JP2001522460A - 微細加工推論型光−熱ガス・センサ - Google Patents
微細加工推論型光−熱ガス・センサInfo
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.放射線を供給する手段と、 前記放射線を供給する手段のすぐ近くの放射線をフィルタに通す手段と、 前記放射線をフィルタに通す手段のすぐ近くの放射線の一部を遮る手段と、 前記放射線をフィルタに通す手段のすぐ近くのガスまたは流体を含む手段と、 前記ガスまたは流体を含む手段のすぐ近くの、ガスまたは流体が前記ガスまた は流体を含む手段に入りまたは出ることを可能にする手段と、 前記放射線の一部を遮る手段のすぐ近くの前記ガスまたは流体の温度を検出す る手段とを含むガスまたは流体を感知する手段。 2.前記ガスまたは流体を感知する手段の一部が微細加工される請求項1に記載 のガスまたは流体を感知する手段。 3.前記放射線をフィルタに通す手段が、第1の波長で放射線を通す狭帯域フィ ルタであり、 前記放射線を供給する手段からの放射線が、変動する強度を有し、 前記第1の波長に放射線の吸収を有するガスまたは流体は、変動する強度を有 する放射線の吸収のために温度が変動し、さらに、 前記温度を検出する手段が、前記ガスまたは流体を含む手段のガスまたは流体 の温度の変動の速度を検出する請求項2に記載のガスまたは流体を感知する手段 。 4.さらに、前記ガスまたは流体の温度を検出する手段による放射線の直接吸収 を減少させる手段を含む請求項3に記載のガスまたは流体を感知する手段。 5.さらに、複数の波長で放射線を発生させる手段を含む請求項4に記載のガス または流体を感知する手段。 6.さらに、流体またはガスの温度を測定する複数の手段を含む請求項5に記載 のセンサ。 7.第1のウエハと、 前記第1のウエハに形成された発光体と、 前記第1のウエハに形成された第2のウエハと、 前記第2のウエハに形成された放射線フィルタと、 前記放射線フィルタに形成された第3のウエハと、 前記第3のウエハに形成された温度検出器と、 前記温度検出器に形成された第4のウエハとを含み、 前記第3のウエハが放射線マスクを含み、 前記第4のウエハが前記温度検出器の上にキャビティを形成するガス/流体セ ンサ。 8.ウエハがシリコンである請求項7に記載のセンサ。 9.前記ウエハの少なくとも1つが、ガラスである請求項7に記載のセンサ。 10.前記放射線フィルタが、第1の波長を有する放射線を通す狭帯域フィルタ であり、 感知されるガスまたは流体が、前記第1の波長に吸収波長を有し、さらに、 前記キャビティが、前記センサのまわりの周囲環境のガスまたは流体が前記キ ャビティに入りおよび前記キャビティから出るように、少なくとも1つのオリフ ィスを有する請求項8に記載のセンサ。 11.前記温度検出器が、複数の熱的に分離された感知素子を含み、 前記放射線マスクが、放射線が前記複数の熱感知素子に当たるのを実質的に防 ぐための放射線を遮る領域、および放射線が前記複数の感知素子のすぐ近くのガ スまたは流体を加熱させるようにする放射線透過領域を有し、さらに、 前記発光体より来て、前記第2のウエハ、放射線フィルタ、放射線マスクの前 記放射線透過領域を通過し前記キャビティに入る放射線が、変動する強度を有す る請求項10に記載のセンサ。 12.前記複数の感知素子が、放射線の直接吸収を最小にするために反射層を有 する請求項11に記載のセンサ。 13.前記キャビティおよび前記複数の熱的に分離された感知素子が微細加工さ れる請求項12に記載のセンサ。 14.前記キャビティの中にあり、前記第3のウエハからの放射線によって衝突 されるガスまたは流体は、前記ガスまたは流体が前記第1の波長に吸収波長を持 てば、変化した量で温度が変動する請求項13に記載のセンサ。 15.前記温度検出器が、前記キャビティのガスまたは流体の温度の変化を感知 することができ、 前記温度検出器が、前記キャビティのガスまたは流体の温度の変化の大きさを 示す信号を出力することができ、 前記温度の変化の大きさが、前記キャビティの中の、結果的には、前記センサ の周囲環境の前記第1の波長に吸収波長を有する前記ガスまたは流体の濃度量を 示す請求項14に記載のセンサ。 16.さらに、プロセッサを含み、 前記第1の波長に吸収波長を有する前記ガスまたは流体の濃度量を示す前記温 度検出器からの信号が、前記プロセッサに行き、さらに、 前記プロセッサが、前記温度検出器からの信号を処理し、他のガスまたは流体 の存在、ならびに/あるいは将来または現在または過去の化学的または物理的な 活量を示す推定情報を提供する請求項15に記載のセンサ。 17.前記第1の波長がCOの吸収波長にある請求項16に記載のセンサ。 18.前記第1の波長がCO2の吸収波長にある請求項16に記載のセンサ。 19.前記プロセッサが、燃焼生成物のある濃度量の存在を推定するために、特 定のガスまたは流体のある濃度量を示す情報のテーブルを含み、さらに、 燃焼生成物のある濃度量の存在が、前記特定のガスまたは流体のある濃度量の 存在によって、後者の濃度量が前記燃焼生成物のある濃度量よりも最大で数桁大 きいために、より正確に推定される請求項18に記載のセンサ。 20.さらに、前記第1のウエハに形成された集積回路を含み、前記集積回路が 前記プロセッサを含む請求項16に記載のセンサ。 21.さらに、前記第4のウエハに形成された集積回路を含み、前記集積回路が 前記プロセッサを含む請求項16に記載のセンサ。 22.さらに、前記第2のウエハに形成された前記第1の波長に対する反射防止 被膜を含む請求項19に記載のセンサ。 23.第1のウエハと、 前記第1のウエハの第1の表面に形成された少なくとも1つのマイクロ発光体 と、 前記少なくとも1つのマイクロ発光体のすぐ近くの第1の表面を有し、真空を 密封する第2のウエハと、 前記第2のウエハの第2の表面に形成された第1の波長の狭帯域フィルタと、 前記狭帯域フィルタのすぐ近くの第1の表面を有する第3のウエハと、 前記第3のウエハの第2の表面に形成された複数のピットであって、前記複数 のピットの各々が前記ピットに当たる放射線を実質的に反射する複数のピットと 、 前記第3のウエハの前記第2の表面に形成された複数の領域であって、各領域 が前記第1の波長の放射線を実質的に透過する複数の領域と、 前記第3のウエハの前記第2の表面のすぐ近くの複数の熱センサであって、前 記複数の熱センサの各熱センサが前記複数の熱センサのピットの上に位置付けら れている複数の熱センサと、 前記複数の熱センサと前記第3のウエハの前記第2の表面からある距離で隣り 合う第1の表面を有し、前記センサのまわりの周囲環境からガスまたは流体がそ のキャビティに入りおよび/またはそのキャビティから出る開口を有するキャビ ティを形成する第4のウエハとを含む微細加工集積回路ガス/流体センサ。 24.さらに、前記第1のウエハの第2の表面に、前記少なくとも1つのマイク ロ発光体まで前記第1のウエハを通して形成された第1のウエハ貫通接点と、 前記第1のウエハの第2の表面に、前記複数の熱センサまで前記第1、第2お よび第3のウエハを通して形成された第2のウエハ貫通接点とを含む請求項23 に記載のセンサ。 25.さらに、前記第1のウエハの前記第2の表面に形成された集積回路を含む 請求項24に記載のセンサ。 26.さらに、前記第2のウエハの前記第1の表面に形成された反射防止被膜を 含む請求項25に記載のセンサ。 27.前記少なくとも1つのマイクロ発光体から出て来て前記反射防止被膜、前 記第2のウエハ、前記狭帯域フィルタを通過する放射線において、前記狭帯域フ ィルタからの前記放射線の第1部分が前記第3のウエハの前記第2の表面に形成 された前記複数のピットによって反射され、さらに前記狭帯域フィルタからの前 記放射線の第2部分が前記複数のピットのどれも形成されていないところで前記 第3のウエハを通過し、 前記第3のウエハを通過する放射線によって衝突される前記キャビティのガス または流体は、前記ガスまたは流体が前記第1の波長に吸収波長を有する場合に 、温度が変化し、 前記第3のウエハを通過する放射線によって衝突される前記キャビティのガス または流体が、前記第1の波長にない吸収波長を有する場合に、実質的に固定し た量で温度が変化し、さらに、前記ガスまたは流体が前記第1の波長に吸収波長 を有する場合に、増加した量で温度が変化し、 前記複数の熱センサが前記ガスまたは流体の温度の変化を感知できる請求項2 6に記載のセンサ。 