DE4244607A1 - Thermoelektrischer Strahlungssensor, insbesondere für infrarotes und sichtbares Licht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Strahlungssensor, insbesondere für infrarotes und sichtbares Licht, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Thermoelektrische Strahlungssensoren der in Rede stehenden Art sind seit län­ gerem aus der Praxis bekannt. Ein aus der Praxis bekannter thermoelektrischer Strahlungssensor arbeitet mit einer Mehrzahl von Reihe geschalteten Thermo­ elementen, die sternförmig auf die Mitte der Trägermembran zulaufend ange­ ordnet sind, wobei sich die Meßstellen unter einer als Absorptionsschicht aus­ geführten Abdeckschicht in der Mitte der Trägermembran finden. Die Vergleichs­ stellen der Thermoelemente befinden sich auf dem als Wärmesenke dienenden Rah­ men. Die Absorptionsschicht in der Mitte der Trägermembran bildet mit den da­ runter befindlichen Meßstellen der Thermoelemente den Strahlungsaufnehmer. Die durch die Öffnung im Gehäuse und das darin meist befindliche Eintritts­ fenster eintretende Strahlung, meist Infrarotstrahlung, wird in der Absorp­ tionsschicht in Wärme umgewandelt, die die Meßstellen der Thermoelemente be­ einflußt und so eine elektrische Messung der eintretenden Strahlung erlaubt. Insbesondere in Strahlungspyrometern werden solche thermoelektrischen Strah­ lungssensoren weit verbreitet eingesetzt.

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

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

Bei den bisher bekannten thermoelektrischen Strahlungssensoren der in Rede stehenden Art ist die Meßempfindlichkeit vom Verhältnis der Fläche der Ab­ sorptionsschicht (Abdeckschicht) zur Fläche des Eintrittsfensters abhängig. Nur die Anteile der Strahlung, die von der Strahlungsquelle durch das Ein­ trittsfenster des Gehäuses direkt auf den Strahlungsaufnehmer treffen, füh­ ren zu einem auswertbaren Signal. Der überwiegende Anteil der Strahlung trifft außerhalb des Strahlungsaufnehmers auf Trägermembran, Rahmen und Gehäusetei­ le und führt nicht zur Erwärmung der Absorptionsschicht und damit nicht zu einem Meßsignal. Im Gegenteil, es kann sich sogar eine Erwärmung der Wärme­ senke am Rahmen ergeben, die das vorhandene Meßsignal beeinträchtigt. Der Ausnutzungsgrad beträgt bei bisherigen thermoelektrischen Strahlungssensoren häufig nur 2 bis 5% der insgesamt einfallenden Strahlung.

Man könnte bei bekannten thermoelektrischen Strahlungssensoren den Ausnut­ zungsgrad dadurch erhöhen, daß man die lateralen Abmessungen, insbesondere den Durchmesser, der Absorptionsschicht und die Dicke der Absorptionsschicht erhöht. Damit wird dann zwar der Ausnutzungsgrad erhöht, gleichzeitig wird der thermoelektrische Strahlungsdetektor aber erheblich träger, da die Wär­ mekapazität der Absorptionsschicht entsprechend ansteigt. Außerdem ist eine Vergrößerung der lateralen Abmessungen auch deshalb nur begrenzt möglich, weil bei Einsatz von Thermoelementen im Strahlungsaufnehmer der laterale Ab­ stand zwischen den konzentriert in der Mitte der Trägermembran angeordneten Meßstellen der Thermoelemente und dem Rand der als Absorptionsschicht ausge­ führten Abdeckschicht nicht zu groß werden darf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermoelektrischen Strahlungs­ sensor der in Rede stehenden Art so auszugestalten und weiterzubilden, daß sich eine wesentlich höhere Empfindlichkeit ohne Erhöhung, besser noch mit Verringerung der Trägheit ergibt.

Der erfindungsgemäße thermoelektrische Strahlungssensor löst die zuvor auf­ gezeigte Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Erfindungsgemäß wird die in einem bestimmten Öffnungswinkelbereich des Ein­ trittsfensters eintretende Strahlung auf den Strahlungsaufnehmer konzentriert.

