[发明专利]通过光阑结构对可移动IR发射器的调制

说明书

本发明涉及一种可以被调制的红外发射器，该红外发射器包括光阑结构、结构化微加热元件以及致动器，其中，光阑结构和结构化微加热元件可以使用致动器在平行平面上相对于彼此移动，以调制被发射的红外辐射的强度。本发明额外地涉及生产红外发射器的方法、涉及使用红外发射器对红外辐射的发射进行调制的方法以及涉及红外发射器的优选应用。本发明还优选地涉及一种系统，该系统包括红外发射器和用于调节致动器的控制器。

说明书

本发明涉及一种可调制的红外发射器，该红外发射器包括光阑结构(Blendenstruktur，孔径结构、孔阑结构)、结构化微加热元件以及致动器，其中，光阑结构和结构化微加热元件可以通过致动器在平行平面上相对于彼此移动，以调制被发射的红外辐射的强度。本发明还涉及制造红外发射器的方法，使用红外发射器来对红外红辐射的发射进行调制的方法，以及红外发射器的优选用途。在另外的方面，本发明涉及一种系统，该系统包括红外发射器和用于调节致动器的控制设备。

背景技术

可调制的红外发射器(IR发射器)与光谱学中的各种应用相关。特别地，气体的光谱学往往借助于红外辐射来执行，一定频率的红外辐射触发分子振动，这在光谱中可检测为吸收线。

光声光谱学往往被使用，采用经强度调制的红外辐射，其频率为气体中待检测分子的吸收光谱。如果该分子存在于束路径中，就会发生调制吸收，引起加热和冷却过程，其时间尺度反映了辐射的调制频率。加热和冷却过程引起气体膨胀和收缩，产生调制频率的声波。所述声波随后可以由声学检测器(麦克风)或流量传感器测量。

光声光谱学允许检测非常细微的气体浓度，并具有各种应用。一示例是检测CO₂，其在研究和空调技术中起着重要的作用。例如，也可以以此方式测量空气中排放气体的浓度。可以检测到最小浓度的有毒气体的军事应用也可能是相关的。

不同的发射器被用作上述应用的辐射源，其具有不同的优点和缺点。例如，可以使用红外范围内的窄带激光源。这些允许使用高辐射强度，并且可以使用标准部件进行高频率调制，例如用于光声光谱学。然而，由于激光的窄光谱，因此只能检测到具有匹配吸收光谱的分子。激光也相对昂贵。如果期望检测若干不同的分子，则必须使用对应数量的激光。

热宽带发射器也是已知的。这些发射器具有光谱广并且往往成本低的优点。然而，这些发射器的调制频率是有限的，由于热时间常数的影响，通过改变电流供应来进行直接调制是缓慢的，并且显著地降低了设备寿命。缓慢的调制往往由于检测部件的固有噪声而造成具有很差信噪比的测量。通过使用自旋的斩波轮来进行外部调制会较快，但是设置成本很高，并且不如许多应用所期望的那样紧凑和鲁棒。而且，调制带宽是有限的，并且由于惯性，改变斩波器的旋转速度很麻烦。

现有技术中已知调制IR发射器的其他方法。

与已知的旋转光阑轮相比，DE 195 26 352 A1本身就设定了改善非色散红外气体分析仪中束路径调制的任务。为此，DE 195 26 352 A1提出使发射器围绕垂直于束轴线的轴线旋转，并通过一个或更多个光阑来调制发射器。在一个实施方式中，提出了一种在反射器的焦点处的杆状辐射器，该辐射器通过偏移90°的两个旋转光阑以反相位进行调制。因此，安装在轴上的IR辐射器本身的快速旋转对于实现高频率调制是必要的。这增加了构造上的工作，并使紧凑的布置更加困难。

从GB 2502520 A中已知，一种具有作为防御信号的时变光强度曲线的光源的电光模拟。在红外范围内具有宽光谱的均质弧灯被用作辐射源。为了调制光强度，提出了使用具有多个透射范围的一个或更多个模板。在一个实施方式中，模版相对于光源被倾斜以遮盖如光源所见的透明区域。在此，必要的倾斜角度取决于模版的厚度。在另一实施方式中，两个模版从弧光灯的视角彼此相对移位，以覆盖透射区域。该调制意在提供对允许快速上升和逐渐衰减的光源的模拟。即使在打开位置，大量的光被模板的不透射区域吸收，减小了最大发射幅度。