DE102023121633A1 - Selbstjustiertes Trägersubstrat für NV-Zentren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trägersubstrat (1360) mit einem optisch transparenten Material, einer ersten Oberfläche und einen gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Die erste Oberfläche ist mit einem elektrisch leitfähigen Material mit Ausnahme von Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) eines Wellenleiters (1880, 2380, 6980) beschichtet. Die zweite Oberfläche ist mit einem elektrisch leitenden optisch nicht transparenten Rückseitenkontakt (1370) beschichtet. Das elektrisch leitfähige Material der ersten Oberfläche weist im Bereich der Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) optisch transparente Lücken auf, in denen elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λpmp) und elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λH) über die erste Oberfläche Trägersubstrat (1360) aus dem Trägersubstrat (1360) austreten kann und wobei diese Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) in dem elektrisch leitfähigen Material der ersten Oberfläche den Wellenleiter (1880, 2380, 6980) ausformen. Das Trägersubstrat (1360) weist zumindest eine optisch transparente Kante auf. die dazu eingerichtet ist, das elektromagnetische Strahlung einer Pumpstrahlungswellenlänge (λpmp) und/oder elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λH) über diese in das Trägersubstrat (1360) eingespeist werden kann.

Description

• Zu den Prioritäten
• Die hier vorgelegte deutsche Patentanmeldung nimmt die Prioritäten der folgenden deutschen Patentanmeldungen
1. 1. DE 10 2023 100 857.9 vom 16.01.2023 und
2. 2. DE 10 2023 111 859.5 vom 07.05.2023 und
3. 3. DE 10 2022 122 507.0 vom 06.09.2022 und
4. 4. DE 10 2023 115 907.0 vom 19.06.2023 und
5. 5. DE 10 2022 005 018.8 vom 24.08.2022
in Anspruch.
• Feld der Erfindung
• Die Erfindung richtet sich auf Hochfrequenzspektrumanalysator zur spektralen Analyse eines externen Signals (S_ωnk) und angrenzende Bereiche.
• Die Erfindung wendet eine Methode der optisch detektierten magnetischen Resonanz (ODMR) an.
• Das Design eines ODMR basierenden Spektrumanalysators soll möglichst kompakt und einfach zu fertigen sein. Dadurch kann es in großer Stückzahl gefertigt werden und bei kleiner Baugröße einfach integriert werden.
• Ein solches Gerät benötigt einen statischen magnetischen Gradienten. Ein kompaktes Design der Anregung und Detektion etc. macht es einfacher, große und homogene Gradienten und Feldstärken zu erreichen.
• Die Erfindung richtet sich des Weiteren auf eine schnelle, zeitlich und räumlich hochauflösende Magnetfeldkamera auf Basis einer Fluoreszenzkamera. Diese ist vorzugsweise Teil des Spektrumanalysators.
• Allgemeine Einleitung
• NV-Zentren sind Defekte in einem Kristallgitter, die aus einem Stickstoffatom und einer Leerstelle (Vakanz) im Gitter bestehen. Diese Defekte haben einzigartige optische und magnetische Eigenschaften, die sie für Anwendungen wie Quantencomputing und Magnetometrie geeignet machen.
• Es ist ein seit langem bekanntes Problem der Magnetfeldmesstechnik, magnetische Felder ortsaufgelöst zu vermessen und Bilder der örtlichen Verteilung der Magnetfelder zu erzeugen.
• Solche Vorrichtung messen in der Regel das Magnetfeld punktuell und zeitlich hintereinander an verschiedenen Messpunkten. Auf diese Weise erhält eine solche Vorrichtung aus dem Stand der Technik für jeden der Messpunkte einen Messwert für das Magnetfeld. Aus einer flächigen oder räumlichen Abtastung des Magnetfelds innerhalb des Messvolumens kann so eine Digitalisierung der Magnetfeldmesswerte innerhalb des Messvolumens durch Zeitmultiplex erreicht werden. Aus dem Stand der Technik ist eine Verwendung solcher Vorrichtungen und Methoden zur Vermessung von statischen magnetischen (Streufeldern) oder dynamischen (Streu-) Feldern (z.B. Wirbelstrom) im Bereich der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung bekannt.
• Das Dokument EP 3 213 093 B1 offenbart einen Spektrum Analysator durch Bildgebung mit statischem Magnetfeld und Diamant-Einkristall. Die dort offenbarte technische Lehre erfordert die Anwendung eines Einkristalls, der gegenüber dem Magnetfeld auf Millirad genau ausgerichtet werden muss. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf das Dokument DE 10 2021 132 785 A1 , das diese Problematik behandelt. De facto sind solche Sensorsysteme nur unwirtschaftlich fertigbar. Das hier vorgelegte Dokument offenbart daher eine Vorrichtung und ein Verfahren, die dieses kommerzielle Problem lösen.
• Das Dokument Keunhong Jeong, Anna J. Parker, Ralph H. Page, Alexander Pines, Christophoros C. Vassiliou, Jonathan P. King „Understanding the Magnetic Resonance Spectrum of Nitrogen Vacancy Centers in an Ensemble of Randomly Oriented Nanodiamonds", The Journal of Physical Chemistry C, 2017, 121 (38), p. 21057-21061, DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b07247 behandelt die OMDR-Messung von NV-Diamant-Pulvern ohne ein Verfahren zur Messwertermittlung und Konstruktion oder Herstellung von Sensorsystemen anzugeben.
• Flächige Messungen von NV-Diamant-Pulverschichten zur Magnetfeldabbildung ohne Mikrowellenstrahlung in Form einer Magnetfeldkamera sind aus den zum Zeitpunkt der Anmeldung dieses Dokuments noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 10 2023 100 856.0 und DE 10 2023 111 858.7 bekannt, die inhaltsgleich mit den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2023 100 857.9 vom 16.01.2023 und DE 10 2023 111 859.5 vom 07.05.2023 deren Priorität die hier vorliegende Anmeldung in Anspruch nimmt.
• Das deutsche Patent DE 10 2019 121 028 B4 behandelt eine Innovation im Bereich der Halbleitertechnologie, insbesondere die Integration von NV-Zentren (Nitrogen-Vacancy-Zentren) in CMOS-Schaltkreise. Die Erfindung beschreibt eine Methode zur präzisen Positionierung und Montage von NV-Zentren in einem CMOS-Schaltkreis. Das deutsche Patent DE 10 2019 121 028 B4 beschreibt ein Verfahren, das die gezielte Platzierung der NV-Zentren innerhalb des CMOS-Schaltkreises ermöglicht. Es werden präzise Techniken zur Identifizierung der optimalen Positionen für die NV-Zentren und zur Steuerung ihres Einsetzens und ihrer Fixierung insbesondere mittels fotostrukturierbarer Trägermittel beschrieben. Dies gewährleistet eine zuverlässige und reproduzierbare Integration der NV-Zentren in den jeweiligen CMOS-Schaltkreis.
• Die Integration von NV-Zentren in CMOS-Schaltkreise unter Nutzung der technischen Lehre des deutschen Patents DE 10 2019 121 028 B4 eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Quantencomputern, ultrasensitiven Sensoren und anderen fortschrittlichen Halbleiter- und Quantentechnologieanwendungen. Die Erfindung ermöglicht eine skalierbare und kosteneffiziente Serienproduktion von CMOS-Schaltkreisen mit NV-Zentren, was zu einer breiteren Nutzung dieser vielversprechenden Technologie führen könnte. Das deutsche Patent DE 10 2019 121 028 B4 ist daher eine wesentliche Grundlage der hier vorgestellten Schrift.
• Das selbstjustierende Anbringen von Sensorelementen aus Diamantstaub mit UV-aushärtbarem Kleber an Glasfasern ist beispielsweise aus der zum Zeitpunkt der Anmeldung dieses Dokuments noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 505.4 bekannt, deren Inhalt inhaltsgleich mit der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 507.0 vom 06.09.2022 ist, deren Priorität die hier vorliegende Anmeldung in Anspruch nimmt.
• Aus der US 2022 / 0 307 997 A1 , der DE 10 2018 127 394 A1 und der DE 10 2020 129 319 A1 sind beispielsweise ebenfalls relevante Vorrichtungen bekannt.
• Aus der US 2017 / 0 322 244 A1 sind Mikrowellendetektoren auf NV-Diamantbasis bekannt.
• Aus der DE 11 2020 003 569 A5 ist eine NV-zentren basierende Sensoranordnung bekannt, die nicht die unmittelbare Aufnahme von Bildern erlaubt.
• Aus der DE 10 2019 121 028 A1 ist die Beschichtung eines Wafers mit Nanodiamanten mit NV-zentren bekannt.
• Aus der DE 10 2020 129 308 A1 sind verschiedene Sensoranwendungen für NV-Zentren basierende Sensoren bekannt.
• Aus der DE 10 2018 127 394 A1 ist ein NV-Zentren basierendes Sensorsystem mit Kompensation bekannt.
• Aus der DE 10 2021 101 565 A1 ist ein Sensorsystem unter der Verwendung von NV-Zentren in Folien und/oder Glas-Fritt-Pasten bekannt.
• Aus der DE 10 2020 109 477 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von NV-Zentren bekannt.
• Aus der DE 10 2021 132 780 A1 sind NV-Zentren beinhaltende Kristalle mit besonderen Eigenschaften bekannt.
• Aus der DE 10 2020 134 883 A1 ist eine LED mit einer Konversionsschicht mit NV-Zentren bekannt.
• Aus der noch unveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 505.4 ist ein Lichtwellenleiter bekannt, an dessen Ende mittels UV-Aushärtung ein Sensorelement mit Nanodiamanten mit NV-Zentren erzeugt wird. Die noch unveröffentlichte deutsche Anmeldung 10 2022 121 444.3 zeigt eine Anwendung dieses Wellenleiters.
• Die unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2022 122 507.0 zeigt eine Anwendung des Lichtwellenleiters zur Rissdetektion in ferromagnetischen Materialien. Dies ist die Schrift, die nach Auffassung der Anmelderin der hier vorgestellten technischen Lehre am nächsten kommt. Der Nachteil des Verfahrens und der Vorrichtung der DE 10 2022 122 507.0 ist die nur punktförmige Messung, die eine schnelle Überprüfung großer Oberflächen nicht zulässt.
• Aktuelle Magnetfeldsensoren (Hall-, AMR-, TMR-Sensoren) mitteln das Magnetfeld über ein bestimmtes Volumen und geben somit nur den Mittelwert des Magnetfeldes über ein relativ großes Messvolumen wieder.
• Flächige Sensoren existieren in Form von Kerr-Mikroskopen, welche den magneto-optischen Kerr-Effekt nutzen. Messungen mit Kerr-Mikroskopen können jedoch nut die Magnetisierung eines Objektes und nicht die magnetische Flussdichte B bestimmen.
• Weitere flächige Sensoren sind Systeme, die den Faraday-Effekt nutzen. Durch die geringe Effektstärke sind diese Geräte jedoch sehr groß im Vergleich zur Messfläche und benötigen teure Polarisationsoptiken.
• Einfachere Flächensensoren bestehen aus Arrays von Hallsensoren, welche jedoch durch die Notwendigkeit der elektrisch einzeln zu kontaktierenden Sensoren nur eine begrenzte Ortsauflösung aufweisen und nicht gut skalierbar sind.
• Die Aufgabe des hier vorgelegten Vorschlags ist somit auch, hochauflösend die Magnetfeldverteilung in einer Fläche zu erfassen.
• Aufgabe
• Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für einen OMDR Spektrumanalysator anzugeben, der keine Ausrichtung der NV-Diamanten erfordert.
• Durch Messung der Fluoreszenzintensitätsverteilung einer NV-Pulververteilung in einem bekannten Magnetfeld, soll das Spektrum der Mikrowellenstrahlung rekonstruiert werden, welche ebenfalls auf das NV-Diamant-Pulver geführt wird.
• Es sollen die spektralen Anteile eines unbekannten Mikrowellensignals (maximaler Frequenzbereich 0.1-100 GHz) durch eine optische Messung an NV-Pulver bestimmt werden.
• Diese Aufgabe wird durch eine unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
• Lösung der Aufgabe
• Vorschlag
• Für die optische Ansteuerung von Spins / Kernspins von NV-Zentren in Diamant-Kristallen sind die Richtungen in Bezug auf die Achse der NV-Zentren der verschiedenen verwendeten Felder von essenzieller Bedeutung. Ebenso sind für die Konstruktion die Form und Ausrichtung des Kristallkristall wichtig.
• Dabei ist die bestmögliche Ankopplung von Mikrowellenstrahlung (MW) genau dann gegeben, wenn die Feldlinien des MW-B-Feld senkrecht zur angesteuerten Achse des jeweiligen NV-Zentrums stehen.
• Die Anregung vom Grundzustand der NV-Zentren der Diamanten in angeregte Zustände NV-Zentren der Diamanten typischerweise erfolgt mithilfe von elektromagnetischer Strahlung als Pumpstrahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp kleiner 638nm. Zur optimalen Anregung der NV-Zentren, sollte die elektromagnetische Pumpstrahlung polarisiert sein. Zur optimalen Anregung der NV-Zentren, sollte die elektromagnetische Pumpstrahlung linear polarisiert mit einer Polarisationsrichtung polarisiert sein, die der Achse der NV-Zentren im Diamant im Wesentlichen entspricht. Dies bedeutet, dass die B-Feld Komponente der Pumpstrahlung senkrecht zur Achse der NV-Zentren stehen sollte.
• Zur optimalen Detektion können die nicht angesteuerten möglichen Richtungen der Achsen der NV-Zentren im jeweiligen Diamantkristall zu einem gewissen Anteil unterdrückt werden, um die Signalqualität zu verbessern. Dazu verwenden die vorgeschlagenen Vorrichtungen vorzugsweise einen Polarisator, welcher so in den Strahlengang mit einer solchen Ausrichtung eingefügt ist, dass er Fluoreszenzstrahlung mit einer Polarisierung in Richtung der Achse der NV-Zentren transmittiert. Dies ist gleichbedeutend mit einer Abstrahlung der Fluoreszenzstrahlung senkrecht zur Achse der NV-Zentren.
• Magnetfelder, die für die Zeeman-Aufspaltung genutzt werden (DC oder AC), sollten idealerweise parallel zur angesteuerten Achse der NV-Zentren stehen.
• Durch die Nutzung eines Wellenleiters mit Massefläche an seiner Unterseite entsteht eine Einspeisung eines Mikrowellensignals und/oder eines HF-Signals eine erhöhte Magnetfeldstärke des entstehenden Mikrowellenfeldes und/oder des entstehenden HF-Felds oberhalb der Clearance. Die Clearance ist hierbei ein Zwischenraum zwischen Leitern des koplanaren Wellenleiters. Diese Felder sind zusätzlich senkrecht zur Oberfläche des Substrats gerichtet. Zur besseren Ankopplung sollten alle Maße der Leitungen entsprechend einem vorgegebenen Wellenwiderstand, z.B. 50Ω, eingestellt werden. Hier ist zu beachten, dass Material in der Clearance und darüber die Impedanz beeinflussen können.
• Vorzugsweise umfasst das Substratmaterial ein transparentes Material, wie z.B. Glas, , welches eine möglichst niedrigen Verlust der Mikrowellenleitung erzeugt. Besonders geeignet ist hier beispielsweise Quarzglas. Die leitfähigen Flächen des Wellenleiter sollten bevorzugt Metalle umfassen, welche besonders elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 400nm bis 638nm reflektieren und eine gute elektrische Leitfähigkeit für den Transport des Mikrowellensignals und/oder des HF-Signals besitzen.
• Vorzugsweise sind die Ober- und die Unterseite des Substrats vollständig mit einem solchen Metall bedeckt. Eine Ausnahme bilden die Clearances der Schlitze des Wellenleiters.
• Durch die Verwendung eines NV-Zentren haltigen Diamantkristalls mit einer [110]-Fläche, welchen man mit dieser [110] Fläche auf der Oberfläche des Substrats in der Clearance der Metallfläche auf der ersten Oberfläche des Substrats befestigt, ist sichergestellt, dass die Mikrowellenfelder und/oder die HF-Felder des Mikrowellensignals bzw. des HF-Signals im Wellenleiter senkrecht zu zwei möglichen Ausrichtungen von NV-Zentren im Diamantkristall stehen. Diese möglichen Ausrichtungen von NV-Zentren im Diamantkristall befinden sich typischerweise in der Ebene, welche die Platine aufspannt. Beispielsweise kann die Befestigung des NV-Zentren haltigen Diamantkristalls mit seiner [110] Fläche auf der Oberfläche des Substrats in der Clearance der Metallfläche unter Verwendung eines UV-härtbaren Klebers erfolgen. Bei dem UV-härtbaren Kleber kann es sich beispielsweise um den im Folgenden näher beschriebenen UV-härtbaren NOA 61 Kleber handeln.
• Zur Bestrahlung des in die Clearance auf die Oberfläche eines optisch transparenten Substrats geklebten Diamantkristalls mit Pumpstrahlung schlägt das hier vorgelegte Dokument eine Einkopplung der Pumpstrahlung über die optisch transparenten Kanten des optisch transparenten Substrats vor. Das optisch transparente Substrat wirkt dann als Wellenleiter, der die Pumpstrahlung von den Lichtquellen der Pumpstrahlung zu den NV-Zentren in dem oder den Diamanten transportiert. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet eine solche Anordnung als Edge-Illumination, da die Einkopplung der Pumpstrahlung über die Kanten des Substrats erfolgt.
• Koppelt man nun rund um die Platine die Pumpstrahlung über eine solche Edge-illumination in das optisch transparente Substrat ein, hat diese Pumpstrahlung nur die Möglichkeit über die Clearance aus dem optisch transparenten Substrat wieder zu entweichen, was die Pumpintensität erhöht. Diese Konstruktion sorgt dafür, dass die Lichtquellen der Pumpstrahlung den oder die Diamantkristalle in der Clearance des Wellenleiters über die kanten des optisch transparenten Substrats und über das optisch transparente Substrat und die Clearance optimal beleuchtet. Die Edge-Illumination kann dabei mit einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen der Pumpstrahlung durchgeführt werden. Um die entstehende Wärme von der Lichtquellen (LEDs) abzuführen, können diese auf einen Schaltungsträger (zweites PCB), der beispielsweise einen Metallkern und/oder einen Kupferkern als Wärmeleiter umfassen kann, kontaktiert werden.
• Um den Diamanten mit dem optisch transparenten Substrat zu verbinden, kann nach dem Aufsetzen der Diamanten in der Clearance des Wellenleiters mit einem UV-härtbaren Kleber (z.B. NOA61) die Aushärtestrahlung 4910 von UV-Leuchtdioden (UV-LEDs) zur Aushärtung des UV-härtbaren Klebers und zur Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen dem oder den Diamanten und der Oberfläche des optisch transparenten Substrats verwendet werden.
• Des Weiteren können Magnetfelder zur Zeeman-Aufspaltung anschließend in der Platinen Ebene und senkrecht zu einer Achse von NV-Zentren, welche ebenso in der Ebene der Oberfläche des transparenten Substrats liegt, angelegt werden.
• Die optische Detektion erfolgt vorzugsweise von der Seite der Oberfläche des optisch transparenten Substrats, von der der Diamant bzw. die Diamanten auf der Oberfläche des optisch transparenten Substrats in der Clearance des Wellenleiters befestigt wurden. Hier können auch ein entsprechender linear polarisierender optischer Filter (Polarisator) und/oder ein optischer Longpass-Filter mit einer optischen Transmission bei Wellenlängen größer als 638nm und einer optischen Reflexion oder einer optischen Absorption bei Wellenlängen kürzer als 638nm verwendet werden, um das Anregungslicht zu unterdrücken und nicht optimal angesteuerte Richtungen von Achsen von NV-Zentren zu unterdrücken.
• Dieser Aufbau kann auch mit Diamant-Staub in Kombination mit dem besagten UV-Kleber (NOA61) verwendet werden. Anstatt einen einzelnen Einkristall-Diamant mit NV-Zentren zu verwenden, kann eine Mischung aus Diamant-Staub mit einer Vielzahl von Diamantkristallen mit einem oder mehreren NV-Zentren einerseits und UV-Kleber (NOA61) andererseits auf die gesamte oder Teile der Clearance des Wellenleiters aufgebracht werden. Diese auf den Wellenleiter aufgebrachte Mischung aus Diamantstaub und UV-Kleber (NOA61) kann wieder durch UV-Strahlung aussendende UV-Leuchtmittel und/oder andere Aushärtestrahlungsquellen über die Kanten des optisch transparenten Substrats mit Aushärtestrahlung der notwendigen Aushärtewellenlänge bestrahlt und damit gehärtet werden. Auch ist es denkbar, diese Schritte mit einem oder mehreren temperaturlagerschritten des Substrats (Post-Bake & Pre-Bake) zu unterstützen. Überflüssiges Material kann in einem nachfolgenden optionalen Reinigungsschritt mit einem Lösungsmittel entfernt werden, sodass eine homogene Beschichtung der Clearance des Wellenleiters entsteht.
• Dieses vorgeschlagene Verfahren und die hier beschriebene Vorrichtung ermöglichen verschiedene Anwendungen:
• • Gyroskope: Im Falle der Anwendung als Gyroskop kommt die zusätzliche Anforderung hinzu, dass eine Achse der NV-Zentren in Richtung der mechanischen Achse der Vorrichtung zeigen muss, bei der man eine physische Rotation des Sensors um diese Achse messen möchte. Durch den kompakten Aufbau ist dies gegeben. Durch die homogenen und ausgerichteten Felder, kann nahezu der gesamte jeweilige Diamant als Messvolumen bzw. die Volumina aller Diamanten als Messvolumen verwendet werden.
• • Spektrum-Analyzer: Hier kann ein Gradient des Zeeman-Magnetfeldes in Richtung der Fortpflanzung im Mikrowellen- und/oder HF-Wellenleiter angelegt werden. Dies ist möglich, wenn das Zeeman-Magnetfeld nicht in die gleiche Richtung zeigt, wie der Gradient. In einer optimalen Ausführung liegt der Gradient in Richtung der Fortpflanzung des Mikrowellen- und/oder HF-Feldes im Wellenleiter. Damit zeigt die für die Messung bevorzugte Richtung der Achse der NV-Zentren senkrecht zu diesem Gradienten. Die Detektion kann dann mithilfe von Fotodioden-Arrays oder einer CCD-Kamera erfolgen. Wird anstatt eines Einkristall-Diamant, Diamant-Staub verwendet, kann der Aufbau gleich erfolgen. Durch die starken Zeeman-Magnetfelder werden alle Richtungen der Achsen der NV-Zentren unterdrückt, welche nicht korrekt zum Magnetfeld ausgerichtet sind. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, kann das Eingangssignal z.B. mit einem Schalter und einer Steuerung mit einem Sendesignal z.B. mit einem Sendespektrum bzw. mit einer Sendefrequenz gepulst werden. Das Signal einzelner Fotodioden kann dann mittels eines Lock-In-Verstärkers und des Sendesignals mit dem Sendesignalspektrum bzw. der Sendefrequenz vermessen werden.
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt einen Hochfrequenzspektrumanalysator zur spektralen Analyse eines externen Signals (S_ωnk) vor. Die Prinzipien der hier vorgestellten Vorrichtung gehen aber darüber hinaus. Daher beschreibt das hier vorgelegte Dokument auch weitere Vorrichtungen, Verfahren und Anwendungen, die auf diesen Prinzipien aufbauen.
• Der vorgeschlagene Hochfrequenzspektrumanalysator umfasst typischerweise ein oder mehrere Sensorelemente (SE, 14305). Bevorzugt umfasst der Hochfrequenzspektrumanalysator eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (L_c), die elektrisch gesteuert sein kann und/oder durch einen Permanentmagneten (PM) und/oder durch einen Gradienten behafteten Permanentmagneten (GPM) realisiert sein kann. Bevorzugt erzeugen diese ein zusätzliches magnetisches Feld, dessen Flussdichte (B_ad) von der Position innerhalb eines Sensorelements (SE) und/oder längs eines Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) abhängt. Der Hochfrequenzspektrumanalysator umfasst daher bevorzugt einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) mit einer Längserstreckung mit einer Wellenleitererstreckungskoordinate (x) entlang dieser Längserstreckung. Die Punkte auf dem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) längs der Längserstreckung des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) korrelieren dann typischerweise mit einer eineindeutigen Wellenleitererstreckungskoordinate (x). Die Sensorelemente (SE, 14305) sind bevorzugt oberhalb des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) längs der Transportrichtung für elektromagnetische Strahlung längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) platziert. Die Sensorelemente (SE, 14305) umfassen bevorzugt eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND). Die Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) umfassen typischerweise paramagnetische Zentren, bevorzugt NV-Zentren in Diamant als Diamant-Nano-Kristalle (ND). Die paramagnetischen Zentren emittieren typischerweise bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Die Intensität (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) hängt dabei typischerweise von der Frequenz des Mikrowellensignals (µW) und der magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) am Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums innerhalb der Sensorelemente (SE, 14305) ab. Der Hochfrequenzspektrumanalysator speist zur Analyse das externe Signals (S_ωnk) oder ein mit dem externen Signal (S_ωnk) gemischtes Mikrowellenmischsignal (µW_MX_I) und anschließend typischerweise gefiltertes Signal, das gefilterte, gemischte Mikrowellenmischsignal, als Mikrowellensignal (µW) in den Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) ein. Als Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) kommen insbesondere verschiedene planare Wellenleiter in Frage. Dieses Mikrowellensignal (µW) wechselwirkt dann typischerweise mit den paramagnetischen Zentren in den Sensorelementen (SE, 14305). Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung (L_c) durchflutet dann die Sensorelemente (SE, 14305) mit einem magnetischen Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte (B_ad(x), B_ad(y)). Bevorzugt ist das Sensorelement (SE) eine ausgedehnte Sensorelementschicht (14305), deren flächenhafte Fluoreszenzstrahlung (FL) eine Magnetfeldkamera, die vorzugsweise Teil des Hochfrequenzspektrumanalysators ist, ortsaufgelöst mittels eines Lichtsensorarrays (14301) aus Fotodetektoren (PD) erfasst. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte (B_ad(x), B_ad(y)) trägt dann zur jeweiligen Gesamtflussdichte (B_Σ) an der jeweiligen Position (x,y) des jeweiligen paramagnetischen Zentrums im Sensorelement (SE) bzw. in der Sensorelementschicht (14305) an der zugehörigen Wellenleitererstreckungskoordinate (x, y) bei. Der Hochfrequenzspektrumanalysator umfasst bevorzugt Mittel zu Erfassung des Messwertverlaufs des Intensitätsverlaufs (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980). Ein solches Mittel kann beispielsweise Vorrichtungsteile einer Magnetfeldkamera umfassen. Der Hochfrequenzspektrumanalysator ist bevorzugt dazu eingerichtet, aus einem mittels dieser Mittel erfassten Messwertverlauf des Intensitätsverlaufs (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf ein Hochfrequenzspektrum (K_s(ω_µW), K_w(ω_µW)) des externen Signals (S_ωnk) zu schließen. Der Vorteil einer solchen Vorrichtung ist, dass der Verlauf der Fluoreszenzintensität der Intensität I_ist(x), I_ist(y) der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs des Sensorelements (SE, 14305) längs des Wellenleiters in einem längs des Wellenleiters mit einem Gradienten behafteten Magnetfeld, insbesondere eines Gradienten behafteten Permanentmagneten (GPM), nach Erfassung durch eine Magnetfeldkamera und/oder eine Vielzahl von Fotodetektoren (PD) mittels einer einfachen Transformation extrem schnell in ein Spektrum K(ω_µW) des externen Signals (S_ωnk) umgesetzt werden kann.
• In einer besonderen Ausprägung umfasst der Hochfrequenzspektrumanalysator als Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einen ersten Wellenleiter (6980_I) und einen zweiten Wellenleiter (6980_II), wobei der erste Wellenleiter (6980_I) vom zweiten Wellenleiter (6980_II) verschieden ist. In dieser Ausprägung erzeugt der Hochfrequenzspektrumanalysator durch Mischung des externen Signals (S_ωnk) mit einem ersten internen Mikrowellensignal (µW_G_I) mit einer ersten internen Mikrowellenfrequenz (ω_{µW_I}) ein erstes Mikrowellensignal (µW_I). In dieser Ausprägung erzeugt der Hochfrequenzspektrumanalysator durch Mischung des externen Signals (S_ωnk) mit einem zweiten internen Mikrowellensignal (µW_G_II) mit einer zweiten internen Mikrowellenfrequenz (ω_{µW_II}) ein zweites Mikrowellensignal (µW_II). Bevorzugt speist dann der Hochfrequenzspektrumanalysator das erste Mikrowellensignal (µW_I) in den ersten Wellenleiter (6980_I) ein. Bevorzugt speist der Hochfrequenzspektrumanalysator das zweite Mikrowellensignal (µW_II) in den zweiten Wellenleiter (6980_II) ein. Bevorzugt umfasst der Hochfrequenzspektrumanalysator Mittel zu Erfassung des Messwertverlaufs der Intensitätsverläufe (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs der Wellenleiterkoordinate (x) des ersten Wellenleiters (6980_I) und längs der Wellenleiterkoordinate (y) des zweiten Wellenleiters (6980_II). Der Hochfrequenzspektrumanalysator ist in dieser Ausprägung dann bevorzugt dazu eingerichtet, aus den erfassten Messwertverläufen der Intensitätsverläufe (I_ist(x), I_ist(y)) der Emission der Fluoreszenzstrahlung (FL) längs der Wellenleiterkoordinate (x) des ersten Wellenleiters (6980_I) und längs der Wellenleiterkoordinate (y) des zweiten Wellenleiters (6980_II) auf ein oder mehrere Hochfrequenzspektren (K_s(ω_µW), K_w(ω_µW)) des externen Signals (S_ωnk) zu schließen. Der Vorteil eine solchen Konstruktion ist, dass unterschiedliche vertikale Linien in dem Diagramm der 2 gleichzeitig und damit schneller abgetastet werden können. Damit ist die Bestimmung der Position (30) der V-Formation aus unterer Resonanzkante (22) und oberer Resonanzkante (25) (siehe 2) präziser und sehr schnell möglich.
• Ein zu charakterisierendes Mikrowellensignal (S_ωnk) wird z.B. in einem planaren Wellenleiter geführt, dessen Oberfläche mit NV-Pulver bedeckt ist und vorzugsweise zusätzlich noch mit einer statischen Magnetfeldverteilung beaufschlagt ist. Mikrowellenstrahlung einer Frequenz führt zu einer Abschwächung der Fluoreszenzintensitäten an Positionen bestimmter Magnetfeldstärken, womit durch Auswertung der Fluoreszenzintensitätsverteilung das Mikrowellenspektrum rekonstruiert werden kann.
• Hierdurch wird ein optischer Breitband Single-Shot Spektrum Analysator für Mikrowellenstrahlung im Frequenzbereich von ca. 0,1 bis 100GHz möglich.
• Das unbekannte Mikrowellensignal (S_ωnk) wird in ein Mikrowellenbauteil, beispielsweise einen Wellenleiter eingespeist (z.B. eine planares PCB), das das Mikrowellensignal (µW) der Mikrowellen führt (z.B. coplanar waveguide). Es kann sich bei einem Mikrowellenbauteil auch um eine Zusammenschaltung mehrerer Mikrowellenbauteilen handeln. Ein solches Mikrowellenbauteil kann das unbekannte Mikrowellensignal u.U. auch spektral auftrennen und/oder an Resonatoren koppen (z.B. Ringresonatoren). Das Mikrowellenbauteil ist vorzugsweise so gestaltet, dass an der Oberfläche evaneszente Mikrowellenfelder vorhanden sind. Diese Oberfläche wird mit dem NV-Diamant-Pulver beschichtet. Dies kann z.B. durch eine Mischung aus NV-Diamant-Pulver mit Diamant-Nano-Kristallen (ND) Pulver oder einem anderen Kristallpulver mit anderen paramagnetischen Zentren und UVhärtbarem Kleber) Trägermaterial TM) erfolgen. Nach dem Auftragen dieser kolloidalen Mischung auf ein Mikrowellenbauteil, wird der UV-härtbare Kleber (Trägermaterial TM) vorzugsweise mittels UV-Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) ausgehärtet. Andere Kleber (Trägermaterialien TM) mit anderen Aushärtemethoden sind denkbar. Durch das Aushärten des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL entsteht das eigentliche Sensorelement SE.
• Des Weiteren wird durch Permanentmagneten (PM, GPM) oder Elektromagneten (Magnetfelderzeugungsmittel L_c) eine zusätzliche Magnetfeldverteilung (B_ad) im NV-Diamant-Pulver des Sensorelements (SE) erzeugt, welche bevorzugt senkrecht zum magnetischen Feld (B_µW) der Mikrowellenfeldersteht.
• Zusätzlich wird das NV-Diamant-Pulver durch eine geeignete Lichtquelle (z.B. grüne LED) als Pumpstrahlungsquelle zur Emission einer Fluoreszenzstrahlung (FL) angeregt. Ein Fotodetektorarray (14301) und/oder eine Kamera messen die Verteilung der Fluoreszenzintensität der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung der über den Wellenleiter.
• Eine Mikrowellenstrahlung einer bestimmten Mikrowellenfrequenz (ω_µW) verursacht eine charakteristische Fluoreszenzintensitätsabschwächung der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren in den Diamantkristallen des NV-Diamant-Pulvers. Diese Fluoreszenzintensitätsabschwächung hängt typischerweise von der Stärke des statischen Magnetfeldes an den NV-Zentren bzw. paramagnetischen Zentren, die dem jeweiligen Fotodetektor des jeweiligen Messpixels zugeordnet sind, ab.
• Durch Messung der Fluoreszenzintensitätsverteilung Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren in den Diamantkristallen des NV-Diamant-Pulvers mit einer Kamera (oder einem anderen Sensor- oder Fotodetektorarray) und Kenntnis der Verteilung des statischen Magnetfeldes (insbesondere nach vorheriger Kalibrierung des Messgeräts), lassen sich die spektralen Anteile des Mikrowellensignals(S_ωnk) rekonstruieren.
• Ein erster wesentlicher Vorteil der Verwendung von NV-Diamant-Pulver, das viele kleine ungeordnete Diamantkristalle (Diamant-Nano-Kristalle ND) mit NV-Zentren umfasst, gegenüber der Verwendung einkristallinen Diamants ist vor allem die Einfachheit der Produktion, die keine Ausrichtung eines einkristallinen Diamanten gegenüber einem Magnetfeld mehr erfordert. Ein solches kolloidales Gemisch (KL) aus NV-Diamantkristallen und einem Kleber als Trägermaterial (TM) ist einfach durch Aufschleudern, Dispensieren oder Drucken zu handhaben und damit Batch-fähig, was die Herstellkosten für diese Sensorsysteme massiv senkt und eine CMOS-Kompatibilität und CMOS-Fab-Fähigkeit zur Folge hat.
• Neu ist die Idee, ein solches Gemisch auf einem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), und zwar insbesondere selbstjustierend, zu platzieren. Das kolloidale Gemisch (KL) ist daher leicht auf einer gedruckten Schaltung (PCB) oder einem Wafer mikrointegrierter Halbleiterschaltungen aufzubringen, die die besagten Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) umfassen können.
• Das hier vorgestellte Spektrometer ist daher mikrointegrierbar.
• Die NV-Pulverschicht umfassen Diamant-Nano-Kristalle (ND) mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder umfassend Kristalle mit paramagnetischen Zentren ist vorzugsweise dünn und wechselwirkt damit gut mit dem evaneszenten Anteilen der im PCB geführten Mikrowellenfeldern.
• Vorzugsweise ist die Dicke D_SE des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 dünner als die Breite der kleinsten Strukturen des jeweiligen Wellenleiters, um eine gute Auflösung sicherzustellen.
• Durch das Vermischen des NV-Diamant-Pulvers mit Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder Kristallen mit paramagnetischen Zentren mit einem Klebstoff als Trägermaterial, kann das NV-Pulver gezielt auf Bereiche des PCBs und/oder des Wafers aufgebracht werden in denen das evaneszente Mikrowellenfeld des Mikrowellensignals (µW) eine hohe Amplitude und geeignete Orientierung aufweist.
• Im Gegensatz zu einkristallinen Diamanten, ist in der in diesem Dokument vorgestellten technischen Lehre keine Ausrichtung von NV-Diamantkristallen nötig, da im NV-Pulver alle Raumrichtungen als Ausrichtungsrichtungen der NV-Zentren-Achsen statistisch gleichverteilt auftreten.
• Im Vergleich zu anderen Spektrumanalysatoren kann eine Vorrichtung gemäß der hier vorgestellten technischen Lehre einen sehr breiten Frequenzbereich mit der hier vorgestellten Messtechnik abdecken. Der Messbereich ist dabei durch das das maximal angelegte statische Magnetfeld (28GHz / Tesla) gegeben. Damit ergibt sich z.B. bei einer Magnetfeldverteilung von 0T bis 2,5T ein Messbereich von ca. 0-70Ghz. Der größte Vorteil ist aber, dass bei Verwendung einer Magnetfeldkamera der gesamte Messbereich mit einem „Single Shot“ mittels einzelner Frames einer Magnetfeldkamera gemessen werden kann. Ein Durchstimmen einer Mikrowellenfrequenz, wie z.B. für eine hetreodyne Messung, ist bei der hier vorgestellten Messtechnik nicht nötig.
• Bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Dokuments wurde darüber hinaus erkannt, dass die Vorrichtung auch für die hochpräzise Messung unbekannter externer magnetischer Flussdichten (B_ext) geeignet ist.
• Die Vorrichtung kann also PARALLEL eine unbekannte Mikrowellenfrequenz (ω_nk) und eine unbekannte magnetische Flussdichte (B_ext) bestimmen.
• Aufgrund der großen Parallelität der Messungen, kann die Vielzahl der Messwerte für eine signifikante Fehlerreduktion verwendet werden. Die hier vorgestellte technische Lehre ermöglicht also breitbandige, schnelle und hochgenaue Messungen von magnetischen Flussdichten (B_ext) und/oder Mikrowellenfrequenzen (ω_µW).
• Damit ergeben sich für die hier vorgestellte technische Lehre beispielsweise folgende Anwendungsgebiete:
• Magnetokardiographie (MKG): Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Erfassung und Aufzeichnung von magnetischen Feldern, die vom Herz eines Menschen oder eines Tieres erzeugt werden, verwendet werden. Die Magnetokardiographie ermöglicht eine nicht-invasive Untersuchung der Herzaktivität und kann zur Diagnose von Herzkrankheiten eingesetzt werden.
• Magnetenzephalographie (MEG): Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Messung der magnetischen Felder, die von der elektrischen Aktivität des Gehirns eines Menschen oder eines Tieres erzeugt werden, verwendet werden. Die Magnetenzephalographie ermöglicht die hochauflösende Abbildung der Hirnaktivität und kann in der Neurowissenschaft und klinischen Diagnostik eingesetzt werden.
• Neurointerfaces: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Messung der magnetischen Felder, die von der elektrischen Aktivität des Gehirns von Menschen oder Tieren erzeugt werden, verwendet werden, wobei dann die erfassten Messwerte zur Steuerung von Computern und/oder Rechnersystemen und/oder Quantencomputern direkt oder indirekt eingesetzt werden können, die wiederum Aktoren steuern können oder Datenbanken mit Daten füllen können.
• Biomagnetik: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der Erforschung und Messung von magnetischen Feldern, die von biologischen Organismen erzeugt werden, eingesetzt. Dies umfasst Studien zur Magnetorezeption bei Tieren, Untersuchungen zur Gehirnfunktion und - aktivität, aber auch die Detektion von Krebs durch magnetische Marker in der medizinischen Bildgebung.
• Materialcharakterisierung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften von Materialien eingesetzt werden. Dies umfasst die Messung magnetischer Suszeptibilität, kritischer Magnetfelder und Magnetisierungskurven, die wichtige Informationen über die Materialeigenschaften liefern. Hierzu gehören die Detektion und Darstellung von Materialfehlern wie Rissen, Lunkern und Inhomogenitäten.
• Geophysikalische Erkundung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der Geophysik eingesetzt, um magnetische Felder zu messen und geologische Strukturen zu kartieren. Dies umfasst die Suche nach Bodenschätzen, die Untersuchung der Erdkruste und die Erforschung des Erdmagnetfeldes.
• Quanteninformatik und Quantencomputing: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in einigen Ansätzen zur Realisierung von Quantenbits (Qubits) in Quantencomputern verwendet werden. Sie ermöglichen die Messung und Steuerung von Quantenzuständen und sind wahrscheinlich nützlich für die Entwicklung von skalierbaren Quantencomputern.
• Detektion schwacher magnetischer Signale: Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit können die hier vorgestellten Sensorsysteme beispielsweise in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, um schwache magnetische Signale zu detektieren. Dies umfasst die Untersuchung von Materialdefekten, die zerstörungsfreie Prüfung, die Magnetresonanztomographie (MRT) und die Detektion von biomagnetischen Signalen.
• Strommessung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise zur nicht-invasiven Messung von Stromstärken in elektrischen Systemen eingesetzt. Sie können in Leistungselektronik, Elektrofahrzeugen, Solarmodulen Leistungsbauelementen (IGBTs, Thyristoren, Dioden etc.) und anderen Anwendungen verwendet werden, um den Stromfluss zu überwachen.
• Geschwindigkeits- und Positionsregelung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise können zur Erfassung der Geschwindigkeit und Position rotierender und/oder translatorisch sich bewegender Komponenten wie Motoren, Lüftern und Getrieben eingesetzt werden. Sie ermöglichen eine präzise Regelung und Steuerung der betreffenden Bewegung.
• Automotive-Anwendungen: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der Automobilindustrie in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise die Erfassung der Kurbelwellenposition, des Nockenwellensignals, der Raddrehzahl, des Lenkwinkels und anderer Parameter für die Motorsteuerung, das Antiblockiersystem (ABS), die Traktionskontrolle und andere sicherheitsrelevante Systeme.
• Magnetfeldmessung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise verwendet werden, um Magnetfelder zu messen und zu überwachen. Dies kann Anwendung in Bereichen wie der Magnetsensorik, der Materialcharakterisierung, der Geophysik, der Robotik und anderen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen geschehen.
• Sicherheits- und Alarmsysteme: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in Sicherheitssystemen eingesetzt, um das Öffnen oder Schließen von Türen, Fenstern und anderen Zugängen zu überwachen. Sie können auch in Alarmsystemen zur Erkennung von Eindringlingen oder zur Überwachung von Bewegungen verwendet werden.
• Stromversorgung und Energieeffizienz: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise Anwendung in der Stromversorgung finden, um den Energieverbrauch zu überwachen und die Energieeffizienz zu optimieren. Sie können in Smart Grids, elektrischen Fahrzeugladesystemen und anderen Anwendungen eingesetzt werden, um genaue Messungen und Kontrolle zu ermöglichen.
• Elektronik und Kommunikation: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise Verwendung in der Elektronik und Kommunikationstechnik finden, um magnetische Interferenzen zu erkennen und zu reduzieren. Sie können auch in berührungsfreien Schaltern, Schließsystemen, Joysticks und anderen elektronischen Geräten und zur Fehlersuche in elektronischen Schaltungen und mikroelektronischen Schaltungen eingesetzt werden.
• Industrielle Automatisierung: Die hier vorgestellten Sensorsysteme können beispielsweise in der industriellen Automatisierung zur Erfassung von Positionen, Winkeln, Winkelgeschwindigkeiten, Winkelbeschleunigungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Bewegungen eingesetzt werden. Sie ermöglichen eine präzise Steuerung von Maschinen und Prozessen.