Alle Strahlung, die innerhalb des bestimmten Öffnungswinkelbereichs durch das Eintrittsfenster in das Innere des Gehäuses eintritt wird also im Inneren des Gehäuses so umgelenkt, daß sie den Strahlungsaufnehmer trifft, dort absor­ biert wird und zu einem auswertbaren Meßsignal beiträgt. Der Öffnungswinkel­ bereich des Eintrittsfensters kann bei geschickter Gestaltung bis zu 180°, jedenfalls aber bis zu 160° erweitert werden.

Das Kollektorelement zur Konzentration der eintretenden Strahlung, insbeson­ dere also des eintretenden sichtbaren oder infraroten Lichts kann eine Sam­ mellinse sein, wobei das Eintrittsfenster selbst als Sammellinse ausgeführt sein kann.

Mit einer Sammellinse als Kollektorelement läßt sich nur ein begrenzter Öff­ nungswinkelbereich des Eintrittsfensters erfassen, außerdem ist eine Mehr­ fach-Reflexion der Strahlung mit Konzentration auf den Strahlungsaufnehmer nach mehreren Durchgängen nicht einfach zu realisieren. Anspruch 4 schlägt daher als Kollektorelement einen Spiegel vor, was gegenüber einer Sammel­ linse als Kollektorelement weitere erhebliche Vorteile hat. Vorteilhafte Gestaltungen des Systems mit Spiegel sind Gegenstand der Ansprüche 5, 6 und 7. Man kann auch Spiegel und Sammellinse miteinander kombinieren.

Bei der im Stand der Technik schon bekannten und nach der Erfindung bevor­ zugt realisierten Form des Sensorträgers mit Rahmen, Trägermembran und Dünnschicht-Strahlungsaufnehmer ist davon auszugehen, daß Strahlung auch die dünne Trägermembran, die regelmäßig nur wenige µm dick sein wird, durch­ setzt. Eine Spiegelanordnung auf der vom Eintrittsfenster abgewandten Seite der Trägermembran nutzt auch diesen Teil der eintretenden Strahlung für meß­ technische Zwecke aus, das ist Gegenstand von Anspruch 8, wobei bevorzugte Ausführungen in den Ansprüchen 9 bis 11 beschrieben sind.

Die Ansprüche 12 bis 15 behandeln allgemein vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Strahlungssensors.

Zuvor ist schon angesprochen worden, daß die Abdeckschicht als Strahlungs- Absorptionsschicht ausgeführt sein kann. Die Wärmekapazität einer als Absorp­ tionsschicht ausgeführten Abdeckschicht stellt einen wesentlichen Einflußfak­ tor für die Trägheit - Ansprechgeschwindigkeit - des thermoelektrischen Strah­ lungssensors dar. Wird hier schon mit der erfindungsgemäßen Strahlungs-Konzen­ tration ein erheblicher Fortschritt realisiert, indem die Fläche des Strah­ lungsaufnehmers reduziert werden oder klein bleiben kann, so schafft noch­ mals einen Sprung in der Realisierung hoher Empfindlichkeit bei geringer Träg­ heit die Lehre des Anspruchs 17, der auch für sich besondere Bedeutung zu­ kommt. Mit einem Interferenzsystem, das in der Schichtfolge so abgestimmt ist, daß alle auf den Strahlungsaufnehmer einfallende Strahlung des interes­ sierenden Wellenlängenbereichs weitestgehend absorbiert wird, läßt sich eine nochmalige erhebliche Verbesserung erzielen. Ausgestaltungen dieser Lehre sind Gegenstand der Ansprüche 18 und 19.

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

Fig. 1 in einer Draufsicht den Sensorträger eines erfindungsgemäßen thermo­ elektrischen Stahlungssensors, natürlich stark vergrößert,

Fig. 2 im Schnitt eine Prinzipdarstellung eines thermoelektrischen Strah­ lungssensors,

Fig. 3 in einem Fig. 2 entsprechenden Schnitt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Strahlungssensors und

Fig. 4 in stark vergrößerter Darstellung den Mittelbereich der Trägermem­ bran, also den Bereich des Strahlungsaufnehmers, bei einem thermo­ elektrischen Strahlungssensor gemäß Fig. 3.

Aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 ergibt sich zunächst, daß Gegenstand der Erfindung ist ein thermoelektrischer Strahlungssensor, der insbesondere für in­ frarotes und sichtbares Licht, insbesondere für Wellenlängen bis ins mittlere Infrarot (25 µm) geeignet ist. Grundsätzlich gilt die Lehre der Erfindung aber für alle thermoelektrischen Strahlungssensoren, wenn auch der Einsatzbereich für Infrarot-Strahlungssensoren insbesondere in Strahlungspyrometern besonders bedeutsam ist.

Ein solcher Strahlungssensor weist zunächst ein Gehäuse 1 auf mit einer Öffnung 2, die durch ein für die Strahlung durchlässiges Eintrittsfenster 3 abgedeckt ist. Im Gehäuse 1 befindet sich mit Abstand vom Eintrittsfenster 3 und vorzugs­ weise mittig dazu angeordnet ein Sensorträger 4. Dieser besteht aus einem um­ laufenden Rahmen 5 mit elektrischen Anschlüssen 6, einer im Rahmen 5 aufge­ spannten dünnen Trägermembran 7 und auf der Trägermembran 7 einem elektrisch nach außen mit den Anschlüssen 6 verbundenen Dünnschicht-Strahlungsaufnehmer 8. Das zeigt schematisch Fig. 1 besonders deutlich, die Anschlüsse 6 sind als Anschlußpads flächig ausgeführt.

Die Fläche des Strahlungsaufnehmers 8 ist wesentlich kleiner als die Fläche des Eintrittsfensters 3.

Im dargestellten und insoweit auch bevorzugten Ausführungsbeispiel gilt da­ bei, daß der Strahlungsaufnehmer 8 durch die nahe beieinander angeordneten und mit einer Abdeckschicht 9 versehenen Meßstellen 10 einer Mehrzahl von in Reihe angeordneter Thermoelemente 11 gebildet ist, wobei der Rahmen 5 die Wär­ mesenke für die Vergleichsstellen 12 der Thermoelemente 11 bildet. Man sieht in Fig. 1 die sternförmig angeordneten Thermoelemente 11 (beispielsweise ins­ gesamt 80 Stück), die in Reihe geschaltet sind, um das an den Anschlüssen 6 zur Verfügung stehende Meßsignal zu vergrößern. Von der Abdeckschicht 9 wer­ den die Meßstellen 10 der Thermoelemente 11 abgedeckt, eine solche Meßstelle 10 ist aber in Fig. 4 links und rechts jeweils erkennbar. Das Grundprinzip des thermoelektrischen Strahlungssensors ist aber ähnlich auch bei einer bolometrischen Ausgestaltung, die im allgemeinen Teil der Beschreibung er­ läutert worden ist.

Fig. 2 macht nun deutlich, wie Strahlung in das Eintrittsfenster 3 im Gehäuse 1 eintritt. Da man davon ausgehen muß, daß die Strahlung in das Eintrittsfenster 3 des Gehäuses 1 aus dem Unendlichen kommend eintritt, also als Parallelstrah­ lung vorliegt, trifft nur jeweils ein sehr geringer Teil der Strahlung den Strahlungsaufnehmer 8. Das ist in Fig. 2 bei Betrachtung der gestrichelt dar­ gestellten Strahlen ohne weiteres verständlich. Der durch durchgezogene Li­ nien gezeigte Öffnungswinkelbereich des Strahlungsaufnehmers 8, der hier durch die übertrieben dick eingezeichnete Abdeckschicht 9 definiert ist, ist also nur theoretisch und nicht praktisch von irgendeiner Bedeutung. Das hat die im allgemeinen Teil der Beschreibung erläuterten Schwierigkeiten.

Nach der Lehre der Erfindung gilt nun jedoch, daß der erfindungsgemäße thermo­ elektrische Strahlungssensor, der in Fig. 3 in einem Schnitt dargestellt ist, gekennzeichnet ist durch mindestens ein Kollektorelement 13, das die in einem bestimmten Öffnungswinkelbereich des Eintrittsfensters 3 eintretende Strahlung auf den Strahlungsaufnehmer 8 konzentriert. Der Strahlungsaufnehmer 8 kann al­ so nach wie vor geringe laterale Abmessungen, insbesondere einen geringen Durch­ messer aufweisen, gleichwohl wird die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Strahlungssensors deutlich erhöht, da ein größerer Anteil der durch das Ein­ trittsfenster 3 eintretenden Strahlung auf den Strahlungsaufnehmer 8 hinge­ leitet wird, dort zur Absorption kommt und so zu dem Meßsignal beiträgt.

Nicht dargestellt ist in der Zeichnung eine erste Alternative, bei der das Kollektorelement 13 eine Sammellinse ist. Der Strahlungsaufnehmer 8 liegt dabei dann zweckmäßigerweise in der Brennebene der Sammellinse. Besonders zweckmäßig ist es dann, das ohnehin vorhandene Eintrittsfenster 3 selbst als Sammellinse auszuführen.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer Strahlungssensor gezeigt, bei dem eine an­ dere Konzeption verwirklicht ist, obgleich dieser Strahlungssensor zusätzlich auch mit einer Sammellinse als Kollektorelement 13 ausgerüstet werden könnte. Hier gilt nämlich, daß als Kollektorelement 13 zwischen Eintrittsfenster 3 und Sensorträger 4 ein Spiegel (oder ein Spiegelsystem) angeordnet ist, durch das, ggf. nach mehrfacher Reflexion, die Strahlung konzentriert auf den Strah­ lungsaufnehmer 8 lenkbar ist. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Aus­ führungsbeispiel gilt dabei weiter, daß der das Kollektorelement 13 bildende Spiegel sphärisch ausgeführt ist. Insbesondere befindet sich hier der Strah­ lungsaufnehmer 8 in der Brennebene des die Kontur eines Kegelschnittes auf­ weisenden Spiegels. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn das Eintritts­ fenster 3 auf der Innenseite auch noch verspiegelt ist, jedenfalls in einem hinreichend starken Maße reflektiert, so daß auch durch Mehrfach-Reflexionen Strahlung auf den Strahlungsaufnehmer 8 konzentriert werden kann.

Fig. 3 macht eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen thermoelektri­ schen Strahlungssensors deutlich, der auch für sich besondere Bedeutung zu­ kommt. Es gilt nämlich, daß auf der vom Eintrittsfenster 3 angewandten Sei­ te unter der Trägermembran 7 ein weiteres Kollektorelement 14 in Form eines Reflektorspiegels angeordnet ist, durch das, ggf. nach mehrfacher Reflexion, die die Trägermembran 7 durchsetzende Strahlung von hinten konzentriert auf den Strahlungsaufnehmer 8 lenkbar ist. Für den Reflektorspiegel, der das weitere Kollektorelement 14 für den "Rückraum" des Strahlungsaufnehmers 8 bildet, gelten die gleichen Ausgestaltungsmöglichkeiten wie für den zuvor in Verbindung mit dem Kollektorelement 13 erläuterten Spiegel bzw. ein ent­ sprechendes Spiegelsystem aus mehreren Spiegeln. (Ansprüche 9, 10)

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich hinsichtlich der Realisierung des weiteren Kollektorelementes 14 weiter dadurch aus, daß der Sensorträger 4 auf einem plattenartigen Sockel 15 angeordnet ist, der, vor­ zugsweise, Teil des Gehäuses 1 ist, und daß der das weitere Kollektorelement 14 bildende Reflektorspiegel in den Sockel 15 integral eingeformt ist. Da­ mit ist diese auch die die Trägermembran 7 durchsetzende Strahlung nutzende Spiegelanordnung besonders zweckmäßig und hoch präzise in den "Unterbau" des Sensorträgers 4 integriert.

Der Reflektorspiegel, der das weitere Kollektorelement 14 bildet, kann im bei­ spielsweise aus Keramik, Glas oder einem Kunststoff bestehenden Sockel 15 durch Metall-Bedampfung ausgebildet sein. Für den als Kollektorelement 13 dienenden Spiegel gilt im in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel jedenfalls, daß dieser aus einer Metallfolie oder einer metallbeschichteten Kunststoffolie be­ steht, die hier paßgenau in das Gehäuse 1 eingesetzt ist. Befestigt werden kön­ nen solche Elemente mit modernen Klebstoffen ohne weiteres, aber auch durch andere Befestigungsmittel.

Hinsichtlich der Materialauswahl gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Schon im Stand der Technik ist es vorgesehen, daß das Eintrittsfenster 3 aus Kunst­ stoff, insbesondere aus Polymethacrylat besteht. Das gilt auch für das Ein­ trittsfenster 3 bzw. die das Kollektorelement 13 bildende Sammellinse. Um den Wellenlängenbereich für den thermoelektrischen Strahlungssensor einzuschränken kann es sich empfehlen, daß am insbesondere als Sammellinse ausgeführten Ein­ trittsfenster 3 ein Filter für Strahlung bestimmter Wellenlängenbereiche vor­ gesehen ist. Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, daß das Filter aus meh­ reren Filter- bzw. Interferenzschichten, vorzugsweise auf Silizium- oder Ger­ maniumbasis besteht. Hier besteht eine weite Auswahlbreite von Mischungen und Legierungen, die die notwendige Durchlässigkeit im interessierenden Wellen­ längenbereich aufweisen, aber dann über Interferenzeffekte oder innere Ab­ sorption die gewünschten Filtereigenschaften haben.

Fig. 1 und Fig. 3 machen deutlich, daß die Abdeckschicht 9 im dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen den Strahlungsaufnehmer 8 flächenmäßig definiert. Die Abdeckschicht 9 kann, wie auch im Stand der Technik, als Strah­ lungs-Absorptionsschicht ausgeführt sein.

Das in Fig. 4 dargestellte, bevorzugte Ausführungsbeispiel, dem auch für sich besondere Bedeutung zukommt, zeichnet nun dadurch aus, daß eine echte Absorp­ tionsschicht nicht realisiert ist. Es gilt nämlich, daß die Abdeckschicht 9 als Fotolackschicht oder ähnliche Schicht, vorzugsweise mit nicht besonders ausgeprägter Absorptionswirkung ausgeführt ist und daß die Dicken der Schich­ ten der im Strahlungsaufnehmer 8 realisierten Schichtfolge zur Bildung eines Interferenzsystems auf die Wellenlängen im interessierenden Wellenlängenbe­ reich der Strahlung abgestimmt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel fin­ det man zunächst als unterste Schicht die Trägermembran 7. Diese besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Silizium-Oxid-Nitrid und hat eine Dicke von ca. 1,5 µm. Auf der Unterseite könnte eine weitere Fotolackschicht aufge­ bracht sein, das ist aber hier nicht dargestellt. Auf der Trägermembran 7 be­ findet sich links und rechts jeweils ein erster Thermoschenkel 17 eines Ther­ moelements 11, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus NiCr besteht und eine Dicke von hier ca. 0,4 µm aufweist. Als Isolationsschicht befindet sich darüber eine etwa gleich dicke Fotolackschicht 18, dann folgt der zweite Thermoschenkel 19, der an der Meßstelle 10 mit dem ersten Thermoschenkel 17 kontaktiert. Dieser zweite Thermoschenkel 19 besteht aus einer Wismut-Le­ gierung und hat ebenfalls eine Dicke von ca. 0,4 µm. Darüber befindet sich als Abdeckschicht 9 wieder eine entsprechend dicke Fotolackschicht. Im Zen­ trum des Strahlungsaufnehmers 8 befindet sich eine weitere Schicht 20 mit einer Wismut-Legierung.

