(57)【要約】  本発明は、ＭＥＭＳ加熱要素及びアクチュエータを備える、変調することができる赤外線放出器に関する。アクチュエータは、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造の変化をもたらす。ＭＥＭＳ要素の形状及び／又は構造の変化によって、放出表面積と全表面積との比を変化させることができ、以て、放出赤外線の強度の変化がもたらされる。本発明はさらに、赤外線放出器を製造する方法、赤外線放出器を使用して赤外線赤色放射を変調して放出する方法、及び、赤外線放出器の好ましい適用に関する。本発明はまた、好ましくは、赤外線放出器を備えるシステム、及び、アクチュエータを調整するためのコントローラに関する。
2022500637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調可能赤外線放出器（１）であって、
加熱要素と、
アクチュエータ（５）とを備え、
前記加熱要素は、或る放出方向において赤外線放射を放出するための加熱可能領域（７）を備えるＭＥＭＳ加熱要素（３）であり、前記放出方向は、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の全面積（９）に実質的に垂直であり、前記放出方向における前記加熱可能領域（７）の投影が放出面積（１０）を形成し、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）が及ぶ面積が前記全面積（９）を形成し、前記アクチュエータ（５）は、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の前記放出面積と前記全面積（９）との比が、第１の状態において第２の状態よりも少なくとも２倍小さくなるように、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の形状及び／又は構造を前記第１の状態と前記第２の状態との間で変化させるように構成されている、変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項２】
前記放出方向（２９）において前記ＭＥＭＳ加熱要素（１）によって放出される前記赤外線放射の前記強度は、前記第１の状態において、前記第２の状態よりも２倍、好ましくは４倍、より好ましくは６倍低いことを特徴とする、請求項１に記載の変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）は、ばね構造（１３）を備え、前記アクチュエータ（５）は、前記ばね構造（１３）を圧縮及び／又は伸長するように構成されている線形アクチュエータであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）は、回転可能な薄層を有する薄層構造（２７）を備え、前記アクチュエータ（５）は、前記薄層を回転させるように構成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項５】
前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）は、インターリーブ構造（２５）を備え、前記アクチュエータ（５）は、前記インターリーブを変化させるように構成されている線形アクチュエータであることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項６】
前記赤外線放出器は、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）及び前記アクチュエータ（５）が中に設置されて存在する筐体（１５）を備え、前記筐体（１５）は好ましくは、少なくとも１つの光学フィルタが付加的に中に設置されて存在するカバー要素（１９）を備えることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項７】
前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）は、電流源及び／又は電圧源に対する接点が存在する導電性材料の加熱可能層が少なくとも部分的に堆積される基板を備え、
前記基板は好ましくは、シリコン、単結晶シリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、シリコン・ゲルマニウム、窒化ケイ素、窒化物、ゲルマニウム、炭素、ガリウムヒ素、窒化ガリウム及び／又はリン化インジウムを含む群から選択され、及び／又は前記加熱可能層を形成するための前記導電性材料は好ましくは、白金、タングステン、（ドープ）酸化スズ、単結晶シリコン、ポリシリコン、モリブデン、チタン、タンタル、チタン−タングステン合金、金属シリサイド、アルミニウム、グラファイト及び／又は銅を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項８】
前記アクチュエータ（５）は、好ましくは静電アクチュエータ、圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、及び／又は熱アクチュエータを含む群から選択されるＭＥＭＳアクチュエータであり、
前記アクチュエータ（５）は、特に好ましくは、櫛歯の重なり及び／又は櫛歯の離間の変動に基づくコーム・ドライブの形態の静電アクチュエータであることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の赤外線放出器（１）の製造方法であって、
前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の製造は、
基板をエッチングするステップと、
導電性材料を堆積するステップと、
任意選択的に、ＭＥＭＳ加熱要素（３）を形成するために前記基板をパターニングし、及び／又は、加熱可能層を形成するために前記導電性材料をパターニングするステップと、
前記導電性材料を接触させるステップとを含むことを特徴とする、製造方法。
【請求項１０】
エッチング及び／又はパターニングは、乾式エッチング、湿式化学エッチング及び／若しくはプラズマ・エッチング、特に反応性イオン・エッチング、反応性イオン深掘りエッチング（ボッシュ・プロセス）を含む群から選択され、並びに／又は
前記堆積は、物理気相成長（ＰＶＤ）、特に熱蒸発、レーザ・ビーム蒸発、アーク蒸発、分子ビーム・エピタキシ、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）及び／若しくは原子層堆積（ＡＬＤ）を含む群から選択されることを特徴とする、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）と、
制御デバイスとを備えるシステムであって、
前記制御デバイスは、ＭＥＭＳ加熱要素（３）の放出面積（１０）と全面積（９）との比が、第１の状態において第２の状態よりも少なくとも２倍小さくなるように、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の形状及び／又は構造を前記第１の状態と前記第２の状態との間で変化させるように、アクチュエータを調整するように構成されていることを特徴とする、システム。
【請求項１２】
前記制御デバイスは、好ましくは５０℃〜１０００℃の範囲内で、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の前記加熱可能領域（７）の温度を調整するように構成されており、及び／又は
前記制御デバイスは、好ましくは放出される赤外線放射（２９）の電力強度の１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの変調周波数を達成する、前記加熱要素（３）の形状及び／又は構造の状態を振動的に変化させるように、前記アクチュエータ（５）を調整するように構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
赤外線放射を変調して放出するための方法であって、
請求項１から８までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）、又は、請求項１１若しくは１２に記載のシステムを提供するステップと、
赤外線放射を放出するためにＭＥＭＳ加熱要素（３）の加熱可能領域（７）を加熱するステップと、
前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の放出面積（１０）と全面積（９）との比が、第１の状態において第２の状態よりも少なくとも２倍小さくなるように、前記ＭＥＭＳ加熱要素（３）の形状及び／又は構造を前記第１の状態と前記第２の状態との間で変化させるように、アクチュエータ（５）を制御するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
光音響分光分析及び／又は赤外線分光分析に対する、請求項１から８のいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）又は請求項１１若しくは１２に記載のシステムの使用。
【請求項１５】
気体を分析するための光音響分光器であって、
請求項１から８までのいずれか一項に記載の変調可能赤外線放出器（１）、又は、請求項１１若しくは１２に記載のシステムと、
気体によって充填可能な分析ボリュームと、
音響検出器とを備え、
