. In der Ausgangsstellung der so gebildeten Mikrospaltzeile 2 ist genannter Code in der Weise der Mikrospaltzeile aufgeprägt, wie in Fig. 3-0 dargestellt, zunächst eine obere Spaltzeile vorgesehen ist, die drei uneröffhete Membranbereiche aufweist, an die sich ein geöffneter Spalt anschließt (0001); in der darunterliegenden Zeile wird genannter Code fortgesetzt durch zwei uneröffhete Membranbereiche, an die sich zwei geöffnete Spalte anschließen (0011); die folgende Zeile gibt den Code (0101) und die unterste Zeile den Code (111) wieder. Da bei dem hier gewählten Code mit fünfzehn Elementen und der gewählten (4 • 4)-Matrix der sechzehnte Feldplatz nichts zur Signalermittlung beiträgt, wird dafür Sorge getragen, daß dieser Feldplatz stets ausgeblendet ist. Die im Beispiel vorgesehene Blende 30 weist analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine Öffnung 32 auf, die die Erfassung der (4 • 4) Elemente der Mikrospaltzeile gewährleistet, wobei in diesem Fall ein teilweiser Blendenteilverschluß 31 vorgesehen ist, der der Ausblendung des sechzehnten Elements dient. Im übrigen ist die durch Öffnung 32 umfaßte Fläche von einem nichttransparenten Rahmen der Blende 30 gebildet, der zur Verdeutlichimg der vorliegenden Verhältnisse in Fig. 3 jedoch nur teilweise angedeutet und transparent dargestellt ist. Die durch die Öffnung 32 erfaßte Fläche der Mikrospaltzeile ist durch fluchtende strichlinierte Linien angedeutet. Diese zur Abbildung gelangende Fläche hat im Beispiel eine Ausdehnung von 100 μm • 100 μm und weist wiederum jeweils acht geöffnete Mikrospalte auf, wie es in Fig. 3-0 ersichtlich ist. Ausgehend von dieser Ausgangsstellung der Mikrospaltblende erfolgt wiederum analog zum ersten Ausfiihrungsbeispiel eine Verschiebimg der Mikrospaltblende gegenüber der feststehenden Blende 30 um jeweils eine Elementeinheit der Mikrospaltblende, im Beispiel also um 25 μm, in Richtung eines Pfeils p. Die bei der ersten und nach der vierzehnten Verschiebung erhaltenen - 6 -
Teilbilder der Mikrospaltblende sind in den Figuren 3-1 respektive 3-14 dargestellt. Jedes der dabei erhaltenen fünfzehn Spaltbilder wird nacheinander analog zu Fig. 1 über das Gitter G auf die Detektorzeile D abgebildet und genannter Auswertung zugeführt. Die Verschiebung o.g. Codes der Hadamard S-Matrix um jeweils eine Position ist auch bei diesem Ausfuhrungsbeispiel identisch zum ersten. Geht man von einer anderen Hadamard Matrix als der hier beschriebenen aus, kann es vorteilhaft sein, im Rahmen des zweiten Ausfuhrungsbeispiels den Code einer Hadamard Matrixzeile und damit die geöffneten und geschlossenen Mikrospaltblendenbereiche auf eine Fläche zu verteilen, die von einer gleichzahligen Begrenzung der durch die Öffnung 32 der Blende erfaßten Elementbereiche der Mikrospaltzeile abweicht. So könnte die Blendenöffnung, für eine andere Hadamard S-Matrix, auch so ausgebildet sein, daß bspw. (3 • 4) oder andere Begrenzungen erfaßbar sind, wenn dadurch eine günstigere Verteilung des entsprechenden Codes auf der Mikrospaltzeile gegeben ist und die Anbringung weiterer als nur des einen Blendenverschlusses 31 vermieden werden soll. In jedem Fall soll jedoch eine weitestgehende Annäherung an eine gleichzahlige Elementbegrenzung der durch die Öffnung 32 erfaßten Fläche gegeben sein, da dadurch ein Code auf die kleinstmögliche Fläche übertragbar ist, welche bestmöglich den Abbildungsgegebenheiten im Spektrometer angepaßt ist. Darüber hinaus ermöglicht eine Ausführung nach Fig. 3 die Ankopplung mehrerer Lichtkanäle, bspw. vermittels Lichtleitfasern LF, wie in Fig. 4 schematisch angedeutet, die mit unterschiedlichen spektralen Quellen in Verbindung stehen, ohne daß die Linearausdehnung der Mikrospaltzeile für die anschließende Signalverarbeitung zu weit ausgedehnt werden muß. Als Schaltstellung der Mikrospaltblende wurde in Fig. 4 die Ausgangsstellung entsprechend Fig. 3-0 gewählt. Auf diese Weise ist man in die Lage versetzt, quasi simultan unterschiedliche Spektren aufzunehmen und zu trennen, was bspw. für ein Mehrkanalspektrometer hoher Kanalzahlen vorteilhaft genutzt werden kann.
Weiterhin eröffnet eine nach Fig. 3 ausgebildete Mikrospaltzeile die Möglichkeit, zweidimensionale Bilder durch einen preiswerten, nur eindimensionalen Zeilendetektor D zu verarbeiten. - 7 -
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindimg, eine nach obigen Maßgaben in Einzelbereiche unterteilte Membran statt mit Spalten zu versehen, anstelle der Spalte mikrostrukturierte spiegelnde Metallschichten vorzusehen, wobei die Verteilung dieser spiegelnden Bereiche identisch zur Festlegimg der Spalte nach den Figuren 2 oder 3 erfolgt. Eine so gebildete Mikrospiegelzeile würde in Abweichung zum prinzipiellen Aufbau nach Fig. 1 dann lediglich mit der zu analysierenden Strahlung zu beleuchten, also in Reflexion, bei sonst identischen Verhältnissen zu betreiben sein.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
- 8 -
Bezuεszeichenliste
1 Substrat
2, 2' - Mikrospaltzeile
21 - geöffnete Spalte
22 - uneröffhete Membranbereiche
3, 30 - feststehende Blende
31 - Blendenteilverschluß
32 - Öffnung der Blende 30 a Spaltbreite b Spaltabstand
Bi - erster Bereich der Mikrospaltzeile
B2 - zweiter Bereich der Mikrospaltzeile
D Detektorzeile
G Polychromatorgitter
LF - Lichtleitfaser
MS - Mikrocodezeile
S Array-Spektrometer
Sp - Spalt St - Steg

Claims

Patentansprüche
1. Steuerbare Mikrocodezeile,, insbesondere für Spektrometer, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrocodezeile vorgesehen ist, die in einem ersten Bereich B ) in n identische Teilbereiche unterteilt ist, deren Anzahl in Abhängigkeit von der Elementenanzahl einer Zeile einer vorgebbaren Diagonalmatrix festgelegt ist, wobei den Teilbereichen in bezug auf die in der Anordnung zum Einsatz gelangende Strahlung eine transparente oder reflektierende und eine nichttransparente oder absorbierende optische Wirkung entsprechend der Codefolge in der ersten Zeile der vorgegebenen Diagonalmatrix verliehen ist und sich an diesen ersten Bereich (Bi) unmittelbar anschließend zumindest ein zweiter Bereich (B2) vorgesehen ist, der eine zum ersten Bereich identische Anzahl n von Teilbereichen enthält, denen eine analoge optische Wirkung zu den Teilbereichen des ersten Bereichs (B\) verliehen ist und diesen Bereichen (ß , B2) vorgelagert eine feststehende Blende (3, 30) zugeordnet ist, die eine Öffnung (Sp, 32) aufweist, welche in ihrer Ausdehnung so bemessen ist, daß ausschließlich eine Anzahl der n festgelegten Teilbereiche erfaßt sind, die der Länge einer Zeile der vorgegebenen Diagonalmatrix entspricht und diese Mikrocodezeile in (n-1) diskreten Schritten gegenüber der feststehenden Blende (3, 30) so verschiebbar ist, daß jeweils eine vollständige Anzahl von n Teilbereichen durch die Öffnung (Sp, 32) erfaßt sind.
2. Steuerbare Mikrocodezeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalmatrix eine Hadamardmatrix ist.
3. Steuerbare Mikrocodezeile, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrocodezeile durch eine
Dünnschichtmembran gebildet ist, die mit einer nichttransparenten Belegung und in einem ersten Bereich (Bi) entsprechend der n
Elemente der ersten Zeile der Diagonalmatrix mit geöffneten Spalten - 10 -
(21) und uneröffheten Membranbereichen (22), deren Summe identisch n ist, in linearer Anordnung versehen ist, an den sich unmittelbar anschließend ein zum ersten Bereich (Bi) identisch ausgebildeter zweiter Bereich (B2) anschließt, wobei der Mikrocodezeile eine Blende (3) vorgelagert ist, die einen Spalt (Sp) aufweist der die vorgegebene Anzahl n der Spalten (21) und uneröffheten Membranbereiche (22) erfaßt.
4. Steuerbare Mikrocodezeile nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die n vorgesehenen Teilbereiche, bestehend aus Spalten (21) und uneröffheten Membranbereichen (22) jeweils um einen Betrag b voneinander beabstandet sind, wobei sich b ergibt aus einer Beziehung a/n = b, wobei a für die vorgebbare Breite eines Spalts (21) steht.
5. Steuerbare Mikrocodezeile nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrocodezeile, beginnend von einer vorgegebenen Ausgangsstellung, in (n - 1) diskreten Schritten der Schrittweite (n - 1) • (a + b) gegenüber dem Spalt (Sp) der Blende (3) verschiebbar ist.
6. Steuerbare Mikrocodezeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrocodezeile durch eine Membran gebildet ist, die mit einer nichttransparenten Belegung und in einem ersten Bereich entsprechend der n Elemente der ersten Zeile der Diagonalmatrix zeilenweise dem Code der ersten Zeile der Diagonalmatrix aufeinanderfolgend mit geöffneten Spalten und uneröffheten Membranbereichen, deren Summe identisch n ist, versehen ist, wobei alle n Teilbereiche zu einer ersten rechteckigen Fläche möglichst niedrigst realisierbaren Umfangs zusammengefaßt sind, und entsprechend dieser vorgegebenen Fläche und entsprechend der Codes der weiteren (n - 1) Zeilen der
Diagonalmatrix geöffnete Spalte und uneröffhete Membranbereiche der zeilenmäßigen Codeaufteilung der ersten Fläche folgend unmittelbar an das letzte Element der ersten Fläche anschließend hintereinander vorgesehen sind, wobei der Mikrocodezeile eine Blende (30) vorgelagert ist, die eine Öffnung (32) aufweist, deren äußere
Berandung der der ersten Fläche entspricht. - 11 -
7. Steuerbare Mikrocodezeile nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (32) der Blende (30) zusätzlich mit mindestens einem Blendenteilverschluß (31) versehen ist, der der Ausdehnung eines Teilbereichs eines geöffneten Spalts oder uneröffheten Membranbereichs entspricht.
8. Steuerbare Mikrocodezeile nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Blendenteilverschluß (31) innerhalb der Öffnung (32) an einer solchen Stelle angeordnet ist, an der in Ausgangsstellung der Mikrocodezeile die Flächenbelegung mit geöffneten Spalten und uneröffheten Membranbereichen gemäß der Verteilung der ersten Hadamardmatrixzeile endet.
9. Steuerbare Mikrocodezeile nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Spalte (21) durch reflektierende
Flächen ersetzt sind.
10. Steuerbare Mikrospaltzeile nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß den jeweiligen Teilbereichen der Mikrocodezeile, die von der Öffnung (32) erfaßt sind, jeweils gesonderte Lichtkanäle
(LF) zugeordnet sind, die mit unterschiedlichen Strahlungsquellen verbindbar sind.
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