Die Schichtdicken der Schichtfolge sind so abgestimmt, daß sich eine nahe­ zu vollständige Absorption der Strahlung im interessierenden Wellenlän­ genbereich ergebende Interferenz in der Schichtfolge ergibt. Die Schicht­ dicken sind auf die Wellenlängen am langwelligen Ende des interessierenden Wellenlängenbereichs abgestimmt. Die angegebenen Schichtdicken des hier erläu­ terten speziellen Ausführungsbeispiels beziehen sich auf einen Bereich im na­ hen bis mittleren Infrarot.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich weiter dadurch aus, daß die Schichtfolge des Strahlungsaufnehmers 8 auch auf der Unterseite ein Interferenzsystem für den interessierenden Wellenlängenbereich der Strah­ lung bildet und daß außerhalb des Strahlungsaufnehmers 8 weder eine Absorp­ tionsschicht noch eine ein zur Absorption führendes Interferenzsystem bil­ dende Schichtfolge vorgesehen ist.

Durch die eingezeichneten Pfeile ist das Reflexions- und Interferenz-Verhalten der Schichtfolgen dargestellt, wobei das Interferenzsystem für Strahlung von oben durch die Abdeckschicht 9 aus Fotolack und die Schicht aus Wismut - zwei­ ter Thermoschenkel 19, weitere Schicht 20 - gebildet ist, während das Inter­ ferenzsystem für Einstrahlung von der Unterseite von der Trägermembran 7 und der mittigen weiteren Schicht 20 gebildet ist. Diese mittige Schicht 20 kon­ zentriert die Strahlung und überträgt die Wärme an die unmittelbar benachbar­ ten Meßstellen 10 der Thermoelemente 11.

Bei einem Einsatz von 80 Thermoelementen 11 in Reihenschaltung läßt sich mit einem erfindungsgemäßen Strahlungssensor eine Empfindlichkeit von 60 V je Watt Strahlungsleistung realisieren, was eine hervorragende Empfindlichkeit und eine einfache Auswertbarkeit erlaubt. Falls erforderlich, kann, wie zu­ vor schon erläutert, unterhalb der Trägermembran 7 noch eine weitere Schicht - Fotolack - als Interferenzschicht eingesetzt werden. Im übrigen sind die zuvor gemachten Angaben zu Materialien und Abmessungen als beispielhaft zu verstehen und nicht einschränkend heranzuziehen. Insbesondere können statt Wismut auch andere Materialien wie Antimon und Legierungen verwendet werden. Durch die Verwendung von elliptischen Spiegeln als Kollektorelement 13, wie in Fig. 3 dargestellt, lassen sich Öffnungswinkel bis zu 160° ohne weiteres erreichen.

Claims (19)

1. Thermoelektrischer Strahlungssensor, insbesondere für infrarotes und sicht­ bares Licht, mit einem Gehäuse (1) mit einer Öffnung (2), die durch ein für die Strahlung durchlässiges Eintrittsfenster (3) abgedeckt ist, und mit ei­ nem im Gehäuse (1) mit Abstand vom Eintrittsfenster (3) und vorzugsweise mit­ tig dazu angeordneten Sensorträger (4), wobei der Sensorträger (4) einen um­ laufenden Rahmen (5) mit elektrischen Anschlüssen (6), eine im Rahmen (5) aufgespannte dünne Trägermembran (7) und auf der Trägermembran (7) einen elektrisch nach außen mit den Anschlüssen (6) verbundenen Dünnschicht-Strah­ lungsaufnehmer (8) aufweist und die Fläche des Strahlungsaufnehmers (8) we­ sentlich kleiner ist als die Fläche des Eintrittsfensters (3), und wobei, vorzugsweise, der Strahlungsaufnehmer (8) durch die nahe beieinander ange­ ordneten und mit einer Abdeckschicht (9) versehenen Meßstellen (10) einer Mehrzahl von in Reihe angeordneter Thermoelemente (11) gebildet ist und der Rahmen (9) die Wärmesenke für Vergleichsstellen (12) der Thermoelemente (11) bildet, gekennzeichnet durch mindestens ein Kollektorelement (13), das die in einem bestimmten Öffnungswinkelbereich des Eintrittsfensters (3) eintre­ tende Strahlung auf den Strahlungsaufnehmer (8) konzentriert.

2. Strahlungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollek­ torelement (13) eine Sammellinse ist und, vorzugsweise, in deren Brennebene der Strahlungsaufnehmer (8) liegt.

3. Strahlungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintritts­ fenster (3) selbst als Sammellinse ausgeführt ist.

4. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kollektorelement (13) zwischen Eintrittsfenstern (3) und Sensorträger (4) ein Spiegel (oder ein Spiegelsystem) angeordnet ist, durch das, ggf. nach mehr­ facher Reflexion, die Strahlung konzentriert auf den Strahlungsaufnehmer (8) lenkbar ist.

5. Strahlungssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kol­ lektorelement (13) bildende Spiegel sphärisch ausgeführt ist.

6. Strahlungssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kol­ lektorlement (13) bildende sphärisch ausgeführte Spiegel die Kontur eines Ke­ gelschnittes (Parabel, Hyperbel, Ellipse, Kreis) aufweist und, vorzugsweise, in dessen Brennebene der Strahlungsaufnehmer (8) liegt.

7. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsfenster (3) auf der Innenseite verspiegelt ist.

8. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Eintrittsfenster (3) abgewandten Seite unter der Trägermembran (7) ein weiteres Kollektorelement (14) in Form eines Reflektorspiegels ange­ ordnet ist, durch das, ggf. nach mehrfacher Reflexion, die die Trägermembran (7) durchsetzende Strahlung von hinten konzentriert auf den Strahlungsaufneh­ mer (8) lenkbar ist.

9. Strahlungssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der das wei­ tere Kollektorelement (14) bildende Reflektorspiegel sphärisch ausgeführt ist.

10. Strahlungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der das wei­ tere Kollektorelement (14) bildende, sphärisch ausgeführte Reflektorspiegel die Kontur eines Kegelschnittes (Parabel, Hyperbel, Ellipse, Kreis) aufweist und, vorzugsweise, in dessen Brennebene die Unterseite des Strahlungsaufneh­ mers (8) liegt.

11. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sensorträger (4) auf einem plattenartigen Sockel (15) angeord­ net ist, der, vorzugsweise, Teil des Gehäuses (1) ist, und daß der das wei­ tere Kollektorelement (14) bildende Reflektorspiegel in den Sockel (15) in­ tegral eingeformt ist.

12. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kollektorelement (13) dienende Spiegel aus einer Metallfolie oder einer metallbeschichteten Kunststoffolie besteht.

13. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsfenster (3) bzw. die das Kollektorelement (13) bildende Sam­ mellinse aus Kunststoff, insbesondere aus Polymethacrylat, besteht.

14. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß am insbesondere als Sammellinse ausgeführten Eintrittsfenster (3) ein Filter für Strahlung bestimmter Wellenlängenbereiche vorgesehen ist.

15. Strahlungssensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fil­ ter aus mehreren Filter- bzw. Interferenzschichten, vorzugsweise auf Sili­ zium- oder Germaniumbasis besteht.

16. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abdeckschicht (9) als Strahlungs-Absorptionsschicht ausgeführt ist.

17. Strahlungssensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ggf. dem kennzeich­ nenden Teil von Anspruch 1 und ggf. einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschicht (9) als Fotolackschicht oder ähnliche Schicht, vorzugsweise mit nicht besonders ausgeprägter Absorptionswirkung ausgeführt ist und daß die Dicken der Schichten der im Strahlungsaufnehmer (8) realisierten Schichtfolge zur Bildung eines Interferenzsystems auf die Wellenlängen im interessierenden Wellenlängenbereich der Strahlung abgestimmt sind.

18. Strahlungssensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht­ folge des Strahlungsaufnehmers (8) auch auf der Unterseite ein Interferenz­ system für den interessierenden Wellenlängenbereich der Strahlung bildet.

19. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeich­ net, daß außerhalb des Strahlungsaufnehmers (8) weder eine Absorptionsschicht noch eine ein zur Absorption führendes Interferenzsystem bildende Schicht­ folge vorgesehen ist.