Streulichtbasierte Partikelkonzentrationsmessung auf der Grundlage von planaren Strahler-Empfänger-Baugruppen

Wir demonstrieren MOEMS zur streulichtbasierten Partikelkonzentrationsmessung auf der Grundlage planarer Strahler-Empfänger Baugruppen. In dem von uns betrachteten Partikelgrößenbereich kommt es hauptsächlich zur Vorwärtsstreuung in einem kleinen Winkelbereich, so dass sich Anregungslicht und Streulicht überlagern. Wir zeigen Möglichkeiten auf, Anregungslicht und Streulicht zu trennen und demonstrieren einen Streulichtsensor nach dem Vorbild eines planar optischen Systems. Lichtquelle (VCSEL) und Fotodioden befinden sich nebeneinander auf einem Si-Chip, so dass sich eine Reflexionsanordnung ergibt, die den Vorteil bietet, dass nur eine druckfeste Aufnahme für optoelektronische Bauelemente notwendig ist. Das System beinhaltet neben der Strahler-Empfänger-Baugruppe auch ein strahlformendes durch Utrapräzisionsmikrofräsen hergestelltes Mikrooptikmodul aus PMMA. Theoretische Betrachtungen unter Nutzung der Strahlverfolgung werden vorgestellt. Die daraus resultierende Anordnung und Form der Fotodioden und die Auswirkungen eines zusätzlich eingebrachten Blendenlayers werden in Hinblick auf das Signal-zu-Rausch-Verhältnis diskutiert und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen.