(57)【要約】  本発明は：光放射を放つように構成された光学デバイス（１５）と；平面（ｘ、ｙ）において伸び且つ粒子（６０）を受け取るように意図されたチャネル（５０）を画定する基板（１００）であって、チャネル（５０）が主平面（ｘ、ｙ）に垂直な方向（ｚ）において主に伸びる、基板（１００）と；を少なくとも含む粒子検出器（６０）であって、検出器が、光検出器（２１）のマトリクス（２０）及び反射面（４１）を含み；光検出器（２１）のマトリクス（２０）及び反射面（４１）が相互に平行な平面上に配され且つ基板（１００）の一部の何れかの側に位置して、光放射の一部が粒子（６０）によって回折されることによってチャネル（５０）を通り抜け、その後反射面（４１）に反射し、その後光検出器（２１）のマトリクス（２０）に達することを特徴とする、粒子検出器（６０）に関する。
2020507086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光源（１）に接続され且つ前記光源（１）によって生成される少なくとも１つの光放射を放つように構成されることが可能な光学デバイス（１５）と；
主平面（ｘ、ｙ）において伸び且つ粒子（６０）を含む流体を受け取るように意図された少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の少なくとも一部を画定する基板（１００）であって、前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）が主平面（ｘ、ｙ）に垂直な方向（ｚ）において主に伸び、基板（１００）の少なくとも一部が光学デバイス（１５）によって放たれる光放射の少なくとも一部を受け取るように構成される、基板（１００）と；を少なくとも含む粒子検出器（６０）であって、
検出器が、光検出器（２１）のマトリクス（２０）及び少なくとも１つの反射面（４１）をさらに含み；
光検出器（２１）のマトリクス（２０）が第１の平面において伸び且つ反射面（４１）が第２の平面において伸び、前記第１の及び第２の平面が主平面（ｘ、ｙ）と平行であり且つ基板（１００）の前記一部の何れかの側に位置して、光学デバイス（１５）によって放たれる光放射の少なくとも一部が少なくとも１つの粒子（６０）によって回折されることによって前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）を通り抜け、その後反射面（４１）に反射し、その後光検出器（２１）のマトリクス（２０）に達することを特徴とする、粒子検出器（６０）。
【請求項２】
光学デバイス（１５）が、前記第１の平面と第２の平面との間に少なくとも部分的に位置する、請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
基板（１００）が、反射面（４１）に面して回転される又は接触して配される第１の面を有し、基板（１００）が、第１の面と反対側の且つ光検出器（２１）のマトリクス（２０）に面して回転される又は接触して配される第２の面を有する、請求項１又は２に記載の検出器。
【請求項４】
光検出器（２１）のマトリクス（２０）及び反射面（４１）が、前記垂直方向（ｚ）に沿って少なくとも部分的に且つ互いに一列に位置する、請求項１から３の何れか一項に記載の検出器。
【請求項５】
光放射の少なくとも一部が、前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）を通り抜けて少なくとも１つの粒子（６０）によって回折される前に、反射面（４１）の少なくとも一部によって反射されるように構成される、請求項１から４の何れか一項に記載の検出器。
【請求項６】
基板（１００）が、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％、及び好ましくは少なくとも９０％の前記光放射が通ることを可能にする少なくとも１つの材料から形成され、好ましくは基板（１００）が、光放射に対して相対的に透明な材料を含む、請求項１から５の何れか一項に記載の検出器。
【請求項７】
光学デバイス（１５）が、それを通って光放射が放たれる遠位部分（１０、１０ｂ、１０ｃ）を有し、遠位部分（１０、１０ｂ、１０ｃ）及び光検出器（２１）のマトリクス（２０）が、前記垂直方向（ｚ）に関して前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の何れかの側に位置する、請求項１から６の何れか一項に記載の検出器。
【請求項８】
光学デバイス（１５）及び光検出器（２１）のマトリクス（２０）が、基板（１００）に配される、請求項１から７の何れか一項に記載の検出器。
【請求項９】
光学デバイス（１５）及び光検出器（２１）のマトリクス（２０）が、粒子（６０）を含む流体との直接的な接触から保護されるように、少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ）の外側に配されている、請求項１から８の何か一項に記載の検出器。
【請求項１０】
光検出器（２１）のマトリクス（２０）が、少なくとも１８０°の及び好ましくは少なくとも２５０°の円の弧を覆うことによって前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の周りを伸びる、請求項１から９の何れか一項に記載の検出器。
【請求項１１】
基板（１００）が、少なくとも第１の基板（３０）及び第２の基板（４０）を含み、第１の基板（３０）が、光検出器（２１）のマトリクス（２０）及び好ましくは光学デバイス（１５）の少なくとも一部を担い、且つ第２の基板（４０）が、少なくとも反射面（４１）を担う、請求項１から１０の何れか一項に記載の検出器。
【請求項１２】
基板（１００）が、少なくとも第１の基板（３０）及び第２の基板（４０）を含み、第１の基板（３０）が前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の少なくとも第１の部分（５０ａ）を担い、第２の基板（４０）が、前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の少なくとも第２の部分（５０ｂ）を担い、各部分（５０ａ及び５０ｂ）が、前記垂直方向（ｚ）において伸び、第１の部分（５０ａ）の断面の平均表面積が、実質的に第２の部分（５０ｂ）の断面の平均表面積以下であり、部分の断面の平均表面積が、方向（ｚ）に沿って全高さにわたってとられた部分の表面積の平均に対応する、請求項１から１１の何れか一項に記載の検出器。
【請求項１３】
光学デバイス（１５）が、抽出光線（１１）のセットを発生させるように構成された抽出ネットワーク（１０ａ）を、光学デバイス（１５）の出口で、形成するように成形された少なくとも１つの遠位部分（１０、１０ｂ、１０ｃ）を含み、抽出ネットワーク（１０ａ）が、前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の方向において主平面（ｘ、ｙ）において広がる形状を有する、請求項１から１２の何れか一項に記載の検出器。
【請求項１４】
光学デバイス（１５）が、遠位部分（１０、１０ｂ、１０ｃ）を有するコア及びコアを覆うシースを含む少なくとも１つの導波路（２）を含み、コアが、ピッチＰに従って周期的に配された複数の溝を、遠位部分（１０、１０ｂ、１０ｃ）上で、有して、Ｐが以下の式を満足する、請求項１から１３の何れか一項に記載の検出器：
【数１】
2020507086.tif 000010
λ  光放射の波長；
ｎｅｆｆ  光放射の基本モードの有効屈折率；
ｎｃ  導波路（２）のコアの屈折率；
ｎｇ  導波路（２）のシースの屈折率；
ｎｅｆｆがｎｃとｎｇとの間である。
【請求項１５】
光学デバイス（１５）が、コア及びシースを含む少なくとも１つの導波路（２）を含み、前記垂直方向（ｚ）に沿って測定された導波路の厚さｈが以下のようである、請求項１から１４の何れか一項に記載の検出器：
【数２】
2020507086.tif 000011
λ  光放射の波長；
ｎｃ  導波路（２）のコアの屈折率；
ｎｇ  導波路（２）のシースの屈折率。
【請求項１６】
粒子（６０）の循環に関する少なくとも第１のチャネル（５０ｃ）及び第２のチャネル（５０ｄ）を含み、各チャネル（５０ｃ、５０ｄ）が、粒子（６０）を含む流体を受け取るように構成され且つ光学デバイス（１５）によって放たれる光放射の少なくとも一部を受け取るように構成された、請求項１から１５の何れか一項に記載の検出器。
【請求項１７】
各チャネル（５０ｃ、５０ｄ）によって受け取られる光放射が、単一の光源（１）に由来するように構成される、請求項１６に記載の検出器。
【請求項１８】
粒子（６０）の循環に関する少なくとも第１の及び少なくとも第２のチャネル（５０ｃ、５０ｄ）を含み、光学デバイス（１５）が、導波路（２）の少なくとも第１のアーム（４ｂ）及び導波路の少なくとも第２のアーム（４ｃ）を形成するように構成された少なくとも１つのジャンクション（３、４ａ）を含む少なくとも１つ導波路（２）を含み、検出器が：
導波路（２）の第１のアーム（４ｂ）を通って光学デバイス（１５）によって放たれる光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子（６０）によって回折されることによって第１のチャネル（５０ｃ）を通り抜け、その後反射面（４１）に反射し、その後光検出器（２１）のマトリクス（２０）達し；
導波路（２）の第２のアーム（４ｂ）を通って光学デバイス（１５）によって放たれる光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子（６０）によって回折されることによって第２のチャネル（５０ｄ）を通り抜け、その後反射面（４１）に反射し、その後光検出器（２１）のマトリクス（２０）達するように構成される、請求項１から１７の何れか一項に記載の検出器。
【請求項１９】
請求項１から１８の何れか一項に記載の少なくとも１つの粒子検出器（６０）を製造するための方法であって：
光検出器（２１）の少なくとも１つのマトリクス（２０）及び少なくとも１つの光放射を放つように構成された少なくとも１つの光学デバイス（１５）の一部を含む少なくとも第１の基板（３０）を供給するステップであって、第１の基板（３０）が主平面（ｘ、ｙ）において伸び、光検出器（２１）のマトリクス（２０）が前記主平面（ｘ、ｙ）と平行な第１の平面において伸びる、ステップと；
少なくとも１つの反射層（４１）を含む少なくとも第２の基板（４０）を供給するステップであって、第２の基板（４０）が主平面（ｘ、ｙ）において少なくとも部分的に伸び、反射層（４１）が前記主平面（ｘ、ｙ）と平行な第２の平面において伸びる、ステップと；
光検出器（２１）のマトリクス（２０）及び反射面（４１）が基板（１００）の少なくとも一部の何れかの側に配されるように第１の基板（３０）及び第２の基板（４０）を組み立てることによって第３の基板（１００）を形成するステップと；
第３の基板（１００）を形成するステップの前に及び／又は後で、前記主平面（ｘ、ｙ）に垂直な方向（ｚ）において主に伸び且つ第３の基板（１００）を完全に通り抜ける粒子（６０）の循環に関する少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）を形成するステップであって、光学デバイス（１５）によって放たれた光放射の少なくとも一部が少なくとも１つの粒子（６０）によって回折されることによってチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）を通り抜け、その後反射面（４１）に反射され、その後光検出器（２１）のマトリクス（２０）に達する、ステップと、を少なくとも含む、方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）を形成するステップが、第３の基板（１００）を形成するステップの前に実行される場合、本方法が：
垂直方向（ｚ）において第１の基板（３０）を通り且つ遠位部分（１０、１０ｂ、１０ｃ）の近くに位置する前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の少なくとも第１の部分（５０ａ）を形成するステップと；
前記垂直方向（ｚ）において第２の基板（４０）を通るチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の少なくとも第２の部分（５０ｂ）を形成するステップと；
前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の第２の部分（５０ｂ）の少なくとも１つの部分上に、及び好ましくは前記少なくとも１つのチャネル（５０、５０ｃ、５０ｄ）の少なくとも１つの壁（４１ａ）上に少なくとも１つの追加の反射層（４２）の堆積と、を含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には粒子の、及びより具体的にはマイクロメートルサイズ、さらにナノメートルサイズの粒子の光学検出の分野に関する。それは、特に有利であるが非限定的な用途に関して、ほこりの粒子、炎を検出するための煙の粒子の検出、又は汚染粒子及び特にいわゆる微小粒子の検出を有するであろう。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
粒子検出器は一般的には、粒子による可視光、又は近赤外の回折に基づく。そのため、これらの検出器は一般的には、粒子による光の回折を測定するように構成された光学センサーを含む。
【０００３】
検出器は、光源及びそれを通って検出されることになる粒子を通すチャネルを含む。粒子が無い場合、回折は存在しないので、光学センサーは光を測定しない。粒子が存在する場合、光は粒子によって回折され、光学センサーは、検出のそれらの立体角において、回折された光を検出する。この測定はこのように、一以上の粒子を検出することを可能にさせる。回折光の強度及びその角度図は、粒子の性質、形成サイズ及び濃度の特性であるが、既知の解決法は、合理的なコストで且つ限定された空間を占有することによって、真の方法でこれらの特性の内のすべてを測定することを可能にするものではない。
【０００４】
文献ＦＲ２９６３１０１は、既存の解決法を記載する。この解決法は、シリコンの基板においてエッチングされ且つそれを通して粒子が循環するであろうチャネルを照らす導波路によって運ばれた光のソースを提供する。これらの粒子による入射光の回折は、シリコン基板上で実行される２つの周囲のフォトダイオードによって検出される。
【０００５】
この解決法は、センサーの空間を減少させることを可能にする。一方で、十分に正確な情報を得ること及び粒子上で完了することはこのタイプの解決法では非常に困難である。
【０００６】
粒子の性質を決定することは特に困難であり、不可能でさえある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、粒子に関して情報の正確さ及び量を改善して、例えばその性質を決定するための解決法を提案することから成る必要性が存在する。
【０００８】
これが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は：
少なくとも１つ光源に接続され且つ前記光源によって生成される少なくとも１つの光放射を放つように構成されることが可能な光学デバイスと；
主平面（ｘ、ｙ）において伸び且つ粒子を含む流体を受け取るように意図されたチャネルの少なくとも一部を画定する基板であって、チャネルが主平面（ｘ、ｙ）に垂直な方向（ｚ）において主に伸び、基板の少なくとも一部が光学デバイスによって放たれる光放射の少なくとも一部を受け取るように構成される、基板と；を少なくとも含む粒子検出器に関する。
【００１０】
検出器は、光検出器のマトリクス、及び、光放射を反射することが可能な、少なくとも１つの反射面をさらに含む。光検出器のマトリクス及び反射面は、基板の前記部分の何れかの側に配される。有利には、検出器は、粒子がチャネルに存在する場合、光学デバイスによって放たれた光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子によって少なくとも部分的に回折されることによってチャネルを通り抜け、その後反射面に少なくとも部分的に反射され、その後光検出器のマトリクスに少なくとも部分的に達するように構成される。
【００１１】
チャネルの、少なくとも１つの反射面の、及び、光検出器のマトリクスの関連性は、粒子によって回折された多数の光線を捉えることを可能にさせる。
【００１２】
実際、光検出器のマトリクスは、一方では粒子によって回折され且つ光検出器のマトリクス上に直接的に回折の後で達する光線を、及び、他方では反射面での反射後に光検出器のマトリクスに達する線を受け取り得る。
【００１３】
本発明はこのように、それに対してアクセスが存在する回折図を増加させることを可能にする。
【００１４】
実際、本発明の発展のフレームワークでは、上述した文献ＦＲ２９６３１０１において記載されるもののタイプの解決法では、光検出器が横方向に回折光を捉え、且つ非常に限定された回折の立体角を検出することが認識された。そしてこのタイプの解決法は、利用可能な情報の豊富さを減少させ且つ有され得る粒子の知見、特にその性質を限定する回折図の限定された部分にアクセスすることのみを可能にさせる。
【００１５】
発明によって、反射面の、光検出器のマトリクスの、及びチャネルを担う基板の組み合わせは、２次元測定３次元回折に近づくことを可能にさせる。
【００１６】
本発明はこのように、３次元における様々な方向において回折される非常に多数の光線のフォトダイオードの同じマトリクス上の投影を可能にする。
【００１７】
本発明の形状は、２次元測定空間への３次元伝播のベクトル空間の投影を可能にする。
【００１８】
発明はこのように、粒子に関する、より多くの且つより正確な量において情報を収集することを可能にさせる。したがって、粒子の検出及び、そのサイズ又は性質等のそのパラメータの識別は、改善される。
【００１９】
特に有利には、本発明は、粒子の屈折率の決定を可能にする。
【００２０】
好ましくは、光検出器のマトリクスは、第１の平面において伸び、反射面は、第２の平面において伸び、前記第１の及び第２の平面は、主平面（ｘ、ｙ）と平行であり且つ基板の前記部分の何れかの側に位置する。
【００２１】
このようにして、発明による検出器は、製造するのに比較的シンプルである。なぜなら、すべての層（光検出器のマトリクス及び反射層）は、平行な平面において形成され得るからである。
【００２２】
さらに、発明による検出器は、光検出器のマトリクス上に回折図の像を、反射面の中間状態によって、投影することを可能にし、後者は場合によっては、そのサイズがチャネルの形状及び寸法にほとんど依存しない又は全く依存しない伸びた表面積を覆う。発明はこのようにして、大きな表面積から反射された光線を収集することを可能にしつつ、制限された空間、特に、制限されたチャネル長さ及び幅をいまだに保持する。
【００２３】
本発明はまた、本発明による少なくとも１つの粒子検出器の製造のための方法に関するものであり、少なくとも以下のステップ：
光検出器の少なくとも１つのマトリクス及び少なくとも１つの光放射を放つように構成された光学デバイスの少なくとも１つを含む少なくとも第１の基板を供給するステップであって、第１の基板が主平面（ｘ、ｙ）において伸び、好ましくは、光検出器のマトリクスが前記主平面（ｘ、ｙ）と平行な第１の平面において伸びる、ステップと；
前記少なくとも１つ光放射を反射することが可能な少なくとも１つの反射層を含む少なくとも第２の基板を供給するステップであって、第２の基板が主平面（ｘ、ｙ）において少なくとも部分的に伸び、且つ、好ましくは、反射層が前記主平面（ｘ、ｙ）と平行な第２の平面において伸びる、ステップと；
光検出器のマトリクス及び反射面が基板の少なくとも一部の何れかの側に配されるように第１の基板及び第２の基板を組み立てることによって第３の基板を形成するステップと；
第３の基板を形成するステップの前に及び／又は後で、粒子がチャネルに存在する場合、光学デバイスによって放たれた光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子によって少なくとも部分的に回折されることによってチャネルを通り抜け、その後反射面に少なくとも部分的に反射され、その後光検出器のマトリクスに少なくとも部分的に達するように、前記主平面（ｘ、ｙ）に垂直な方向（ｚ）に主に沿って伸び且つ第３の基板を完全に通り抜ける粒子の循環に関する少なくとも１つのチャネルを形成するステップと、を含む。
【００２４】
有利には、チャネルを形成するステップが、第３の基板を形成するステップの前に実行される場合、本方法が以下のステップ：
垂直方向（ｚ）において第１の基板を通り且つ遠位部分の近くに位置するチャネルの少なくとも第１の部分を形成するステップと；
前記垂直方向（ｚ）において第２の基板を通るチャネルの少なくとも第２の部分を形成するステップと；
チャネルの第２の部分の少なくとも１つの部分上に及び好ましくは前記少なくとも１つのチャネルの少なくとも１つの壁上に、前記少なくとも１つの光放射を反射可能な、少なくとも１つの追加の反射層の堆積と、を含む。
【００２５】
発明の目的、課題、並びに特徴及び優位点は、以下の添付の図面によって示される後者の実施形態の詳細な説明においてより良く現れるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】本発明の第１の実施形態による粒子検出器の上面図である。この図では、粒子による光線の回折図の投影が描かれる。この図は、粒子の循環に関するチャネルに及び光学デバイスの遠位部分に関する光検出器のマトリクスの可能な配置を示す。
【図１ｂ】図１ａの断面Ａ−Ａによる図を示す。この図では、抽出ネットワークからの抽出光線の光学経路が示される。この光学経路は、粒子の循環に関するチャネルにおいて粒子のフラックスと出会い、その後、この図で図式的に示される回折光線を形成する。抽出光線の及び上部反射層によって回折された光線の反射もまた示される。
【図２ａ】図１ａの図と同様の、しかし図１ａの実施形態の代替形態による上面図であり、光検出器が、より大きな検出表面積を覆うために基板全体にわたって分布する。
【図２ｂ】図２ａの断面Ａ−Ａによる図である。この図では、図１ｂと同じように、導波路の遠位部分上に位置する抽出ネットワークからの抽出光線の光学経路、及び、回折され且つ反射された光線のものが描かれる。
【図２ｃ】図２ａの断面Ｂ−Ｂによる図である。この図では、図２ｂと同じように、抽出ネットワークからの抽出光線の光学経路、及び、回折され且つ反射された光線のものが描かれる。
【図３ａ】図１ａの詳細Ａの図である。これは、抽出ネットワークの例の及びその寸法の上面図である。
【図３ｂ】図１ｂの詳細Ｂの図である。これは、抽出ネットワークの断面図であり、この断面は、導波路の遠位部分上に取られる。
【図４ａ】本発明による検出器を実行するステップを示す。より正確には：実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図４ｂ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図４ｃ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図４ｄ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図４ｅ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図４ｆ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図４ｇ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図４ｈ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び抽出ネットワークを含むように意図された導波路の少なくとも遠位部分の形成を示す。
【図５ａ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、第２の基板の及び反射層の形成の主要なステップを示す。
【図５ｂ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、第２の基板の及び反射層の形成の主要なステップを示す。
【図５ｃ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、第２の基板の及び反射層の形成の主要なステップを示す。
【図５ｄ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、第２の基板の及び反射層の形成の主要なステップを示す。
【図６ａ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、図４ｈ及び５ｄに示される第１の及び第２の基板の組み立て並びに粒子の循環に関するチャネルの形成を示す。
【図６ｂ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、図４ｈ及び５ｄに示される第１の及び第２の基板の組み立て並びに粒子の循環に関するチャネルの形成を示す。
【図６ｃ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、図４ｈ及び５ｄに示される第１の及び第２の基板の組み立て並びに粒子の循環に関するチャネルの形成を示す。
【図６ｄ】第１の実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、図４ｈ及び５ｄに示される第１の及び第２の基板の組み立て並びに粒子の循環に関するチャネルの形成を示す。
【図７ａ】他の１つの実施形態による、粒子の循環に関するチャネルを切断する断面Ａ−Ａによる図を示す。抽出ネットワークの出口で直接的にチャネルを通り抜ける光学経路を示す。
【図７ｂ】他の１つの実施形態による、粒子の循環に関するチャネルを切断する断面Ａ−Ａによるを示す。反射面からの反射の後の、抽出ネットワークの出口で直接的にチャネルを通り抜ける光学経路を示す。
【図８ａ】図７ａの実施形態の代替形態の上面図であり、光検出器が、より大きな検出表面積を覆うように基板全体にわたって分布する。
【図８ｂ】図８ａによる検出器の断面Ｂ−Ｂに沿った図である。これらの図８ｂ及び８ｃは、図８ａの実施形態へ適用された図７ａ及び７ｂに対応する。
【図８ｃ】図８ａによる検出器の断面Ｂ−Ｂに沿った図である。これらの図８ｂ及び８ｃは、図８ａの実施形態へ適用された図７ａ及び７ｂに対応する。
【図９ａ】図８ａから８ｃに示される検出器を実行するステップを示す。実施形態による及び断面Ａ−Ａに沿った図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び導波路の少なくとも遠位部分の形成並びにチャネルの第１の部分の形成のステップを示す。
【図９ｂ】実施形態による及び断面Ａ−Ａに沿った図による、光検出器のマトリクスを含む第１の基板上の抽出ネットワーク及び導波路の少なくとも遠位部分の形成並びにチャネルの第１の部分の形成のステップを示す。
【図９ｃ】実施形態による及び断面Ａ−Ａに沿った図による、第２の基板及びチャネルの第２の部分の形成並びに上部反射層の堆積のステップを示す。
【図９ｄ】実施形態による及び断面Ａ−Ａに沿った図による、第２の基板及びチャネルの第２の部分の形成並びに上部反射層の堆積のステップを示す。
【図９ｅ】実施形態による及び断面Ａ−Ａに沿った図による、第２の基板及びチャネルの第２の部分の形成並びに上部反射層の堆積のステップを示す。
【図９ｆ】実施形態による及び断面Ａ−Ａによる図による、第１の及び第２の基板の組み立てを示す。
【図１０】基板が粒子の循環に関する２つのチャネルを含む、本発明の２つの実施形態を示す。これらの図では、粒子による光線の回折図の投影が描かれる。これらの図は、粒子の循環に関する２つのチャネルに関して光検出器のマトリクスの可能な配置を示す。これらの図では、光学デバイスは、２つのアームに分かれる導波路を含む。
【図１１】基板が粒子の循環に関する２つのチャネルを含む、本発明の２つの実施形態を示す。これらの図では、粒子による光線の回折図の投影が描かれる。これらの図は、粒子の循環に関する２つのチャネルに関して光検出器のマトリクスの可能な配置を示す。これらの図では、光学デバイスは、２つのアームに分かれる導波路を含む。  図１０の実施形態の代替形態の上面図であり、光検出器が、より大きな検出表面積を覆うように基板全体にわたって分布する。
【図１２】本発明の２つの実施形態による光学デバイスを示す。これらの図では、光学デバイスは、２つのアームに分かれる導波路を含む。
【図１３】本発明の２つの実施形態による光学デバイスを示す。これらの図では、光学デバイスは、２つのアームに分かれる導波路を含む。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
添付の図面は、例として与えられ、発明を限定しない。これらの図面は、図式の表示であり、実用的な用途のスケールでは必ずしもない。特に、様々な層、光検出器及び導波路の相対的な寸法は、現実を代表するものではない。
【００２８】
本発明のフレームワークにおいて、「上」、「オーバーマウント」、「覆う」、「下にある」又はその同等物の用語は「接触して」を意味しない。そのため例えば、第２の層上の第１の層の堆積は、必ずしも、２つの層又は基板が互いに直接的に接触していることを意味するものではなく、これは、第１の層がそれに直接的に接触している又は少なくとも１つの他の層若しくは少なくとも１つの他の要素によってそれから分離されているかのいずれかであることのよって第２の層を少なくとも部分的に覆うことを意味する。
【００２９】
以下の説明では、同様の参照符号は、発明の異なる実施形態を通して同様の概念を記載するために用いられるであろう。
【００３０】
特に明記しない限り、所与の実施形態に関する詳細に説明された技術的特徴は、非限定的な方法において例として説明される他の実施形態の文脈において説明される技術的特徴と組み合わされ得る。
【００３１】
本発明のフレームワークでは、「粒子」又はその同等物の用語は、調査される特性に関して基本的と考えられる物理システムの構成を定義に関して有する。例えば、粒子は、その最大寸法が、ミリメートル（１０−３メートル）未満、好ましくは数十マイクロメートル（１０−６メートル）であり、好ましくはマイクロメートル未満、約ナノメートル（１０−９メートル）でさえある材料の要素である。一般的には、これらは、その寸法が、粒子の循環に関するチャネルの寸法に関して小さい材料から成る物体である。
【００３２】
好ましくは本発明のフレームワークでは、「光放射」、「波」若しくは「光線」又はその同等物の用語は、好ましくは例えば約２０％以下の標準偏差を有し且つ好ましくは単一の主要な方向において伝播する又は例えば約１０％以下の標準偏差を有する主要な方向の周りの平均方向において伝搬する、主要な波長ラムダ又は主要な波長の周りの平均波長ラムダを有する電磁フラックスを定義に関して有する。伝播のこの方向は、「光学経路」とも呼ばれる。
【００３３】
以下において、「拡散」、「回折」又はそれらの同等物の用語は、それによって伝播媒体が、電磁波、例えば光のエネルギーの、多くの方向における、分布を生成する現象を指す。
【００３４】
以下において、「透明」又はその同等物の用語は、透明材料における光放射が相対的に伝播することを可能にする現象を指す。本説明では、材料は、それが光放射の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％及び有利には少なくとも９０％を通すことが可能なときに透明と考えられる。
【００３５】
発明の実施形態の詳細なレビューを開始する前に、以後で言及されるのは、関連して又は代替的に用いられ得る任意の特徴である。
【００３６】
有利には、光学デバイスが、前記第１の平面と第２の平面との間に少なくとも部分的に位置する。
【００３７】
これは、回折された光線の検出の効率を最適化することを可能にさせる。
【００３８】
有利には、基板は、反射面に面して回転される又は接触して配される第１の面、及び、第１の面と反対側の且つ光検出器のマトリクスに面して回転される又は接触して配される第２の面を有する。
【００３９】
有利には、光検出器のマトリクス及び反射面は、前記垂直方向（ｚ）において少なくとも部分的に且つ好ましくは完全に、互いに一列に位置する。
【００４０】
これは、測定される回折光線の量を効果的に増加させることを可能にし、一方で非常に限定された空間をいまだに保持する。
【００４１】
有利には、本発明による粒子検出器は、光放射の少なくとも一部が、チャネルを通り抜けて少なくとも１つの粒子によって回折される前に、反射面の少なくとも一部によって反射されるように構成される。
【００４２】
粒子によってチャネルの通り抜ける前に位置する、例えば導波路等の光学デバイスの出口に面して位置する反射面の使用は、本発明が回折光線に加えて後方散乱光線の優位点をとることを可能にして、測定の数、したがって検出される情報の富を非常に増加させる。
【００４３】
有利には、光放射の少なくとも１つの部分、好ましくは光放射の少なくとも少なくとも９０％、好ましくは光放射のすべては、基板に、つまり第１の平面と第２の平面との間に閉じ込められたままである。
【００４４】
有利には、光放射の少なくとも１つの部分、好ましくは光放射の少なくとも少なくとも９０％、好ましくは光放射のすべては、基板に、つまり第１の面と第２の面との間に閉じ込められたままである。
【００４５】
有利には、基板は、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％、及び好ましくは少なくとも９０％の前記光放射が通ることを可能にする少なくとも１つの材料から形成され、好ましくは基板が、光放射に対して相対的に透明な材料を含む。
【００４６】
有利には、光学デバイスは、それを通って光放射が放たれる遠位部分を有し、遠位部分及び光検出器のマトリクスは、前記垂直方向（ｚ）に関してチャネルの何れかの側に位置する。
【００４７】
これは、光検出器のマトリクスによって受け取られる回折光線の量を増加することを可能にさせる。
【００４８】
有利には、光学デバイス及び光検出器のマトリクスは、基板に配される。
【００４９】
有利には、光学デバイス及び光検出器のマトリクスは、少なくとも１つのチャネルの外側に配される。
【００５０】
有利には、光学デバイス及び光検出器のマトリクスは、粒子を含む流体との直接的な接触から保護されるように、基板において及び少なくとも１つのチャネルの外側に配される。
【００５１】
これは、流体の粒子による、光学デバイスの及び光検出器のマトリクスの汚染を制限する及び抑制することさえ可能にさせる。
【００５２】
結果的に、発明は、検出器の性能を経時的に伸ばすことを可能にさせる。
【００５３】
さらに、発明は、検出器上で実行されることになるメンテナンス作業を限定することを可能にさせる。
【００５４】
有利には、光検出器のマトリクスは、チャネルの周りに、好ましくは周り全体に伸びる。
【００５５】
この実施形態によると、マトリクスは、チャネルの周り３６０°にわたって伸びる。
【００５６】
これは、光検出器のマトリクスによって受け取られる回折光線の量を最大化することを可能にさせる。
【００５７】
導波路下の光検出器の位置はまた、他の光検出器の相対位置を事実上決定すること、それゆえ検出器の形状を事実上知ることを可能にさせるブラインド光検出器を配することを可能にさせる。さらに、これは、位置決め制約を減少させることによって光学デバイスの位置決めを促進することを可能にさせる。
【００５８】
より一般的には、光検出器のマトリクスは、少なくとも１８０°、好ましくは２５０°、好ましくは３００°の円の弧を覆うことによってチャネルの周りで伸びる。
【００５９】
有利には、反射面の少なくとも１つの部分は、チャネルの壁の少なくとも１つの部分によって支えられる。
【００６０】
有利には、基板は、少なくとも第１の基板及び第２の基板を含み、第１の基板は、光検出器のマトリクス及び好ましくは光学デバイスの少なくとも一部を担い、且つ第２の基板は、少なくとも反射面を担い、好ましくは第１の基板は、回折された光放射の検出機能を確保するように構成され、第２の基板は、光検出器のマトリクスの方向における回折された光放射の反射機能を少なくとも部分的に確保するように構成される。
【００６１】
有利には、基板が、少なくとも第１の基板及び第２の基板を含み、第１の基板がチャネルの少なくとも第１の部分を担い、第２の基板が、チャネルの少なくとも第２の部分を担い、各部分が、前記垂直方向（ｚ）において伸び、第１の部分の断面の平均表面積が、実質的に第２の部分の断面の平均表面積以下であり、部分の断面の平均表面積が、方向（ｚ）に沿って高さの全体としてとられる表面の平均に対応する。
【００６２】
実施形態によると、第１の部分の平均厚さは実質的に、第２の部分の平均厚さ以下であり、厚さは、前記垂直方向（ｚ）において測定される。
【００６３】
有利には、基板は、単層基板である。
【００６４】
代わりに、基板は、多層基板である。
【００６５】
有利には、光学デバイスは、前記基板において形成される。
【００６６】
有利には、反射面は、基板全体を覆う。
【００６７】
有利には、光検出器のマトリクス及び反射面は、垂直方向（ｚ）に沿ってオフセットされる。
【００６８】
これは、直接的に光検出器のマトリクスに達するまで又は反射面に反射後にその中で特定の回折光線が伝播し得る、好ましくは光放射に対して透明な材料を含む空間を有することを可能にさせる。
【００６９】
有利には、光放射は、単色光である。
【００７０】
これは、材料の及びその形状の選択を通してその感度を増加させるために本検出器を正確に設計するために光検出器によって受け取られる光放射の波長を正確に知ることを可能にさせる。
【００７１】
有利には、光学デバイスは、チャネルの方向において光放射を導くように構成された、基板によって運ばれる、少なくとも１つの導波路を含む。
【００７２】
これは、チャネルからある距離で光放射のソースを配することを可能にさせる。導波路は、好ましくは検出の必要性へそれを合わせつつ、チャネルへ可能な限り近くに光放射を持っていくことを可能にさせる。
【００７３】
有利には、光学デバイスは、光学デバイスの出口で、好ましくは互いに平行な、抽出光線のセットを発生させるように構成された抽出ネットワークを、光学デバイスの出口で、形成するように成形された少なくとも１つの遠位部分を含み、抽出ネットワークが、チャネルの方向において主平面（ｘ、ｙ）において広がる形状を有する。
【００７４】
有利には、抽出ネットワークは、複数の楕円溝を含み、各溝は、光放射の少なくとも一部の抽出溝である。
【００７５】
有利には、抽出ネットワークは、少なくとも１つの複数の楕円溝を含み、複数の溝は、交互のトレンチ及び突起を形成する。
【００７６】
これは、導波路の設計の間に抽出長さ、それゆえ、抽出光線を運ぶ抽出されたビームの寸法、及び抽出されたビームの発散を選択することを可能にさせる。実際、エッチングの厚さは、抽出溝の形態、及び、同じものを通して、抽出されたビームの寸法を決定する。
【００７７】
エッチングが部分的であるとき、抽出されたビームは幅広であり、あまり発散していないので、角度αに対応する同じ垂直偏差を実質的に有する抽出光線から成る。
【００７８】
エッチングが深いとき、抽出されたビームは空間的に狭いので、発散しているので、角度αの値の周りで変化する垂直偏差を有する抽出光線から成る。
【００７９】
この楕円態様は、前記遠位部分においてその伝播の間に光放射の波面のプロファイルに従うことを可能にさせる。
【００８０】
有利には、光学デバイスが、遠位部分を有するコア及びコアを覆うシースを含む少なくとも１つの導波路を含み、コアが、ピッチＰに従って周期的に配された遠位部分の残りよりも低い厚さの複数の溝を、遠位部分上で、有して、Ｐが以下の式を満足する：
【００８１】
【数１】
2020507086.tif 000003
【００８２】
λ  光放射の波長；
ｎｅｆｆ  光放射の基本モードの有効屈折率；
ｎｃ  導波路のコアの屈折率；
ｎｇ  導波路のシースの屈折率；
ｎｅｆｆがｎｃとｎｇとの間である。
【００８３】
これは、導波路が主に伸びる平面（ｘ、ｙ）とチャネル（ｚ）の拡張の主要な方向との間での角度αを為す伝播の方向に従って抽出ネットワークからの光放射の抽出を得ることを可能にさせ、好ましくはαは０と９０°との間である。
【００８４】
導波路において伝播する光放射は、主平面（ｘ、ｙ）による角度αを形成し、０°≦α≦９０°、好ましくは１０°≦α≦４５°、好ましくは２０°≦α≦４０°、好ましくは２０°≦α≦３０°、好ましくは、αは２５°におよそ等しい。これらの値は、低い干渉によっても示され得る、低い寄生をいまだに保持しつつ、非回折光線の効果的な検出を可能にする。
【００８５】
有利には、光学デバイスは、少なくとも１つの導波路を含み、導波路は単一モードである。
【００８６】
有利には、光学デバイスは、コア及びシースを含む少なくとも１つの導波路を含み、前記垂直方向（ｚ）において測定された導波路の厚さｈが以下のようである：
【００８７】
【数２】
2020507086.tif 000004
【００８８】
λ  光放射の波長；
ｎｃ  導波路のコアの屈折率；
ｎｇ  導波路のシースの屈折率。
【００８９】
これは、単一モードガイドを有すること、及び、光放射の抽出ネットワークによる抽出の方向、つまり抽出光線の伝播の主要な方向を正確に制御することを可能にさせる。
【００９０】
有利には、本発明は、粒子の循環に関する少なくとも第１のチャネル及び粒子の循環に関する少なくとも第２のチャネルを含む。
【００９１】
有利には、本発明は、粒子の循環に関する少なくとも第１のチャネル及び第２のチャネルを含み、各チャネルが、粒子を含む流体を受け取るように構成され且つ光学デバイスによって放たれる光放射の少なくとも一部を受け取るように構成される。
【００９２】
有利には、本発明は、各チャネルによって受け取られる光放射が、単一の光学デバイス、好ましくは単一の光源に由来するように構成される。
【００９３】
有利には、光検出器のマトリクス及び反射面は、光学デバイスによって放たれた光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子によって回折されることによってチャネルの各々又はチャネルの内の少なくとも１つを通り抜け、その後反射面に反射し、その後光検出器のマトリクスに達するように、基板の前記部分の何れかの側に配される。
【００９４】
この実施形態は、たとえチャネルの内の１つが故障していたとしても、例えば典型的にはほこり又は虫などの大きな粒子によって詰まっていたとしても、優れた検出を可能にする。この実施形態はこのようにして、検出の信頼性を改善することを可能にさせる。
【００９５】
有利には、光学デバイスは、少なくとも導波路の第１のアーム及び少なくとも導波路の第２のアームを形成するように構成された少なくとも１つのジャンクションを含む少なくとも１つの導波路を含む。実施形態によると、検出器は以下のように構成される：
導波路の第１のアームを通って光学デバイスによって放たれる光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子によって回折されることによって第１のチャネルを通り抜け、その後反射面で反射され、その後光検出器のマトリクス達し；
導波路の第２のアームを通って光学デバイスによって放たれる光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子によって回折されることによって第２のチャネルを通り抜け、その後反射面で反射され、その後光検出器のマトリクス達する。
【００９６】
本発明は、用途の好ましい分野に関して、好ましくはマイクロメートル粒子、そしてさらにナノメートル粒子の分野において、様々なサイズの粒子の検出を有する。
【００９７】
例えば、本発明は、煙から生じる粒子、ほこりの粒子、汚染粒子、又は、花粉、カビ胞子若しくは発がん性粒子等のアレルゲンから生じる粒子、又は、バクテリア、ウイルス若しくはエキソソーム等の生物学的粒子の検出に関して用いられ得る。
【００９８】
本発明は、流体が液体及び／又は気体であろうとなかろうと、流体によって運ばれるすべてのタイプの粒子へ適用する。
【００９９】
以下の説明では、詳細は、必要に応じて組み合わされ得且つ複数の代替形態を各々有するいくつかの実施形態を参照して本発明上で提供されるであろう。
【０１００】
発明の第１の実施形態は、ここで、図１ａ及び１ｂを参照して説明される。
【０１０１】
図１ａは、反射面４１、光学デバイス１５の遠位部分１０、粒子６０の循環に関するチャネル５０、及び光検出器２１のマトリクス２０を含む基板１００の上面図を示す。
【０１０２】
この図では、粒子によって回折される光線の回折図７０の図式的配置が示される。
【０１０３】
図１ｂは、図１ａにおいて示される断面Ａ−Ａによる基板１００の図を示す。
【０１０４】
これら２つの図で示されるように、反射層４１は、好ましくは光検出器２１のマトリクス２０と一列に配される。
【０１０５】
有利には、粒子６０の循環に関するチャネル５０は、光学デバイス１５の遠位部分１０と、光検出器２１のマトリクス２０の少なくとも一部との間に配される。
【０１０６】
反射層４１の、光検出器２１のマトリクス２０の、及び、光学デバイス１５の遠位部分１０の相対配置は、粒子６０がチャネル５０において存在するとき、光学デバイス１５からの抽出光線１１は、回折光線１２を生成するように少なくとも１つの粒子６０によって少なくとも部分的に回折されることによってチャネル５０を通り抜けるように構成される。抽出光線１１及び回折光線１２はその後、光検出器２１のマトリクス２０に達する、反射された抽出光線１３及び反射され回折光線１４を生成するように反射層４１に少なくとも部分的に反射される。
【０１０７】
有利な且つ非限定的方法では、基板１００は、少なくとも第１の基板３０及び少なくとも第２の基板４０を含む。
【０１０８】
好ましい実施形態によると、第１の基板３０及び第２の基板４０は、基板１００を形成するように、例えば分子結合を介して、一体化される。そのため、この場合では、基板１００は、組み立て基板として、又は、第１の基板３０及び第２の基板４０の組み立てによって得られる「第３の基板」として適格であり得る。
【０１０９】
好ましくは、光検出器２１のマトリクス２０は、第１の基板３０によって運ばれる。
【０１１０】
光検出器２１のマトリクス２０は有利には、粒子によるその汚染を制限するように、前記粒子６０を含む流体と直接的な接触をすることによって保護される。光検出器２１のマトリクス２０は、特に、チャネル５０の外側に位置する。実施形態によると、光検出器２１のマトリクス２０は、基板１００に配され得る又は基板１００によってカプセル化され得る。これは、光検出器２１のマトリクス２０の、それゆえ検出器の性能を経時的に伸ばすことを可能にさせる。さらに、この検出器上で実行されることになるメンテナンス作業は、光検出器が、粒子を含む流体と潜在的に接触している検出器に関して減少される。
【０１１１】
従って、発明は、実行されることになるメンテナンス作業を限定することを可能にさせる。
【０１１２】
有利には、第１の基板３０は、光学デバイス１５の少なくとも一部を運ぶ。後者は、遠位部分１０を有する少なくとも１つの導波路を含む。導波路は有利には、コア及びシースを含む。
【０１１３】
好ましくは、導波路のコアは、窒化物ベースを有する少なくとも１つの材料を含む。導波路のシースは好ましくは、シリカベースを有する少なくとも１つの材料を含み、材料は好ましくは、基板３０のベース材料を形成する。この導波路は、光学デバイス１５によって放たれた光放射をチャネル５０へ可能な限り近く運ぶように構成される。
【０１１４】
導波路の遠位部分１０、及び好ましくは、光学デバイス１５は、粒子によるその汚染を制限するように、前記粒子６０を含む流体との直接的な接触から保護される。従って、遠位部分１０及び／又は遠位部分１０を含むデバイス１５の少なくとも一部は、チャネル５０の外側に位置する。有利な実施形態によると、それらは、基板１００に配され得る又は基板１００によってカプセル化され得る。
【０１１５】
これは、光学デバイスの、それゆえ検出器の伝送効率を経時的に伸ばすことを可能にさせる。
【０１１６】
この導波路は、有利には、基板１００が伸びる主平面（ｘ、ｙ）において位置し、場所ｘ、ｙ、ｚは図１ａ及び１ｂに示される。
【０１１７】
導波路は好ましくは、その上に光検出器２１のマトリクス２０が配される第１の平面であって、この第１の平面が好ましくは平面（ｘ、ｙ）と平行である、第１の平面と、その上に反射面４１が配される第２の平面であって、この第２の平面が第１の平面と平行である、第２の平面との間に位置する。
【０１１８】
実施形態によると、第１の平面は、光検出器２１のマトリクス２０を含む。
【０１１９】
実施形態によると、第２の平面は、少なくとも１つの反射面４１を含む。
【０１２０】
実施形態によると、粒子６０の循環に関するチャネル５０は、主平面（ｘ、ｙ）に垂直な方向ｚにしたがって伸びる循環の主要な方向を有する。
【０１２１】
循環のこのチャネル５０は、入口オリフィス５１から出口オリフィス５２へ伸びる。
【０１２２】
好ましい実施形態によると、粒子６０の循環に関するチャネル５０は、導波路の遠位部分１０と、光検出器２１のマトリクス２０との間に位置する。この位置では、光検出器２１のマトリクス２０は、ほとんどの回折光線１２及び１４を受け取る。
【０１２３】
他の１つの実施形態によると、光検出器２１のマトリクス２０はまた、図１ｂに示されない、後方散乱した、つまり、抽出光線１１の抽出の主要な方向と実質的に反対側の方向に従って回折された、光線も受け取るように、導波路の遠位部分１０の周りに配され得る。
【０１２４】
実際、大きいサイズの粒子６０は、抽出光線１１の波長に関して、抽出光線１１を後方散乱し得る、つまり、入射光線の伝播の反対方向における回折光線を生成し得る。
【０１２５】
他の１つの実施形態によると、回折光線１２及び１４の並びに後方散乱光線の検出ゾーンを伸ばすように、光検出器２１のマトリクス２０は、図２ａ及び２ｂ並びにこれを通して示されるように粒子６０の循環に関するチャネル５０の周りすべてに位置し得る。これは、より大きな検出表面積を有すること及び回折図７０を全体として測定することを可能にさせる。図２ｂは、チャネル５０の拡張の主要な方向（ｚ）の周りすべてに複数の方向において伝播する回折光線１２を、図２ａの断面Ｂ−Ｂに沿って、示す。
【０１２６】
特に図３ａ及び３ｂを参照して光学デバイス１５はここで、より詳細に説明される。
【０１２７】
好ましい実施形態によると、光学デバイス１５は、少なくとも１つの光源に接続されることが可能である。例えば、この光源は、発光ダイオード又はレーザーダイオードであり得る。
【０１２８】
非限定的例によると、本検出器は、ポータブル粒子検出器モジュールを有するために、例えばスマートフォンタイプのモバイルフォンの、照明、好ましくは単色、等のポータブルデバイスの光源を用いるように設計され得る。そのためこの用途は、例えば空気品質分析を実行することを可能にさせる。
【０１２９】
実施形態によると、光学デバイス１５は、光放射の少なくとも１つの光源、及び、導波路から光線１１を発生させるように構成された遠位部分１０を含む導波路を含む。
【０１３０】
好ましくは、導波路は、粒子６０の循環に関するチャネル５０へ光学デバイス１５からの光放射の伝播を可能にするように構成される。
【０１３１】
有利には、遠位部分１０は、主平面（ｘ、ｙ）において伸び且つチャネル５０の方向に広がる横の拡張を含む。
【０１３２】
好ましくは、この横の拡張の最大寸法は、ｙ軸に従うプライズ（ｐｒｉｓｅ）で、同じ方向に従うプライズ（ｐｒｉｓｅ）でチャネル５０の最大寸法未満又はそれと実質的に等しい。典型的には、遠位部分１０の幅Ｄは、チャネル５０の直径以下である。
【０１３３】
これは有利には、抽出光線１１が粒子６０の循環に関するチャネル５０を通り抜けない方向に従って放たれることを防止しつつ、抽出光線１１によって照射される粒子６０の数を最大化することを可能にさせる。
【０１３４】
好ましい実施形態によると、この遠位部分１０は、光線の抽出ネットワーク１０ａを含む。この抽出ネットワーク１０ａは、以下に続くものにおいて詳細に説明されるように、特定の周期性Ｐに従って一連のリッジ及びトラフを有し得る。
【０１３５】
導波路において伝播する光放射は、主平面（ｘ、ｙ）によって角度αを形成する抽出の主要な方向を借りることによって抽出ネットワーク１０ａから抽出される。この角度αは、図１ｂに示される。
【０１３６】
抽出のこの主要な方向は、有利には、主平面（ｘ、ｙ）に対して相対的に、法線方向と入射方向との間に位置する。この配置によると、この後者の場合、α＝０、では、チャネル５０において循環する粒子６０のかなりの部分、そのすべてさえが、抽出光線１１によって照射される。
【０１３７】
他の１つの配置によると、角度αは、４５°、好ましくは７５°及び有利には８５°以上であり得る。特に有利には、抽出の角度αは、抽出光線１１がチャネル５０の出口オリフィス５２を介して出るようにすることを提供することが可能である。この場合では、フォトダイオード２１のマトリクス２０は、粒子６０によって回折光線１２及び１４のみを検出し、それは、光学デバイス１５によって放たれた非回折光線を検出しない。
【０１３８】
角度αの値が光学デバイス１５によって放たれた非回折光線の検出を可能にする場合では、これはその後、経時的に光源の出力の派生物に従うことを可能にさせ、この光源の経年劣化に、又は経時的なチャネルの汚染に対応する。この派生物の分析はその後、回折光の量と光源によって放たれた光の量との間の比率上のエラーをつくらないことを可能にさせ得る。この比率は、実際、それらの性質又はそれらの濃度等の特定の粒子パラメータへフィードバックするのにしばしば有用である大きさである。
【０１３９】
しかしながら、これの同じ場合では、光学デバイス１５によって放たれた非回折光波は、回折光波１２及び１４のフォトダイオード２１のマトリクス２０による検出に関して寄生光のソースとしての役割を果たし得る。
【０１４０】
本発明の発展の間に、角度αが２５°に近い値を有するときに低い干渉によっても示され得る、低い寄生をいまだに保持しつつ、非回折光線の検出が有効であることが驚くべきことに明らかにされた。
【０１４１】
有利には、抽出光線１１は、粒子６０によって回折される。回折光線１２の少なくとも一部は、光検出器２１のマトリクス２０に少なくとも部分的に面して位置する、好ましくは金属製の、反射層４１に反射され、そのため、回折図７０は、光検出器２１のマトリクス２０上でその全体において実質的に投影される。
【０１４２】
実際、一方では、マトリクス２０は、粒子から直接的に回折図７０の一部を受け取り、他方では、それは、反射層４１からの回折光線１２の反射後に回折図７０の追加の一部を受け取る。
【０１４３】
加えて、本発明は、材料、形状の又は光放射それ自身上の観点からに関わらず、検出されることになる粒子のタイプに従って適合され得る。そのため、本発明は、様々な分野の用途へ光放射を適合することを可能にさせる。
【０１４４】
実施形態によると、放射は、例えば測定されることになる粒子の主要な寸法未満である、検出の必要性に関して適した波長を含む。
【０１４５】
好ましい実施形態によると、第１の基板３０は、検出の主要な機能を有し、第２の基板４０は、透明の及び鏡の主要な機能を有する。
【０１４６】
好ましくは、第１の基板３０は、シリコンを含み、第２の基板４０は、光放射、抽出光線１１及び１３、並びに回折光線１２及び１４がそれを通り抜けることを可能にするように、光放射に対して相対的に透明である少なくとも１つの材料を、実施形態によると、含む。
【０１４７】
第２の基板４０は、酸化ケイ素を含み得る、つまり、例えばガラスで作製され得る。
【０１４８】
特に有利には、反射層４１は、第１の基板３０に面して又は接触して位置する第２の基板４０の下部表面と反対側の第２の基板４０の上部表面上に配される。
【０１４９】
この第１の実施形態の場合には、反射された回折光線１４は、光検出器２１に達する前に第２の基板４０を通り抜ける。
【０１５０】
賢い方法では、例えばガラスで作製された、第２の基板４０の屈折率は、空気のそれに近いように構成される。この状況では、チャネル５０の内側と、第２の基板４０との間の界面で、つまりチャネル５０の壁上で、ほとんど反射が存在しない。
【０１５１】
実施形態によると、反射防止層が、チャネル５０の内側と第２の基板４０との間の界面上で反射を減少させる又は防止さえするために、チャネルの壁上に、後者の実現後に、堆積され得る。
【０１５２】
第２の基板４０の上部面上で「鏡」とばれる反射層４１を用いることは、第１の基板３０の表面上に位置する光検出器２１のマトリクス２０上に回折図７０の像を投影することを可能にさせる。
【０１５３】
そのため本発明は、反射層４１の及び光検出器２１のマトリクス２０の使用及び賢い位置決めを介して、回折図７０、粒子６０の完全な回折図７０にさえ、関する、より大きな量の情報を得ることを可能にさせる。
【０１５４】
図３ａ及び３ｂは、抽出ネットワーク１０ａを含む導波路の遠位部分１０の可能な形状を示す。
【０１５５】
導波路は、第１の端部と反対側の第２の端部を含む。第２の端部は、軸ｙに沿ってとられる、寸法ｗを有する。好ましくは、ｗはＤ未満である。
【０１５６】
導波路の遠位部分１０は、方向ｘに沿ってとられ且つ抽出ネットワーク１０ａの長さに実質的に対応する拡張長さＬを有する。
【０１５７】
抽出光線１１によって構成されるビームが、非常に短い伝播距離にわたってＤに実質的に等しい寸法に達するように、所与の寸法Ｄに関して、ｗと同じくらい小さいＬが小さいことが適切である。数学的には、Ｌ、Ｄ及びｗ間の関係は、およそ以下のように表され得る：
【０１５８】
【数３】
2020507086.tif 000005
【０１５９】
これはそのとき、導波路の遠位部分１０が、主平面（ｘ、ｙ）において非常に大きな発散を有することを可能にする。遠位部分１０の拡大係数はそのとき、かなりのものである。そのため、この配置は、非常に短い距離にわたって、抽出光線１１が一緒に、Ｄに実質的に等しい、及び好ましくは、チャネル５０の直径に実質的に等しい空間的拡張を有することを可能にさせる。そのため、この配置は、本発明のコンパクトさを増加させる。既知の電磁ツールを有する当業者は、コンパクトさのこの効果を得るために、Ｄに従って、どのようにＬ、ｗ及び抽出ネットワーク１０ａの寸法を決めるかを知るであろう。
【０１６０】
実施形態によると、抽出ネットワーク１０ａによって抽出光線１１の抽出の主要な方向を制御できるようにするために、導波路は好ましくは、それが光放射に関して単一モードであるように設計される。方向ｚに沿ってとられる導波路の厚さｈは、このため、光放射の波長λと比較して比較的低い。
【０１６１】
導波路の断面が実質的に正方形である場合では、そのとき、導波路の厚さｈは以下のようである：
【０１６２】
【数４】
2020507086.tif 000006
【０１６３】
ここで：
−ｎｃ：コアの屈折率
−ｎｇ：シースの屈折率。
【０１６４】
窒化物で作製されたコア及びシリカで作製されたシースの場合では、それぞれの屈折率は、可視波長の領域に位置する光放射に関してｎｃ＝２及びｎｇ＝１．５であり、厚さｈに関して以下の式を与える：
【０１６５】
【数５】
2020507086.tif 000007
【０１６６】
光放射の基本モードの有効屈折率ｎｅｆｆは、電磁気学計算に基づいて計算され得、コアの屈折率ｎｃとシースのそれｎｇとの間であることが留意され得る。
【０１６７】
図３ｂは、図１ｂの詳細Ｂの図である。抽出ネットワーク１０ａは、その周期性がＰとして示される一連のトラフ及びリッジを含む。
【０１６８】
この抽出ネットワーク１０ａは、導波路の遠位部分１０の、部分的な又は完全な、エッチングによって実行される。
【０１６９】
本発明の発展の間に、用いられるエッチングのタイプは、抽出幅に直接的に影響を与え、それゆえ、抽出光線１１を運ぶビームのサイズ及び抽出光線１１の発散に影響を与えることが観測された。
【０１７０】
抽出光線１１の発散を減少させることが望まれる場合、例えば部分的エッチングを用いることが適している。
【０１７１】
周期性Ｐの選択は、抽出光線１１の抽出の主要な方向、つまり上記で画定された角度αに直接的に影響を与える。上記で示したように、抽出のこの主要な方向は、法線方向（α＝９０°）と入射と呼ばれる方向（α＝０°）との間であり得、以下のように表され得る：
【０１７２】
【数６】
2020507086.tif 000008
【０１７３】
Ｐの選択は、抽出光線１１の抽出の角度を直接的に決定する。
【０１７４】
【数７】
2020507086.tif 000009
【０１７５】
図３ｂに示されるように、下部反射層３１は、導波路の少なくとも遠位部分１０の下に配され得る。好ましくは金属、例えばアルミニウム又は銅で作製される、この下部反射層３１は、有利には光放射の波長の少なくとも４分の１に等しい導波路の光学距離で配される。この光学距離は、有利には、λ／（４ｎ）より大きい、「物理的」と呼ばれる距離に対応し、ｎは、導波路と下部反射層３１との間に位置する材料の屈折率である。この最小距離は、反射層がガイドにおいて光線を過度に妨害しないこと、及びそれが、抽出された光を上方へ送る役割を果たすことを確実にする。この厚さ上の条件は、チャネル５０の方向における放射のフラックスを増加させることを可能にさせる。
【０１７６】
特に、本発明は、用いられる光放射の波長が６００ｎｍ未満であるとき、例えばアルミニウムは銅よりも優れた反射率を有することを明らかにした。
【０１７７】
用いられる光放射の波長が６００ｎｍより大きいとき、銅は、アルミニウムよりも優れた反射率を有する。
【０１７８】
図４から６を通して、上記で与えられた第１の実施形態による少なくとも１つの粒子検出器を製造するための方法の例がここで説明される。
【０１７９】
この方法は、以下のステップを簡略なやり方で含む：
−光検出器２１のマトリクス２０を事前に含む第１の基板３０上の導波路の実現と；
−好ましくはガラスで作製された第２の基板４０上の反射層４１の堆積と；
−第２の基板４０はその後、光検出器２１のマトリクス２０及び反射面４１が互いにある距離で且つ基板４０の一部の何れかの側に配されるように、第１の基板３０上に接着され；
−その後、粒子６０の循環に関するチャネル５０は、第１の基板３０及び第２の基板４０を通して形成される。チャネル５０のこの形成は、例えば、ドライ又はウェットエッチングを介して実行され得る。
【０１８０】
これらのステップの詳細は、本明細書で以下に提供される。
【０１８１】
図４ａから４ｈは、本発明による第１の基板３０の実施形態を示す。
【０１８２】
図４ａでは、第１の基板３０は、光検出器２１のマトリクス２０を含む。好ましくは、第１の基板３０は、シリコンで作製される。
【０１８３】
好ましい実施形態によると、光検出器２１のマトリクス２０は、光検出器２１のマトリクスに達する光線の反射を制限するように構成された光検出器２１の表面上に配される反射防止層（図示されない）を含む。
【０１８４】
図４ｂは、光学デバイスによって放たれる光放射を反射可能な、下部反射層３１の任意の堆積を示す。好ましくは、この下部反射層３１は、例えばアルミニウム又は銅等の少なくとも１つの金属を含む。
【０１８５】
図４ｃは、光検出器２１のマトリクス２０の少なくとも一部をさらすような、下部反射層３１の一部のエッチングを示す。このエッチングは、ウェット又はドライであり得る。エッチングされることになるゾーンを選択するためにリソグラフィの従来のステップによって先行され得る。
【０１８６】
下部反射層３１が構築されるとすぐに、例えばシリコンの、酸化物の第１の層３２が、第１の基板３０の表面上へ堆積されて、図４ｄに示されるような、下部反射層３１によって覆われない第１の基板３０の表面の一部のみを、例えばＣＭＰ（化学機械平坦化）を介した平坦化の後で、覆うようにする。
【０１８７】
実施形態によると、これらの先行するステップは、例えば銅及びシリカベースを有するダマスカス模様によって置換され得る。
【０１８８】
図４ｅは、第１の基板３０の全表面にわたって、例えばシリカの、バッファー層３３の堆積を示し、その光学厚さが光放射の波長の少なくとも４分の１であるバッファー層３３を形成するようにする。この光学厚さは、有利には、λ／（４ｎ）に少なくとも等しい、「物理的」と呼ばれる、厚さに対応し、ｎはバッファー層３３の屈折率である。
【０１８９】
このバッファー層３３は、第１の基板３０の表面から離れて動く方向に従って伝播することを抽出光線１１に強いる前述の機能を提供する。
【０１９０】
その後、ガイド層３４が、バッファー層３３全体の上に堆積されて、遠位部分１０を含む導波路を、エッチング後に、形成するようにする。
【０１９１】
有利には、このガイド層３４は、窒化物ベースを有する材料を含む。
【０１９２】
図４ｆ及び４ｅは、導波路の遠位部分１０上に抽出ネットワーク１０ａを形成するように、部分的又は完全なエッチングによってガイド層３４を構築するステップを示す。
【０１９３】
その後、図４ｈは、第１の基板３０の表面全体を覆う、例えばシリカの、酸化物の第２の層３５の堆積を示す。
【０１９４】
化学機械研磨を介した平坦化のステップは、例えば、先行するステップによってこのように形成された第１の基板３０の表面を滑らかにするために実行され得る。
【０１９５】
第１の基板３０の用意の前に若しくは後で、又は同時に、第２の基板４０が用意される。
【０１９６】
これに関して及び図５ａから５ｄに示されるように、考慮される光放射に対して好ましくは透明である第２の基板４０は、好ましくは例えばアルミニウム又は銅等の金属ベースを有する、反射層４１によって、上部表面と呼ばれる、これらの主要な表面の内の１つの上で覆われる。
【０１９７】
任意に、この堆積が実行されるとすぐに、反射層４１の一部は、第２の基板４０の上部表面の一部をさらすように、リソグラフィ及びエッチングによって除去される。このエッチングは、粒子６０の循環に関するチャネル５０の将来の実現に関する開口部４２を形成するように構成される。
【０１９８】
その後、図６ａから６ｄに示されるように、基板１００が、第１の基板３０及び第２の基板４０の組み立てによって形成される。この組み立ては、光検出器２１のマトリクス２０及び第１の基板３０の導波路を含む表面が反射層４１を含む上部表面と反対側の第２の基板４０の下部表面と接触するようにする、第１の基板３０及び第２の基板４０の接触を含み得る。この配置では、上部反射層４１は、方向ｚに沿って、第２の基板４０を通る導波路の、及び光検出器２１のマトリクス２０に面する。
【０１９９】
この組み立てが実行されるとすぐに、粒子６０の循環に関するチャネル５０の形成のステップが、基板１００を通して、つまり、第１の基板３０及び第２の基板４０を通して、且つ、光検出器２１のマトリクス２０と抽出ネットワークとの間を実質的に通ることによって、実行される。
【０２００】
チャネル５０のこの形成は、いくつかの従来のステップのリソグラフィ及び１つ又は複数のエッチングによって実行され得る。
【０２０１】
実施形態によると、このエッチングは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を含む化学的性質に基づいた、及び、第２の基板４０を、後者が例えばガラスで作製される場合に、エッチングするためのフッ化水素酸（ＨＦ）を含む化学的性質に基づいた、エッチングであり得る。
【０２０２】
例えば、第１の基板３０は、後者が例えばシリコンから作製される場合、ＫＯＨ又はＴＭＡＨに基づいた化学的性質を用いること、及び、その中で開口部３７が作製される樹脂３６の堆積を事前に受けさせることによってエッチングされ得、そのとき開口部３７は、チャネル５０の将来の入口オリフィス５１の場所に位置する。そのため、第１の基板３０のこのエッチングは、チャネル５０の第１の部分５０ａの形成を可能にする。
【０２０３】
第２の基板４０は、例えば上述した作製された開口部４２を通してＨＦを含む化学的性質を用いることによってその上でエッチングされ得る。そのため、第２の基板４０のこのエッチングは、チャネル５０の第２の部分５０ｂの形成を可能にする。
【０２０４】
有利には、ＫＯＨ又はＴＭＡＨベースによるエッチングは、それがシリコンの結晶平面に従って実行されるので、非常に低い残留粗さのみをもたらす。
【０２０５】
ＨＦエッチングは一般的に、約１０ナノメートルのみの、非常に低い粗さを発生させる。
【０２０６】
しかしながら、第２の基板４０のエッチングされた表面上のシリカの層の堆積の後のステップが、粒子６０の循環に関するチャネル５０の表面を滑らかにするために、可能である。
【０２０７】
チャネル５０の表面上の非常に低い粗さは、チャネル５０からの又はそこへの光線の移動の間の、チャネル５０の壁によって回折された光線の存在を最小化させること、及び避けることさえ可能にさせる。
【０２０８】
実際、回折図７０の測定による粒子６０の検出の厳しい条件を満足するために、粒子６０の循環に関するチャネル５０の内側の壁の粗さを可能な限り制限することが適切である。
【０２０９】
この粗さは、それが高すぎる場合、チャネル５０に粒子６０がないときでさえ光検出器２１によって測定される、バックグラウンド回折と呼ばれる、寄生回折、又は干渉を誘起し得る。測定される信号の処理は、この妨害を減少させることを可能にさせ得るが、ここで説明されるエッチングの正確な選択は、チャネル５０それ自身による寄生回折の問題を低減する非常に低い粗さを提供する。検出の精度はこのように改善される。
【０２１０】
エッチング又は複数のエッチングが完了するとすぐに、粒子６０の循環に関するチャネル５０はその後、基板１００を完全に通り抜け、流体によって運ばれる粒子６０のフラックスがそれを通して循環することを可能にする。
【０２１１】
代替実施形態によると、チャネル５０を形成するために用いられる第１の部分５０ａ及び第２の部分５０ｂは、基板１００を分解するステップの前に形成され得る。
【０２１２】
他の１つの実施形態によると、ドライエッチングが、チャネル５０の部分的な又は完全な形成のために、例えばイオンベースによって、用いられ得る。
【０２１３】
第２の透明基板４０を用いるこの第１の実施形態の多くの優位点の内の１つは、光検出器２１の保護である。
【０２１４】
実際、光検出器が一般的には粒子と直接的な接触をしている場合、これは、それらの感度を低下させ、それらを見えなくさえする、その表面上の堆積の形成をもたらし得る。
【０２１５】
この発明のこの実施形態によると、光検出器２１は、それと共に直接的に接触して位置する第２の透明基板４０の存在によって保護される。
【０２１６】
そのため、光検出器２１は、粒子６０の回折図７０のより良い測定を可能にする反射の現象を介して、より大きい量の光情報、それゆえ例えばそれらのサイズ及びそれらの性質、をいまだに受け取りつつ、保護される。
【０２１７】
実際、文献“Ｔｈｅ  Ｍｉｅ  Ｔｈｅｏｒｙ：  Ｂａｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”；  Ｗｏｌｆｒａｍ  Ｈｅｒｇｅｒｔ，  Ｔｈｏｍａｓ  Ｗｒｉｅｄｔ；  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，  ３０  Ｊｕｎｅ  ２０１２  −  ２５９  ｐａｇｅｓ、及び、“Ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｓｍｏｎｓ  ｏｎ  ｓｍａｌｌ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”，  Ｘｉａｏｆｅｎｇ  Ｆａｎ，  Ｗｅｉｔａｏ  Ｚｈｅｎｇ  ａｎｄ  Ｄａｖｉｄ  Ｊ  Ｓｉｎｇｈ，  Ｌｉｇｈｔ：  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  （２０１４）  ３  又は  Ｊ．  Ｒ．  Ｈｏｄｋｉｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｉ．  Ｇｒｅｅｎｌｅａｖｅｓ，  “Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｓｐｈｅｒｅｓ  Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ  ｔｏ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ，  ａｎｄ  Ｓｏｍｅ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  Ｍｉｅ  Ｔｈｅｏｒｙ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ  ５３，  ５７７  （１９６３）に基づいて、その回折図に基づいた粒子のサイズの決定は当業者によって知られ、本発明が測定することを可能にさせる図は非常に大きい精度を有する。
【０２１８】
説明の最初で言及したように、本発明は、上述した第１のものと完全に互換性がある、第２の実施形態を含む。
【０２１９】
従って、第１の実施形態の優位点は、本明細書の以下の実施形態へ適用され得る。
【０２２０】
この第２の実施形態は、図７ａ及び７ｂに示され、先行する第１の実施形態のものと同一の第１の基板３０の、及び光放射に対して実質的に不透明であり得る第２の基板４０の使用に基づく。
【０２２１】
本実施形態によると、光放射に関して第２の基板４０の透明な性質は必要不可欠ではない。
【０２２２】
図７ａ及び７ｂは、第２の基板４０による第１の基板３０の組み立てに由来する基板１００を示す。
【０２２３】
この第２の実施形態によると、チャネル５０は、第１の基板３０及び第２の基板４０を通り抜ける。好ましくは、第２の基板４０は、第２の基板４０を通り抜けるチャネル５０の第２の部分５０ｂが、第１の基板３０を通り抜けるチャネル５０の第１の部分５０ａの直径より大きい直径を有するように、構成される。
【０２２４】
加えて、チャネル５０の第２の部分５０ｂは、チャネル５０が、出口オリフィス５２へと、軸ｚに沿って向かうにつれて減少する直径を含む。この直径が狭くなることは、主平面（ｘ、ｙ）に関して傾いた壁４１ａを形成することを可能にさせる。
【０２２５】
これらの壁４１ａは、有利には、好ましくは第１の実施形態のものと同様の、反射層４１によって覆われる。
【０２２６】
これらの反射面のこの特定の傾きを通して、前記壁４１ａに出会う回折光線１２は、前記壁４１ａに関して位置する光検出器２１のマトリクス２０の方向において直接的に反射される。壁４１ａの傾きの角度βは、図８ｂ及び８ｃに示される。
【０２２７】
図７ａ及び７ｂはこのように、光検出器２１のマトリクス２０へ抽出ネットワーク１０ａからの抽出光線１１及び回折光線１２の光学経路を示す。抽出ネットワーク１０ａから来る抽出光線１１及び回折光線１２は、チャネル５０の第２の部分５０ｂの壁４１ａで反射され、光検出器２１によるその測定を可能にする。
【０２２８】
壁４１ａが傾くにつれて、反射された抽出光線１３及び反射された回折光線１４が、光検出器２１のマトリクス２０の表面に対して疑似垂直である入射の角度で達することを確保することを可能にする。
【０２２９】
この形状は、光検出器２１のマトリクス２０からの投影によって回折された光の前面、つまり粒子６０の回折図７０、を変形させないという優位点を有する。この状況では、測定された回折図７０のデジタル処理は簡略化される。なぜなら、為されるべき幾何補正は少なく、存在しないことさえある。
【０２３０】
チャネル５０の第２の部分５０ｂを形成する方法を考慮すると、第２の基板４０を通り抜けるチャネル５０のこの第２の部分５０ｂの壁４１ａは、円筒状又は平行六面体形状を有する。
【０２３１】
ドライエッチングの場合では、壁４１ａは、垂直に押し出された形状を有し得る。
【０２３２】
ウェットエッチングの場合では、壁４１ａは、ピラミッド形状を有し得る。
【０２３３】
好ましくは、壁４１ａは、光の前面を変形しないように壁４１ａ上で平坦な表面をいまだに保持したまま、入射光の反射を可能にするために、軸ｚの周りに傾きを有することを可能にさせるピラミッド形状を有するであろう。そのため、ウェットエッチングは、有利な実施形態である。
【０２３４】
有利には、この壁４１ａの一部のみの又は全体表面は、抽出光線１１及び回折光線１２の反射のために用いられ得る。
【０２３５】
実施形態によると、回折光線１２及び１４へ並びに後方散乱光線へ検出ゾーンを伸ばすように、光検出器２１のマトリクス２０は、図８ａ及び８ｂ並びにこれを通して示されるように粒子６０の循環に関するチャネル５０の周りすべてに位置し得る。図２ａ及び２ｂを通して示される実施形態と同じく、これは、より大きな検出表面積を有すること及び回折図７０を全体として測定することを可能にさせる。図８ｂは、チャネル５０の拡張の主要な方向（ｚ）の周りすべてに複数の方向において伝播する回折光線１２を、図８ａの断面Ｂ−Ｂに沿って、示す。
【０２３６】
特に有利には、チャネル５０の壁４１ａが主平面（ｘ、ｙ）と平行な第２の基板４０の表面と共に形成する角度は、製造の間に完璧に制御され得る。実際、例えば結晶材料のウェットエッチングの場合では、エッチング平面は予見され得るので、この角度は、容易に知られ且つ制御され得る。
【０２３７】
そのため、例えば、シリコンで作製される第２の基板４０の場合では、ＫＯＨ塩基によるウェットエッチングは、主平面（ｘ、ｙ）に関連したその角度βが５４．７°に実質的に等しい壁４１ａの形成を引き起こす。βは図８ｂ及び８ｃに示される。
【０２３８】
加えて、壁４１ａ上に堆積された反射層４１上の抽出光線１１の入射の角度はまた、完璧に知られ且つ習得される。なぜなら、後者は、抽出ネットワーク１０ａの配置に依存するからである。
【０２３９】
従って、光検出器２１のマトリクス２０上の入射の角度はまた、単純な幾何学的構造によって完璧に知られる。そのため、チャネル５０の第２の部分５０ｂの壁４１ａの傾きを通して、反射された抽出光線１３の及び反射された回折光線１４の入射の角度は、主平面（ｘ、ｙ）に関して、つまり、光検出器２１のマトリクス２０の平面に関して、垂直（ｚ）に近づき得る。
【０２４０】
図４ｅから４ｈ及び９ａから９ｆを参照して、少なくとも１つの粒子検出器６０を製造する方法はここで、図７ａから８ｃに示されるこの第２の実施形態に従って記載される。
【０２４１】
先行する図４ａから４ｈにおいて説明されたステップは、この第２の実施形態に関して同一であり、第１の基板３０の形成及び構築を可能にする。
【０２４２】
図９ａ及び９ｂに示されるように、第１の基板３０が適切に形成され且つ構築されるとすぐに、チャネル５０の第１の部分５０ａ、つまり第１の基板３０を通り抜けるもの、を形成するようにオリフィスが作製される。
【０２４３】
この形成は、第１の基板３０のエッチングを含み得る。このエッチングは、好ましくは導波路の遠位部分１０と光検出器２１のマトリクス２０との間で実行される。
【０２４４】
図９ｃから９ｅは、第２の基板４０を通る粒子６０の循環に関するチャネル５０の第２の部分５０ｂの形成による第２の基板４０の形成及び構築を示す。この第２の部分５０ｂは、有利には、エッチングによって、好ましくはウェットエッチングによって実行される。実際、ウェットエッチングは、その優位点が上記で示される傾いた表面を有することを可能にさせる。
【０２４５】
この第２の部分５０ｂが形成されるとすぐに、例えばアルミニウム又は銅ベースによる、金属タイプの、反射層４１が、チャネル５０の第２の部分５０ｂの壁４１ａの主に上に堆積される。
【０２４６】
図９ｆに示されるように、チャネル５０のこの第２の部分５０ｂが実行され、且つ、その壁４１ａが反射層４１によって覆われるとすぐに、チャネル５０の第１の部分５０ａ及び第２の部分５０ｂの接合によって画定される粒子６０の循環に関するチャネル５０を形成するように、基板１００は、第１の基板３０との第２の基板４０の組み立てによって形成される。上述したように、この組み立ては、分子結合によって実行され得る。
【０２４７】
この第２の実施形態は、第１の実施形態と共通する多くの優位点を有することに加えて、結晶材料上で実行されるウェットエッチングの賢い使用によってチャネル５０の最小粗さ減少させることを可能にさせる。
【０２４８】
例えば、チャネル５０の粗さが疑似的に全体的にないことは、ＫＯＨ塩基による化学的性質によるシリコンのウェットエッチングによって実際に可能であり、このエッチングは、粗さ無しである。なぜなら、それはシリコンの結晶平面に従って実行されるからである。
【０２４９】
加えて、この第２の実施形態は、光検出器２１の表面、つまり、主平面（ｘ、ｙ）に対して、疑似垂直である、つまり、軸（ｚ）に実質的に沿った、回折光線１４の及び反射された抽出光線１３の伝播の方向を得ることを可能にさせる。
【０２５０】
この状況は、そうでなければコンピュータによって及び／又は光検出器２１のマトリクス２０によって測定された信号の処理によって電子的に修正されなくてはならない投影に起因した変形無しで、粒子６０の回折図７０の直接像を与えるという優位点を有する。
【０２５１】
加えて、後方散乱光線の場合では、つまり、粒子６０が、用いられる光放射の波長に関して大きなサイズを有する場合では、抽出光線１１は後方散乱され得る。この場合でも、抽出の角度αは、抽出光線１１が方向ｚと実質的に平行な抽出の主要な方向を有し且つチャネル５０の出口オリフィス５２に向けられる、つまり、実質的に９０°に等しい角度αを有するように、本発明を適応することが可能である。この場合では、光検出器２１のマトリクス２０は、粒子６０によって回折された光線１２及び１４並びに後方散乱された光線のみを検出する。
【０２５２】
図１０及び１１を通して、粒子６０の循環に関するチャネル５０が完全に又は部分的に詰まることになるときでさえ本発明が動作することを可能にするという優位点を、上記で言及された優位点に加えて、有する２つの実施形態がここで説明される。
【０２５３】
実際、チャネル５０が非常に大きな粒子、例えばほこり又は虫によって経時的に詰まることが考慮され得る。製造の方法がチャネルにおける欠陥を発生させて、全体的な又は部分的なその閉塞を引き起こす可能性もある。
【０２５４】
ここで示される２つの非限定的実施形態は、この問題に対応することを可能にさせる。
【０２５５】
加えて、図１０及び１１に示される２つの実施形態は、有利には、先行する実施形態と一緒に組み合わせられる。
【０２５６】
図１０及び１１は、粒子６０の循環に関する第１のチャネル５０ｃ及び第２のチャネル５０ｄを含む基板１００を示す。
【０２５７】
これらの２つの実施形態によると、第１の５０ｃ及び第２の５０ｄ内のチャネルが詰まる場合では、詰まっていないチャネルは、本発明が続いて動作することを可能にする。
【０２５８】
図１０及び１１では、例えば発光ダイオードの形態である単一の光源１が示されている。この光源１は、光放射を放つように構成される。光学デバイス１５は、有利には、この光源１を含むように又はそこへ接続しやすいように構成される。光学デバイス１５及び光源１は、この光放射が導波路２に導かれるように協働する。
【０２５９】
好ましくは、導波路２は、複数のアーム４ｂ及び４ｃを形成するように、一以上のジャンクション３を有し得る。
【０２６０】
図１０及び１１は、導波路２の第１のアーム４ｂの及び導波路２の第２のアーム４ｃの形成を可能にする単一のジャンクション３の場合を示す。
【０２６１】
図１０及び１１の場合では、第１のアーム４ｂの遠位部分１０ｂ及び導波路２の第２のアーム４ｃの遠位部分１０ｃが示される。好ましくは、これらの遠位部分１０ｂ、１０ｃの各々１つは、上記で説明された実施形態に関して抽出ネットワークを形成する又は運ぶ。
【０２６２】
先行する実施形態と同じく、第１のチャネル５０ｃ、光検出器２１のマトリクス２０、及び導波路２の第１のアーム４ｂの遠位部分１０ｂは、導波路２の第１のアーム４ｂの遠位部分１０ｂ上で放たれる光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子６０によって回折されることによって第１のチャネル５０ｃを通り抜け、その後反射面４１に反射し、その後光検出器２１のマトリクス２０に達するように配される。
【０２６３】
同様に、第２のチャネル５０ｄ、光検出器２１のマトリクス２０、及び導波路２の第２のアーム４ｃの遠位部分１０ｃは、導波路２の第２のアーム４ｃの遠位部分１０ｃ上で放たれる光放射の少なくとも一部が、少なくとも１つの粒子６０によって回折されることによって第２のチャネル５０ｄを通り抜け、その後反射面４１に反射し、その後光検出器２１のマトリクス２０に達するように配される。
【０２６４】
