EP2564219A1

EP2564219A1 - Photoleitende messspitze, messtechnische anordnung und verfahren zur erzeugung und/oder detektion elektromagnetischer feldsignale

Info

Publication number: EP2564219A1
Application number: EP11732356A
Authority: EP
Inventors: Michael Nagel; Markus WÄCHTER; Thomas Kiessels
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2013-03-06
Also published as: WO2011134593A1; DE102010018812A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine photoleitende Messspitze (100, 200, 300), eine Messanordnung und ein Verfahren zur Erzeugung und/ oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale (EF, ERM), insbesondere zur Detektion des Normalvektors (ERM ) eines elektromagnetischen Feldes. Die Messspitze weist ein Trägerelement (140), insbesondere aus einem Halbleitersubstrat, auf, auf dem sich wenigstens ein erster und ein zweiter elektrische Leiter (120, 150, 250, 155, 255) erstrecken, die sich in einem durch optische Anregung in einen photoleitenden Zustand versetzbaren Bereich (160, 260) des Trägerelements (140) beabstandet gegenüberstehen. Der erste elektrische Leiter (120) dient zur Ein- oder Auskopplung eines elektromagnetischen Feldsignals und ist an dem distalen Ende (151, 156, 251, 256) des zweiten elektrischen Leiters (150, 250, 155, 255), der zur Übertragung eines Photostromsignals dient, vorbeigeführt, wobei er sich zur Spitze (142) der Messspitze (100, 200, 300) hin erstreckt. Zwischen dem distalen Ende (151, 156, 251, 256) des zweiten elektrischen Leiters (150, 250, 155, 255) und dem ersten elektrischen Leiter (120) ist ein Photoschalter ausgebildet, der zumindest einen Teil des photoleitenden Bereichs (160, 260) bildet und von der Spitze (140) zurückversetzt ist.

Description

Photoleitende Messspitze, messtechnische Anordnung und Verfahren zur Erzeugung und/oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale

Die vorliegende Erfindung betrifft eine photoleitende Messspitze zur Erzeugung und/oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale, insbesondere im Nahfeld und insbesondere zur Detektion des Normalvektors eines elektromagnetischen Feldes, mit einem Trägerelement, insbesondere einem Halleitersubstrat, auf dem sich wenigstens ein erster und ein zweiter elektrischer Leiter erstrecken, die sich in einem durch optische Anregung in einen photoleitenden Zustand versetzbaren Bereich des Trägerelements beabstandet gegenüberstehen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine messtechnische Anordnung, bei der die erfindungsgemäße photoleitende Messspitze Verwendung findet, sowie ein Verfahren zur Detektion

elektromagnetischer Feldsignale unter Verwendung der erfind ungsgemäfien

Messspitze.

Derartige Messspitzen können der Messung von elektrischen Feldsignalen vom Mikrowellenbereich (0,3 bis 300 Gigahertz) bis zum Terahertzbereich (300 Gigahertz bis 3 Terahertz) dienen und eignen sich dadurch besonders zur direkten zeitlich und räumlich hoch auflösenden und bildgebenden Messung elektromagnetischer Signale im Nahfeld und/oder Fernfeld. Damit wird mittels Messspitzen der gattungsgemäfSen und nachstehend erläuterten Art das Einsatzgebiet der bildgebenden Verfahren zur Erfassung elektrischer Feldsignale und Materialeigenschaften im

Höchstfrequenzbereich erschlossen, deren Bedeutung in den letzten Jahren deutlich zugenommen hat.

Integrierte elektrische Schaltungen erreichen immer höhere Frequenzen, und Terahertz-Strahlung erfährt eine zunehmende Bedeutung im Bereich der

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BESTÄTIGUNGSKOPIE bildgebenden Verfahren für die Medizintechnik, Bioanalytik, industrielle

Materialinspektion hinsichtlich Prüfung und Sicherstellung der Produkt- und

Materialqualität oder für die Sicherheitstechnik, beispielsweise zur ortsaufgelösten Spektroskopie zum Nachweis von Gefahrenstoffen. Auch die Grundlagenforschung im Bereich neuartiger photonischer Materialien und Strukturen kann ein

Anwendungsgebiet derartiger Messspitzen sein.

Für ortsauflösende Feldmessungen werden in der Regel optische Verfahren eingesetzt, mit klassischen optischen Linsensystemen, deren Ortsauflösung aufgrund der Beugungsbegrenzung in etwa der Wellenlänge des Messsignals entspricht. Für die o.g. Anwendungsbereiche ist diese wellenlängenbegrenzte Ortsauflösung jedoch bei Weitem zu gering. Um höhere Ortsauflösungen zu erreichen, werden so genannte Nahfeldverfahren eingesetzt, von denen im Bereich der Höchstfrequenz- Nahfeldmesstechnik ein Ansatz darin besteht, photoleitende

Einzelkontaktmessspitzen zu verwenden.

Dabei ist beispielsweise aus der Veröffentlichung„A fiber mounted, micromachined photoconductive probe with 15 nV/Hz Vi sensitivity", Applied Physics Letters 69, 1834-1845 (1996), R. K. Lai, J.-R. Hwang, J. Nees, T.B. Norris and J. Whitaker, ist eine photoleitende Einzelkontaktmessspitze bekannt, die in planarer

Integrationstechnik realisiert ist. Sie besteht aus einem Substrat, auf dem sich ein photoleitendes Material befindet, auf dem eine Kontaktspitze, ein photoleitender Schalter und eine Ausgangsleitung ausgeführt sind. Zur Verringerung der Invasivität wurden bereits Messspitzen aus selbsttragenden, dünnen Photoleiterschichten entwickelt. Der Vorteil dieser Messspitzen ist, dass durch die direkte Ankopplung an das zu messende Feld äußerst hohe Feldempfindlichkeiten erzielt werden können. Mit Einzelkontaktmessspitzen wurden bislang jedoch nur Ortsauflösungen im Bereich einiger 10 Mikrometer erzielt, da die Ausführung eines großflächigen Photoschalters eine erhebliche Ankopplung an das Messfeld besitzt, wodurch die Ortsauflösung reduziert wird. Die Bandbreite dieser Messspitzen ist zudem durch große RC- Konstanten der Photoschalter eingeschränkt.

Ein weiterer Ansatz, um höhere Ortsauflösungen zu erreichen, besteht darin, nichtresonante photoleitende Elektrodenpaarmessspitzen zu verwenden, wie sie die Gattung bilden, von der die erfindungsgemäße Messspitze ausgeht. Eine derartige Elektrodenpaarmessspitze ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 000823.3 und der wissenschaftlichen Veröffentlichung„Tapered photoconductive terahertz field probe tip with subwavelength spatial resolution", Applied Physics Letters 95, 041112", veröffentlicht am 29. Juli 2009 bekannt, auf deren jeweiligen Inhalt ausdrücklich Bezug genommen wird. Dieser Ansatz vereint eine Vielzahl von Vorteilen, wie hohe Empfindlichkeit, hohe Bandbreite und hohe Ortsauflösung bei gleichzeitig vergleichsweise niedriger Invasivität.

Ein Nachteil dieses Ansatzes besteht jedoch in der Tatsache, dass bauartbedingt vorwiegend Feldvektorkomponenten gemessen werden können, die in einer

Ausrichtung parallel zur abgetasteten Oberfläche eines Objektes vorliegen. Dies liegt daran, dass die Messspitze gemäß diesem Stand der Technik, auch Prober genannt, eine richtungsabhängige, insbesondere polarisationsabhängige Feldempfindlichkeit aufweist, die wiederum damit verbunden ist, dass die Messspitze nur in Richtung ihrer Längserstreckung eine Biegsamkeit aufweist, die zur abnutzungsfreien

Abtastung eines Objektes genutzt werden kann und einen hindernisfreien Zugang zum Photoschalter gewährleistet. Dies wird nachfolgend verdeutlicht.

Die bekannte Elektrodenpaarmessspitze ist in ihrer Grundform aus einem

dreieckigen, gleichschenkligen Trägerelement gebildet, dass aus bei niedrigen Temperaturen gewachsenem Galiium-Arsenid (LT-GaAs) besteht. Der Messort ist an der Spitze der Messspitze respektive des Trägerelements. Ein derartiges

Trägerelement weist in Richtung seiner Längserstreckung, d.h. in Richtung seiner Symmetrieachse eine Biegsamkeit derart auf, dass die Spitze der Messspitze auf ein abzutastendes Objekt direkt aufgelegt werden kann, d.h. dieses berührt. An die vordere Spitze des Trägerelements sind zwei elektrische Leiter geführt, deren Enden Elektroden eines Photoschalters bilden. Das LT-GaAs stellt ein photoleitendes Halbleitermaterial dar, das bei Bestrahlung mit Licht ausreichender Intensität und Energie Elektronen zum Stromtransport freigibt. Erfolgt die Bestrahlung im Bereich der Enden der elektrischen Leiter, und durchdringt ein elektromagnetisches Feld diesen beleuchteten Bereich, werden die freien Elektronen zu einer Elektrode hin beschleunigt und es fließt zwischen den Elektroden des Photoschalters ein

messbarer Photostrom. Das elektromagnetische Feld, dass einen derartigen Elektrodendrift bewirkt, muss in einem von der Normalen auf die Messspitze deutlich abweichenden Winkel, vorzugsweise parallel zur Messspitze gerichtet sein, da die Elektronen anderenfalls nicht zu einer Elektrode hin beschleunigt werden. In Richtung des Normalvektors auf die Messspitze, d.h. in Richtung der Z-Komponente des elektromagnetischen Feldes ist die photoleitende Messspitze gemäß Stand der Technik„blind".

Um die Messspitze auch zur Messung von Feldvektorkomponenten in Richtung der Oberflächennormalen nutzbar zu machen, ist eine Drehung der Messspitze

notwendig. Aufgrund der geometrischen Struktur der Messspitze ist dies jedoch mit erheblichen technischen Schwierigkeiten verbunden. Bei der Drehung würde die Messspitze aufgrund des Kontaktes zu dem abzutastenden Objekt Scherkräften ausgesetzt werden, die die Messspitze aufgrund des spröden Substratmaterials LT- GaAs zerstören können.

Die gattungsgemäße Elektrodenpaarmessspitze kann daher nicht zur Messung von Normalvektor-Feldkomponenten verwendet werden. Dies ist jedoch für viele

Anwendungen von hoher Bedeutung, beispielsweise im Bereich der Untersuchung integrierter Hochfrequenzschaltungen auf Basis planarer Wellenleiter. Sollen hier Signale entlang von Knicken verfolgt werden, müssen mit der Messspitze (Prober) gemäß Stand der Technik zwei Messungen mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Messspitze durchgeführt werden, da an Wellenleitern, die senkrecht zur

Proberoberfläche verlaufen, keine Feldkomponenten parallel zur Oberfläche existieren. In einer ersten Messung muss demzufolge die parallel zur Oberfläche liegende Feldvektorkomponente und in einer zweiten Messung die normal zur Oberfläche liegende Feldvektorkomponente erfasst werden. Dies ist möglich, weil die Normal-Feldvektorkomponente unabhängig von der lateralen Wellenleiterausrichtung ist.

Des Weiteren ist bei der photoleitenden Elektrodenpaarmessspitze gemäß Stand der Technik von Nachteil, dass die mit ihr erreichbare Ortsauflösung durch den Abstand der an der Spitze der Messspitze zueinander herangeführten Elektroden begrenzt ist. Da die Elektroden im Bereich ihrer Enden abgerundet sind, entspricht die Ortsauflösung dem Abstand der Mittelpunkte der Elektrodenenden zueinander, die durch den Rundungsradius definiert sind. Maßgeblich ist für den Abstand die Breite der photoleitenden Lücke zwischen den beiden Enden, die physikalisch bedingt nicht endlos klein gewählt werden kann, da anderenfalls die Grenze der

Durchbruchfeldstärke des photoleitenden Materials erreicht wird. Bei einem

Durchbruch läge eine Dauerleitung in dem Leitungskanal zwischen den Elektroden vor, was der Zerstörung der Messspitze gleich kommt. Eine Ortsauflösung von deutlich weniger als fünf Mikrometer kann daher mit den bekannten

Elektrodenpaarmessspitzen nicht erreicht werden.

Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Elektrodenpaarmessspitzen besteht darin, dass das von der Messspitze stets ebenfalls erfasste elektromagnetische Fernfeld den Messungen bei der Abtastung eines Objektes überlagert ist, was sich bezüglich der Verwendung für bildgebende Verfahren in einer deutlichen Reduzierung des Bildkontrasts niederschlägt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß darin, eine Messspitze für elektrische Feldsignale, insbesondere vom Mikrowellebereich bis zum

Terahertzbereich, bereitzustellen, die die Messung von Feldvektorkomponenten in Richtung der Oberflächennormalen der Messspitze zerstörungsfrei, insbesondere ohne Drehung der Messspitze ermöglicht, wobei gleichzeitig eine höhere

Ortsauflösung erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Messspitze gemäß Anspruch 1 sowie durch die messtechnische Anordnung gemäß Anspruch 23 und das Verfahren gemäß

Anspruch 25 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den

Unteransprüchen formuliert und werden nachfolgend näher beschrieben.

Erfindungsgemäß wird eine Photoleitende Messspitze zur Erzeugung und/ oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale, insbesondere zur Detektion des

Normalvektors eines elektromagnetischen Feldes vorgeschlagen, mit einem

Trägerelement, insbesondere einem Halbleitersubstrat, auf dem sich wenigstens ein erster und ein zweiter elektrische Leiter erstrecken, die sich in einem durch optische Anregung in einen photoleitenden Zustand versetzbaren Bereich des Trägerelements beabstandet gegenüberstehen, wobei der erste elektrische Leiter zur Ein- oder Auskopplung eines elektromagnetischen Feldsignals dient und an dem distalen Ende des zweiten elektrischen Leiters, der zur Übertragung eines Photostromsignals dient, vorbeigeführt ist und sich zur Spitze der Messspitze hin erstreckt, wobei zwischen dem distalen Ende des zweiten elektrischen Leiters und dem ersten elektrischen Leiter ein Photoschalter ausgebildet ist, der zumindest einen Teil des photoleitenden Bereichs bildet und von der Spitze zurückversetzt ist.

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es, eine Messspitze mit einem photoleitenden Bereich vorzusehen, in dem zwei Elektroden beabstandet zueinander liegen, und der von der Spitze der Messspitze zurückversetzt ist, wobei eine

Elektrode durch einen ersten elektrischen Leiter gebildet ist, der an der anderen Elektrode eines zweiten elektrischen Leiters vorbeigeführt ist und sich zur Spitze der Messspitze hin erstreckt, so dass an dieser Spitze ein elektromagnetisches radialsymmetrisches Feldsignal in den ersten elektrischen Leiter ein- oder aus diesem ausgekoppelt werden kann. Für die Ein- bzw. Auskopplung eines entlang des ersten Leiters propagationsfähigen radialsymetrischen Feldsignals ist eine

Normalkomponente des elektromagnetischen Feldes an der Leiterspitze erforderlich. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Messspitze besteht demgemäß darin, dass die Messspitze für die Erfassung der Normalkomponente eines

elektromagnetischen Feldes nicht mechanisch gedreht werden muss, da die

Normalkomponente eine propagationsfähige Radialmode in dem ersten elektrischen Leiter anregen kann.

Der erste elektrische Leiter bildet entsprechend einen Wellenleiter, in dem eine elektromagnetische Radialmode angeregt werden kann, d.h. sich ausbilden kann, die dann in dem Wellenleiter geführt wird, entweder von dem photoleitenden Bereich zur Spitze im Falle einer Emittermessspitze oder von der Spitze zum photoleitenden Bereich im Falle einer Detektormessspitze. Damit sich die Radialmode ausbilden kann, ist der erste elektrische Leiter als einzelner Leiter an die Spitze der Messspitze geführt und der photoleitende Bereich zur Spitze beabstandet. Der erste elektrische Leiter stellt eine Art Antenne dar, die Normalvektor-Feldkomponenten erfassen kann. Die Radialmode kann durch ein elektromagnetisches Feldsignal, insbesondere auch durch den Normalvektor eines derartigen Feldsignals, angeregt bzw. in den ersten elektrischen Leiter eingekoppelt werden. Die Anregung der Radialmode kann durch kapazitive Kopplung der Messspitze zum abzutastenden Objekt oder durch direkte Kontaktierung der Messspitze mit dem Objekt erfolgen. Die Mode wird dann zu dem photoleitenden Bereich geführt, wo sie in dem Photoschalter bei entsprechender Beleuchtung einen messbaren Photostrom erzeugt, der über den zweiten

elektrischen Leiter als Photostromsignal geführt und an dessen Ende zu

messtechnischen Zwecken abgreifbar ist. Der photoleitende Bereich bildet in diesem Fall einen Detektor. Der Photostrom kann ausgewertet werden, wobei ein

Rückschluss auf die Intensität des die Radialmode erzeugten elektromagnetischen Feldsignals möglich ist. In entsprechender Weise kann durch Bestrahlung des photoleitenden Bereichs mit einem Laserimpuls bei einer zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter anliegenden Gleichspannung in dem ersten elektrischen Leiter ein elektromagnetischer Impuls erzeugt werden, der von dem photoleitenden Bereich zur Spitze der Messspitze geführt und dort ausgekoppelt wird. Der photoleitende Bereich bildet in diesem Fall einen Emitter. Gegenüber der im Stand der Technik bekannten Elektrodenpaarmessspitze ist bei der

erfindungsgemäßen Messspitze ausschließlich der erste elektrische Leiter anstelle eines Elektrodenpaars zur Spitze der Messspitze geführt, an der die Anregung der Mode oder die Auskopplung eine elektromagnetischen Feldsignals erfolgt.

Die erfindungsgemäße Messspitze ermöglicht die Messung elektrischer Feldsignale vom Mikrowellenbereich, 0,3 bis 300 Gigahertz, bis zum Terahertzbereich, 300 Gigahertz bis 3 Terahertz, mit einer Ortsauflösung, die bis in den Sub- Mikrometerbereich reicht. Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemäße

Messspitze auch zur Erzeugung elektrischer Signale im Mikrowellenbereich, insbesondere im Bereich von 3 bis 30 Gigahertz, im Millimeterwellenbereich, insbesondere 30 bis 300 Gigahertz, und im Terahertzbereich, insbesondere 300 Gigahertz bis 3 Terahertz, sowie zur Einkopplung derartige elektrischer Signale in Wellenleiterstrukturen. Dies ermöglicht eine Verwendung der erfindungsgemäßen Messspitze zur ortsauflösenden, bildgebenden Messung von elektrischen Signalen an integrierten Höchstfrequenzschaltungen und anderen elektrischen Bauelementen, deren Strukturgrößen deutlich unterhalb der Wellenlänge liegen und dadurch mit beugungsbegrenzten Verfahren nicht erfasst werden können. In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erstreckt sich auf dem Trägerelement ein dritter elektrischer Leiter, der ebenfalls zur

Übertragung eines Photostromsignals dient, und an dessen distalem Ende der erste elektrische Leiter vorbeigeführt ist, wobei zwischen dem distalen Ende des dritten elektrischen Leiters und dem ersten elektrischen Leiter ein Photoschalter ausgebildet ist, der zumindest einen Teil eines photoleitenden Bereichs bildet und von der Spitze zurückversetzt ist. Gemäß dieser Ausführungsvariante sind auf dem Trägerelement zwei Photoschalter gebildet, nämlich ein Photoschalter zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter und ein Photoschalter zischen dem ersten und dem dritten elektrischen Leiter. Die Photoschalter können in einer ersten Variante beabstandet zueinander an dem ersten elektrischen Leiter liegen. Hierdurch ist es möglich, Laufzeitmessung durchzuführen, da die in dem ersten elektrischen Leiter geführte Mode zunächst den näher an der Spitze liegenden photoleitenden Bereich und erst dann den weiter entfernt zur Spitze liegenden, zweiten photoleitenden Bereich erreicht.

In einer bevorzugten alternativen Variante liegen sich die distalen Enden des zweiten und des dritten elektrischen Leiters in einem gemeinsamen photoleitenden Bereich gegenüber, wobei der erste elektrische Leiter zwischen den beiden Enden des zweiten und des dritten elektrischen Leiters hindurchgeführt ist. Hierdurch wird erreicht, dass in diesem gemeinsamen photoleitenden Bereich ein symmetrisches Photoschalterpaar gebildet ist. Das Photoschalterpaar wird beim Beleuchten des photoleitenden Bereichs kurzgeschlossen, wenn ein elektromagnetisches Feld den photoleitenden Bereich durchdringt, bzw. die in dem ersten Leiter geführte

Radialmode das Photoschalterpaar erreicht.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen photoleitenden Messspitze mit symmetrischem Photoschalterpaar besteht darin, dass das elektromagnetische Fernfeld aus dem Photostromsignal, d.h. dem eigentlichen Messsignal,

herausgefiltert werden kann. Das ein Hintergrundrauschen erzeugende Fernfeld wird damit ausgeblendet. Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, dass die beiden Photoschalter ausbalanciert werden. Dies bedeutet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter respektive dem ersten und dem dritten elektrischen Leiter jeweils eine einstellbare elektrische Vorspannung derart angelegt wird, dass bei Beleuchtung des photoleitenden Bereichs ohne vorhandenes Nahfeld kein Strom durch den ersten elektrischen Leiter in einen Knotenpunkt fließt, in dem die anderen beiden elektrischen Leiter enden.

Wird während der Messung im Nahfeld eine derartige Vorspannung zwischen den elektrischen Leitern aufgebaut, sind die Photoschalter des photoleitenden Bereichs ausbalanciert und das Fernfeld wird bei der Messung ausgefiltert, d.h. nicht mit erfasst. Mit Hilfe des balancierten Photoschalterpaares kann dementsprechend ein Objekt ohne Fernfeld-Einfluss abgetastet werden.„Balanciert" meint in diesem Zusammenhang folglich, dass die optische Anregung der Photoschalter derart eingestellt ist, dass die Photostrombeträge jedes einzelnen Schalters betraglich identisch sind, d.h. sich die Summe der in den genannten Knotenpunkt fließenden Photoströme zu Null ergänzt, ohne dass der erste elektrische Leiter einen

Photostrom führt.

Die Ausbalancierung des Photo-Schalterpaares kann dadurch erfolgen, dass die beiden Photo-Schalter des ersten photoleitenden Bereichs parallel geschaltet werden und daran in Serie ein Strommessgerät geschaltet wird, das wiederum mit dem dritten elektrischen Leiter in Verbindung steht. Die Vorspannungen werden dabei derart eingestellt, dass sich die Photostrombeträge in den Knotenpunkt zu null addieren, d.h. das Strommessgerät null anzeigt. An dem Strommessgerät wird dann kein Strom gemessen, wenn die Vorspannungen des Schalterpaares durch ein ausgedehntes gleichförmiges elektromagnetisches Feld, das zum Beispiel durch Abstrahlung erzeugt wurde, hervorgerufen wird, siehe hierzu Figur 1 b. Die

Empfindlichkeit auf ein solches Feld wird durch das balancierte Schalterpaar effektiv unterdrückt. Im Fall der Anregung eines über den ersten Leiter der Messspitze ausbreitungsfähigen Signals werden die Photoströme dagegen mit einem zur konstruktiven Überlagerung geeigneten Vorzeichen erzeugt. Dadurch ist die

Messspitze zur Abtastung von Normalvektorfeldkomponenten ideal geeignet. Im Gegensatz dazu ist bei den Messspitzen gemäß Stand der Technik eine gezielte Unterdrückung der Signalbeiträge von homogenen Hintergrundfeldern bisher nicht möglich gewesen. Darüber hinaus ermöglicht die Nutzung eines balancierten

Photoschalterpaars neben der hintergrundfreien Detektion elektromagnetischer Feldkomponenten die Nutzung der erfindungsgemäßen Messspitze zur Signalerzeugung in Einkopplung von elektromagnetischen Signalen in

Wellenleiterstrukturen.

Ein weiterer beachtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Messspitze besteht darin, dass eine besonders hohe Ortsauflösung im Sub-Mikrometerbereich erzielt werden kann, da die Ortsauflösung allein von der lateralen Breite des ersten Leiters im Bereich der Spitze der Messspitze abhängt, da hier die Anregung der Radialmode im ersten Leiter erfolgt. Diese Breite kann entsprechend der gewünschten Ortsauflösung gewählt werden.

Damit sind die Anwendungsmöglichkeiten der Messspitze äußerst vielfältig.

Insbesondere kann eine Anwendung in der Qualitätsprüfung und Entwicklung von integrierten Höchstfrequenzschaltungen, in der hochauflösenden Terahertz- Bildgebung im Bereich der Medizintechnik, in der Bioanalytik, in der

Sicherheitstechnik zur ortsaufgelösten Spektroskopie zum Nachweis von

Gefahrenstoffen oder für die Grundlagenforschung im Bereich neuartiger

photonischer Materialien und Strukturen verwendet werden.

Das Trägerelement der erfindungsgemäßen Messspitze kann extrem dünn, insbesondere in der Art eines Dünnfilms, ausgebildet sein, vorzugsweise eine Dicke von weniger als fünf, insbesondere weniger als zwei Mikrometer aufweisen. Je dünner die Messspitze ausgebildet ist, desto besser ist die Führung der Mode im ersten Leiter. Das Trägerelement kann aus einem Gallium-Arsenid (LT-GaAs) Substrat gebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass es bis in den Terahertzbereich sehr dämpfungs- und dispersionsarm ist.

Vorzugsweise ist der erste elektrische Leiter mittig zwischen den beiden Enden des zweiten und des dritten elektrischen Leiters vorbeigeführt. Dies bedeutet, dass die Abstände zwischen dem ersten Leiter und dem jeweiligen Ende des zweiten und dritten Leiters gleich sind. Dies hat den Vorteil, dass die zwischen den elektrischen Leitern aufzubauenden respektive aufgrund der elektromagnetischen Felder erzeugten Spannungen betraglich im Wesentlichen gleich sind, so dass keiner der beiden Photoschalter näher an seiner Rauschgrenze betrieben wird. Die Messspitze kann symmetrisch aufgebaut sein, wobei sich der dritte elektrische Leiter gradlinig entlang der Symmetrieachse des Trägerelementes von seinem proximalen Ende zu seinem distalen Ende, d.h. von einem hinteren Bereich zu der Spitze der erfindungsgemäßen Messspitze erstreckt. Die Geradlinigkeit verhindert die Entstehung ungewollter Reflexionen im ersten Leiter. Durch die Anordnung des ersten elektrischen Leiters entlang der Symmetrieachse des Trägerelementes wird gewährleistet, dass die Leitungslängen des zu dem ersten elektrischen Leiter hingeführten zweiten und dritten elektrischen Leiters im Wesentlichen gleich sind bzw. gleich gewählt werden können, so dass die Signallaufzeiten der über den zweiten und den dritten elektrischen Leiter jeweils übertragenen Photostromsignale gleich sind, d.h. die Signale gleichzeitig bei einem Signalanalysator ankommen und das Messsignal nicht durch unterschiedliche Laufzeitlängen verfälscht wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich der erste elektrische Leiter in einem vorderen Abschnitt im Bereich der Spitze des Trägerelements zu seinem distalen Ende hin zunehmend verjüngt. Die Ortsauflösung der erfindungsgemäßen Messspitze für bildgebende Messungen kann dadurch erhöht werden, da die erreichbare

Ortsauflösung von der lateralen Breite des dritten elektrischen Leiters an seinem distalen Ende, d.h. am Messort begrenzt ist, an dem die Radialmode im ersten Leiter angeregt wird.

Um eine effiziente Einkopplung respektive Anregung der Radialmode in dem ersten elektrischen Leiter zu erreichen, ist es von Vorteil, das spitzenseitige Ende des dritten elektrischen Leiters abzurunden. Die zu erreichende Ortsauflösung der erfindungsgemäßen Messspitze entspricht dem Radius des abgerundeten, distalen Endes des ersten elektrischen Leiters und ist daher durch diesen Radius limitiert.

Vorzugsweise kann der erste elektrische Leiter vor seinem vorderen Abschnitt eine Diskontinuität, insbesondere eine Unterbrechung, Einschnürung oder Aufweitung, zur Ausbildung eines Resonatorelements zwischen der Diskontinuität und dem distalen Ende des ersten Leiters aufweisen. Zwar wird dadurch die Breitbandigkeit der Messspitze eingeschränkt, da sie nur noch für Resonanzfrequenzen des

Resonatorelements empfindlich ist. Das Resonatorelement führt jedoch bei diesen Resonanzfrequenzen zu einer zusätzlichen Erhöhung der Empfindlichkeit und zusätzlichen Reduzierung des Hintergrundsignals, so dass besonders gute Messergebnisse erreichbar sind.