前記分析ボリュームは、前記赤外線放出器と前記音響検出器との間に位置付けられ、結果、前記赤外線放出器によって変調可能に放出される赤外線放射を、前記気体の光音響分光分析に使用することができる、光音響分光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ加熱要素及びアクチュエータを備える変調可能赤外線放出器に関し、アクチュエータは、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造の変化をトリガする。上記ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造の変化は、放出面積と全面積との比を変化させることができ、以て、放出赤外線ビームの強度の変化をもたらす。本発明はさらに、赤外線放出器の製造方法、赤外線放出器を使用して赤外線赤色放射の放出を変調する方法、及び、赤外線放出器の好ましい使用に関する。さらなる態様において、本発明は、赤外線放出器と、アクチュエータを調整するための制御デバイスとを備えるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変調可能赤外線放出器（ＩＲ放出器）は、様々な分光法用途に関連する。特に、気体の分光法は、特定の周波数において、スペクトルの吸収線として検出可能な分子の振動をトリガする赤外線放射を用いて実施されることが多い。
【０００３】
気体内で検出されるべき分子の吸収スペクトル内の周波数を有する強度変調赤外線放射を利用する、光音響分光法が使用されることが多い。この分子がビーム経路内に存在する場合、変調吸収が行われ、その時間尺度が放射の変調周波数の反映する加熱及び冷却プロセスをもたらす。加熱及び冷却プロセスは、気体の膨張及び収縮をもたらし、変調周波数における音響波を引き起こす。上記音響波はその後、音響検出器（マイクロフォン）又はフロー・センサによって測定することができる。
【０００４】
光音響分光法は、非常に細かい濃度の気体を検出することを可能にし、様々な用途がある。一例は、研究及び空調技術において重要な役割を担う、ＣＯ２の検出である。例えば、空気中の排気ガスの濃度を、そのように測定することもできる。最小濃度の毒ガスを検出することができる軍事用途も関連し得る。
【０００５】
異なる利点及び欠点を有する様々な放出器が、言及された用途の放射源として使用される。例えば、赤外線範囲内の狭帯域レーザ源を使用することができる。これらは、高い放射線強度を使用することを可能にし、例えば、光音響分光法のために標準的な構成要素を用いて高周波変調することができる。しかしながら、レーザのスペクトルが狭いことに起因して、吸収スペクトルによってカバーされる分子しか検出することができない。その上、レーザは相対的に高価である。複数の異なる分子の検出が所望される場合、対応する数のレーザを使用しなければならない。
【０００６】
熱輻射広帯域放出器も知られている。これらの放出器には、スペクトルが広く、多くの場合低コストであるという利点がある。しかしながら、これらの放出器の変調周波数は制限されており、電流供給を変化させることによる直接的な変調は、熱時定数に起因して低速であり、デバイス寿命を大幅に低下させる。変調が低速である結果として、多くの場合、検出構成要素の固有のノイズに起因して、測定の信号対雑音比が乏しくなる。回転チョッパ・ホイールを使用することによる外部変調はより高速であるが、この構成はコストがかかり、多くの用途に望ましいほどコンパクトでも、堅牢でもない。また、変調帯域幅が制限されており、チョッパの回転速度を変化させることは、慣性に起因して面倒である。
【０００７】
今日、コンパクトな機械電子デバイスの製造の多くの適用分野において、マイクロシステム技術が使用されている。このように製造することができるマイクロシステム（微小電気機械システム、略してＭＥＭＳ）は、機能に優れ、製造コストをさらにより低く抑えながら、非常にコンパクト（マイクロメートル範囲）である。例えば、ＤＥ  １０  ２０１７  ２０６  １８３  Ａ１は、高速でコンパクトなコーム・ドライブをＭＥＭＳアクチュエータとして記載している。
【０００８】
米国特許出願公開第２００９／０２４４６７８（Ａ１）号から、例えば、機械的光変調器から構築されるディスプレイが知られており、ＭＥＭＳベースのシャッタ・ユニットが、画像のピクセルを形成することができる。
【０００９】
熱的に生成される赤外線放射を変調するためにＭＥＭＳ技術を使用することは、従来技術においては稀な事例においてしか知られていない。
【００１０】
ＷＯ２０１７／０６０２６４Ａ２は、赤外線放出器を開示しており、加熱要素が、屈折率の周期的変調を伴うフォトニック結晶によって形成される。１つの実施例において、ＷＯ２０１７／０６０２６４Ａ２は、ＩＲ放出器の放出を変調することを提案している。この目的のために、１つ又は複数のブラッグ・ミラーが、加熱要素に対して横方向に位置付けられる。ＭＥＭＳコーム・ドライブを用いることによって、ブラッグ・ミラーを動かして、ブラッグ・ミラー及びフォトニック結晶の共振の相互作用によって加熱要素の放射率を変調することができる。この場合、放出特性の調整は、フォトニック結晶の幾何学的形状の選択によって制限され、狭帯域スペクトルに制約される。また、変調は、ブラッグ・ミラー及びフォトニック結晶の共振の精密な調整を必要とする。
【００１１】
ＷＯ２００７／０７０５４０Ａ２は、電気絶縁中間層によって導電層又はベース・プレートの上に配置されている導電性表面要素のアレイを含む波長選択要素を記載している。ＷＯ２００７／０７０５４０Ａ２は、共振結合によって、波長選択要素とＩＲ光源とを組み合わせて、調整可能狭帯域ＩＲ放出器を得ることを提案している。
【００１２】
Ｐｕｓｃａｓｕ他は、誘電体にエッチングされた孔のアレイから構成されるフォトニック結晶を、周期的に穿孔された金属薄板と組み合わせる赤外線放出器又は検出器を提案している（Ｉ．  Ｐｕｓｃａｓｕ「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｅｎａｂｌｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｇａｓ  ｓｅｎｓｏｒｓ」、ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ  ＯＦ  ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．  ５５１５、５８〜６６１頁、２００４年１月）。要素の共振結合は、狭い波長範囲内で高い光吸収又は放出レベルをもたらし、変調が電気的に発生する。
【００１３】
ＷＯ２００７／０７０５４０Ａ２及びＰｕｓｃａｓｕ他の手法はまた、共振結合に基づくＩＲ放出器の変調にも基づき、これは一方では構造的に複雑で精密な調整を必要とし、他方では狭帯域スペクトルの変調しか可能にしない。
【００１４】
したがって、従来技術に照らして、単純で低コストのコンパクト設計を特徴としながら、特に、広いスペクトルの赤外線放射を変調して放出することができる、高周波且つ可変的に変調可能なＩＲ放出器を提供するための改善が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２０１７  ２０６  １８３  Ａ１
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０２４４６７８号
【特許文献３】ＷＯ２０１７／０６０２６４Ａ２
【特許文献４】ＷＯ２００７／０７０５４０Ａ２
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ｉ．  Ｐｕｓｃａｓｕ「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｅｎａｂｌｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｇａｓ  ｓｅｎｓｏｒｓ」、ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ  ＯＦ  ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．  ５５１５、５８〜６６１頁、２００４年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、従来技術の欠点のない、変調可能赤外線放出器、及び、変調赤外線放射を生成するための方法を提供することである。特に、本発明の目的は、広いスペクトルの赤外線放射を変調して放出することができ、同時に、単純で低コストなコンパクト設計を特徴とする、高周波且つ可変的に変調可能な赤外線放出器を提供することであった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な実施例は、従属請求項に記載される。
【００１９】
一態様において、本発明は、変調可能赤外線放出器であって、
加熱要素と、
アクチュエータとを備え、
加熱要素は、或る放出方向において赤外線放射を放出するための加熱可能領域を備えるＭＥＭＳ加熱要素であり、放出方向における加熱可能領域の投影が放出面積を形成し、ＭＥＭＳ加熱要素が及ぶ面積が全面積を形成し、アクチュエータは、ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が、第１の状態において第２の状態よりも少なくとも２倍小さくなるように、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造を第１の状態と第２の状態との間で変化させるように構成されている、変調可能赤外線放出器に関する。好ましくは、放出は、ＭＥＭＳ加熱要素の全面積に実質的に垂直である。
【００２０】
ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造を変化させることによって、放出面積と全面積との比を変化させることができる。上記比は、加熱要素の第１の状態（最小比）及び加熱要素の第２の状態（最大比）によって表される２つの端点の間で変化することができる。この目的のために、放出面積及び／又は全面積は変化させることができる。目的は、上記比の変化と一致する放出赤外線ビームの強度変化を生成することである。電流供給の変化による赤外線放出器の既知の強度変調とは対照的に、本発明による変調は熱時定数によって制限されない。デバイスがＭＥＭＳアクチュエータとともに使用するのに特に適していることに起因して、１００Ｈｚを優に超える変調周波数を達成することができる。そのような変調周波数は、光音響分光分析にとって特に有利である。しかしながら、変調可能赤外線放出器は、赤外線放射の高速且つ信頼可能な変調が必要とされる任意の他の用途にも適している。