有利には、光検出器２１の単一のマトリクス２０は、チャネル５０ｃ、５０ｄのすべてを通り抜けた光放射を受け取る。好ましくはこのマトリクス２０は連続的である。図１１では、マトリクス２０は、チャネル５０ｃ、５０ｄの周りすべてに伸びる。
【０２６５】
図１から９によって示された先行する実施形態に関して説明された特徴のすべては、図１０及び１１の実施形態に並びにその代替形態に適用され得る。
【０２６６】
図１２及び１３は、光学デバイス１５の導波路２の２つの実施形態、並びに特に、第１のアーム４ｂ及び第２のアーム４ｃを形成するようなジャンクション３の２つの実施形態を説明する。
【０２６７】
図１２は、導波路２上の単一の分離したジャンクション３を介した第１のアーム４ｂの及び第２のアーム４ｃの形成を示す。
【０２６８】
図１３は、ジャンクション３が、好ましくは多重モードの、干渉計４ａによって実行され、そのため、技術的な不正確さに対するより良い堅牢性を光学デバイス１５に提供することを可能にさせる有利な実施形態を示す。
【０２６９】
非限定的例として、以下の数値及び寸法が、本発明の様々な要素へ適合され得る。
【０２７０】
光検出器２１のマトリクス２０と反射面４１との間の、基板１００が伸びる主平面（ｘ、ｙ）に垂直な方向（ｚ）に沿った、距離は、１０μｍと１０ｍｍとの間、好ましくは１００μｍと１ｍｍとの間、有利には５００μｍと１ｍｍとの間である。
【０２７１】
これは、反射面の方向における及び光検出器のマトリクスの方向における回折光線のフラックスを最大化することを可能にさせる。
【０２７２】
粒子６０の循環に関するチャネル５０の長さは、１００μｍと１０ｍｍとの間、好ましくは１００μｍと５ｍｍとの間、有利には５００μｍと２ｍｍとの間である。
【０２７３】
方向ｙに従う粒子６０の循環に関するチャネル５０の第１の部分５０ａの直径は、１０μｍと１０ｍｍとの間、好ましくは１００μｍと５ｍｍとの間、有利には５００μｍと２ｍｍとの間である。
【０２７４】
チャネル５０は、前記粒子６０の循環の主要な方向（ｚ）に従って伸び、光学デバイス１５の出口での光放射は、０と９０°との間、好ましくは１０°と７５°との間、有利には１０°と４５°との間の角度αを粒子６０の循環に関する主要な方向によって形成する伝播の主要な方向を有する。
【０２７５】
これは、回折光線の数を最適化するように粒子と光放射との間の相互作用の容積を最適化することを可能にさせ、粒子の検出を改善する。
【０２７６】
加えて、導波路は、光検出器のマトリクスと同じ垂直レベルであり得る又はそうでないことがある。
【０２７７】
本発明の製造の方法を簡略化する目的によって、導波路は、光検出器のマトリクスに関して上昇したレベルに位置する。
【０２７８】
好ましくは、光放射は、４００ｎｍと２μｍとの間、好ましくは５００ｎｍと１．６μｍとの間、有利には６００ｎｍと１μｍとの間の波長を含む。
【０２７９】
これは、可視光範囲における光放射を有することを可能にさせ、とりわけその実装及びメンテナンスを簡略化する。
【０２８０】
加えて、抽出光線の回折は、光放射の波長が所与の粒子サイズで低いときに、さらに大きくなる。
【０２８１】
導波路の直径ｗは、１００ｎｍと１μｍとの間、好ましくは２００ｎｍと８００ｎｍとの間、有利には３００ｎｍと６００ｎｍとの間である。
【０２８２】
導波路の厚さｈは、１００ｎｍと１μｍとの間、好ましくは２００ｎｍと８００ｎｍとの間、有利には３００ｎｍと６００ｎｍとの間である。
【０２８３】
導波路の遠位部分１０の拡張長さＬは、１０μｍと１０ｍｍとの間、好ましくは１００μｍと５ｍｍとの間、有利には１ｍｍと３ｍｍとの間である。
【０２８４】
導波路の遠位部分１０の寸法Ｄは、１０μｍと１０ｍｍとの間、好ましくは１００μｍと５ｍｍとの間、有利には１ｍｍと３ｍｍとの間である。
【０２８５】
下部反射層３１は、１０ｎｍと１０μｍとの間、好ましくは５０ｎｍと１μｍとの間、有利には１００ｎｍと３００ｎｍとの間の厚さを有する。
【０２８６】
酸化物の第１の層３２は、１０ｎｍと１０μｍとの間、好ましくは５０ｎｍと１μｍとの間、有利には１００ｎｍと３００ｎｍとの間の厚さを有する。
【０２８７】
バッファー層３３は、１０ｎｍと１０μｍとの間、好ましくは５０ｎｍと５μｍとの間、有利には１００ｎｍと１μｍとの間であり得る厚さを有する。
【０２８８】
ガイド層３４は、１００ｎｍと１μｍとの間、好ましくは２００ｎｍと８００ｎｍとの間、有利には３００ｎｍと６００ｎｍとの間である厚さを有する。
【０２８９】
酸化物の第２の層３５は、０．１ｎｍと１０μｍとの間、好ましくは１ｎｍと１μｍとの間、有利には１０ｎｍと５００ｎｍとの間の厚さを有する。
【０２９０】
反射層４１は、１０ｎｍと１０μｍとの間、好ましくは５０ｎｍと１μｍとの間、有利には１００ｎｍと３００ｎｍとの間の厚さを有する。
【０２９１】
チャネル５０の第２の部分５０ｂの壁４１ａは、５°と７５°との間、好ましくは１０°と６５°との間、有利には１５°と５５°との間の垂直方向（ｚ）による角度を有する。
【０２９２】
第１の基板は、基板自身内へ光のソースを統合することを可能にさせる、シリコン、ＩＩＩ−Ｖ材料、例えばＧａＮ、ＩｎＰ：からとられる少なくとも１つの材料を含む。
【０２９３】
第２の基板は、ガラス、シリコン：から取られる少なくとも１つの材料を含む。
【０２９４】
光学デバイス１５は、コア及びシースを含み、コアは窒化珪素（ＳｉＮ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）：から取られる少なくとも１つの材料を含み、シースはシリカ、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３からとられる少なくとも１つの材料を含む。
【０２９５】
反射面４１は、アルミニウム、銅、銀、金：からとられる少なくとも１つの材料を含む。
【０２９６】
本発明の実装は、例えばそれらのサイズ等の粒子の固有パラメータを光検出器の測定から抽出するために様々な数学的及びコンピュータツールの使用を含み得る。
【０２９７】
当業者は、以下の参照においてこのようなツールを見出し得る：
“Ｔｈｅ  Ｍｉｅ  Ｔｈｅｏｒｙ：  Ｂａｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”；  Ｗｏｌｆｒａｍ  Ｈｅｒｇｅｒｔ，  Ｔｈｏｍａｓ  Ｗｒｉｅｄｔ；  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，  ３０  Ｊｕｎｅ  ２０１２  −  ２５９  ｐａｇｅｓ，  及び“Ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｓｍｏｎｓ  ｏｎ  ｓｍａｌｌ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”，  Ｘｉａｏｆｅｎｇ  Ｆａｎ，  Ｗｅｉｔａｏ  Ｚｈｅｎｇ  ａｎｄ  Ｄａｖｉｄ  Ｊ  Ｓｉｎｇｈ，  Ｌｉｇｈｔ：  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  （２０１４）  ３。
【０２９８】
発明は、説明された実施形態に限定されず、その精神に従って任意の実施形態へ拡張する。
【０２９９】
特に、本発明は、粒子を運ぶ液体流体へも適用され得ることが留意されるべきである。そのため、本記載では、「流体」とは、その構成要素、例えば粒子が、ほとんど接着を有さず、且つ、液体の場合に互いに自由にスライドし得る、又は気体の場合に互いに独立して変位し得る物体を意味する。この定義によると、空気は流体であり、水も同様である。流体は、例えば空気によって輸送されるマイクロメートル粒子及びナノメートル粒子等の粒子を輸送し得る。
【０３００】
光検出器のマトリクスは、有利には、周期的又は非周期的であり得、且つ、多角形状又は円形状を有し得る。
【０３０１】
本発明は、場合によっては、長手方向に従って開いている粒子の循環に関する一以上のチャネルの場合にも適用され得る。そのため、チャネル又は複数のチャネルの輪郭は閉じられない。
【０３０２】
さらに、平面（ｘ、ｙ）におけるチャネルの断面は、必ずしも円形ではない。有利には、それは、多角形、例えば矩形又は正方形であり得る。
【符号の説明】
【０３０３】
参照
１．光源
２．導波路
３．ジャンクション
４ａ．干渉計
４ｂ．導波路の第１のアーム
４ｃ．導波路の第２のアーム
１０．導波路の遠位部分
１０ａ．抽出ネットワーク
１０ｂ．導波路の第１のアームの遠位部分
１０ｃ．導波路の第２のアームの遠位部分
１１．抽出光線
１２．回折光線
１３．反射された抽出光線
１４．反射された回折光線
１５．光学デバイス
２０．光検出器のマトリクス
２１．光検出器
３０．第１の基板
３１．下部反射層
３２．酸化ケイ素の第１の層
３３．バッファー層
３４．ガイド層
３５．酸化ケイ素の第２の層
３６．樹脂の層
３７．チャネルの第１の部分の形成の開口部
４０．第２の基板
４１．反射層
４１ａ．反射層によって覆われた壁
４２．第２の部分の形成の開口部
５０．粒子の循環に関するチャネル
５０ａ．チャネルの第１の部分
５０ｂ．チャネルの第２の部分
５０ｃ．第１の循環チャネル
５０ｄ．第２の循環チャネル
５１．チャネルの入口オリフィス
５２．チャネルの出口オリフィス
６０．粒子
７０．回折図
７０ａ．第１の回折図
７０ｂ．第２の回折図
１００．基板
【図１ａ】
2020507086.tif 000012
【図１ｂ】
2020507086.tif 000013
【図２ａ】
2020507086.tif 000014
【図２ｂ】
2020507086.tif 000015
【図２ｃ】
2020507086.tif 000016
【図３ａ】
2020507086.tif 000017
【図３ｂ】
2020507086.tif 000018
【図４ａ】
2020507086.tif 000019
【図４ｂ】
2020507086.tif 000020
【図４ｃ】
2020507086.tif 000021
【図４ｄ】
2020507086.tif 000022
【図４ｅ】
2020507086.tif 000023
【図４ｆ】
2020507086.tif 000024
【図４ｇ】
2020507086.tif 000025
【図４ｈ】
2020507086.tif 000026
【図５ａ】
2020507086.tif 000027
【図５ｂ】
2020507086.tif 000028
【図５ｃ】
2020507086.tif 000029
【図５ｄ】
2020507086.tif 000030
【図６ａ】
2020507086.tif 000031
【図６ｂ】
2020507086.tif 000032
【図６ｃ】
2020507086.tif 000033
【図６ｄ】
2020507086.tif 000034
【図７ａ】
2020507086.tif 000035
【図７ｂ】
2020507086.tif 000036
【図８ａ】
2020507086.tif 000037
【図８ｂ】
2020507086.tif 000038
【図８ｃ】
2020507086.tif 000039
【図９ａ】
2020507086.tif 000040
【図９ｂ】
2020507086.tif 000041
【図９ｃ】
2020507086.tif 000042
【図９ｄ】
2020507086.tif 000043
【図９ｅ】
2020507086.tif 000044
【図９ｆ】
2020507086.tif 000045
【図１０】
2020507086.tif 000046
【図１１】
2020507086.tif 000047
【図１２】
2020507086.tif 000048
【図１３】
2020507086.tif 000049
【国際調査報告】
2020507086.tif 000050
2020507086.tif 000051
2020507086.tif 000052
2020507086.tif 000053
2020507086.tif 000054
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