• Trägersubstrat
• Um einen solchen Hochfrequenzspektrumanalysator realisieren zu können, schlägt das hier vorgelegte Dokument ein Trägersubstrat (1360), insbesondere für einen solchen Hochfrequenzspektrumanalysator und/oder für Vorrichtungen zur Bestimmungen von magnetischen Flussdichten, vor. Das Trägersubstrat (1360) weist typischerweise eine Oberfläche mit einer oder mehreren eine Wellenleitungen (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf. Vorschlagsgemäß umfasst das Trägersubstrat (1360) ein Sensorelement (SE) zur Detektion der Komponente einer Gesamtflussdichte (B_Σ) parallel und/oder senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats (1360) und parallel und/oder senkrecht zur Richtung der Wellenleitungen (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), wobei die Komponente der Gesamtflussdichte (B_Σ) von der Größe und Position des Sensorelements (SE) relativ zu den Strukturen der Wellenleitung abhängt. Vorschlagsgemäß umfasst das Sensorelement (SE) eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND), wobei die Kristalle, wenn vorhanden, und Diamant-Nano-Kristalle (ND), wenn vorhanden, paramagnetische Zentren, insbesondere und bevorzugt NV-Zentren in Diamant als Diamant-Nano-Kristalle (ND), umfassen. Die bevorzugten Diamant-Nano-Kristalle (ND) mit NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren liegen bevorzugt als Diamantpulver vor der Verarbeitung vor. Dabei umfasst das Sensorelement (SE) bevorzugt ein Trägermaterial (TM), in das typischerweise die Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) eingebettet sind. Grundsätzlich müssen der Vektor der magnetischen Flussdichte eines Mikrowellensignals (µW) in der Mikrowellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) und die Achse der NV-Zentren bzw. paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) des Sensorelements (SE) senkrechtaufeinander stehen. Demgegenüber muss typischerweise die Achse des externen Magnetfelds parallel zur NV-Zentren Achse bzw. zur Achse der paramagnetischen Zentren sein, um eine Reduktion der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren bzw. NV-Zentren bei Resonanz zwischen dem Mikrowellensignal (µW) und dem NV-Zentrum bzw. dem paramagnetischen Zentrum zu zeigen. Um bestimmungsgemäß verwendet werden zu können, ist das Trägermaterial (TM) vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung (Pumpstrahlung LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent und für elektromagnetische Strahlung (Fluoreszenzstrahlung FL) einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent. Typischerweise senden paramagnetische Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle (ND) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) aus, wenn sie mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt werden. Bevorzugt weist nun das Sensorelement (SE) eine Breite (d_SE) auf. Vorschlagsgemäß ergeben sich nun verschiedene Positionierungen für das Sensorelement (SE, 14305) gegenüber einem Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980):
• Zum Ersten, entsprechend einer Sensorelementposition A des Sensorelements (SE):
  • Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition A des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1380, 2380, 6880, 6980) nur eine Signalleitung (1330) oder eine differentielle Signalleitung (6830) aus zwei Signalleitungen (6810, 6820). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition A des Sensorelements (SE) befindet sich das jeweilige Sensorelement (SE) auf der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) und ist vorzugsweise mit der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) fest verbunden. Die jeweiligen betreffende Signalleitung (1330, 6810, 6820) weist dabei typischerweise eine jeweilige Breite (d_s) auf. Vorschlagsgemäß ist bevorzugt in einigen Anwendungsfällen die jeweilige Breite (d_SE) des jeweiligen Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_s) der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820).
• Zum Zweiten, entsprechend einer Sensorelementposition B des Sensorelements (SE):
  • Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition B des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1880, 2380, 6880, 6980) eine nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition B des Sensorelements (SE) befindet sich vorzugsweise das jeweilige Sensorelement (SE) in der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) und das jeweilige Sensorelement (SE) ist vorzugsweise mit Oberfläche der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) fest verbunden. Typischerweise weist die jeweilige nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) eine jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) auf. Bevorzugt ist die jeweilige Breite (d_SE) des jeweiligen Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840).
• Zum Dritten, entsprechend einer Sensorelementposition C des Sensorelements (SE):
  • Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition C des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1380, 6880) eine Signalleitung (1330, 6810, 6820) und eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende Isolationsfläche (1340, 1350). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition C des Sensorelements (SE) befindet sich das jeweilige Sensorelement (SE) bevorzugt auf der jeweiligen elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Isolationsfläche (1340, 1350) und ist vorzugsweise mit der jeweiligen elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Isolationsfläche (1340, 1350) fest verbunden. Die jeweilige Signalleitung (1330, 6810, 6820) weist eine jeweilige Breite (d_s) aufweist, wobei vorzugsweise die jeweilige Breite (d_SE) des jeweiligen Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_s) der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) ist und wobei bevorzugt der maximale Abstand eines Teils des jeweiligen Sensorelements (SE) von der jeweils nächstliegenden Kante der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) kleiner als das doppelte der jeweiligen Breite (d_s) der jeweiligen Signalleitung (1330, 6810, 6820) ist.
• Zum Vierten, entsprechend einer Sensorelementposition D des Sensorelements (SE):
  • Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition D des Sensorelements (SE) umfasst die Wellenleitung (1880, 2380, 6980) eine nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) und eine elektrisch leitende Signalmassefläche (1310, 1320). Bei einer Positionierung des Sensorelements (SE, 14305) entsprechend einer Sensorelementposition D des Sensorelements (SE) befindet sich das jeweilige Sensorelement (SE) auf der jeweiligen elektrisch leitenden Signalmassefläche (1310, 1320) und ist vorzugsweise mit der jeweiligen elektrisch leitenden Signalmassefläche (1310, 1320) fest verbunden. Bevorzugt weist die jeweilige nicht-leitende Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) eine jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) auf, wobei vorzugsweise jeweilige die Breite (d_SE) des Sensorelements (SE) kleiner als die jeweilige Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) ist und wobei vorzugsweise der maximale Abstand eines Teils des jeweiligen Sensorelements (SE) von der jeweiligen nächstliegenden Kante der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) kleiner als das doppelte der jeweiligen Breite (d_IS1, d_IS2, d_SL) der jeweiligen nicht-leitenden Isolationslücke (1840, 2340, 2350, 6840) ist.
• In einer weiteren Ausprägung des Trägersubstrat (1360) umfasst das Trägermaterial (TM) ein strahlungsgehärtetes Trägermaterial (TM). In einer weiteren Ausprägung des Trägersubstrat (1360) umfasst das Trägermaterial (TM) ein UV-strahlungsgehärtetes Trägermaterial (TM).
• Trägersubstratsatz mit hohem C_pk-Wert
• Die in dem hier vorgelegten Dokument beschriebenen, insbesondere selbstjustierenden Fertigungstechniken ermöglichen die Fertigung von Sensorelementen (SE) mit einem hohen Cpk-Wert. Bevorzugt wird der Cpk-Wert anhand eines willkürlichen Trägersubstratsatzes als Stichprobe ermittelt, wobei der Trägersubstratsatz eine Mehrzahl von Trägersubstraten (1360) umfasst. Bevorzugt umfasst der Trägersubstratsatz eine Mehrzahl von mindestens 10 und/oder besser mindestens 20 und/oder besser mindestens 50 und/oder besser mindestens 100 Trägersubstraten (1360). Um einen sinnvollen Cpk-Wert ermitteln zu können sollten die Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes in im Wesentlichen gleicher Weise konstruiert sein (konstruktionsidentisch sein). Dabei weist typischerweise jedes der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf. Des Weiteren weist typischerweise die zumindest eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) jedes jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest eines der Strukturelemente
• - einen Signalleiter (1330) mit einer Breite (dS) und/oder
• - eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke (2340) mit einer Breite (dIS1) und/oder
• - eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke (2350) mit einer Breite (dIS2) und/oder
• - einen Schlitz (1840) mit einer Breite (dSL) und/oder
• - einen linken Signalleiter (6810) mit einer Breite (dS) und/oder
• - einen rechten Signalleiter (6820) mit einer Breite (dS) und/oder
• - eine elektrisch isolierende Lücke (6840) mit einer Breite (dSL)
als jeweiliges Strukturelement auf. Somit weist jedes der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes zumindest ein jeweiliges Sensorelement (SE) des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes mit einem jeweiligen Durchmesser (dSE) und seiner jeweiligen Mitte des jeweiligen Sensorelements (SE) des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes auf. Das jeweilige Sensorelement (SE) des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes befindet sich typischerweise auf oder in dem zumindest einen jeweiligen Strukturelement der zumindest einen jeweiligen Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) des jeweiligen Trägersubstrats (1360). Dieses jeweilige Strukturelement des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes weist dabei jeweils die besagte jeweilige Breite und eine jeweilige Mitte dieses jeweiligen Strukturelements des jeweiligen Trägersubstrats (1360) bei seiner halben jeweiligen Breite auf. Die jeweilige Mitte des zumindest einen jeweiligen Sensorelements des jeweiligen Trägersubstrats (1360) des Trägersubstratsatzes ist fertigungsstreuungsbedingt typischerweise jeweils gegenüber der jeweiligen Mitte dieses jeweiligen Strukturelements des jeweiligen Trägersubstrats (1360) um einen jeweiligen Versatz fertigungsbedingt versetzt. Der aus diesen jeweiligen Versätzen der jeweiligen Trägersubstrate (1360) als jeweilige Streuungen und der mittleren Breite der jeweiligen Breite des zumindest einen jeweiligen Strukturelements der jeweiligen Trägersubstrate (1360) als Toleranzintervall für den Versatz der jeweiligen Sensorelemente (SE) gegenüber dem jeweiligen Strukturelement ermittelte C_pk-Wert für die Gesamtheit der Trägersubstrate (1360) dieses Trägersubstratsatzes ist bei Verwendung der hier vorgestellten, insbesondere selbstjustierenden Fertigungstechniken bei richtiger Anwendung der Verfahren besser als 1,66 und damit für die Fertigung in automobilen Lieferketten geeignet.
• Die zur Ermittlung des C_pk-Werts des Trägersubstratsatzes vermessenen jeweiligen Strukturelemente der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes sind bevorzugt die gleichen jeweiligen Strukturelemente bei allen jeweiligen Trägersubstraten der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes. Die zur Ermittlung des C_pk-Werts des Trägersubstratsatzes vermessenen jeweiligen Sensorelemente (SE) der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes sind vorzugsweise die gleichen jeweiligen Sensorelemente (SE) bei allen jeweiligen Trägersubstraten der Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes.
• Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments kann ein Strukturelement auch aus mehreren der hier vorgestellten auf den jeweiligen Trägersubstraten (1360) nebeneinander liegenden Strukturelementen zusammengesetzt sein.
• Natürlich kann auch aus den Breiten der jeweiligen Sensorelemente (SE) der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes und den mittleren Breiten der Strukturelemente der jeweiligen Trägersubstrate (1360) des Trägersubstratsatzes als Toleranzmaß ein C_pk-Wert gebildet werden, der ebenfalls aufgrund der in diesem Dokument offenbarten Fertigungsverfahren über 1,66 liegen kann. Solche Trägersubstratsätze sind daher Teil der Offenlegung und potenziellen Beanspruchung des hier vorgelegten Dokuments.
• Allgemeine Sensorsysteme
• Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysator auch als allgemeines Sensorsystem verwendet werden. Ein solches allgemeines Sensorsystem umfasst typischerweise eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls. Das allgemeine Sensorsystem weist bevorzugt des Weiteren ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) auf, wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements(SE) eingebettet sind und typischerweise im Wesentlichen unterschiedlich orientiert sind. Die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) weist bevorzugt paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren in Diamant als Diamant-Nano-Kristalle (ND), auf. Vorzugsweise weist das Sensorsystem eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED) auf, wobei die Pumpstrahlungsquelle vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) zu bestrahlen. Die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) emittieren bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Vorzugsweise ist das Sensorsystem (SE) dazu eingerichtet, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkt aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters zu parametrisieren. Das Sensorelement (SE) ist vorzugsweise dazu eingerichtet, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkts zu dienen, wobei der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder einer Abschwächung der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) entspricht und oder von diesen abhängt. Dabei hängt Sensorelementmesswert typischerweise vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter ab. Typischerweise bildet der Sensorelementmesswert in einer X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus einer unteren Resonanzkante (22) und einer oberen Resonanzkante (25) aus. (Siehe 2) Die V-Formation (22, 25) weist dabei eine Spitze (30) der V-Formation auf, die auch ggf. im nicht mehr messbaren Bereich liegen kann und daher ggf. nur indirekt erschlossen werden kann. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet, ein computerimplementiertes Verfahren anzuwenden, um insbesondere den nächsten Messpunkt mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen, wobei der nächste Messpunkt vorzugsweise einen nächsten ersten Messparameter und einen nächsten zweiten Messparameter umfasst.
• In einer weiteren Ausprägung des Sensorsystems wendet die Steuervorrichtung (CTR) daher als computerimplementiertes Verfahren bevorzugt eines oder mehrere der folgenden computerimplementierten Verfahren an:
• - ein computerimplementiertes Machine-Learning-Verfahren und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren zur Anwendung computerimplementierter Optimierungsalgorithmen und/oder
• - ein computerimplementiertes Machine-Learning-Verfahren unter Anwendung eines Verfahrens der computerimplementierten Bayes'schen Optimierung und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Random-Forest-Regression und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Gaussian-Process-Regression und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung eines computerimplementierten neuronalen Netzwerkmodells und/oder.
• - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten gradientenbasierten Optimierung und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Gradientenabstiegs und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten stochastischen Gradientenabstiegs und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Simulated-Annealings und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren der computerimplementierten Partikelschwarmoptimierung und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung computerimplementierter genetischer Algorithmen und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren unter Verwendung eines computerimplementierten Verfahrens der Bayes'schen Optimierung und/oder
• - ein computerimplementiertes Verfahren des computerimplementierten Nelder-Mead-Algorithmus.
• Wie bereits angedeutet, kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen Ausprägung verwendet werden. Ein solches allgemeines Sensorsystem umfasst beispielsweise eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls. Das allgemeine Sensorsystem weist bevorzugt wieder ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) auf, wobei die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) vorzugsweise in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements (SE) eingebettet sind und wobei bevorzugt die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) im Wesentlichen unterschiedlich orientiert sind. Die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) weist bevorzugt paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren, auf. Bevorzugt weist das allgemeine Sensorsystem typischerweise eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED) auf, wobei die Pumpstrahlungsquelle vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) zu bestrahlen, und wobei die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren. Vorzugsweise ist dabei das allgemeine Sensorsystem dazu eingerichtet, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkt aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters zu parametrisieren. Typischerweise ist die Steuervorrichtung (CTR) in der Lage, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Das Sensorelement (SE) ist dann bevorzugt dazu eingerichtet, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkt zu dienen. Vorzugsweise entspricht dabei der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder einer Abschwächung der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder hängt von diesen ab. Typischerweise hängt der Sensorelementmesswert dabei zumindest vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter ab. Der erste Messparameter können dabei beispielsweise die magnetische Gesamtflussdichte (B_Σ) oder die zusätzliche magnetische Flussdichte (B_ad), die zur magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) beiträgt, sein. Bei einer Vermessung in dieser Weise mit unterschiedlichen Messpunkten aus einem ersten Messparameterwert des ersten Messparameters und einem zweiten Messparameterwerts des weiten Messparameters bilden die über die X-Y-Fläche dieser beiden Messparameter erfassten Sensorelementmesswerte in dieser X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus. Einer untere Resonanzkante (22) und eine obere Resonanzkante (25) bilden dabei diese V-Formation. (Siehe 2). Eine wesentliche Idee des hier vorgelegten Dokuments ist es, durch Mustererkennung die Lage dieser V-Formation zu erkennen und daraus Messwerte abzuleiten, da Größe, Ausrichtung und Struktur im Wesentlichen auf atomarer Ebene bereits festgelegt sind und nur die Position der Spitze (30) dieser V-Formation von der Mikrowellenfrequenz (ω_µW) und der magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) oder der zusätzlichen magnetischen Flussdichte (B_ad), die zur magnetischen Gesamtflussdichte (B_Σ) beiträgt, abhängt. Diese die V-Formation weist somit die besagte Spitze (30) der V-Formation auf, die auch außerhalb des messbaren Bereichs liegen kann und deren Position besonders charakteristisch für die Position der V-Formation ist. Typischerweise liefert das Sensorelement (SE) in Abhängigkeit von dem eingestellten ersten Messparameter und dem eingestellten zweiten Messparameter den Sensorelementmesswert. Die Steuervorrichtung (CTR) ist typischerweise dazu eingerichtet, ein computerimplementiertes Verfahren der zur Bestimmung des nächsten Messpunkts, der den nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter umfasst, anzuwenden. Hierzu umfasst das Sensorsystem vorzugsweise ein System zur Bestimmung der Lage einer V-Formation in der X-Y-Ebene, wobei die Lage durch die X-Koordinate des ersten Messparameters und die Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist. Auch kann das Sensorsystem ein System zur Bestimmung der Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene umfassen, wobei auch diese Position durch die zugehörige X-Koordinate des ersten Messparameters und die zugehörige Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist. Vorzugsweise umfasst das Sensorsystem eine Speichervorrichtung (RAM, NVM) zur Bereithaltung der so bestimmten Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder zur Bereithaltung der bestimmten Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System. Hierzu umfasst bevorzugt das Sensorsystem eine Benutzerschnittstelle zur Einstellung von Parametern, wie beispielsweise der Messparameterintervalle und/oder zum Abrufen der Ergebnisse der Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate. Diese Benutzerschnittstelle kann vorschlagsgemäß auch durch eine Vorrichtung, beispielsweise ein übergeordnetes Rechnersystem angesprochen, bedient und abgefragt werden. Es kann sich bei der Benutzerschnittstelle also auch um eine Maschine-Maschine-Schnittstelle handeln. Die Benutzerschnittstelle kann eine Web-Seite sein, die die Steuervorrichtung (CTR) erzeugt.
• Wie bereits angedeutet kann, das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen dritten Ausprägung verwendet werden. Ein solches allgemeines Sensorsystem umfasst beispielsweise bevorzugt eine Steuervorrichtung (CTR), wobei das allgemeine Sensorsystem vorzugsweise eine Steuervorrichtung (CTR) zur Einstellung einer magnetischen Flussdichte (B_Σ, B_ad) als ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und zur Einstellung einer Mikrowellenfrequenz (ω_µW) eines Mikrowellensignals (µW) als zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls aufweist. Auch hier weist das allgemeine Sensorsystem bevorzugt wieder ein Sensorelement (SE, 14305) mit einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) auf, die typischerweise in einem Trägermaterial (TM) des Sensorelements(SE) eingebettet sind. Die Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) sind bevorzugt im Wesentlichen unterschiedlich orientiert. Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) weisen vorzugsweise paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren in Diamant, auf. Das allgemeine Sensorsystem umfasst bevorzugt wieder eine Pumpstrahlungsquelle in Form einer Lichtquelle (LED), die die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlen kann. Wie zuvor emittieren die paramagnetischen Zentren der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) des Sensorelements (SE, 14305) bei der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) wieder typischerweise eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Vorzugsweise ist das allgemeine Sensorsystem dazu eingerichtet, seine Vorrichtungsteile zur Vermessung eines eingestellten Messpunkts aus einem ersten Wert des ersten Messparameters und einem zweiten Wert des zweiten Messparameters beispielsweise mittels seiner Steuervorrichtung (CTR) zu parametrisieren. Daher ist vorzugsweise die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise in der Lage, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Das Sensorelement (SE) ist typischerweise dazu eingerichtet, der Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für diesen eingestellten Messpunkt zu dienen. Dabei entspricht typischerweise der Sensorelementmesswert dem Fluoreszenzintensitätswert der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder einer Abschwächung der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder hängt von diesem ab. Dieser Sensorelementmesswert hängt typischerweise vom ersten Messparameter und zweiten Messparameter ab. Typischerweise bildet der Sensorelementmesswert in einer X-Y-Ebene mit dem ersten Messwert als X-Koordinate und dem zweiten Messwert als Y-Koordinate eine V-Formation aus einer unteren Resonanzkante (22) und einer oberen Resonanzkante (25) aus. Dabei weist im Allgemeinen die V-Formation eine Spitze (30) der V-Formation auf, die auch außerhalb des Messbereiches liegen kann. Darüber hinaus weist das allgemeine Sensorsystem dieser Ausprägung bevorzugt das Sensorelement (SE) zur Ermittlung eines Sensorelementmesswerts für einen eingestellten Messpunkt basierend auf dem ersten Messparameter und dem zweiten Messparameter auf. Vorzugsweise verwendet das allgemeine Sensorsystem ein virtuelles, speicherbasiertes, dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem zur Eintragung der Messwerte des Sensorelements (SE) in eine Datenbank im Speicher (RAM, NVM) des Sensorsystems, wobei vorzugsweise die x-Koordinate auf der x-Achse durch den ersten Messparameter und die y-Koordinate auf der y-Achse durch den zweiten Messparameter bestimmt werden und die z-Koordinate auf der z-Achse durch den Messwert des Sensorelements (SE) bestimmt wird. Des Weiteren umfasst das Sensorsystem in dieser Ausprägung vorzugsweise eine Positionserkennungseinheit, der bekannt ist und die die Information verwendet, dass die Maxima des Betrags des Gradienten des Messwerts des Sensorelements nach der x-Koordinate und der y-Koordinate eine V-Form auf der X-Y-Ebene ergeben, wobei es typischerweise die Aufgabe des Sensorsystems ist, die Position der unteren Spitze (30) dieser V-Formation (22,25) zu bestimmen und auszugeben.
• In einer weiteren Ausprägung der vorangehenden drei Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, den nächsten Messpunkt für die nächste Messung eines Sensorelementmesswerts in Abhängigkeit von einem oder mehreren bereits vorhandenen Messwertdatensätzen zu bestimmen, wobei ein solcher Messwertdatensatz typischerweise einem Messpunkt und einen Sensorelementmesswert umfasst. Dies ermöglicht eine schnelle Konvergenz der Messwerte, um die echte Position der V-Formation und zwar insbesondere die Position der Spitze (30) der V-Formation aus unterer Resonanzkante (22) und oberer Resonanzkante (25) zu identifizieren und daraus ggf. weitere Messwerte für die magnetische Flussdichte B und/oder die Mikrowellenfrequenz abzuleiten.
• In einer weiteren Ausprägung der vier vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus einem nächsten ersten Messparameter und einem nächsten zweiten Messparameter anzuwenden, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene zu bestimmen und die Position (30) der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder eine funktionsäquivalente Information zu berechnen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten.
• In einer weiteren Ausprägung der fünf vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren zu verwenden, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation mittels Iteration zu bestimmen.
• In einer weiteren Ausprägung der sechs vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren so auszuführen, dass die Steuervorrichtung (CTR) mittels des computerimplementierten Verfahrens diese die Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen.
• In einer weiteren Ausprägung der sieben vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren für die Bestimmung der die Position der Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate oder einer funktionsäquivalenten Information zu verwenden.
• In einer weiteren Ausprägung der acht vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, die so bestimmte Positionsangabe der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Positionsangabe eines Merkmals der V-Formation und/oder der Position der Spitze (30) der V-Formation für die Verwendung durch ein übergeordnetes System (z.B. 14328) bereit zu halten.
• In einer weiteren Ausprägung der neun vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, das computerimplementierte Verfahren in Kombination mit dem Sensorelement (SE) einzusetzen, um die Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder eine funktionsäquivalente Information basierend auf den ersten Messparametern und den zweiten Messparametern zu bestimmen.
• In einer weiteren Ausprägung der zehn vorangehenden Ausprägungen des Sensorsystems ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, die Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder die funktionsäquivalente Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System (z.B. 14328) bereitzuhalten. Dies ermöglicht beispielsweise eine Sensor-Fusion dieser Informationen mit Daten anderer Sensoren beispielsweise in einem übergeordneten System und das Erkennen fehlerhafter Werte durch das übergeordnete System.
• In einer weiteren Ausprägung des Sensorsystems sind der Programmcode und/oder die Programmdaten der computerimplementierten Verfahrens auf einem speicherbasierten Medium (RAM, NVM) gespeichert. Insbesondere ist es denkbar, dieses Speichermedium (RAM, NVM) austauschen zu können, um so das Sensorsystem schnell an neue Gegebenheiten anpassen zu können.