【００２１】
第一に、変調可能赤外線放出器は、電磁放射線を放出するデバイスである。この放射線は好ましくは、赤外線（ＩＲ）領域、特に約７００ナノメートル（ｎｍ）〜１ミリメートル（ｍｍ）の波長の波長範囲を呈する。放出される放射線の対応する周波数は、約３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）〜４００テラヘルツ（ＴＨｚ）の範囲内であり得る。スペクトルは、ちょうど好ましいものとして、分光法の分野において一般的であるように、１ｍあたり又は１ｃｍあたりの波数を単位として表現され得る。当業者には、この単位を変換する方法が知られている。放出器という用語は好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素によって表現される放射源を備えるデバイスを指し、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造を変化させることによって、ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比を変化させることができる。
【００２２】
特に、スペクトルは、放出器の好ましい応用分野、すなわち赤外線分光法、特に光音響分光法に対応するように選択される。特に、気体分子に依存する好ましいスペクトル範囲に対応する、分析及び／又は検出されるべき気体分子の振動励起が好ましい。例えば、約２．４マイクロメートル（μｍ）の波長を包含するＩＲ放出器のスペクトル範囲が、ＣＯ２分子の励起に適している。赤外線放射の特に好ましい波長範囲は７００ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは１〜５μｍ、特に好ましくは２μｍ〜３μｍである。
【００２３】
放射線は、等方的に、すなわち、放出器から始まるすべての空間方向において均一に放出することができる。この場合、放出方向は、例えば、上記方向における放出器の構造的特徴に基づいて決定することができる。この文脈において、均一とは、好ましくは等しい放射線強度を有することを意味する。強度は、特に、面積電力密度として定義され、好ましくは、ワット毎平方メートル又は略してＷ／ｍ２の単位を有する。しかしながら、放射線の等方性放出とは対照的に、度数の形態の好ましい放出の方向に沿って方向付けられたビームの形態で放射線がバンドル化されることが好ましい。特に追加の構成要素のない放出器の放射線は、典型的には発散し、例えばランベルトの法則によって放射面に対して記述することができるため、レンズなどの追加の構成要素は、ビームのバンドル化又はコリメーションを可能にするために、放出器に組み込むか又は外部に取り付けることができる。放射源を設計すること、並びに、追加の構成要素を使用して所望のビーム・プロファイル又は所望の放出方向をもたらすことによって、放射源の放出プロファイルを成形する方法が、当業者には知られている。好ましくは、変調可能ＩＲ放出器は、追加のレンズのない実際の放射源、並びに、放射源とビームのコリメーションのための少なくとも１つのレンズとを備えるシステムのみを含み得る。さらなる過程において、ビームという用語は、放出器によって放出される放出器の好ましい放出方向に沿った放射線の好適にバンドル化された部分を表すものとし、特に、上記方向に沿った最も強度の大きい部分が、ビームを規定する。
【００２４】
放射器は変調可能であり、これは、放出される放射線の強度、好ましくはビームの強度を、経時的に制御可能に変化させることができることを意味する。変調は好ましくは、測定可能な量としての強度の時間的変化を引き起こすものとする。これは、例えば、測定期間内に測定されている最も弱い強度と、同じ期間内に測定されている最も強い強度との間に、その放射線スペクトルに典型的に使用される機器及び強度を測定又は決定するアプリケーションの感度よりも大きい、経時的な強度の差が存在することを意味する。好ましくは、その差は、もっと強い調整可能な強度と最も弱い調整可能な強度との間の２倍よりも大幅に大きい。変調可能赤外線放出器は、様々な用途を有する。関連する用途に関して、赤外線分光法、特に光音響分光法が言及されるべきである。
【００２５】
ＭＥＭＳ加熱要素の形態の熱輻射放出器が、赤外線放射を生成するために提供される。ＭＥＭＳ加熱要素は好ましくは、マイクロメートル（μｍ）程度の寸法を有する加熱要素であるものとして理解される。ここで、加熱要素は、電流が材料を通じて流れるときにジュール熱を生成する導電性材料の加熱可能層を含む。生成される熱は好ましくは、電流源が使用されるか又は電圧源が使用されるかに応じて、要素のオーム抵抗及び電流の２乗又は印加電圧の２乗及び逆方向オーム抵抗に対する依存を示す。平衡状態において、生成される熱は、熱伝導、対流、及び、電流が流れる加熱可能層の外部界面において放出される熱放射（同義語：熱放射、赤外線放射）に起因する熱損失に等しい。当業者には知られているように、生成される熱は、とりわけ、特に粒子の温度ムーブメントによる熱放射を引き起こし、この結果として、例えば、電荷担体及び／又は振動双極子モーメントが加速される。したがって、赤外線放射は、具体的には、電流を通す加熱可能層によって生成することができる。加熱可能層は好ましくは、例えば、タングステン又は白金などの金属から作成される。適切な電圧を印加することによって、結果もたらされる電流が、ジュール熱、及び、最終的には赤外線放射の生成をもたらす。放射線スペクトルは好ましくは、プランクの放射法則によってほぼ記述することができ、当業者には、例えば、放射率又は黒体の熱平衡からの実際の逸脱など、実際の加熱可能層と黒体との間の差が認識される。これらの逸脱にもかかわらず、生成されるスペクトル及びその強度は基本的に、プランクの放射法則に従って、温度及び放射面積によって記述される。したがって、当業者は、ＭＥＭＳ加熱要素の特定の設計によって、好ましい強度分布を有する好ましいスペクトルを達成することができる。この目的のために、加熱要素の材料及び幾何学的設計に加えて、提供される電気エネルギー、放射界面の表面処理、及び、熱放射に加えての加熱要素の熱損失の大きさが、好ましくは決定的なものである。これらの熱損失の大きさは、例えば、加熱要素と、隣接する材料及び／又は流体との間の熱伝導率、並びに、それらの熱容量及び界面のサイズによって決定される。
【００２６】
構造化ＭＥＭＳ加熱要素は、二次元平面、すなわち全面積に及ぶ。これは好ましくは、放出方向に向けられるＭＥＭＳ加熱要素の表面である。放出方向に向けられるとは、表面点の法線が放出方向に向けられることを指す。言い換えれば、放出方向は好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素の全面積に実質的に垂直である。例えば、放出方向は、ＭＥＭＳ加熱要素の全面積との、９０°±１０°、好ましくは９０°±５°、より好ましくは９０°を含んでもよい。及ぶとは、好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素の表面の外周は、全面積の周縁も表す。全面積は好ましくは、これらの周縁によって画定される連続的な領域である。放出方向に向けられているＭＥＭＳ加熱要素の表面の外周は、加熱要素の機能面積の外周によって規定され、機能面積は、例えば、（非）加熱可能領域及び／又は放出方向におけるそれらの投影によって形成される。好ましくは、全面積はまた、加熱可能領域が可動に支持されているフレーム構造によって外向きに拡張することもできる。放出方向における、又は、全面積への加熱可能領域の投影が、放出面積と呼ばれる。放出面積は、連続的な面積とすることができ、又は、いくつかの部分的な面積から形成することができ、この場合、好ましくは、放出面積の間に非加熱可能領域又はそれらの投影が存在する。非加熱可能領域は、好ましくは、その領域が少なくとも２つの加熱可能領域の間にあり、それ自体は加熱可能領域ではなく、全面積の平面内にあるか又はその中に投影を有することによって決定される。したがって、非加熱可能領域は全面積の一部であるが、放出面積の一部ではない。非加熱可能領域の投影がすべて、放出面積でないフレーム構造内のすべての面積であるような、フレーム構造もあり得る。
【００２７】
以下において、「非加熱可能領域の投影」という用語が好ましくは、「非加熱可能領域」の代わりに使用されるものとする。この投影は、連続的な領域であり得、及び／又は、いくつかの部分領域によって形成される。したがって、全面積は、放出面積及び非加熱可能領域の投影によって形成される。全面積にわたるＩＲ放出強度の変調は、本質的に、赤外線ビームによってマッピングされる。特に、これは、１つの時点における全面積にわたるＩＲ放射の強度の変調が、本質的に、後の時点におけるＩＲビームの強度の変調に対応することを意味する。
【００２８】
ＩＲビームが画像に（例えば、集束によって）変換される場合、ＩＲビームの画像化強度の変調は、加熱要素の全面積にわたる強度の変調に本質的に対応又は比例する。例えば、放出面積が同じままで全面積が２倍になる場合、一定の放出エネルギーが２倍の大きさの領域にわたって放出されるため、全面積に従うＩＲビームの平均強度は半分になる。後にＩＲビームが集束されても、強度変化の変化はその放出パターンにおいて伝播し、結果、本質的に、ＩＲビームのさらなる光学マッピングにおいて強度は本質的に半分になる。
【００２９】
赤外線放射の強度を変調するために、加熱要素の形状及び／又は構造は、加熱要素の第１の状態と加熱要素の第２の状態との間で変化することができ、結果、放出面積又は全面積が変化する。この目的のために、放出面積及び／又は全面積のサイズ、又は、特にそれらの比は変化させることができる。好ましくは、放出面積と全面積との比は、これら２つの量の間の商によって表現される。
【００３０】
１つの実施例において、例えば、全面積を同じままに維持しながら、放出面積を第１の状態と第２の状態との間で増大させることができる。この目的のために、加熱可能領域の全面積を増大させることができる。上記実例において全面積は同じままであるため、これは、放出面積とともに全面積を形成する非加熱可能領域の投影が、第１の状態から第２の状態へと遷移する間に低減されることを意味する。これに関連して、全面積が、実質的に第１の状態における非加熱可能領域の投影、及び、実質的に別の状態における放出面積を含むことが好適であり得る。この例示的な実施例において、単位時間あたりに全面積にわたって放出される放射線の総エネルギーが増大され、同じ割合で、ＩＲ放射の強度が（一定の）全面積にわたって増大される。
【００３１】
別の実施例において、第１の状態と第２の状態との間で、放出面積が同じままである間に全面積が低減されることが等しく好適であり得る。この目的のために、加熱可能領域の面積は同じままであり、一方で、非加熱可能領域の投影の面積は低減される。
【００３２】
この実施例において、単位時間あたりに全面積にわたって放出されるＩＲ放射のエネルギーは変化しないままである。したがって、低減した全面積にわたって一定の総エネルギーを放出することによって、全面積にわたって放出されるＩＲ放射の強度が増大される。
【００３３】
ＭＥＭＳ加熱要素が、例えばストリップ形態のいくつかの加熱可能領域によって特徴付けられる場合、ＩＲ放出器の放出ビームは、全面積内の個々の放出面積の合成部分ビーム及びそれらの強度によって特徴付けられる。したがって、個々の放出面積の正確な幾何学的放射挙動は好ましくは、とりわけ、例えば、加熱可能領域の幾何学的設計、ビームをコリメートするためのレンズの位置付けなど、ＩＲ放出器の全体的な設計に依存する。
【００３４】
加熱可能領域が互いに電気的に接触され、したがって、電気エネルギー源に対する共通の接点を有することが好ましい。
【００３５】
ＭＥＭＳ加熱要素は好ましくは、少なくとも部分的に独立しており、例えば、大きい温度変化に起因するＩＲ放出器内での熱歪みを可能にする。部分的に独立しているとは、界面において放出器の他の要素に少なくとも部分的に非積極的に及び／又は積極的に接続されており、したがって、実質的に界面に垂直な方向における運動自由度を呈することを意味する。
【００３６】
実質的に、ほぼ、約などのような用語は好ましくは、±４０％未満、好ましくは±２０％未満、特に好ましくは±１０％未満、さらにより好ましくは±５％未満、及び特に±１％未満の許容範囲を示す。同様とは、好ましくはほぼ等しいサイズを示す。部分的とは、好ましくは少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、場合によっては少なくとも４０％を示す。実質的になどの用語は好ましくは常にまた、正確な値も含む。
【００３７】
アクチュエータは、ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が、第１の状態において第２の状態よりも少なくとも２倍小さくなるように、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造を第１の状態と第２の状態との間で変化させるように構成されている。特に、アクチュエータは、電気制御信号を動きに変換する。これは、例えば静電アクチュエータであるＭＥＭＳアクチュエータであってもよい。ＭＥＭＳアクチュエータは、ＭＥＭＳ加熱要素に直接的に接続することができる。ＭＥＭＳ加熱要素は好ましくは、形状及び／又は構造の変化を実現するために、少なくとも１自由度において可動である要素を含む。形状及び／又は構造の変化は好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積及び／又は全面積のサイズの変化を引き起こし、さらに好ましくは、加熱要素全体及び／又はその表面のサイズの変化を引き起こし得る。
【００３８】
可動要素は、所望の動きが多数回繰り返し実施され得、所望の領域変化をもたらすように取り付けられなければならない。この目的のために、可動に取り付けられた要素は、例えば、線形ガイドを介して加熱要素の剛性要素及び／又は放出器の残りの構成要素に接続することができる。線形ガイドは好ましくは、１つの方向に沿った直線運動を可能にし、別の方向における運動を妨げるか、又は、他の方向における運動の自由度を制約する。同時に、線形ガイドは好ましくは、例えば、回転要素及び／又は滑り軸受を用いることによって、摩擦及び保守管理を可能な限り少なくして、この方向に沿って動くことを可能にする。可動要素の回転運動を可能にするためにラジアル・ベアリングを使用することも好適であり得る。特に、ＭＥＭＳ加熱要素は、ばね構造を備えることができ、可動要素は、ばねのように互いに接続され、ＭＥＭＳ加熱要素のばね構造の伸長又は圧縮を達成することができる。
【００３９】
可動要素は好ましくは、加熱可能領域を含み、又は、加熱可能領域によって実現される。このとき、少なくとも１つのアクチュエータが、所望の動きを実行することができるように、可動要素に結合される。
【００４０】
アクチュエータ及び加熱要素の可動要素は好ましくは、互いに直接的に接続することができる。それらの要素とアクチュエータの両方が同じ基板を含み、及び／又は、同じ基板から作成されることがさらに好適であり得る。アクチュエータに対する機械的結合だけでなく、熱的及び／又は電気的結合も存在し得る。熱的結合を通じて、加熱要素の所望の非放射熱損失を達成することができる、これは、加熱要素の放射及び／又は変調特性に、所望の様式で影響を与える。電気的結合は、加熱要素の導電性材料の加熱可能層の電気的接触を達成することができる。
【００４１】
アクチュエータは好ましくは、所望の速度及び繰り返し率によって第１の状態から第２の状態へと弧形状及び／又は構造を変化させるように構成されており、性能要件に従って電気信号によって制御することができる。
【００４２】
構造及び／又は形状の変化は、説明したように全面積にわたる強度変化をもたらし、これによって、放出方向においてＭＥＭＳ加熱要素によって放出されるＩＲ放射の強度が変化する。ここで、変調赤外線放射の生成が、記載されている変調可能ＩＲ放出器によって達成されるべき実際の目的である。第１の状態における、放出される赤外線放射が、第２の状態よりも大幅に低いことが好ましい。特に、上記強度は少なくとも２倍低いことが好ましい。放出器によって調整することができる、放出されるＩＲ放射の最大強度と最小強度との間の比は、好ましくは消光比として参照することもでき、好ましくは、変調周波数とともに、放出器の達成可能な変調特性の表現である。消光比は、最大強度と最小強度との間の商から直接的に決定することができ、好ましくは、上記商によって直接的に指定される。しかしながら、この比が、例えば通信工学において一般的であるような、対数スケールデシベル（ｄＢ）単位で表現されることも好適であり得る。記載されている放出器の構造によって、放射器は、特にコンパクト且つ単純なままにすることができる。ここで、可動要素はそれらの質量が小さいことに起因してわずかな慣性しか呈せず、動かすのに大きい力は必要ないため、高い変調周波数及び帯域幅を達成することができる。また、そのような構造は、ＭＥＭＳ及び／又は半導体技術の共通の製造段階を通じて特に容易且つ安価に製造される。好ましくは、ＩＲ放射器はそれによって、少なくとも部分的に統合することができ、１つの作製段階において作製することができ、及び／又は、１つの基板から作製することができる。特に、本発明のいくつかの実施例において、それによって特に高い変調深度（消光比）を達成することができる。
【００４３】
所望の変調深度において達成可能な最大変調周波数は好ましくは、少なくとも１キロヘルツ（ｋＨｚ）、特に好ましくは少なくとも１０ｋＨｚ、より好ましくは少なくとも２０ｋＨｚ、特に好ましくは少なくとも３０ｋＨｚ、及び特に少なくとも１００ｋＨｚである。光音響分光法における応用形態については、可聴音及び／又は超音波の範囲内の変調周波数を達成することが特に好ましい。所望の変調深度が達成される変調帯域幅は、好ましくは、０Ｈｚから最大変調周波数までの周波数範囲全体に関する。
【００４４】
所望の変調は好ましくは、放出放射線強度の対応する時間経過における表現を見出すことができる。そのような所望の時間的強度経過の実現可能性を決定するために、変調深度、及び、前記変調深度が本質的に達成可能である帯域幅が特に重要である。また、ＩＲ放出器の電子制御の分解能が好ましくは実現可能性に関連する。例えば、最小強度と最大強度との間のいずれの異なる強度レベルを、いずれの周波数によって達成することができるかが重要であり得る。ＩＲ放出器が、ＭＥＭＳ加熱要素、並びに、少なくとも１つのアクチュエータによって引き起こされる加熱要素の形状及び／又は構造の変化を制御する電気的制御を呈することが好ましい。
【００４５】
そのような制御は、例えば、制御デバイスによって達成することができる。制御デバイスを用いることによって、所望のスペクトル、強度及び変調を調整することができる。制御とは好ましくは、電気制御信号がアクチュエータ及びＭＥＭＳ加熱要素に直接的に送信され、その結果として、所望の放射線特性がもたらされることを意味する。特に、ＭＥＭＳ加熱要素の場合、特定の温度及び／又は特定の時間温度プロファイルをこのように設定することができる。さらに、アクチュエータ（場合によって温度経過と協調する）によってトリガされる形状及び／又は構造の変化によって、特定の変調信号を得ることができる。典型的には、上記変調信号は、制御デバイスによって生成されるアナログ信号である。制御デバイスは、好ましくは、例えば、制御コンピュータから適切なデジタル電子信号を受信することができ、当該信号はその後、制御デバイスによって適切な作動信号に変換される。
【００４６】
ここで、変調可能赤外線放出器の構造を、開示される実施例に限定されるように意図することなく、例示を目的として２つの特定の実施例を用いることによって説明する。１つの実施例において、ＩＲ放出器は好ましくは、下側サポート、側方部分及びカバー要素を備える筐体内に収容される。カバー要素内には、好ましくは、開口部又はＩＲ放射に対して透明な領域が存在する。カバー要素は、少なくとも１つのレンズ及び／又は光学フィルタをさらに備えることができる。シール要素が、それぞれサポート、カバー要素及び側方部分の間に存在することができる。これらのシール要素は好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素が存在する放出器の内部と、ＩＲ放出器の外部環境との熱交換を低減するために使用される。ここで、ＭＥＭＳ加熱要素は好ましくは、互いに弾性的に接続されている個々の平行な加熱可能領域を有するばね構造から構成される。カバー要素の方向及び放出方向に向けられている加熱可能領域の投影が放出面積を形成し、これが、介在する非加熱可能領域又はそれらの投影とともに、全面積を形成する。
【００４７】
ＭＥＭＳ加熱要素及びその全面積のサイズの増大に起因する形状及び／又は構造の変化は、ＭＥＭＳ加熱要素のばね構造に直接的に結合される、加熱要素の側に配置されているコーム・ドライブの形態の２つのアクチュエータを用いることによって達成される。アクチュエータはこのとき、各々が筐体の側方部分に取り付けられる。ＭＥＭＳ加熱要素は好ましくは、アクチュエータに接続されていることを除いて独立している。ばね構造の両側に張力を加えることによって、アクチュエータを伸長状態にすることができ、この状態において、放出面積は同じままで非加熱可能領域の投影の面積が最大化され、これは同様に、放出されるＩＲ放射にも当てはまる。したがって、全面積の最大化がもたらされ、結果、ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が最小になり、同様に、放出されるＩＲ放射も最小になる。その上、ばね構造は、アクチュエータの両側への圧力によって圧縮することができ、この状態において、一定の放出面積と全面積との比が最大化される。したがって、第１の状態におけるＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が、第２の状態よりも少なくとも２倍低いことを達成することができる。それによって、放出されるＩＲ放射は好ましくは、面積比に正比例する。そのようなＩＲ放出器は、特に高い変調周波数、及び、放出されるＩＲ放射の強度の特に精密な制御可能性を呈する。
【００４８】
変調可能ＩＲ放出器の別の実施例において、ＭＥＭＳ加熱要素は、全面積の外側境界を規定する、フレーム構造内に回転可能に取り付けられるベネチアン・ブラインドに類似した回転可能薄層を有する薄層構造を備える。薄層は、加熱可能領域を形成する。薄層が放出方向に向けられる場合、放出面積と全面積とは本質的に一致する。ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比及び放出方向における強度が最大になる。上記条件は、第２の状態に対応する。加熱可能領域が実質的に等しく放出方向に向かないように、個々のフィンが少なくとも１つのアクチュエータによって放出方向に対して９０°回転される場合、全面積は実質的に同じままで、この時点において非加熱可能領域の投影と実質的に同一である一方で、放出面積が最小になる。ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が、放出方向における強度と同様に、最小になる（第１の状態）。それによって、第１の状態におけるＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が、第２の状態よりも少なくとも２倍低いことも実現される。
【００４９】
薄層がＩＲ放射の等方性放出を呈せず、放出が好ましくは加熱可能領域の表面法線ベクトル（前面）の方向において最大であることが好適であり得る。したがって、薄層の、第２の状態において放出方向に整列される側も、それらの面積に関連して、第１の状態において放出方向に整列される前面よりも低いＩＲ放射を放出する。結果として、第２の状態から第１の状態への遷移における強度は、面積比の変化と比較して不釣り合いに低減し、この実施例において、特に高い変調深度を達成することができる。
【００５０】
上の実例によって例示されているそのようなＩＲ放出器は好ましい特性を有し、迅速な変調を可能にし、その変調深度は多くの用途に適している。ＩＲ放出器はコンパクトで、堅牢であり、耐久性がある。変調の帯域幅もまた、従来技術において知られている変調方法に対して大きく改善される。
【００５１】
本発明の好ましい実施例において、放出方向においてＭＥＭＳ加熱要素によって放出される赤外線放射の強度は、第１の状態において、第２の状態よりも２倍、好ましくは４倍、より好ましくは６倍低い。強度は好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素の全面積にわたる赤外線放射の平均強度として理解されるべきであり、したがって、好ましくは、全面積及び単位時間あたりの放射エネルギーから形成される。上述したように、特に第１の状態において放出面積と全面積との比が、第２の状態よりも少なくとも２倍、好ましくは４倍又は６倍低いことによって、強度の変調が達成される。この場合、実施例に応じて、例えば、放出面の単位面積あたりに放出されるＩＲ放出器の強度が変化することによって、強度は正確にその比の係数又はより大きい係数だけ変化することができる。これは、例えば、ＭＥＭＳ加熱要素が薄層構造を有し、加熱可能領域が第２の状態から第１の状態への遷移中に放出方向から外れて回転される場合に当てはまる。結果として、変調深度が少なくとも面積比の変化に対応するため、変調可能ＩＲ放出器は、特に有効な変調を可能にする。
【００５２】
第２の状態と第１の状態との間の平均強度の比は好ましくは、消光比としても参照される。少なくとも２の消光比が達成可能であることが特に好ましい。この比は好ましくは、最大強度と最小強度との間の直接の商である。しかしながら、例えば、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、１００、２００、３００、４００、５００又は１０００のより高い消光比が可能であることも好適であり得る。消光比は、同様に、ｄＢ単位で表現することもでき、少なくとも３ｄＢ、少なくとも１０ｄＢ、少なくとも２０ｄＢ、少なくとも３０ｄＢ、又は少なくとも４０ｄＢの消光比が好ましい。好ましい消光比は、例えば光音響分光分析における、所望の応用形態が特に良好に実現されることを可能にする。
【００５３】
本発明のさらなる好ましい実施例において、ＭＥＭＳ加熱要素は、ばね構造を備え、アクチュエータは、ばね構造を圧縮及び／又は伸長するように構成されている線形アクチュエータである。部分的に上述した実施例は、特に高い変調周波数を可能にする、特にコンパクトで製造しやすい構造を特徴とする。線形アクチュエータは好ましくは、その駆動原理が直接的に、一次元におけるロータの直線運動をもたらすアクチュエータである。これによって、圧縮又は伸長のために、ばね構造に圧縮力又は張力が加えられることが可能になる。これに関連して、ばね構造を、一端においてＩＲ放出器の筐体に、及び、他端において直接的にアクチュエータのロータに堅固に接続することが好適であり得る。同様に、上述したように、ばね構造を、両端において２つの線形アクチュエータのロータに接続することが好適であり得る。このように、それぞれのアクチュエータの動きが小さくても、放出面積と全面積との間の大きい変化を達成することができる。したがって、同時に高い変調周波数をもって驚くほど高い変調深度が可能である。ばね構造は好ましくは、ばね様構造による加熱可能領域間の弾性接続によって実現される。このように、特に単純で効果的な構造を提供することができる。
【００５４】
本発明のさらなる好ましい実施例において、ＭＥＭＳ加熱要素は、回転可能な薄層を有する薄層構造を備え、アクチュエータは、薄層を回転させるように構成されている。この実施例も、上述されている。この場合、薄層は、フレーム構造内に回転可能に取り付けられる。薄層は各々、例えば、静電（容量式）又は電磁アクチュエータなど、それら自体のアクチュエータを介して制御することができる。そのようなアクチュエータは、特に単純でコンパクトに実装され、エネルギー効率的であり、ブレードの特に高速な回転、したがって、特に高い変調周波数を可能にする。電気モータの形態の少なくとも１つのアクチュエータが使用されることも可能である。そのようなアクチュエータは、回転運動に特によく適しており、薄層の特に精密な制御を可能にし、放出方向に対して０°〜９０°の回転の位置を特定的に制御することもできる。そのようなアクチュエータはまた、例えば、歯車又はベルトを用いることによって、複数の薄層を同時に回転させるために使用することもできる。
【００５５】
本発明の好ましい実施例において、ＭＥＭＳ加熱要素は、インターリーブ構造を備え、アクチュエータは、インターリーブ（インターレース、絡み合い）を変化させるように構成されている線形アクチュエータである。本明細書におけるインターリーブの変化は、好ましくは、構造の個々の、好ましくはＴ字状の要素間の距離の変化による全面積及び／又は放出面積の変化を表す。基本原理は、好ましくはばね構造と同様であり、インターリーブ構造は、アクチュエータによって圧縮（短縮）することができ、これは第２の状態に対応し、又は、引き離す（伸長する）ことができ、これは第１の状態に対応する。それによって、インターリーブ構造は、好ましくは複数のＴ字片によって形成され、これらはそれぞれ、クロスバーが放出方向にある上向きのものと、下向きのものと交互の向きに配置構成されており、したがって、可能な最小の全面積の圧縮された第２の状態において、互いに良好に噛み合っている。加熱可能領域は好ましくは、上向きのＴ字片によって形成され、そのクロスバーは好ましくは、放出面積と実質的に一致する。個々のＴ字片は好ましくは、例えば、ばねのように構造化されている弾性構造によって接続される。同様に、Ｔ字片は好ましくは、適切に可動であるようにレール上に取り付けることができる。またＴ字片自体を、好ましくは静電アクチュエータのロータとすることもできる。
【００５６】
好ましい実施例において、赤外線放出器は、ＭＥＭＳ加熱要素及びアクチュエータが中に設置される筐体を備える。
【００５７】
好ましくは、筐体は、設置される要素の寸法及び形状に基づくことができ、放出器の取り扱いを改善し、堅牢なデバイスを作成するために、筐体が設置される要素よりも大幅に大きいことが等しく好適であり得る。例えば、ＭＥＭＳ加熱要素及びアクチュエータは、（サブ）マイクロメートル範囲内の寸法を有してもよく、筐体はセンチメートル範囲内の寸法を有する。
【００５８】
すでに上述したように、筐体内のアクチュエータがＭＥＭＳ加熱要素に直接的に結合されることが可能である。また、筐体を呈する放出器の可能な全般的構造は、上記の例示的な実施例においてすでに説明されている。
【００５９】
好ましくは、筐体は、連続的な外面を呈し、内側で閉じられる。特に、ＭＥＭＳ加熱要素は、筐体の内側に設置される。これによって、ＭＥＭＳ加熱要素が、外部影響から保護されることが可能である。加えて、外部に対するＩＲ放射の放出が、筐体が他の方向における放出を防止している間に、ＩＲ放射に対して透過性である、カバー要素の好ましい領域のみを通じて行われることを保証することができる。アクチュエータは好ましくは、筐体の側方部分に取り付けることができる。
【００６０】
ＭＥＭＳ加熱要素が筐体から熱的に分離されず、むしろ、加熱要素から筐体への非放射熱の散逸を可能にし、結果、熱が加熱要素から散逸することができることが好ましい。例えば、導電性材料の電流を通す加熱可能層によって生成される熱と、加熱要素から環境へと散逸される熱との間に所望の平衡を確立することができ、所望の放射線特性を生成することができ、及び／又は、所望の変調特性を達成することができる。
【００６１】
例えば、筐体、ＭＥＭＳ加熱要素及び／又はアクチュエータの構成要素が同じ材料から作成されること、並びに、直接的に接続されている構成要素の間に十分な熱伝導が存在することが好適であり得る。
【００６２】
筐体は好ましくは、それ自体の放熱のためのヒートシンクを備えることができる。
【００６３】
カバー要素が、他の構成要素から、特に筐体の残りの部分から熱的に分離されていることが望ましい。これは好ましくは、カバー要素と筐体の残りの部分との間の接続に少なくとも１つの適切な材料を使用することによって、又は、接続点の適切な設計（例えば、小さい接続領域及び／又は適切な厚さの接続）によって、カバー要素が大きく加熱されないことを保証することができることを意味する。加熱は、ＭＥＭＳ加熱要素がオフにされ、熱的に平衡するときのカバー要素の温度に関連して説明される。
【００６４】
同様に、カバー要素の筐体への温度の近似の時間経過を決定するのに必須の時定数が十分に大きいことが好適であり得る。これは、例えば、１分よりも大きくすることができ、好ましくは１０分よりも大きくすることができ、特に１時間よりも大きくすることができる。
【００６５】
接続点における適切な材料は好ましくは、接続面全体をカバーする。適切な材料は、特に、ワット毎メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）単位で表現される、材料の熱伝導率によって規定することができる。接続点における好ましい熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満、特に好ましくは１Ｗ／ｍ・Ｋ未満、特に０．１Ｗ／ｍ・Ｋ未満である。
【００６６】
好ましくは、所望の熱的分離を提供するために、酸化物層が、カバー要素と筐体の残りの部分との間の接続点に導入される。特に、酸化物層は、筐体に使用される材料において熱的分離を提供するのに特によく適している。その上、それらは特に製造しやすく、安価に製造される。
【００６７】
ＭＥＭＳ加熱要素と筐体、特にカバー要素との間の直接的な熱伝達を最小限に抑えるために、筐体が、これらの構成要素の間の空間内に真空を生成するように構成されることが好適であり得る。真空とは、好ましくは、３０ｘ１０３パスカル（Ｐａ）未満、より好ましくは１００Ｐａ未満、より好ましくは０．１Ｐａ以下の圧力を示す。構成されるとは、筐体が十分に耐圧性に優れるように設計されることを意味する。筐体が真空ポンプのための接続又は組み込み真空ポンプを含むことも好ましい。しかしながら、筐体が製造中に実質的に永続的に真空にされることが等しく好ましい。
【００６８】
筐体及び／又は特にカバー要素が、これらの構成要素による変調ビームの方向における非変調ＩＲ放射の放出を最小限に抑えるために冷却されることも好適であり得る。例えば、ペルチェ要素及び／又は流体冷却をこの目的に使用することができる。
【００６９】
本発明のさらなる好ましい実施例において、筐体はカバー要素を備え、カバー要素において、少なくとも１つの光学フィルタが付加的に設置されている。
【００７０】
したがって、光学フィルタは好ましくは筐体内に統合され、筐体のカバー要素によって形成される筐体の外面上に存在する。光学フィルタは、本質的にカバー要素を形成することができ、又は、上記カバー要素によって囲むことができる。
【００７１】
例えば、様々な分光分析法におけるＩＲ放出器の用途に応じて、熱放射源の広い周波数スペクトル全体を使用することができ、又は、より狭いスペクトルが所望される。ＭＥＭＳ加熱要素の放出スペクトルから十分に異なる所望のスペクトルを選択するために、好ましくは周波数フィルタが使用されてもよい。有利には、これらはカバー要素に統合することができる。
【００７２】
使用されるフィルタは有利には、異なるフィルタ特性を有することができ、例えば、バンドパス・フィルタ、ショートパス・フィルタ、ロングパス・フィルタ、ノッチ・フィルタ及び所望のスペクトル的影響をもたらすこれらのフィルタの任意の組み合わせが使用されてもよい。フィルタが作用する周波数又は周波数範囲は、用途に応じて任意に選択することができる。
【００７３】
例えば、異なるフィルタ特性を有する複数のフィルタが設定されているフィルタ・ホイールを、フィルタとして使用することができる。フィルタ・ホイールを回転させることによって、所望のフィルタを機械的に選択することができる。好ましくは、フィルタ・ホイールは、電気駆動によって回転させることができる。
【００７４】
ファブリ・ペロー・フィルタを使用することも想定される。そのようなフィルタは、例えば、非常に狭いスペクトルを選択するために使用することができる。好ましくは、上記フィルタがそれに基づくファブリ・ペロー干渉計は、例えば、温度の調節又は機械的調整によって調節可能である。したがって、所望のスペクトルを、元のビームから柔軟に選択することができる。
【００７５】
同様に、好ましくは適切な薄膜フィルタを使用することができる。これらは、特に容易に製造され、非常にコンパクトである。特に、ＩＲ放出器が製造過程において統合設計において製造される場合、そのような薄膜フィルタの製造は、その過程に容易に統合することができる。これによってコストが低減する。
【００７６】
薄膜フィルタの柔軟な組み合わせ、又は、例えば温度を変更することによって調節可能な薄膜フィルタも有利であり得る。
【００７７】
例えば偏光などの、ＩＲ放射の他の特性に対するフィルタを使用してもよい。好ましくは、それらはまた、カバー要素の一部である。
【００７８】
本発明のさらなる好ましい実施例において、ＭＥＭＳ加熱要素は、電流源及び／又は電圧源に対する接点が存在する導電性材料の加熱可能層が少なくとも部分的に堆積される基板を備える。
【００７９】
基板は好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素の基部を形成し、例えば、ばね構造のために適切に構造化することができる。この文脈において、基板はまた、少なくとも部分的に、アクチュエータ及び／又は筐体構成要素などの、ＩＲ放出器のさらなる構成要素も備えることができる。有利には、基板は、特に半導体及び／又はマイクロシステム製造からの確立されたプロセス・ステップによって適切に形成することができる。その後、好ましくは、導電性材料の加熱可能層を、例えば、ドーピング及び／又はコーティングによって基板に被着又は統合することができる。加熱可能層は好ましくは、ＭＥＭＳ加熱要素の加熱可能領域を含む。加熱可能層は、電気的接触を確立するために電気エネルギー源に接触されることが好ましい。主に、接触は、加熱可能領域が電流の少なくとも一部分を通し、所望の様式でＩＲ放射を放出するように実施されるべきである。
【００８０】
変調可能赤外線放出器のさらなる好ましい実施例において、基板は、シリコン、単結晶シリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、シリコン・ゲルマニウム、窒化ケイ素、窒化物、ゲルマニウム、炭素、ガリウムヒ素、窒化ガリウム及び／又はリン化インジウムを含む群から選択される。これらの材料は、半導体及び／又はマイクロシステム製造において特に容易且つ安価に加工され、また、大量生産によく適している。同様に、これらの材料は、特定の領域において所望の電気的特性、熱的特性及び／又は放射線特性を達成するために、ドーピング及び／又はコーティングに特に適している。
【００８１】
変調可能赤外線放出器のさらなる好ましい実施例において、加熱可能層を形成するための導電性材料は、白金、タングステン、（ドープ）酸化スズ、単結晶シリコン、ポリシリコン、モリブデン、チタン、タンタル、チタン−タングステン合金、金属シリサイド、アルミニウム、グラファイト及び／又は銅を含む群から選択される。一方において、これらの材料は、所望の熱的特性、電気的特性、機械的特性及び／又は放射線特性を呈し、他方において、それらは特に容易且つ安価に加工される。
【００８２】
好ましい実施例において、アクチュエータは、好ましくは静電アクチュエータ、圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、及び／又は熱アクチュエータを含む群から選択されるＭＥＭＳアクチュエータである。
【００８３】
ＭＥＭＳアクチュエータは好ましくは、標準的なマイクロシステム技術製造方法を使用するアクチュエータであり、有利にはまた、マイクロメートル単位の寸法を呈する。そのようなアクチュエータは好ましくは、コンパクトで、堅牢で且つあまり手がかからず、容易且つ安価に製造することができる。特に、放出器の大きい部分は、ＭＥＭＳ構成要素、すなわち、上記で言及した好ましい特性を有する構成要素とすることができ、ＭＥＭＳアクチュエータとともに１つの製造段階において製造可能であり得る。同じ基板が、複数の部分において作製のために使用され得ることが望ましい。これによって、製造過程が単純化し、その費用が抑えられる。
【００８４】
上記アクチュエータは、多数の高速の周期的な運動に特によく適しており、特にそれらのコンパクトな設計に起因して、エネルギー要件が低い。コンパクトな設計、低慣性及び好ましい線形運動に起因して、達成可能な運動速度の範囲がさらに特に高い。
【００８５】
変調のために、ＭＥＭＳ加熱要素から、結合されているアクチュエータを通じて筐体に至る可能な最大の範囲まで熱を散逸させることが望ましい場合がある。それゆえ、アクチュエータが実質的に又は部分的に筐体材料から作成されることが好適であり得る。
【００８６】
変調可能赤外線放出器のさらなる好ましい実施例において、ＭＥＭＳアクチュエータは、櫛歯の重なり及び／又は櫛歯の離間の変動に基づくコーム・ドライブの形態の静電アクチュエータである。
【００８７】
ＭＥＭＳコーム・ドライブは、例えば、特許出願ＤＥ  １０  ２０１７  ２０６  １８３  Ａ１など、従来技術から知られている。実施例に応じて、櫛歯の重なり及び／又は櫛歯の離間を変化させることができる。
【００８８】
そのようなＭＥＭＳコーム・ドライブは、それらの寸法及び生成可能な運動に起因して、好ましい線形運動及びコンパクトなＩＲ放出器に特に適していることが認識されている。
【００８９】
別の態様において、本発明は、上述したような赤外線放出器の製造方法に関し、ＭＥＭＳ加熱要素の製造は、
基板をエッチングするステップと、
導電性材料を堆積するステップと、
任意選択的に、基板をＭＥＭＳ加熱要素に、及び／又は、導電性材料を加熱可能層にパターニングするステップと、
導電性材料を接触させるステップとを含む。
【００９０】
例えば、前述した好ましい材料のうちの１つを、基板として使用することができる。エッチング中、例えばウェハなどのブランクを、所望の基本形状のＭＥＭＳ加熱要素に形成することができる。次のステップにおいて、加熱可能層のための導電性材料が堆積される。特に、加熱可能領域が含まれるべきである。
【００９１】
例えば、ばね構造を形成するためのＭＥＭＳ加熱要素、及び／又は、導電性材料のさらなる構造化が所望される場合、これは例えば、さらなるエッチング過程によって達成することができる。同様に、一般的な過程によって追加の材料を堆積することができ、又は、ドーピングを実施することができる。
【００９２】
導電性材料を接触させるために、付加的に、銅、金及び／又は白金などの適切な材料を、一般的な過程によって導電性材料上に堆積することができる。物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）又は電気化学堆積を、好ましくはこの目的に使用することができる。
【００９３】
このように、好ましくはマイクロメートル範囲内の寸法及び所望の機能的特性を有する、特に微細に構造化されたＭＥＭＳ加熱要素を製造することができる。同様に、これらの製造段階は、半導体処理において特に上首尾であることが証明されており、半導体処理の標準的なプロセス・ステップに属する。
【００９４】
本発明のさらなる好ましい実施例において、エッチング及び／又はパターニングは、乾式エッチング、湿式化学エッチング及び／若しくはプラズマ・エッチング、特に反応性イオン・エッチング、反応性イオン深掘りエッチング（ボッシュ・プロセス）を含む群から選択され、並びに／又は、堆積は、物理気相成長（ＰＶＤ）、特に熱蒸発、レーザ・ビーム蒸発、アーク蒸発、分子ビーム・エピタキシ、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）及び／若しくは原子層堆積（ＡＬＤ）を含む群から選択される。
【００９５】
これらの過程は、マイクロメートル範囲内のサイズである微細な構造の作製に特に適している。特に、ボッシュ・プロセスは、好ましくは放出器構造の残りの部分に完全に統合されている機能的、コンパクトで効率的なＭＥＭＳ加熱要素にとって有利である、アスペクト比の高い非常に微細な構造を製造することができる。
【００９６】
別の態様において、本発明は、
本明細書に記載されている変調可能赤外線放出器と、
制御デバイスとを備えるシステムであって、
制御デバイスは、ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が、第１の状態において第２の状態よりも２倍小さくなるように、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造を第１の状態と第２の状態との間で変化させるように、アクチュエータを調整するように構成されている、システムに関する。
【００９７】
制御デバイスは好ましくは、入力を有効化し、この入力を適切な制御信号に変換する。例えば、入力は、所望のスペクトル、強度、及び／又は変調周波数であってもよい。制御デバイスは主に、所望のＩＲ放射を生成するためにアクチュエータ及び／又はＭＥＭＳ加熱要素に渡される、適切なアナログ電気信号を生成する。
【００９８】
しかしながら、所望のスペクトルの出射ＩＲ放射の正確な時間振幅曲線を指定するより複雑な信号も、入力として機能することができる。制御デバイスはこの場合もまた、好ましくは所望の変調ＩＲ放射を生成するための適切な制御信号を提供する。
【００９９】
特に、制御デバイスは、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造を第１の状態と第２の状態との間で変化させるように、アクチュエータを調整するように構成されている。この目的のために、アクチュエータの必要な運動をトリガする電気信号が生成される。
【０１００】
好ましくは、制御デバイスは、制御ループを備え、フィードバック・メカニズムを使用して、所望の制御と、アクチュエータの実際の動き及び／又はＭＥＭＳ加熱要素の加熱との間の不一致を補正することができる。
【０１０１】
ＩＲ放射の追加の低速の変調のためのＭＥＭＳ加熱要素の温度プロファイルも、制御デバイスによって調整することができることが好適であり得る。
【０１０２】
システムの制御デバイスは、ＩＲ放出器の外部に位置付けることができ、又は、ＩＲ放出器に統合することができる。
【０１０３】
制御デバイスは好ましくは、例えばマイクロプロセッサなどの、プロセッサを含む。制御のためにデジタル電子機器において使用される他の集積回路も、同様に使用されてもよい。
【０１０４】
適切な制御デバイスを含む、そのようなシステムの使用は、ＩＲ放出器の所望の使用を大幅に単純化することができる。例えば、適切な分光信号を、ＰＣ上で設計することができる。入力を介して、所望の信号はその後、制御デバイスに送信される。制御デバイスは、理論的仕様と高度に一致する、対応するＩＲ信号を生じる駆動信号を生成する。
【０１０５】
特に放出器に統合されたコントローラの形態の制御デバイスは、非常にコンパクトであり、扱いやすい。制御デバイスは好ましくは、例えばコンピュータに接続するための適切なインターフェースを備える。加熱要素の現在の温度又は他のステータス情報などのデータを、コントローラから前記インターフェースを介して入力デバイスへと転送することができることも所望され得る。
【０１０６】
システムのさらなる好ましい実施例において、制御デバイスは、好ましくは５０℃〜１０００℃の範囲内で、ＭＥＭＳ加熱要素の加熱可能領域の温度を調整するように構成されている。
【０１０７】
そのような制御デバイスは好ましくは、適切な電力をＭＥＭＳ加熱要素に提供することが可能である。特に、温度を十分に精密に調整すること、及び／又は、温度を一定に維持することが可能であるべきである。フィードバック・ループを有する制御メカニズムを、この目的に使用することができる。ＭＥＭＳ加熱要素の現在の温度を測定するために、例えば、少なくとも１つの温度センサを、加熱要素上の適切な位置に統合することができる。
【０１０８】
そのような制御デバイスは、ＩＲ放出器のスペクトル及び／又は強度を特に容易且つ信頼可能に制御することを可能にする。
【０１０９】
さらなる好ましい実施例において、制御デバイスは、加熱要素の形状及び／又は構造の状態を振動的に変化させるように、アクチュエータを調整するように構成されている。
【０１１０】
好ましくは、アクチュエータによってトリガされるＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造の変化は、第１の状態と第２の状態との間で周期的に繰り返され、結果、それらの状態の間に振動が存在し、変化が周期性を呈する。それによって、形状及び／又は構造の変化の終わりにおいて、好ましくは運動の開始点に再び到達するべきであり、運動は後続の周期において新たに実行されるべきである。繰り返し周波数は好ましくは、結果もたらされる変調周波数を規定する。
【０１１１】
制御デバイス及び／又はアクチュエータの電子分解能及び／又は帯域幅で、変調周波数の無段階調整を行うことも可能である。したがって、変調周波数は好ましくは、経時的に変化され得る。
【０１１２】
それによって、ＩＲ放出の変調周波数を非常に柔軟且つ効率的に設定及び変化させることができるシステムが提供される。
【０１１３】
システムのさらなる好ましい実施例において、制御デバイスは、放出される赤外線放射の電力強度の変調周波数が１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚにおいて達成されるように、加熱要素の形状及び／又は構造の状態を振動的に変化させるように、アクチュエータを調整するように構成されている。
【０１１４】
この目的のために、制御デバイス、ＭＥＭＳ加熱要素、アクチュエータなどのような、すべての必要な構成要素が、必要な帯域幅を有効化することが特に好ましい。
【０１１５】
上記の周波数は、分光分析の分野の好ましい応用形態に特に有効であることが証明されている。特に、これらの周波数は、その生成がこの分光分析法の主な焦点である広範囲の音響周波数をカバーするため、光音響分光分析における使用に特に適していることが証明されている。
【０１１６】
別の態様において、本発明は、赤外線放射の変調放出のための方法であって、
