臨界角光學傳感器設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種光學傳感器設備，所述光學傳感器設備包含：光學透射結構，其具有平坦的第一面、第二面及第三面；光源，其位于所述結構外側鄰近所述第一面；及光電檢測器陣列，其位于棱鏡外側鄰近所述第一面。所述結構、光源及光電檢測器陣列經配置使得來自所述光源的在所述棱鏡與所述結構外側接近所述第二面的樣本之間的光學界面處經全內反射的光在所述第三面處經反射且入射于所述光電檢測器陣列的取決于所述樣本的折射率的一部分上。所述光源相對于所述結構及光電檢測器陣列而定位，使得來自每一光源的所述經全內反射的光對應于所述樣本的不同折射率范圍且映射到所述光電檢測器陣列的對應部分。
【專利說明】臨界角光學傳感器設備
【技術領域】
[0001] 本發明的實施例涉及光學傳感器且更明確地說涉及通過感測光學材料與樣本之 間的界面處的全內反射而測量樣本的折射率的光學傳感器。
【背景技術】
[0002] 使用臨界角進行樣本的折射率測量的系統在此項技術中是眾所周知的，此是作為 用以確定介質的折射率的臨界角測量的基礎的物理原理。當從高折射率介質行進的光以大 于臨界入射角的入射角入射于高折射率介質與具有較低折射率的另一介質之間的界面上 時，可觀察到全內反射。所述臨界角為兩種介質的折射率的函數。然而，如果一種介質的折 射率是已知的，那么另一介質的折射率可使用眾所周知的方程式依據臨界角％的測量值 而確定：
[0003]
【權利要求】
1. 一種光學傳感器設備，其包括： 光學透射光導引結構，其具有平坦的第一面、第二面及第三面； 兩個或兩個以上光源，其位于所述光導引結構外側鄰近所述第一面； 光電檢測器陣列，其位于所述光導引結構外側鄰近所述第一面， 其中所述光導引結構、光源及光電檢測器陣列經配置使得來自所述兩個或兩個以上光 源的在所述光導引件與所述光導引結構外側接近所述第二面的樣本之間的光學界面處經 全內反射的光在所述第三面處經反射且入射于所述光電檢測器陣列的取決于所述樣本的 折射率的一部分上， 其中所述兩個或兩個以上光源相對于所述光導引結構及光電檢測器陣列而定位，使得 來自所述兩個或兩個以上光源中的每一者的在所述界面處經全內反射且在所述第三面處 經反射的光對應于所述樣本的不同折射率范圍且映射到所述光電檢測器陣列的對應部分。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中所述兩個或兩個以上光源通過自由空間間隙而與 所述光導引件分離。
3. 根據權利要求1所述的設備，其中所述光電檢測器陣列通過自由空間間隙而與所述 光導引件分離。
4. 根據權利要求1所述的設備，其中所述兩個或兩個以上光源包含經配置以發射共同 真空波長的光的兩個或兩個以上共同波長光源，其中所述兩個或兩個以上共同波長光源相 對于所述光導引件及光電檢測器陣列而定位，使得來自所述兩個或兩個以上共同波長光源 中的每一者的在所述界面處經全內反射且在所述第三面處經反射的光對應于所述樣本的 不同折射率范圍且映射到所述光電檢測器陣列的對應部分。
5. 根據權利要求1所述的設備，其中所述兩個或兩個以上光源包含經配置以發射不同 對應真空波長的光的兩個或兩個以上光源。
6. 根據權利要求5所述的設備，其進一步包括耦合到所述光電檢測器陣列的處理器， 其中所述處理器經配置以依據所述光電檢測器陣列關于來自所述兩個或兩個以上光源的 光獲得的測量值而確定所述樣本的光學色散，所述兩個或兩個以上光源經配置以發射在所 述界面處經全內反射的不同對應真空波長的光。
7. 根據權利要求1所述的設備，其中所述兩個或兩個以上光源、棱鏡及光電檢測器陣 列經配置使得來自所述一或多個光源的在所述界面處經全內反射的光在離開所述一或多 個光源與所述界面處的全內反射之間第一次通過所述第一面且在所述界面處的所述全內 反射與到達所述光電檢測器陣列之間第二次通過所述共同面。
8. 根據權利要求1所述的設備，其進一步包括附接到所述棱鏡的面的光學窗，其中所 述光學窗由大于所述光導引結構的折射率的折射率表征。
9. 根據權利要求7所述的設備，其中所述光導引結構由與所述窗的材料CTE匹配的材 料制成。
10. 根據權利要求8所述的設備，其中所述光導引結構由硼硅酸鹽玻璃制成且所述窗 由藍寶石制成。
11. 根據權利要求1所述的設備，其中所述光導引結構經配置使得來自所述兩個或兩 個以上光源的在光學界面處經全內反射的光在所述第三面處經全內反射。
12. 根據權利要求10所述的設備，其中所述兩個或兩個以上光源及所述光電檢測器陣 列相對于支撐結構處于實質上相同高度。
13. 根據權利要求10所述的設備，其中所述兩個或兩個以上光源相對于支撐結構處于 實質上相同高度，且所述光電檢測器陣列的高度相對于所述兩個或兩個以上光源的所述高 度而偏移。
14. 根據權利要求10所述的設備，其中所述光導引結構由藍寶石晶片制成。
15. 根據權利要求13所述的設備，其中所述藍寶石晶片的光學軸垂直于所述藍寶石晶 片的平面而定向。
【文檔編號】G01N21/41GK104272088SQ201380016172
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年2月15日 優先權日:2012年2月21日
【發明者】羅納德·基亞雷洛, 沙德·皮爾遜, 克里斯托弗·瓦欽斯基, 馬克·阿爾博列, 葉夫根尼·阿諾伊金 申請人:恩特葛瑞斯-捷特隆解決方案公司