Wie bereits zuvor ausgeführt worden ist, ist es von Vorteil, wenn der photoleitende Bereich, insbesondere der gemeinsame photoleitende Bereich des Schalterpaars von der Spitze der Messspitze beabstandet ist. Der photoleitende Bereich ist daher nicht wie im Stand der Technik an der Spitze der Messspitze vorhanden, an der die Feldstärke des zu messenden elektromagnetischen Feldes betraglich am größten ist. Durch die von der Spitze zurückversetzte Anordnung des photoleitenden Bereichs ist die Gefahr eines Durchbruchs des photoleitenden Materials in Folge zu hoher elektromagnetischer Feldstärke nicht gegeben. Ein weiterer Vorteil der

Beabstandung des photoleitendes Bereichs zur Spitze besteht darin, dass hierdurch kein elektromagnetisches Streufeld von dem angeregten Objekt in den

photoleitenden Bereich einstrahlt, sondern im Wesentlichen die in dem ersten Leiter erzeugte Radialmode für die Erzeugung der Photoströme verantwortlich ist.

Es dabei jedoch zu beachten, dass der Abstand von der Spitze nicht zu groß gewählt werden darf, weil anderenfalls die Strecke, über die die Radialmode über den dritten elektrischen Leiter zum photoleitenden Bereich geführt wird, zu lang ist, so dass die Radialmode spektral verbreitert wird. Für den Fall einer Leiterstruktur zur Detektion elektromagnetischer Feldkomponenten mittels der erfindungsgemäßen Messspitze besteht ein guter Kompromiss darin, den photoleitenden Bereich in einem Abstand zwischen einem Viertel und der Hälfte der Länge des dritten elektrischen Leiters vor der Spitze anzuordnen.

Demgegenüber ist es für die Ausbildung eines Emitters elektromagnetischer

Feldsignale durch die erfindungsgemäße elektrische Leiterstruktur von Vorteil, den photoleitenden Bereich von der Spitze der Messspitze aus gesehen hinter der Mitte der Längserstreckung des ersten elektrischen Leiters anzuordnen, insbesondere in einem Abstand zwischen der Hälfte und Dreiviertel des ersten elektrischen Leiters vor der Spitze. Dies hat den Vorteil, dass die Struktur des zweiten und dritten elektrischen Leiters auf dem Trägerelement derart gewählt werden kann, dass Resonanzstrecken ausgebildet werden, die die Erzeugung eines

elektromagnetischen Impulses in dem als Emitter fungierenden photoleitenden Bereich verbessern bzw. der Impuls verstärkt wird. Dies wird nachfolgend noch beschrieben.

Vorzugsweise können der zweite und dritte Leiter zumindest in einem Abschnitt gradlinig in Richtung der Spitze verlaufen. Dies ist insbesondere für den Aufbau eines Detektors von Bedeutung, da hier möglichst diskontinuitätsfreie

Elektrodenzuleitungen verwendet werden sollten, d.h. die elektrischen Leiter ohne Ecken und scharfen Kanten ausgebildet sein müssen, so dass Reflektionen der geführten Photostromsignale an derartigen Diskontinuitäten vermieden werden.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn sich der zweite und/ oder der dritte elektrische Leiter in den geradlinigen Abschnitten im peripheren Bereich des Trägerelements von einem hinteren Abschnitt zu einem vorderen Abschnitt des Trägerelementes verlaufen. Im Falle eines durch die Messspitze gebildeten Detektors begünstigt diese Anordnung die Realisierung einer reflektionsarmen elektrischen Leiterstruktur für den Fall, dass der zweite und der dritte elektrische Leiter senkrecht zum ersten Leiter aus dem photoleitenden Bereich herausgeführt sind und zum hinteren Bereich der Messspitze verlaufen müssen, wo sie in entsprechend kontaktierbaren

Kontaktflächen münden. Denn zur Realisierung eines derartigen reflektionsarmen Verlaufs des zweiten und dritten Leiters ist es notwendig, dass diese nach dem Austritt aus dem photoleitenden Bereich in einem bogenförmigen Abschnitt zum hinteren Bereich der Messspitze verlaufen. Je größer dabei der Radius des Bogens gewählt wird, desto geringer ist die Reflexion innerhalb der elektrischen Leiter.

Aufgrund der lateralen Abmessung der Messspitze ist jedoch der maximal mögliche Radius begrenzt, so dass der maximale Radius gerade etwas weniger als der Abstand des zweiten und/ oder dritten elektrischen Leiters im photoleitenden Bereich zur lateralen Außenkante des Trägerelements gewählt werden kann. Die aus dem photoleitenden Bereich austretenden elektrischen Leiter können dann in den bogenförmigen Abschnitt gemäß diesem Maximalradius übergehen, wobei sich an diesem Abschnitt kurz vor der lateralen Kante des Trägerelementes der gradlinige Abschnitt lückenlos anschließt, entlang welchem der zweite und dritte elektrische Leiter am Rand des Trägerelementes zu dessen hinterem Ende geführt sind. Für die Ausbildung eines Detektors ist es des Weiteren von Vorteil, wenn die Enden des zweiten und des dritten elektrischen Leiters eine im Wesentlichen parallel zum ersten elektrischen Leiter respektive dessen Längsseiten verlaufende Stirnseite besitzen. Dies bedeutet, dass die Enden eine kantige Struktur aufweisen, d.h.

entlang des gesamten Querschnitts der Elektroden bildenden Enden im

Wesentlichen derselbe Abstand zum ersten elektrischen Leiter vorhanden ist.

Des Weiteren vorteilhaft ist es für die Ausbildung eines Detektors, den jeweiligen Elektrodenabstände zwischen dem ersten elektrischen Leiter und den Enden des zweiten und dritten elektrischen Leiters möglichst klein zu wählen, so dass die Driftwege für die aus dem photoleitenden Material herausgelösten Elektronen nicht zu groß ist, und damit auch elektromagnetische Feldkomponenten minimaler

Feldstärke detektiert werden können. Vorzugsweise ist der jeweilige Abstand daher zwischen einem und 10 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 2 und 6 Mikrometer, insbesondere zwischen 3 und 4 Mikrometer gewählt.

Im Falle der Ausbildung eines Emitters zur Erzeugung elektromagnetischer

Feldimpulse dienen die geradlinigen Abschnitte des zweiten und dritten Leiters dazu, die Distanz vom hinteren Ende der Messspitze zu einem Punkt zu überbrücken, von dem sich ein resonanzbewirkender Abschnitt des zweiten und dritten des

elektrischen Leiters zu dem ersten elektrischen Leiter erstreckt. Hierzu kann der geradlinige Abschnitt des zweiten und dritten elektrischen Leiters jeweils in einem spitzen Winkel in den genannten resonanzbewirkenden Abschnitt übergehen, der bzw. die jeweils in einem ebenfalls spitzen Winkel auf den ersten elektrischen Leiter zuläuft bzw. zulaufen. In diesen Resonanzabschnitten können der zweite und dritte elektrische Leiter breiter ausgeführt sein, als in den geradlinigen Abschnitten am Rand des Trägerelements. Insbesondere können sich diese Abschnitte zum ersten elektrischen Leiter zunehmend verjüngen. Dadurch, dass die Resonanzabschnitte des zweiten und dritten elektrischen Leiters in einem spitzen Winkel auf den dritten elektrischen Leiter zulaufen, wird zwischen den Resonanzabschnitten ein

Öffnungswinkel definiert. Dieser bewirkt, dass die Abstrahlung eines in dem

photoleitenden Bereich generierten elektromagnetischen Impulses entlang des ersten elektrischen Leiters in einer Vorzugsrichtung, nämlich in Richtung des

Öffnungswinkels zu der Spitze der Messspitze erfolgt. Die Länge der geradlinigen Abschnitte im Randbereich sowie der weiteren, resonanzbewirkenden geradlinigen Abschnitte kann auf die Abstrahlrichtung optimiert sein. Dies bedeutet, dass durch die Länge der geradlinigen Abschnitte der Öffnungswinkel gewählt werden kann.

Für die Erzeugung besonders starker elektromagnetischer Signale ist es von Vorteil, einen besonders großflächigen photoleitenden Übergang zwischen dem ersten elektrischen Leiter und den Enden des zweiten und dritten elektrischen Leiters vorzusehen und auch den Abstand der Enden zum ersten elektrischen Leiter vergleichsweise groß auszubilden, so dass zur Generierung einer möglichst großen Menge an Ladungsträgern ausreichend photoleitendes Material in dem

photoleitenden Übergang vorliegt. Hierzu können der zweite elektrische Leiter und der dritte elektrische Leiter mit ihren Enden in einem Abstand vor dem dritten elektrischen Leiter jeweils in einen Endabschnitt übergehen, der parallel zum ersten elektrischen Leiter verläuft. Die Endabschnitte liegen dabei vollständig in dem photoleitenden Bereich ein.

Die Länge der Endabschnitte kann mindestens 20 Mikrometer, vorzugsweise mindestens 35 Mikrometer, insbesondere mindestens 50 Mikrometer betragen.

Weiterhin kann der jeweilige Abstand zwischen dem ersten elektrischen Leiter und den Endabschnitten des zweiten und dritten elektrischen Leiters zwischen 5 und 20 Mirkometer, vorzugsweise zwischen 9 und 15 Mikrometer, insbesondere zwischen 11 und 12 Mikrometer betragen.

Erfindungsgemäß kann zwischen dem photoleitenden Bereich und dem hinteren Ende des Trägerelements, d.h. dem der Spitze abwandten Ende der Messspitze, am ersten elektrischen Leiter ein Reflektor angeordnet sein, der sich in Gestalt einer Leiterbahn beidseits senkrecht von dem ersten Leiter weg erstreckt. Der Reflektor sorgt dafür, dass Wellen einer bestimmten Frequenz nicht über den Reflektor hinaus übertragen sondern vollständig an ihm reflektiert werden. Dies verhindert, dass ein im photoleitenden Bereich generierter elektromagnetischer Impuls nach hinten, d.h. sich zu dem rückseitigen Ende der Messspitze ausbreitet. Vielmehr wird ein rücklaufendes Signal an dem Reflektor reflektiert und in Richtung der Spitze abgestrahlt. Durch die Länge des Reflektors kann die Frequenz gewählt werden, für die der Reflektor eine Barriere darstellt. In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Messspitze kann der erste photoleitende Bereich, insbesondere der gemeinsame photoleitende Bereich des Photoschalterpaars, zur Detektion eines

elektromagnetischen Feldsignals dienen, wobei die Messspitze einen zweiten photoleitenden Bereich aufweist, der zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldsignals dient. In diesen zweiten photoleitenden Bereich münden die Elektroden bildenden Enden zweier weiterer elektrischer Leiter, über die durch Anlegen einer Gleichspannung in dem zweiten photoleitenden Bereich ein elektrisches Feld erzeugt werden kann. Eine optische Anregung des zweiten photoleitenden Bereichs durch einen Laserpuls erzeugt einen elektromagnetischen Impuls, der über einen

elektrischen Wellenleiter ausgekoppelt werden kann. Eine derartige Anordnung vereinigt die Funktionalität einer als Detektor ausgeführten Messspitze mit einer als Emitter ausgeführten Messspitze. Dadurch ist es möglich, mit derselben Messspitze Pulse zu erzeugen, diese in ein zu untersuchendes Objekt einzukoppeln und deren Reflektion unmittelbar mit derselben Messspitze wieder zu empfangen, d.h. zu messen. Es können damit Aussagen über die innere Struktur eines abzutastenden Objektes getroffen werden, ohne dass zusätzliche Elemente in einer Messanordnung zur Erzeugung elektromagnetischer Signale vorgesehen werden müssen. Die

Messanordnung wird dadurch erheblich vereinfacht. Die erfindungsgemäße

Messspitze ist daher für bildgebende Verfahren optimal einsetzbar.

Zur Realisierung des zweiten photoleitenden Bereichs als Emitter

elektromagnetischer Feldsignale kann dieselbe elektrische Leiterstruktur verwendet werden, wie sie vorstehend für den ersten photoleitenden Bereich zur Realisierung eines Detektors beschrieben ist. Dabei kann der erste oder ein weiterer sich zur Spitze der Messspitze hin erstreckender elektrischer Leiter in einem Abstand vor den Enden der zwei weiteren elektrischen Leiter verlaufen und mit diesen jeweils einen Photoschalter bilden. Zwischen dem ersten oder dem weiteren Leiter und dem zweiten der zwei weiteren elektrischen Leiter, und dem ersten Leiter oder dem weiteren Leiter und dem dritten der weiteren zwei Leiter ist jeweils eine einstellbare Vorspannung zum Aufbau eines elektrischen Feldes zwischen den Leitern im zweiten photoleitenden Bereich aufbaubar. Gemäß dieser Ausführungsvariante kann der erste elektrische Leiter durch beide photoleitenden Bereiche geführt sein. Alternativ könnte zusätzlich zu dem ersten elektrischen Leiter, der durch den ersten photoleitenden Bereich verläuft, ein weiterer elektrischer Leiter auf dem Trägerelement vorgesehen sein, der sich von dem hinteren Bereich des Trägerelements zu dessen Spitz erstreckt, wobei nur dieser weitere elektrische Leiter durch den zweiten photoleitenden Bereich geführt ist und zwischen den Enden der zwei weiteren elektrischen Leiter in dem zweiten

photoleitenden Bereich liegt.

Bezüglich der erstgenannten Variante, gemäß derer der erste elektrische Leiter durch beide photoleitenden Bereiche geführt ist, kann sich der erste photoleitende Bereich in einem Abstand zwischen einem Viertel und der Hälfte der Länge des ersten elektrischen Leiters und der zweite photoleitende Bereich in einem Abstand zwischen der Hälfte und Dreiviertel der Länge des ersten elektrischen Bereiches vor der Spitze befinden. In dieser Anordnung stören sich die beiden als Detektor und Emitter verwendeten Leitungsstrukturen nicht. Würde dagegen der Detektor im hinteren Bereich angeordnet sein, würde die Strecke, die der erste elektrische Leiter die Radialmode führt, zu einer zeitlichen Aufweitung der Mode führen, wodurch das Messsignal verfälscht werden würde. Daher ist es von Vorteil, den Detektorbereich der Messspitze im vorderen Bereich des Trägerelementes vorzusehen.

Erfindungsgemäß wird des Weiteren eine messtechnische Anordnung zur Detektion elektromagnetischer Feldsignale, insbesondere zur Detektion des Normalvektors eines elektromagnetischen Feldes vorgeschlagen, mit einem Emitter zur

Ausstrahlung eines elektromagnetischen Feldsignals und einem Detektor zur

Detektion eines elektromagnetischen Feldsignals, wobei der Emitter und/oder der Detektor mit einer erfindungsgemäßen Messspitze der vorbeschrieben Art gebildet ist.

Erfindungsgemäß wird im Übrigen eine messtechnische Anordnung zur Detektion elektromagnetischer Feldsignale, insbesondere zur Detektion des Normalvektors eines elektromagnetischen Feldes vorgeschlagen, mit einem Emitter zur

Ausstrahlung und einem Detektor zur Erfassung eines elektromagnetischen Feldsignals, wobei der Emitter und/ oder der Detektor mit einer Messspitze der zuvor beschrieben Art gebildet ist.

Schließlich wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren zur Detektion

elektromagnetischer Feldsignale, insbesondere zur Detektion des Normalvektors eines elektromagnetischen Feldes, unter Verwendung einer Messspitze der vorbeschriebene Art vorgeschlagen, wobei die Messspitze mit balancierten

Vorspannungen zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter sowie dem ersten Leiter und dem dritten Leiter betrieben wird. Wie zuvor beschrieben, ermöglicht dies die Filterung eines ausgedehnten gleichförmigen

elektromagnetischen Feldes, d.h. die durch das Fernfeld erzeugte

Hintergrundstrahlung, die sich ohne Balancierung der Photoschalter in einem deutlichen Messrauschen bemerkbar macht.

Zur Balancierung der Vorspannungen werden die zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter sowie dem ersten Leiter und dem dritten Leiter anzulegenden Spannungen derart eingestellt, bzw. sind diese Spannungen im Betrieb der

Messspitze derart eingestellt, dass der Strom durch den ersten Leiter in einem Knoten, in dem der zweite und dritte Leiter elektrisch verbunden sind, gleich Null ist. Dies bedeutet, dass sich aufgrund der an die Photoschalter angelegten

Vorspannungen die Ströme in dem ersten und dem zweiten Leiter destruktiv überlagern, d.h. betraglich gleich sind und sich lediglich in dem Vorzeichen

unterscheiden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der erfindungsgemäßen Messspitze werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 : erfindungsgemäße Messspitze in einer ersten Variante mit einer

Leiterstruktur zur Detektion elektromagnetischer Feldsignale

Figur 2: Messspitze gemäß Figur 1 mit schematischer Darstellung der

Beschaltung zur Balancierung der Photoschalter Figur 3: Messspitze mit einer Leiterstruktur zur Detektion elektromagnetischer Feldsignale mit verbreitertem Vorderabschnitt des ersten Leiters

Figur 4: Schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen

Messspitze auf einem Messspitzenalter in Draufsicht (a) und in

Seitenansicht (b)

Figur 5: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messspitze

gemäß einer zweiten Variante mit einer Leiterstruktur und einem als Emitter ausgebildeten photoleitenden Bereich zur Erzeugung

elektromagnetischer Feldsignale

Figur 6: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messspitze

gemäß einer dritten Variante mit einem ersten photoleitenden Bereich zur Detektion elektromagnetischer Feldsignale und einem zweiten photoleitenden Bereich zur Erzeugung elektromagnetischer Feldsignale

Figur 7: Vergrößerung der Ausschnitte der photoleitenden Bereiche gemäß

Figur 6

Figur 8: Schematische Darstellung eines Photoschalters

Die Figuren 1 , 3, 5 und 6 zeigen im Folgenden beschriebene vier besonders vorteilhafte und damit bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen photoleitenden Messspitze in schematischer Darstellung, wie sie zur Nahfeld- und Fernfelddetektion, insbesondere zur Detektion der normalen Feldvektorkomponente eines elektromagnetischen Feldsignals eingesetzt werden kann. Figur 2 zeigt demgegenüber eine schematische Darstellung der Beschaltung der Messspitze zur Balancierung der in dem photoleitenden Bereich vorhandenen Photoschalter.

Weiterhin zeigt die Figur 4 die Anordnung und Kontaktierung einer

erfindungsgemäßen Messspitze auf einem Messspitzenhalter einer Messvorrichtung. Figur 7 zeigt eine Vergrößerung der photoleitenden Bereiche der Messspitze gemäß Figur 5. Schließlich ist in Figur 8 das grundlegende Prinzip eines Photoschalters schematisch gezeigt.

Im Einzelnen zeigt Figur 1 eine photoleitende Nahfeldmessspitze 100 zur Detektion elektromagnetischer Feldsignale, insbesondere zur Detektion des Normalvektors eines elektromagnetischen Feldes. Die Messspitze 100 weist ein Trägerelement 140 aus LT Gallium-Arsenid auf, das bei niedriger Temperatur (Low Temperature, LT) gewachsen ist. Ein derartiges Substrat wird als LT-GaAs bezeichnet. Das

Trägerelement 140 weist eine Dicke von weniger als 2 Mikrometern auf, so dass bis in den Terahertz-Bereich eine sehr dämpfungs- und dispersionsarme Übertragung elektromagnetischer Feldsignale möglich ist. Je kleiner die Dicke des

Trägerelementes 140 ist, desto besser ist die Führung der elektromagnetischen Feldsignale.

Auf dem Trägerelement 140 erstreckt sich wenigstens ein erster elektrischer Leiter 120 und ein zweiter elektrischer Leiter 150, die sich in einem durch optische

Anregung in einen photoleitenden Zustand versetzbaren Bereich 160 des

Trägerelements 40 beabstandet gegenüberstehen. Der erste elektrische Leiter 20 dient zur Ein- oder Auskopplung eines elektromagnetischen Feldsignals und ist an dem distalen Ende 151 des zweiten elektrischen Leiters 150, der zur Übertragung eines Photostromsignals dient, vorbeigeführt. Der erste elektrische Leiter 120 entspringt an seinem proximalen Ende 122 in einem Kontaktelement 180 und erstreckt sich zur Spitze 142 der Messspitze 100 hin. In seinem vorderen Abschnitt 124 verjüngt sich die laterale Breite des ersten Leiters 120. Zwischen dem distalen Ende 151 des zweiten elektrischen Leiters 150 und dem ersten elektrischen Leiter 120 ist ein Photoschalter ausgebildet, der zumindest einen Teil des photoleitenden Bereichs 160 bildet und von der Spitze 142 zurückversetzt ist.

Des Weiteren erstreckt sich auf dem Trägerelement 140 ein dritter elektrischer Leiter 155, der ebenfalls zur Übertragung eines Photostromsignals dient. Auch an seinem distalem Ende 156 ist der erste elektrische Leiter 120 vorbeigeführt ist, so dass zwischen dem distalen Ende 156 des dritten elektrischen Leiters 155 und dem ersten elektrischen Leiter 120 ein Photoschalter ausgebildet ist, der zumindest einen Teil des photoleitenden Bereichs 160 bildet und von der Spitze 140 zurückversetzt ist. Das Trägerelement 140 ist symmetrisch, wobei die Photoschalter einen gemeinsamen photoleitenden Bereich 160 bilden.

Die elektrischen Leiter 120, 150, 155 sind in der Art von Leiterbahnen auf dem Trägerelement linienförmige aufgebracht. Sie bilden Wellenleiter zur Führung von Moden. In den ersten Wellenleiter kann an seinem distalen Ende 125, d.h. an der vordersten Stelle der Spitze 142 ein elektromagnetisches Signal eingekoppelt werden. Dies erfolgt dadurch, dass in dem ersten Leiter 120 eine Radialmode E_RM angeregt wird. Der zweite und der dritte elektrische Leiter 150, 155 stellen

Zuleitungen zu den Elektroden dar, die von den Enden 151 , 156 der beiden elektrischen Leiter 150, 155 im photoleitenden Bereich 160 gebildet werden.

Der erste elektrische Leiter 120 erstreckt sich von einem hinteren Bereich 144 der Messspitze 100 entlang der Symmetrieachse zur Spitze 142 und verläuft in einem Abstand 161 , 162 (siehe Figur 7) vor den Enden 151 , 156 des zweiten und dritten elektrischen Leiters 150, 155 durch den photoleitenden Bereich 160. Der

photoleitende Bereich 160 liegt demgemäß auf der Symmetrieachse der Messspitze 100. Zwischen dem ersten elektrischen Leiter 120 und den Enden 151 , 156 des zweiten und dritten elektrischen Leiter 150, 155 ist jeweils ein Photoschalter ausgebildet ist, dessen Funktionsweise nachfolgend anhand Figur 8 beschrieben wird.

Das Trägerelement 140 entspricht in seiner Grundform einem gleichschenkligen Dreieck. Die Schenkellänge beträgt 1 ,152 mm und die Länge zwischen den beiden gleichen Schenkeln liegende Seite 1 ,162 mm. Die beiden Schenkel laufen damit in einem Winkel von etwa 60° aufeinander zu. Die Symmetrieachse dieses

Trägerelementes 140 entspricht der Höhe auf der zwischen den gleichen Schenkeln liegenden Seite. An diesem hinteren Ende 144 des Trägerelements 140 sind drei Kontaktflächen 180 vorgesehen, wobei jeder der elektrischen Leiter 120, 150, 155 in einem dieser Kontaktelemente 180 endet.

Der zweite elektrische Leiter 150 und der dritte elektrische Leiter 155 erstrecken sich jeweils symmetrisch zum ersten elektrischen Leiter 120 von dem hinteren Ende 144 des Trägerelements 140, aus den Kontaktflächen 180 entspringend, zunächst in einem geraden Abschnitt 152, 157 im peripheren Bereich des Trägerelementes 140, d.h. parallel zu den das Trägerelement begrenzenden Kanten in Richtung des photoleitenden Bereichs 160. Nach etwa der Mitte der lateralen Erstreckung des ersten elektrischen Leiters 120 gehen die geradlinigen Abschnitte 152, 157 der beiden elektrischen Leiter 150, 155 jeweils in einen gebogenen Abschnitt 153, 158 über, wobei diese Abschnitte 153, 158 im Wesentlichen senkrecht zum ersten elektrischen Leiter 120 auf diesen zulaufen. Dies ist als Detailvergrößerung in Figur 7 dargestellt.

Die Enden 151 , 156 des zweiten und dritten elektrischen Leiters 150, 155 enden in dem photoleitenden Bereich 160 gegenüberliegend, wobei der erste elektrische Leiter 120 mittig zwischen den beiden Enden 151 , 156 durch den photoleitenden Bereich 160 durchgeführt ist. Die Enden 151 , 56 sind kantig ausgebildet, so dass entlang des gesamten Querschnitts des zweiten und dritten elektrischen Leiters derselbe Abstand 161 , 162 zu dem ersten elektrischen Leiter 120 vorliegt. Dieser Abstand beträgt gemäß dem bevorzugten Beispiel in Figur 7 ca. 3,5 Mikrometer. Demgegenüber ist die laterale Breite des zweiten und des dritten elektrischen Leiters 150, 155 auf dem Trägerelement 140 bevorzugt mit 5 Mikrometern gewählt. Das Ende 151 des zweiten elektrischen Leiters bildet die Elektrode des ersten

Photoschalters des photoleitenden Bereichs 160, wobei die zweite Elektrode dieses Photoschalters durch den ersten elektrischen Leiter 120 gebildet ist. In

entsprechender Weise ist die erste Elektrode des zweiten Photoschalters durch das Ende 156 des dritten elektrischen Leiters 155 gebildet und die zweite Elektrode des zweiten Photoschalters durch den ersten elektrischen Leiter 120 gebildet. Die beiden Elektroden eines Photoschalters sind jeweils über das photoleitende Trägerelement 140 miteinander verbunden.

Figur 8 zeigt einen photoleitenden Schalter nach einem bekannten Prinzip. Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise sind die Bezugsziffern aus Figur 1 für die gleichbedeutenden Elemente des Photoschalters übernommen. Der photoleitende Schalter besteht aus einem Substrat 163, welches für eine anregende

Femtosekunden-Laserstrahlung (fs-Puls) transparent ist, beispielsweise Safir. Auf dem Substrat 163 befindet sich ein Trägerelement 140 aus einem photoleitenden Material. Ein derartiges photoleitendes Material kann beispielsweise Low Temperature Gallium-Arsenid sein, wie es auch das Trägerelement 140 bevorzugt verwendet werden kann, da es als Materialeigenschaften eine kurze

Ladungsträgerlebensdauer und eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit aufweist. Durch die genannten Eigenschaften wird eine möglichst hohe Grenzfrequenz für die Pulserzeugung erreicht. Auf dem Halbleitermaterial 140 sind Metallelektroden 120, 150 angebracht, die mit einer Gleichspannung einer Spannungsquelle 138

beaufschlagt werden. Wird das Halbleitermaterial 140 mit Lichtpulsen eines

Femtosekunden-Lasers durch das Substrat 163 hindurch optisch angeregt und ist die Wellenlänge dieses Pulses klein genug, um Elektronen über die Bandlücke des Halbleitermaterials 140 anzuregen, so entstehen im Halbleiter 140 freie Elektronen- Loch-Paare. Diese photogenerierten Ladungsträger werden im elektrischen Feld, das durch die angelegte Gleichspannung über den Metallelektroden 120, 150 erzeugt wird, beschleunigt und verursachen einen Stromfluss über den Elektroden 120, 50, der auch als Photostrom bezeichnet wird. Dieser Photostrom kann gemessen werden und entspricht einem elektrischen Impuls im Terahertz-Bereich.

Wird das Photoschalter der erfindungsgemäßen Messspitze 100 mit einer

Gleichspannung versorgt, so dass sich zwischen den dritten Leiter 155 und dem ersten Leiter 120 sowie zwischen dem ersten Leiter 120 und dem zweiten Leiter 150 ein elektrisches Feld in dem Trägerelement 140 ausbildet, und wird der photoleitende Bereich 160 mit Laserlicht bestrahlt, und erreicht dann zusätzlich eine in dem ersten Leiter 120 angeregte Radialmode den photoleitenden Bereich, wird das

Photoschalterpaar leitend und es fließt ein Photostrom, der die Detektion eines elektromagnetischen Feldsignals angibt. Da auch eine Feldkomponente, die vektoriell normal zur Oberfläche der Messspitze 100 ausgerichtet ist, eine

Radialmode in dem ersten Leiter 120 anregen kann, ist mit der erfindungsgemäßen Messspitze 100 ohne mechanische Drehung derselben eine Detektion der

Normalkomponente elektromagnetischer Feldsignale möglich.