28.前記複数の熱センサが、前記ガスまたは流体の前記温度の変化の大きさを 示す信号を出力し、 前記温度の変化の大きさが、前記キャビティの、結果として前記ガス/流体セ ンサの周囲環境の前記ガスまたは流体の濃度量を示す請求項27に記載のセンサ 。 29.さらに、プロセッサを含み、 前記第1の波長に吸収波長を有する前記ガスまたは流体の濃度量を示す前記複 数の熱センサからの信号が、前記プロセッサに行き、さらに、 前記プロセッサが、前記検出器からの信号を処理し、他のガスまたは流体の存 在、ならびに/あるいは将来または現在または過去の化学的または物理的な活量 を示す推定情報を提供する請求項28に記載のセンサ。 30.前記プロセッサが、他のガスまたは流体のある濃度量の存在を推定するた めに、特定のガスまたは流体のある濃度量を示す情報のテーブルを含み、さらに 、 他のガスまたは流体のある濃度量の存在が、前記特定のガスまたは流体のある 濃度量の存在によって、後者の濃度量が前記他のガスまたは流体のある濃度量よ りも最大で数桁大きいために、より正確に推定される請求項29に記載のセンサ 。 31.前記第1の波長がCO2の吸収波長にあり、さらに、 CO2の存在がある燃焼生成物の存在を示す請求項30に記載のセンサ。 32.熱電センサのアレイと、 前記熱電センサのアレイに最も近くかつ第1の距離にある狭帯域フィルタであ って、前記熱電センサのアレイと前記狭帯域フィルタの間に空間が形成される狭 帯域フィルタと、 前記狭帯域フィルタに形成されるシャドウ・マスクと、 前記狭帯域フィルタのすぐ近くに位置付けられた発光体とを含むガス/流体セ ンサ。 33.前記発光体が、前記狭帯域フィルタを通過する放射線を放出することがで き、 前記放射線の第1の部分が前記シャドウ・マスクによって遮られて、前記放射 線が前記熱電センサのアレイに当たるのを防ぎ、 前記熱電センサのアレイと前記狭帯域フィルタの間の空間が、前記ガス/流体 センサのまわりの周囲環境からのガスまたは流体で満たされ、さらに、 前記放射線の第2の部分が、前記シャドウ・マスクによって遮られないで、前 記熱電センサのアレイと前記狭帯域フィルタの間の空間に入り、ガスまたは流体 によって吸収されない場合に、熱電センサを有しない前記熱電センサのアレイの 領域に当たる請求項32に記載のガス/流体センサ。 34.前記発光体が、放出中に、変動する強度を有する放射線を放出し、 前記狭帯域フィルタが第1の波長で放射線を通し、 前記熱電センサのアレイと前記狭帯域フィルタの間の空間の前記ガスまたは流 体が前記第1の波長に吸収波長を有する場合に、その時に、前記ガスまたは流体 が前記放射線を吸収し、前記放射線の強度の変動に従って温度が変化し、 前記熱電センサのアレイと前記狭帯域フィルタの間の空間の前記ガスまたは流 体が前記第1の波長にない吸収波長を有する場合に、その時に、前記ガスまたは 流体が前記放射線を吸収しないで、前記放射線の強度の変動に従って実質的に固 定した量で温度が変化し、前記ガスまたは流体が前記第1の波長に吸収波長を持 つ場合に、増加した量で温度が変化し、さらに、 前記熱電センサのアレイが、前記熱電センサのアレイと前記狭帯域フィルタの 間の空間の前記ガスまたは流体の温度を検出し、その温度を示す信号を出力する 請求項33に記載のガス/流体センサ。 35.さらに、 前記発光体に接続された変調電力信号供給源と、 前記熱電センサのアレイに接続された第1の入力、前記変調電力信号供給源に 接続された第2の入力を有し、さらに、前記熱電センサのアレイと前記狭帯域フ ィルタの間の空間の、結果として前記ガス/流体センサのまわりの周囲環境の前 記第1の波長に吸収波長を持つガスまたは流体の濃度量を示す信号を与えること ができる出力を有するロックイン増幅器とを含む請求項34に記載のガス/流体 センサ。 36.さらに、 前記ロックイン増幅器の出力に接続されたプロセッサを含み、前記プロセッサ が、所与の第1の波長について、前記ロックイン増幅器の出力の信号に基づいて 、他のガスおよび/または流体の濃度量の存在を推定する請求項35に記載のガ ス/流体センサ。
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