临界角光学传感器设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种光学传感器设备，所述光学传感器设备包含：光学透射结构，其具有平坦的第一面、第二面及第三面；光源，其位于所述结构外侧邻近所述第一面；及光电检测器阵列，其位于棱镜外侧邻近所述第一面。所述结构、光源及光电检测器阵列经配置使得来自所述光源的在所述棱镜与所述结构外侧接近所述第二面的样本之间的光学界面处经全内反射的光在所述第三面处经反射且入射于所述光电检测器阵列的取决于所述样本的折射率的一部分上。所述光源相对于所述结构及光电检测器阵列而定位，使得来自每一光源的所述经全内反射的光对应于所述样本的不同折射率范围且映射到所述光电检测器阵列的对应部分。
【专利说明】临界角光学传感器设备
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例涉及光学传感器且更明确地说涉及通过感测光学材料与样本之 间的界面处的全内反射而测量样本的折射率的光学传感器。
【背景技术】
[0002] 使用临界角进行样本的折射率测量的系统在此项技术中是众所周知的，此是作为 用以确定介质的折射率的临界角测量的基础的物理原理。当从高折射率介质行进的光以大 于临界入射角的入射角入射于高折射率介质与具有较低折射率的另一介质之间的界面上 时，可观察到全内反射。所述临界角为两种介质的折射率的函数。然而，如果一种介质的折 射率是已知的，那么另一介质的折射率可使用众所周知的方程式依据临界角％的测量值 而确定：
[0003]
【权利要求】
1. 一种光学传感器设备，其包括： 光学透射光导引结构，其具有平坦的第一面、第二面及第三面； 两个或两个以上光源，其位于所述光导引结构外侧邻近所述第一面； 光电检测器阵列，其位于所述光导引结构外侧邻近所述第一面， 其中所述光导引结构、光源及光电检测器阵列经配置使得来自所述两个或两个以上光 源的在所述光导引件与所述光导引结构外侧接近所述第二面的样本之间的光学界面处经 全内反射的光在所述第三面处经反射且入射于所述光电检测器阵列的取决于所述样本的 折射率的一部分上， 其中所述两个或两个以上光源相对于所述光导引结构及光电检测器阵列而定位，使得 来自所述两个或两个以上光源中的每一者的在所述界面处经全内反射且在所述第三面处 经反射的光对应于所述样本的不同折射率范围且映射到所述光电检测器阵列的对应部分。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述两个或两个以上光源通过自由空间间隙而与 所述光导引件分离。
3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述光电检测器阵列通过自由空间间隙而与所述 光导引件分离。
4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述两个或两个以上光源包含经配置以发射共同 真空波长的光的两个或两个以上共同波长光源，其中所述两个或两个以上共同波长光源相 对于所述光导引件及光电检测器阵列而定位，使得来自所述两个或两个以上共同波长光源 中的每一者的在所述界面处经全内反射且在所述第三面处经反射的光对应于所述样本的 不同折射率范围且映射到所述光电检测器阵列的对应部分。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述两个或两个以上光源包含经配置以发射不同 对应真空波长的光的两个或两个以上光源。
6. 根据权利要求5所述的设备，其进一步包括耦合到所述光电检测器阵列的处理器， 其中所述处理器经配置以依据所述光电检测器阵列关于来自所述两个或两个以上光源的 光获得的测量值而确定所述样本的光学色散，所述两个或两个以上光源经配置以发射在所 述界面处经全内反射的不同对应真空波长的光。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述两个或两个以上光源、棱镜及光电检测器阵 列经配置使得来自所述一或多个光源的在所述界面处经全内反射的光在离开所述一或多 个光源与所述界面处的全内反射之间第一次通过所述第一面且在所述界面处的所述全内 反射与到达所述光电检测器阵列之间第二次通过所述共同面。
8. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括附接到所述棱镜的面的光学窗，其中所 述光学窗由大于所述光导引结构的折射率的折射率表征。
9. 根据权利要求7所述的设备，其中所述光导引结构由与所述窗的材料CTE匹配的材 料制成。
10. 根据权利要求8所述的设备，其中所述光导引结构由硼硅酸盐玻璃制成且所述窗 由蓝宝石制成。
11. 根据权利要求1所述的设备，其中所述光导引结构经配置使得来自所述两个或两 个以上光源的在光学界面处经全内反射的光在所述第三面处经全内反射。
12. 根据权利要求10所述的设备，其中所述两个或两个以上光源及所述光电检测器阵 列相对于支撑结构处于实质上相同高度。
13. 根据权利要求10所述的设备，其中所述两个或两个以上光源相对于支撑结构处于 实质上相同高度，且所述光电检测器阵列的高度相对于所述两个或两个以上光源的所述高 度而偏移。
14. 根据权利要求10所述的设备，其中所述光导引结构由蓝宝石晶片制成。
15. 根据权利要求13所述的设备，其中所述蓝宝石晶片的光学轴垂直于所述蓝宝石晶 片的平面而定向。
【文档编号】G01N21/41GK104272088SQ201380016172
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年2月21日
【发明者】罗纳德·基亚雷洛, 沙德·皮尔逊, 克里斯托弗·瓦钦斯基, 马克·阿尔博列, 叶夫根尼·阿诺伊金 申请人:恩特葛瑞斯-捷特隆解决方案公司