Figur 2 veranschaulicht die Beschaltung der Messspitze 100 nach Figur 1 für eine Ausbalancierung der beiden Photoschalter des Photoschalterpaars. Zur

Balancierung der Photoschalter werden die Vorspannungen zwischen den Leitern 120, 150, 155 derart eingestellt, dass der Strom l_PC durch den ersten Leiter 120 in einen Knoten 135, in dem der zweite und der dritte Leiter 150, 155 elektrisch verbunden sind, gleich null ist. Ann dies der Fall ist, kann mittels eines

Stromessgeräts 130 festgestellt werden, dass zwischen den ersten Leiter 120 und die parallelgeschalteten Photoschalter geschaltet ist. Wird, wie in dem linken Bild a gezeigt, eine Radialmode E M in den ersten elektrischen Leiter 12 eingekoppelt, fließt durch den ersten Leiter ein Photostrom, der ungleich null ist. Wird dagegen keine Mode angeregt, so dass nur das homogene, schwache elektromagnetische Fernfeld EF die Spitze 142 der Messspitze 100 durchsetzt, heben sich die betraglich gleichen, entgegengesetzt gerichteten Photoströme in dem zweiten und dritten Leiter 150, 155 gegeneinander auf, so dass in dem ersten Leiter 120 kein Photostrom fließt. Dies ist in dem rechten Bild b dargestellt.

Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Messspitze 200 mit einer

Emitterstruktur. Die Variante unterscheidet sich von der Messspitze 100 gemäß Figur 1 darin, dass der zweite und dritte elektrische Leiter 250, 255 keinen gebogenen Abschnitt sondern einen geraden Abschnitt 253, 258 aufweisen, der einen Übergang von dem geraden Abschnitt 252, 257 am Rand des Trägerelements zu dem

photoleitenden Bereich 260 bildet. Der Übergang erfolgt in einem spitzen Winkel, wobei auch die geraden Übergangsbereiche 253, 258 in einem spitzen Winkel auf den ersten Leiter 120 gerichtet sind. Durch die spitzen Winkel werden

Diskontinuitäten ausgebildet, so dass die Übergangsbereiche 253, 258 zu

Resonanzelementen werden. Der photoleitende Bereich 260 ist in dieser Ausführung im hinteren Bereich des ersten elektrischen Leiters vorgesehen, so dass es sich in einem Abstand zwischen der Hälfte und drei Viertel der Länge des ersten

elektrischen Leiters 120 vor der Spitze 142 befindet.

Der zweite elektrische Leiter 250 und der dritte elektrische Leiter 255 gehen an ihrem jeweiligen distalen Ende 251 , 256 in einem Abstand 26 , 262 vor dem ersten elektrischen Leiter 120 jeweils in einen Endabschnitt 251 , 256 über, der jeweils parallel zum ersten elektrischen Leiter 120 verläuft. Eine Vergrößerung der

Endabschnitte 251 , 256 ist in Figur 7 dargestellt. Der Elektrodenabstand 261 , 262 beträgt gemäß dieses Beispiels 1 1.3 Mikrometer, die Länge der Endabschnitte 251 , 256 beträgt 50 Mikrometer. Die Endabschnitte 251 , 256 weisen des Weiteren eine größere laterale Breite auf als der erste elektrische Leiter 120. Im Gegensatz dazu sind die Enden 151 ,156 bei der ersten Variante der Messspitze 00 mit beispielhaft 5 Mikrometer schmaler als der erste Leiter 120 ausgeführt.

In Figur 3 ist des Weiteren ein Reflektor 290 dargestellt, der sich senkrecht von dem ersten Leiter 120 weg erstreckt. Er verhindert, dass elektromagnetische Wellen, die von dem photoleitenden Bereich 260 in dem ersten Leiter 120 angeregt werden, sich nicht nach hinten sondern nach vorne, d.h. zur Spitze der Messspitze ausbreiten. Der Reflektor 290 ist wellenlängenspezifisch, wobei die Wellenlänge respektive die Frequenz der Wellen, die von dem Reflektor 290 reflektiert werden, abhängig von seiner Länge ist.

Figur 4 zeigt eine modifizierte Ausführung des ersten elektrischen Leiters 120 gegenüber der in Figur 1 gezeigten Messspitze 00. Der vordere Abschnitt 124 des ersten Leiters 120 bildet ein Resonanzelement, das eine Länge von etwa 80

Mikrometern aufweist. Die Länge bestimmt die Resonanzfrequenz des

Vorderabschnitts 124, für die Messspitze nur noch empfindlich ist, beispielsweise für 1 THz. Aus Sicht des ersten Leiters 120 in Richtung der Spitze 142 unmittelbar vor diesem Resonanzelement ist eine Diskontinuität in Form einer Unterbrechung 123 vorgesehen. Die Länge dieser Unterbrechung 123 ist für den Grad der Ankopplung entscheidend, d.h. die Stärke der Übertragung der in dem Resonanzelement ausgebildeten Welle in den restlichen ersten Leiter 120. Eine schwache Ankopplung bei langer Unterbrechung 123 führt zu einer hohen Messgüte, da die Radialmode in dem restlichen ersten elektrischen Leiter länger schwingen kann. Allerdings wird die Mode nur gering angeregt, so dass das Photostromsignal schwach ist und

entsprechen verstärkt werden muss. Eine kürzere Lücke 123 ergibt zwar eine bessere Ankopplung, führt jedoch zu einer schlechten Messgüte. Ein guter

Kompromiss liegt bei Unterbrechungen von ca. 10 Mikrometer vor.

Figur 5 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer Messspitze 300 mit einer kombinierten Leiterstruktur für die Detektion und Emission elektromagnetischer Signale. Diese Messspitze 300 vereint die elektrischen Leiter gemäß der in Figur 1 gezeigten Messspitze 100 und diejenigen der in Figur 3 gezeigten Messspitze 200. Der erste elektrische Leiter 120 ist durch zwei photoleitende Bereiche 160, 260 durchgeführt bzw. symmetrisch an den Enden 151 , 156 bzw. Endabschnitten 251 , 256 des zweiten und dritten elektrischen Leiters 150, 155 sowie weiteren zwei Leitern 250, 255 vorbeigeführt. Der bezüglich der Spitze 142 vordere photoleitende Bereich 160 dient als Detektor, der hintere photoleitende Bereich als Emitter.

Figur 6 zeigt einen Messspitzenhalter 110 in Draufsicht (Figur 6a) und in

Seitenansicht (Figur 6b). Der Messspitzenhalter 110 besteht aus einem Quarzglas, auf dem elektrische Leiterbahnen 116, 117 und 118 aufgebracht sind. Die

Leiterbahnen 16, 117 und 118 sind über eine elektrische Kontaktierung 112 mit den Kontaktflächen 180 der Messspitze 100, 200, 300 verbunden. Der Messspitzenhalter 110 weist eine dreieckige Grundform auf, wobei deren Spitze abgeschnitten ist. Der Messspitzenhalter 10 kann eine beliebige der genannten Messspitzen 100, 2000, 300 halten, wobei die Messspitze 100, 200, 300 an ihrem hinteren Ende 144 auf dem Messspitzenhalter 110 aufliegt und über die vordere Kante des Messspitzenhalters 110 hervor steht. Sie ist somit an ihrer Spitze 142 freistehend, so dass sie nah an ein Messobjekt herangeführt oder sogar mit diesem Kontakt gebracht werden kann.

Bezugszeichenliste:

100 photoleitende Messspitze, erste Ausführungsvariante

120 erster elektrischer Leiter, Mittelleiter

122 proximales Ende des ersten elektrischen Leiters

123 Unterbrechung im ersten elektrischen Leiter

124 vorderer Abschnitt des ersten elektrischen Leiters

125 distales Ende des ersten elektrischen Leiters

30 Strommessgerät

135 Knoten

138 Spannungsquelle

140 Trägerelement

142 Spitze der Messspitze/ des Trägerelements

150 zweiter elektrischer Leiter

151 distales Ende des zweiten elektrischen Leiters, Elektrode

152 geradlinier Abschnitt des zweiten elektrischen Leiters

153 gebogener Abschnitt des zweiten elektrischen Leiters

155 dritter elektrischer Leiter 156 distales Ende des dritten elektrischen Leiters, Elektrode

157 geradlinier Abschnitt des dritten elektrischen Leiters

158 gebogener Abschnitt des dritten elektrischen Leiters

160 photoleitender Bereich

161 Abstand zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem Ende des zweiten elektrischen Leiters

162 Abstand zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem Ende des dritten elektrischen Leiters

163 Substrat

180 Kontaktflächen

200 photoleitende Messspitze, zweite Ausführungsvariante

250 zweiter elektrischer Leiter

251 distales Ende des zweiten elektrischen Leiters, Endabschnitt, Elektrode

252 geradliniger Abschnitt des zweiten elektrischen Leiters

253 weiterer gerader Abschnitt des zweiten elektrischen Leiters

255 dritter elektrischer Leiter

256 distales Ende des dritten elektrischen Leiters, Endabschnitt, Elektrode

257 geradliniger Abschnitt des dritten Leiters

258 weiterer gerader Abschnitt des dritten elektrischen Leiters

260 photoleitender Bereich

261 Abstand zweiter elektrischer Leiter zu erstem elektrischen Leiter

262 Abstand dritter elektrischer Leiter zu erstem elektrischen Leiter

290 Reflektor

300 photoleitende Messspitze

Claims

Ansprüche

1. Photoleitende Messspitze (100, 200, 300) zur Erzeugung und/ oder Detektion elektromagnetischer Feldsignale (EF, ER_M), insbesondere zur Detektion des Normalvektors (E_RM ) eines elektromagnetischen Feldes, mit einem

Trägerelement (140), insbesondere einem Halbleitersubstrat, auf dem sich wenigstens ein erster und ein zweiter elektrische Leiter (120, 150, 250, 155, 255) erstrecken, die sich in einem durch optische Anregung in einen

photoleitenden Zustand versetzbaren Bereich (160, 260) des Trägerelements (140) beabstandet gegenüberstehen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Leiter (120) zur Ein- oder Auskopplung eines

elektromagnetischen Feldsignals dient und an dem distalen Ende (151 , 156, 251 , 256) des zweiten elektrischen Leiters (150, 250, 155, 255), der zur Übertragung eines Photostromsignals dient, vorbeigeführt ist und sich zur Spitze (142) der Messspitze (100, 200, 300) hin erstreckt, wobei zwischen dem distalen Ende (151 , 156, 251 , 256) des zweiten elektrischen Leiters (150, 250, 155, 255) und dem ersten elektrischen Leiter (120) ein Photoschalter ausgebildet ist, der zumindest einen Teil des photoleitenden Bereichs ( 60, 260) bildet und von der Spitze (142) zurückversetzt ist.

2. Messspitze (100, 200, 300) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass sich auf dem Trägerelement (140) ein dritter elektrischer Leiter (155, 255) erstreckt, der zur Übertragung eines Photostromsignals dient, und an dessen distalem Ende (156, 256) der erste elektrische Leiter (120) vorbeigeführt ist, wobei zwischen dem distalen Ende (156, 256) des dritten elektrischen Leiters (155, 255) und dem ersten elektrischen Leiter (120) ein Photoschalter ausgebildet ist, der zumindest einen Teil eines photoleitenden Bereichs (160, 260) bildet und von der Spitze (140) zurückversetzt ist.

3. Messspitze (100, 200, 300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die distalen Enden (151 , 156, 251 , 256) des zweiten und des dritten elektrischen Leiters (150, 155, 250, 255) in einem gemeinsamen

photoleitenden Bereich (160, 260) gegenüberliegen und der erste elektrische Leiter (120) zwischen den beiden Enden ( 51 , 156, 251 , 256) des zweiten und des dritten elektrischen Leiters (150, 155, 250, 255) hindurchgeführt ist.

4. Messspitze (100, 200, 300) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Leiter (120) und dem zweiten Leiter (150, 250) und dem ersten Leiter (120) und dem dritten Leiter (155, 255) jeweils eine einstellbare elektrische Vorspannung aufgebaut ist.

5. Messspitze (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass der erste elektrische Leiter (120) mittig zwischen den beiden Enden (15 , 156, 251 , 256) des ersten und des zweiten elektrischen Leiters (150, 155, 250, 255) vorbeigeführt ist.

6. Messspitze (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie symmetrisch ist und sich der erste elektrische Leiter (120) geradlinig entlang der Symmetrieachse des Trägerelements (140) erstreckt.

7. Messspitze (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste elektrische Leiter (120) in einem vorderen Abschnitt (124) im Bereich der Spitze (142) des Trägerelements (140) zu seinem distalen Ende (125) hin zunehmend verjüngt.

8. Messspitze (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Leiter (120) an seinem distalen Ende (125) abgerundet ist.

9. Messspitze (100, 200, 300) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch

gekennzeichnet, dass der erste elektrische Leiter (120) vor seinem vorderen Abschnitt (124) eine Diskontinuität, insbesondere eine Unterbrechung (123), Einschnürung oder Aufweitung, zur Ausbildung eines Resonatorelements aufweist.

10. Messspitze (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der photoleitende Bereich (160, 260) in einem Abstand zwischen einem Viertel und der Hälfte oder der Hälfte und drei Viertel der Länge des ersten elektrischen Leiters ( 20) vor der Spitze (142) befindet.

11.Messspitze (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und/ oder der dritte elektrische Leiter (150, 155, 250, 255) in zumindest einem Abschnitt ( 52, 157, 252, 257) geradlinig verlaufen.

12. Messspitze (100, 200, 300) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und/ oder der dritte elektrische Leiter (150, 155, 250, 255) in dem geradlinigen Abschnitt (152, 157, 252, 257) im peripheren Bereich des Trägerelements (140) von einem hinteren Abschnitt zu einem vorderen

Abschnitt des Trägerelements (140) verlaufen.

13. Messspitze (100, 300) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des ersten und/ oder zweiten elektrischen Leiters (150, 155) zur Vermeidung winkliger Strukturen im Übergang vom photoleitenden Bereich (160, 260) zu dem geradlinigen Abschnitt (152, 157) durch einen

bogenförmigen Abschnitt (153, 158) gebildet ist.

14. Messspitze (100, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Enden (151 , 156) des zweiten und/ oder des dritten elektrischen Leiters ( 50, 55, 250, 255) eine im Wesentlichen parallel zum dritten elektrischen Leiter (120) verlaufende Stirnseite besitzen.

15. Messspitze (100, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Abstand (161 , 162) zwischen dem ersten elektrischen Leiter (120) und dem Ende ( 5 , 56) des zweiten und/ oder dritten elektrischen Leiters (150, 155) zwischen einem und 10 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 2 und 6 Mikrometer, insbesondere zwischen 3 und 4 Mikrometer beträgt.

16. Messspitze (200, 300) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der geradlinige Abschnitt (252, 257) des zweiten und/ oder dritten elektrischen Leiters (250, 255) in einem spitzen Winkel in einen weiteren geraden Abschnitt (253, 258) übergeht, mit dem der erste und/ oder zweite elektrische Leiter (250, 255) in einem ebenfalls spitzen Winkel auf den ersten elektrischen Leiter (120) zuläuft/ zulaufen.

17. Messspitze (200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Leiter (250) und/ oder der dritte elektrische Leiter (255) an seinem distalen Enden (251 , 256) in einem Abstand (261 , 262) vor dem ersten elektrischen Leiter (120) jeweils in einen

Endabschnitt (251 , 256) übergeht, der bzw. die parallel zum ersten

elektrischen Leiter (120) verläuft/ verlaufen.

18. Messspitze (200, 300) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge eines Endabschnitts (251 , 256) mindestens 20 Mikrometer, vorzugsweise mindestens 35 Mikrometer, insbesondere mindestens 50

Mikrometer beträgt. 9. Messspitze (200, 300) nach einem der Anspruch 1 bis 12 oder 16 bis 18,

dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (261 , 262) zwischen dem ersten elektrischen Leiter (120) und dem Ende (251 , 256) des ersten und/ oder zweiten elektrischen Leiters (250, 255) zwischen 5 und 20 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 9 und 15 Mikrometer, insbesondere zwischen 11 und 12 Mikrometer beträgt.

20. Messspitze (200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass zwischen dem photoleitenden Bereich (260) und dem der Spitze (142) gegenüberliegenden, proximalen Ende (122) des ersten elektrischen Leiters (120) ein Reflektor (290) liegt, der sich in Gestalt einer Leiterbahn beidseits senkrecht von dem ersten elektrischen Leiter (120) weg erstreckt.

21.Messspitze (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der photoleitende Bereich (160) zur Detektion eines elektromagnetischen Feldsignals dient, und die Messspitze (300) einen zweiten photoleitenden Bereich (260) zur Erzeugung eines

elektromagnetischen Feldsignals aufweist, in den zwei weitere elektrische Leiter (250, 255) mit ihren Elektroden bildenden Enden (251 , 256) münden.

22. Messspitze (300) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Leiter (120) durch beide photoleitenden Bereiche (160, 260) durchgeführt ist und in einem Abstand (261 , 262) vor den Enden (251 , 256) der zwei weiteren elektrischen Leiter (250, 255) verläuft.

23. Messspitze (300) nach einem der auf Ansprüche 16 bis 20 rückbezogenen Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei weiteren elektrischen Leiter (250, 255) wie der zweite und der dritte elektrische Leiter (250, 255) ausgebildet sind.

24. Messspitze (300) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch

gekennzeichnet, dass sich der erste photoleitende Bereich (160) in einem Abstand zwischen einem Viertel und der Hälfte der Länge des ersten elektrischen Leiters (120) und der zweite photoleitende Bereich (260) in einem Abstand zwischen der Hälfte und drei Viertel der Länge des ersten

elektrischen Leiters ( 20) vor der Spitze (142) befindet.

25. Messtechnische Anordnung zur Detektion elektromagnetischer Feldsignale (EF, ER ), insbesondere zur Detektion des Normalvektors (E_RM ) eines elektromagnetischen Feldes, mit einem Emitter zur Ausstrahlung eines elektromagnetischen Feldsignals und einem Detektor, dadurch

gekennzeichnet, dass der Emitter und/ oder der Detektor mit einer

Messspitze (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche gebildet ist.

26. Verfahren zu Detektion elektromagnetischer Feldsignale (EF, ERM),

insbesondere zur Detektion des Normalvektors (ER_M ) eines

elektromagnetischen Feldes, unter Verwendung einer Messspitze (100, 200, 300) nach einem Ansprüche 2 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspitze (100, 200, 300) mit balancierten Vorspannungen zwischen dem ersten Leiter (120) und dem zweiten Leiter (150, 250) sowie dem ersten Leiter (120) und dem dritten Leiter (155, 255) betrieben wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zur

Balancierung der Vorspannungen die zwischen dem ersten Leiter (120) und dem zweiten Leiter (150, 250) und dem ersten Leiter (120) und dem dritten Leiter (155, 255) anzulegenden Spannungen derart eingestellt werden/ eingestellt sind, dass der Strom (l_PC) durch den ersten Leiter (120) in einen Knoten (135), in dem der zweite und der dritte Leiter (150, 155, 250, 255) elektrisch verbunden sind, gleich null ist.