記載されている実施例のいずれか１つによる変調可能赤外線放出器を提供するステップと、
赤外線放射を放出するためにＭＥＭＳ加熱要素の加熱可能領域を加熱するステップと、
ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積と全面積との比が、第１の状態において第２の状態よりも少なくとも２倍小さくなるように、ＭＥＭＳ加熱要素の形状及び／又は構造を第１の状態と第２の状態との間で変化させるように、アクチュエータを制御するステップとを含む、方法に関する。
【０１１７】
本発明によるＩＲ放出器及びシステムの好ましい実施例の技術的特徴、定義及び利点は、本発明による方法にも等しく適用されることが、当業者には認識されよう。
【０１１８】
別の態様において、本発明は、光音響分光分析及び／又は赤外線分光分析に対する、上述したような変調可能赤外線放出器又は上述したようなシステムの使用に関する。
【０１１９】
説明されているＩＲ放出器は、特に赤外線分光分析に使用され得る。しかしながら、広いスペクトルを有し、変調することができる、コンパクトで長寿命のＩＲ放出器が、様々な用途にとって関心の対象である。
【０１２０】
例えば、調整可能フィルタを使用して、異なる時点において放出器のスペクトルの異なる周波数を選択することによって、時間分解測定値を使用して、ＩＲ放出器の特定の周波数範囲を選択することができる。その後、変調は、ここから特定の周波数を変調することができ、結果、本質的に良好に定義された周波数を有するＩＲパルスが放出される。したがって、例えば、吸収スペクトルの時間分解記録において、各事例において吸収される周波数を精密に決定することができる。
【０１２１】
光音響分光分析において、コンパクト、長寿命且つ高周波数の変調可能ＩＲ放出器を使用することが、特に有利である。特に光音響分光分析について、実験室で行われず、日常生活において機能しなければならない多くの応用形態が想定される。実例は、有毒ガスの検出、又は、周囲の気体中の（有害）物質の検出のための軍事用途である。高い変調周波数に起因して、加熱要素の直接的な変調と比較してより良好な信号対雑音比を達成することができ、非直接的に変調された放出器はまた、より耐久性でもある。
【０１２２】
別の態様において、本発明は、気体を分析するための光音響分光器であって、
−上述されている実施例のいずれかによる変調可能赤外線放出器と、
−気体によって充填可能な分析ボリュームと、
−音響検出器とを備え、
分析ボリュームは、赤外線放出器と音響検出器との間に位置付けられ、結果、赤外線放出器によって変調可能に放出される赤外線放射を、気体の光音響分光分析に使用することができる。
【０１２３】
当業者は、光音響分光分析、本技法を実行する方法、及び、方法に使用される構成要素に精通している。従来技術からは知られていないコンパクトで長寿命のＩＲ放出器に起因して、設備全体を、特にコンパクトな様式で製造し、日常使用に適したものとすることができる。高い変調周波数に起因して、分析の可能性は極めて用途が広い。同時に、信号対雑音比を増大させることができ、これは周波数のより高い音響検出器にとってより良好である。したがって、例えば、典型的な１／ｆノイズを低減することができる。
【０１２４】
以下において、限定であることは意図せず、実例及び図面によって、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】ＩＲ放出器の概略図である。
【図２】第２の状態にあるばね構造を有するＩＲ放出器の概略図である。
【図３】第１の状態にあるばね構造を有するＩＲ放出器の概略図である。
【図４】インターリーブ構造を有するＩＲ放出器の概略図である。
【図５】第２の状態にある薄層構造を有するＩＲ放出器の概略図である。
【図６】第１の状態にある薄層構造を有するＩＲ放出器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２６】
図１は、変調可能赤外線放出器１の概略断面図を示す。変調可能赤外線放出器１は、下側サポート１７、側方部分２１及びカバー要素１９から構成される筐体１５内に収容される。シール要素２３がそれぞれキャリア１７、カバー要素１９及び側方部分２１の間に存在し得る。シール要素２３は、ＭＥＭＳ加熱要素３が存在する放出器１の内部と、ＩＲ放出器１の外部環境との熱交換を低減するために使用される。筐体１５内のＭＥＭＳ加熱要素３は、個々の平行な加熱可能領域７を有するばね構造１３から構成される。カバー要素１９の方向及び放出方向に向けられている加熱可能領域の投影が放出面積１０を形成し、これが、介在する非加熱可能領域１１とともに、全面積９を形成する。
【０１２７】
加熱要素３と加熱要素３との間の相対運動を通じたＭＥＭＳ加熱要素３の全面積９の増大は、ＭＥＭＳ加熱要素３のばね構造１３に直接的に結合される、加熱要素３の横方向に配置されているコーム・ドライブの形態の２つのアクチュエータ５によって実現される。アクチュエータ５はこのとき、各々が筐体１５の側方部分２１に取り付けられる。ＭＥＭＳ加熱要素３は、アクチュエータ５に接続されていることを除いて独立している。
【０１２８】
図２は、第２の状態にある図１の変調可能赤外線放出器１を示し、第２の状態において、ばね構造１３がアクチュエータ５に起因して圧縮状態にあるため、放出面積１０と全面積９との比が最大値にあり、非加熱可能領域１１の面積が最小化され、したがって、放出面積１０及び非加熱可能領域１１から構成される全面積９も最小化される。この実施例において、放出面積１０は変化しないままである。放出面積１０と全面積９との間の比は第２の状態において最大になる。これは、放出される赤外線放射の強度にも当てはまる。
【０１２９】
図３は、放出される放射線が最小強度を有する第１の状態にある、図１及び図２の変調可能赤外線放出器１を示す。ここで、ばね構造１３は、アクチュエータ５によって伸長状態になっており、伸長状態において、放出面積１０が一定のままである間に、非加熱可能領域１１の面積が最大化される。したがって、全面積９が最大化され、結果、ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積１０と全面積との比が最小になり、第２の状態よりも少なくとも２倍低くなる。この状態において、放出される赤外線放射の強度も最小になる。
【０１３０】
図４は、変調可能ＩＲ放出器１の代替的な実施例を示し、ＭＥＭＳ加熱要素３は、ばね構造の代わりにインターリーブ構造２５を有する。ここで、基本原理は同様であり、インターリーブ構造２５は、アクチュエータ５によって圧縮（短縮）することができ、これは第２の状態に対応し、又は、引き離す（伸長する）ことができ、これは第１の状態に対応する。インターリーブ構造２５は、複数のＴ字片によって形成され、これらはそれぞれ、上向きのものと、下向きのものと交互の向きに配置構成されており、したがって、可能な最小の全面積９の圧縮された第２の状態において、互いに良好に噛み合っている。加熱可能領域７は好ましくは、上向きのＴ字片によって形成することができ、そのクロスバーは好ましくは、放出面積１０と実質的に一致する。構造の個々のＴ字片は好ましくは、弾性構造によって相互接続することができる。
【０１３１】
図５は、変調可能ＩＲ放出器１のさらなる実施例を示し、ＭＥＭＳ加熱要素３は、回転可能な薄層を有する薄層構造２７を有する。フィンが、加熱可能領域７を形成し、フレーム構造３１内に回転可能に取り付けられる。加熱可能領域７、放出面積１０及び全面積９が実質的に一致する第２の状態が示されている。ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積１０と全面積との比及び放出方向２９における強度は最大値である。
【０１３２】
図６は、第１の状態にある変調可能赤外線放出器１の同じ実施例を示す。ここで、加熱可能領域７が等しく放出方向を指さないように、個々の薄層は、好ましくはアクチュエータを用いることによって放出方向に対して９０°回転される。放出面積１０は最小になり、全面積９はここで本質的に非加熱可能領域１１と同一である。ＭＥＭＳ加熱要素の放出面積１０と全面積との比が、放出方向における強度と同様に、最小になる。したがって、第１の状態におけるＭＥＭＳ加熱要素の放出面積１０と全面積との比が、第２の状態よりも少なくとも２倍低いことも実現される。
【０１３３】
本発明の記載されている実施例に対する様々な代替形態を使用して、本発明を実行し、本発明による解決策に到達することができることに留意されたい。したがって、本発明による赤外線放出器、システム、及び方法並びにその使用は、それらの実施例において、上記の好ましい実施例に限定されない。むしろ、提示されている解決策から派生し得る、複数の実施例が想定される。特許請求の範囲の目的は、本発明の保護範囲を規定することである。特許請求の範囲の保護範囲は、本発明による赤外線放出器、システム、それらを使用する方法、及び、それらの均等な実施例をカバーすることを対象とする。
【符号の説明】
【０１３４】
１  変調可能赤外線放出器
３  ＭＥＭＳ加熱要素
５  アクチュエータ
７  加熱可能領域
９  全面積
１０  放出面積
１１  非加熱可能領域
１３  ばね構造
１５  筐体
１７  キャリア
１９  カバー要素
２１  側方部分
２３  シール要素
２５  インターリーブ構造
２７  薄層構造
２９  放出方向における強度
３１  フレーム構造
【図１】
2022500637.tif 000003
【図２】
2022500637.tif 000004
【図３】
2022500637.tif 000005
【図４】
2022500637.tif 000006
【図５】
2022500637.tif 000007
【図６】
2022500637.tif 000008
【国際調査報告】
2022500637.tif 000009
2022500637.tif 000010
2022500637.tif 000011
2022500637.tif 000012
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