• Vorzugsweise sind die Steuervorrichtung (CTR) und das speicherbasierten Medium (RAM, NVM) dazu eingerichtet, diesen Programmcode des computerimplementierten Verfahrens mittels eines Prozessors der Steuervorrichtung (CTR) auszuführen. Dabei kann das speicherbasierte Medium (RAM, NVM) ein Computerprogrammprodukt, eine Festplatte, einen Flash-Speicher oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium (NVM) umfassen.
• Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen zwölften Ausprägung verwendet werden. Dabei umfasst das Sensorsystem ein Speichermedium (RAM, NVM), das die aktuellen Werte des ersten Messparameters, des zweiten Messparameters und des Sensorelementmesswerts speichert, um eines der computerimplementierten Verfahren, insbesondere iterativ, durchzuführen. In dieser Ausprägung kann die Steuervorrichtung (CTR) insbesondere dazu eingerichtet sein, im Falle eines iterativen Vorgehens eine Konvergenzkriteriumsprüfung durchzuführen, um festzustellen, ob die Berechnung der Position der unteren Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder die Berechnung einer funktionsäquivalenten Information konvergiert ist, und die Iterationen computerimplementierten Verfahrens entsprechend zu beenden.
• Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen dreizehnten Ausprägung verwendet werden. Dabei umfasst die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise eine Fehlerkorrektur- und Ausgleichseinheit, die dazu eingerichtet ist, Fehler in den Messungen des Sensorelements (SE) zu erkennen und zu korrigieren, um eine präzisere Bestimmung der Position der unteren Spitze (30) der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information zu gewährleisten.
• Wie bereits angedeutet kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysators auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen zwölften Ausprägung verwendet werden. Dabei ist die Steuervorrichtung (CTR) vorzugsweise dazu eingerichtet, eines der computerimplementierten Verfahren anzuwenden, indem sie eine Menge von Messpunkten in der X-Y-Ebene generiert, die eine initiale Schätzung der Position (30) der Spitze der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information darstellen, und anschließend die Messpunkte basierend auf dem Sensorelementmesswert zu bewerten und die besten Messpunkte für die nächste Iteration auszuwählen.
• Wie bereits angedeutet, kann das System des Hochfrequenzspektrumanalysator auch als allgemeines Sensorsystem in einer anderen dreizehnten Ausprägung verwendet werden. Dabei umfasst das Sensorsystem die Steuervorrichtung (CTR) mit einen Prozessor und einen Speicher (RAM, NVM), wobei der Speicher (RAM, NVM) den Programmcode für das computerimplementierte Verfahren enthält. Die Steuervorrichtung (CTR) ist in dieser Ausprägung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, mittels ihres Prozessors den Programmcode aus dem Speicher (RAM, NVM) abzurufen und auszuführen. Bevorzugt ist der Speicher (RAM, NVM) dazu eingerichtet, weitere Informationen über die V-Formation, wie beispielsweise die Größe oder Form, zu speichern, um eine umfassende Charakterisierung der V-Formation zu ermöglichen.
• Schließlich beschreibt das hier vorgelegte Dokument ein Verfahren zur Herstellung eines monolithisch integrierten Sensorsystems. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:
1. 1. Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1360), wobei das Halbleitersubstrat (1360) eine oder mehrere mikroelektronischen Schaltungen und einen Metallisierungsstapel mit elektrischen Leitungen, ggf. notwendigen Durchkontaktierungen, Kontakten, Pads und Isolationsschichten etc. an einer seiner Oberflächen aufweist. Besonders wichtig ist in diesem Fall, dass das Halbleitersubstrat (1360) eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) an dieser Oberfläche aufweist.
2. 2. Ein weiterer Schritt ist das ganzflächige oder teilweise Beschichten dieser Oberfläche des Halbleitersubstrats (1360) im Bereich der Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) mit einem kolloidalen Lack (KL) der kolloidalen Mischung zur Bildung einer lokalen kolloidalen Lackschicht, wobei der kolloidale Lack (KL) ein Trägermaterial (TM) und Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) aufweist, die alle oder in Teilen paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren in Diamant, umfassen, die wiederum bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittieren.
3. 3. Es folgt dann die Strukturierung der lokalen kolloidalen Lackschicht. Diese Strukturierung kann grundsätzlich auf zwei Arten als Positiv-Prozess oder Negativ-Prozess erfolgen. Ein weiterer Schritt betrifft das Durchführen zumindest eines dieser beiden folgenden Strukturierungsprozesse:
   • 3.1. Negativ Verfahren mit den Schritten:
     • 3.1.1.Lokal begrenztes Bestrahlen der lokalen kolloidalen Lackschicht des kolloidalen Lacks (KL) mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung (4910) einer Aushärtewellenlänge (λ_H), sodass die das Trägermaterial (TM) der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) aushärtet. Dabei ist das ausgehärtete Trägermaterial (TM) vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent und für elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent.
     • 3.1.2.Entfernen der Bereiche der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL), deren Trägermaterial (TM) nicht ausgehärteten ist, um ein oder mehrere Sensorelemente (SE) auszuformen.
   • 3.2. Positiv Verfahren
     • 3.2.1.Vorhärten der lokalen kolloidalen Lackschicht;
     • 3.2.2.Lokal begrenztes Bestrahlen der vorgehärteten lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) mit einer elektromagnetischen Belichtungsstrahlung (4910) einer Belichtungswellenlänge (λ_B), sodass die das Trägermaterial (TM) der lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) angreifbar wird,
     • 3.2.3.Entfernen der Bereiche der belichteten und damit angreifbar gewordenen lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL) beispielsweise mittels eines Lösungsmittels oder eines Entwicklers,
     • 3.2.4.Aushärten der nicht entfernten Bereiche der nicht belichteten lokalen kolloidalen Lackschicht des einem kolloidalen Lacks (KL), um ein oder mehrere Sensorelemente (SE) auszuformen, wobei das dann ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) im Wesentlichen transparent ist und wobei das dann ausgehärtete Trägermaterial (TM) für elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) im Wesentlichen transparent ist.
• Bevorzugt umfassen die mikroelektronischen Schaltungen auf dem Halbleitersubstrat (1360) eine oder mehrere Vorrichtungselemente des Sensorsystems und/oder eines oder mehrere Sensorkanäle und/oder eine Steuervorrichtung (CTR) und/oder ein oder mehrere Speicher (RAM; NVM), und/oder ein oder mehrere Magnetfelderzeugungsmittel (L_c) und/oder in oder mehrere Signalquellen (µWG, G1, G2, LDRV,) und/oder ein oder mehrere Mustererkennungsvorrichtungen (MEV) und/oder ein oder mehrere mikrooptische Vorrichtungsteile (LWL1, LWL2) und/oder ein oder mehrere mikrofluidische und/oder ein oder mehrere mikromechanische Funktionselemente.
• Hier ist eine unvollständige Liste beispielhafter einfacher Schaltungsblöcke, die typischerweise in solchen Mixed-Signal-Schaltungen der CMOS-Technik zu finden sind und deren Integration in das Halbleitersubstrat (1360) denkbar ist:
• Verstärker: Verstärker werden verwendet, um elektrische Signale zu verstärken und/oder zu filtern und/oder zu mischen und/oder zu addieren etc., entweder in analoger oder digitaler Form. Beispiele sind Operationsverstärker (Op-Amps) und differenzielle Verstärker.
• Komparatoren: Komparatoren vergleichen zwei Eingangssignale und erzeugen ein Ausgangssignal, das angibt, ob das eine Signal größer oder kleiner als das andere ist. Sie werden häufig in Schwellwertdetektoren und Analog-Digital-Wandlern verwendet.
• Filter: Filter ermöglichen es, bestimmte Frequenzen eines Signals zu verstärken oder zu unterdrücken oder bestimmte Signalverlaufsstrukturen zu erkennen. Beispiele sind Tiefpassfilter, Hochpassfilter, Bandpassfilter und Notchfilter, Kalman-Filter, Optimalfilter, Matched Filter etc.
• Analog-Digital-Wandler (ADC): ADCs wandeln analoge Signale in digitale Werte um. Sie sind wesentlich für die digitale Verarbeitung analoger Signale und werden in vielen Anwendungen eingesetzt, z.B. in der Tonaufnahme, Sensortechnik und Kommunikation.
• Digital-Analog-Wandler (DAC): DACs wandeln digitale Werte in analoge Signale um. Sie werden verwendet, um digitale Informationen in eine kontinuierliche analoge Form zu übertragen, z.B. in Audioverstärkern und Kommunikationssystemen.
• Oszillatoren: Oszillatoren erzeugen periodische Signale, die in vielen Anwendungen wie Taktgeber, Zeitgeber und Taktsynchronisation benötigt werden.
• Multiplexer: Multiplexer ermöglichen die Auswahl und Weiterleitung eines bestimmten Eingangssignals aus einer Gruppe von Signalen zu einem Ausgang. Sie werden oft verwendet, um zwischen verschiedenen Datenquellen oder Adressen umzuschalten. Es kann sich auch um DigitalMultiplexer und/oder Analog-Multiplexer handeln.
• Schieberegister: Schieberegister sind sequenzielle Schaltungen, die in der Lage sind, eine Reihe von Datenbits zu speichern und diese seriell oder parallel zu verschieben. Sie werden in vielen Anwendungen wie Speichererweiterungen, Datenverschiebung und Signalverarbeitung verwendet.
• Phasendetektoren: Phasendetektoren werden verwendet, um die Phasendifferenz zwischen zwei Signalen zu messen. Sie sind wichtig in Phasenregelschleifen (PLL) und Frequenzsynthesizern.
• Spannungsreferenzen: Spannungsreferenzen erzeugen präzise und stabile Referenzspannungen, die in vielen Schaltungen als Bezugsspannungen dienen, beispielsweise in ADCs, DACs und Regelkreisen. Phasenregelschleifen (PLL): PLLs werden verwendet, um eine präzise Phasen- und Frequenzsynchronisation zwischen verschiedenen Signalen zu erreichen. Sie finden Anwendung in Kommunikationssystemen, Taktgeneratoren und Frequenzsynthesizern.
• Taktgeneratoren: Taktgeneratoren erzeugen präzise und stabile Taktimpulse, die zur Synchronisierung von Schaltungen und zum Zeitmultiplexing verwendet werden. Sie spielen eine entscheidende Rolle in digitalen Schaltungen und Kommunikationssystemen.
• Schaltregler: Schaltregler sind elektronische Schaltungen, die die Spannung oder den Strom effizient umwandeln oder regeln können. Sie werden in Stromversorgungen, Batterieladegeräten und energieeffizienten Systemen eingesetzt.
• Komparator-basierte Analog-Digital-Wandler (Flash ADC): Flash-ADCs sind schnelle Analog-Digital-Wandler, die das Prinzip der Komparator-Schaltung nutzen, um das Eingangssignal zu quantisieren. Sie sind in Anwendungen mit hohen Abtastraten und schnellen Signalen weit verbreitet.
• Stromquellen und Spiegelschaltungen: Stromquellen und Spiegelschaltungen werden verwendet, um stabile Stromreferenzen zu erzeugen und zu spiegeln. Sie sind wichtig in analogen Schaltungen wie Verstärkern und Differenzverstärkern.
• Operationsverstärker-Schaltungen: Operationsverstärker (Op-Amps) werden in vielen analogen Schaltungen eingesetzt, um Verstärkung, Filterung, Verstärkung und andere Funktionen auszuführen. Sie sind ein grundlegender Baustein in der analogen Signalverarbeitung.
• Schwellwertdetektoren: Schwellwertdetektoren vergleichen ein Eingangssignal mit einem festgelegten Schwellenwert und geben ein digitales Signal basierend auf diesem Vergleich aus. Sie finden Anwendung in der Datenerkennung, Signalverarbeitung und Kommunikation.
• Integratoren und Differentiatoren: Integratoren und Differentiatoren sind Schaltungen, die Integration und Differentiation von analogen Signalen ermöglichen. Sie werden in vielen Anwendungen wie Filterdesign, Audioverarbeitung und Regelungstechnik eingesetzt.
• Spannungsfolger: Spannungsfolger (Buffer) sind Verstärkerschaltungen mit einer Verstärkung von etwa 1, die dazu dienen, das Ausgangssignal zu isolieren und den Strombedarf anderer Schaltungen zu senken.
• Analogschalter: Analogschalter ermöglichen es, analoge Signale zu steuern und zwischen verschiedenen Schaltungspfaden umzuschalten. Sie finden Anwendung in analogen Multiplexern,
• Pufferverstärker: Pufferverstärker dienen dazu, die Impedanz zwischen verschiedenen Schaltungsbereichen anzupassen und Signalverluste zu minimieren. Sie werden oft verwendet, um Signalquellen mit unterschiedlichen Impedanzen zu verbinden.
• Schaltregelkreise (Regler): Schaltregelkreise sind Rückkopplungsschaltungen, die dazu dienen, eine stabile Ausgangsspannung oder einen stabilen Ausgangsstrom aufrechtzuerhalten. Sie werden in Stromversorgungen und Regelkreisen eingesetzt.
• Schmitt-Trigger: Schmitt-Trigger sind Komparatorschaltungen mit Hysterese, die dazu dienen, ein stabiles digitales Ausgangssignal zu erzeugen, das auf Änderungen des Eingangssignals empfindlich reagiert. Sie finden Anwendung in Schwellwertdetektoren, Schaltungen mit Rauschen und Signalverarbeitungsschaltungen.
• Taktsynchronisationsschaltungen: Taktsynchronisationsschaltungen werden verwendet, um verschiedene Taktquellen miteinander zu synchronisieren oder um Taktphasenverschiebungen zu erzeugen. Sie sind wichtig in Kommunikationssystemen und synchronen digitalen Schaltungen.
• Taktverteiler: Taktverteiler ermöglichen die Verteilung eines Taktimpulses auf mehrere Schaltungsteile. Sie werden verwendet, um mehrere synchronisierte Schaltungen zu steuern und zu synchronisieren.
• Digitallogikschaltungen: Digitale Logikschaltungen wie AND-Gatter, OR-Gatter, NAND-Gatter und NOR-Gatter werden verwendet, um logische Operationen auf digitalen Signalen auszuführen. Sie sind grundlegende Bausteine in digitalen Schaltungen und Prozessoren.
• Schwellwertwandlerschaltungen: Schwellwertwandler dienen dazu, analoge Signale in digitale Signale umzuwandeln, indem sie die Signalamplitude mit einem festgelegten Schwellenwert vergleichen. Sie werden in der Signalverarbeitung und Kommunikationstechnik verwendet.
• Bandlückenreferenzen: Bandlückenreferenzen sind präzise Spannungsreferenzen, die unempfindlich gegenüber Versorgungsspannungsschwankungen sind. Sie werden verwendet, um stabile Referenzspannungen in analogen Schaltungen bereitzustellen.
• Schaltungen zur Leistungsverstärkung: Leistungsverstärkerschaltungen werden verwendet, um hohe Leistungen in einer Schaltung zu liefern, z. B. für Audioverstärker, Verstärker in drahtlosen Kommunikationssystemen und Leistungsumrichter.
• Reset-Schaltungen: Diese setzen die mikrointegrierte Schaltung bei einem Neustart oder einem Verlust der Betriebsspannung und ähnlichen Störungen zurück.
• Phasenschieber: Phasenschieber sind Schaltungen, die die Phasenlage eines Signals ändern können. Sie finden Anwendung in Phasenregelschleifen, Kommunikationssystemen und Oszillatoren.
• Test-Controller (JATG): Test-Controller (JATG) sind für den Fertigungstest der mikroelektronischen Schaltungen auf dem Halbleitersubstrat (1360) wichtig. Vorzugsweise handelt es sich um einen JATG -Test-Controller (JATG). Dieser ist in dem Dokument IEEE Standard for Test Access Port and Boundary-Scan Architecture, IEEE Std 1149.1-2013 (Revision of IEEE Std 1149.1-2001) beschrieben.
• Außerdem weist das hier vorgelegte Dokument auf die Standards
• - IEEE Standard for Reduced-Pin and Enhanced-Functionality Test Access Port and Boundary-Scan Architecture IEEE Std 1149.7-2009
• - IEEE Supplement to Standard Test Access Port and Boundary-Scan Architecture (1149.1) IEEE Std 1149.1b-1994
• - IEEE Standard for Reduced-Pin and Enhanced-Functionality Test Access Port and Boundary-Scan Architecture, IEEE Std 1149.7-2022 (Revision of IEEE Std 1149.7-2009)
• - IEEE Standard for Access and Control of Instrumentation Embedded within a Semiconductor Device, IEEE Std 1687-2014
zur Information hin. Der Zugriff auf den Test-Controller (JATG) erfolgt bevorzugt über den JATG -Test-Bus (TB).
• Auf die Erläuterung der Funktionalität einer JATG-Testschnittstelle aus dem Stand der Technik wird hier verzichtet. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier beispielhaft auf die Texte:
• https://de.wikipedia.org/wiki/Joint_Test_Action_Group
• https://www.corelis.com/education/tutorials/boundary-scan/
• Es ist ein weiterer Gedanke des hier vorgelegten Dokuments, dass die vorgeschlagene mikroelektronische Schaltung eine Test-Schnittstelle, bevorzugt eine JATG -Test-Schnittstelle nach einer der IEEE JATG -Test-Normen, aufweist und einen Testcontroller, vorzugsweise einen IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JATG), umfasst, der zumindest eine der folgenden Funktionselemente des Sensorsystems über ein Datenregister (DR) und/oder ein Instruktionsregister (IR) des JATG-Test-Controllers (JATG) steuern oder auslesen kann:
• - Eine Lichtquelle (LED) zur Bestrahlung eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder
• - ein oder mehrere paramagnetisches Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren, durch Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) einer Lichtquelle (LED), die von einem Datenregister (DR) und/oder Instruktionsregister (IR) des Test-Controllers (JTAG), insbesondere des IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), gesteuert werden kann, und/oder
• - ein oder mehrere paramagnetische Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren, durch Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) dieses einen paramagnetischen Zentrums oder dieser mehreren paramagnetischen Zentren, insbesondere dieses einen NV-Zentrums oder dieser mehreren NV-Zentren, mittels eines oder mehrerer Fotodetektoren (PD), deren Empfängerausgangssignale (S0) von einem oder mehreren Schaltungsteilen der mikroelektronischen Schaltung gewandelt werden, sodass der Test-Controller(JTAG), insbesondere der IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), einen oder mehrere Werte insbesondere mittels eines Datenregisters (DR) des JATG-Test-Controllers (JATG) erfassen können, die von der Fluoreszenzstrahlung (FL) des einen oder der mehreren paramagnetischen Zentren, insbesondere des einen oder der mehreren NV-Zentren abhängen und/oder
• - eine Datenschnittstelle, über die der Test-Controller (JTAG), insbesondere der IEEE 1149 JATG-Test-Controller (JTAG), einen oder mehrere erfasste Werte ausgeben können, die von der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder der mehrerer paramagnetischen Zentren, insbesondere des einen oder der mehreren NV-Zentren abhängen.
• Hierdurch kann ein Fertigungstest bei einer Mikrointegration des Sensorsystems auf Basis paramagnetischer Zentren und/oder NV-Zentren vorgenommen werden. Die Mikrointegration kann dabei monolithisch oder als Mikrosystem erfolgen.
• Schaltungssystem mit Mehrfachkorrelator
• In einer weiteren Ausprägung umfasst das Sensorsystem eine Steuervorrichtung (CTR), einen ersten Signalgenerator (G1), eine Lichtquelle (LED), einen zweiten Signalgenerator (G2), einen Fotodetektor (PD), ein Sensorelement (SE) mit Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant, einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) und eine Mikrowellensignalquelle (µWG). Der erste Signalgenerator (G1) erzeugt ein LED-Modulationssignal (S5w). Der der zweite Signalgenerator (G2) erzeugt ein Mikrowellenmodulationssignal (S5m). Die Lichtquelle (LED) erzeugt eine Pumpstrahlung (LB) und bestrahlt moduliert mit der modulierten Pumpstrahlung(LB) die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal moduliert. Die Mikrowellensignalquelle (µWG) erzeugt ein Mikrowellensignal (µW) und speist das Mikrowellensignal (µW) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) moduliert in den Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) ein. Der Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) bestrahlt die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant mit dem modulierten Mikrowellensignal (µW). In Abhängigkeit von dem modulierten Mikrowellensignal (µW) und in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) emittieren paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant Fluoreszenzstrahlung (FL). Der Fotodetektor (PD) erfasst die von den paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant emittierte Fluoreszenzstrahlung (FL) und bildet in Abhängigkeit davon ein Empfängerausgangssignal (S0). Ein Mehrfachkorrelator (LIV) oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung korrelieren das Empfängerausgangssignal (S0) oder ein daraus abgeleitetes Signal mit dem LED-Modulationssignal (S5w) und dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m), insbesondere durch hardwaregestützte Bildung eines L3-Produkts, zu einem ein- oder mehrdimensionalen Filterausgangssignal (S4). Das Sensorsystem verwendet das Filterausgangssignal (S4) und/oder ein daraus abgeleitetes Signal als Messergebnis oder hält es bereit oder gibt es an ein übergeordnetes System aus.
• vektorieller Sensorelementkanal
• Es lässt sich somit ein vektorieller Sensorelementkanal definieren, der wesentliche Teile eines Sensorsystems umfasst. Bevorzugt weist der vektorielle Sensorelementkanal einen ersten Signalgenerator (G1) auf, der dazu eingerichtet ist, ein LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen. Der vektorielle Sensorelementkanal kann alternativ einen ersten vektoriellen Signalgenerator (G1) aufweisen, der mehrere Signalgeneratoren (G1_1, G1_2, G1_3, G1_4, G1_5) als erste Signalgeneratorkomponenten umfasst und der dazu eingerichtet ist, ein vektorielles LED-Modulationssignal (S5w) mit mehreren LED-Modulationssignalen (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) als LED-Modulationssignalkomponenten zu erzeugen. Der vektorielle Sensorelementkanal kann ein Sendesignal (S5) oder ein vektorielles Sendesignal (S5), umfassend mehrere Sendesignale (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5), als Sendesignalkomponenten aufweisen. Der vektorielle Sensorelementkanal weist vorzugsweise einen Lichtquellentreiber (LDRV) auf, der dazu eingerichtet ist, das Sendesignal (S5) für eine Lichtquelle (LED) in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen und vorzugsweise die Lichtquelle (LED) zumindest zeitweise mit elektrischer Energie zu versorgen, oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal einen vektoriellen Lichtquellentreiber (LDRV) aufweist, der mehrere Lichtquellentreiber (LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3, LDRV_4, LDRV_5) umfasst und der dazu eingerichtet ist, die Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) für eine vektorielle Lichtquelle (LED) in Abhängigkeit von dem vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und/oder von dem LED-Modulationssignal (S5w) zu erzeugen und die jeweiligen Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) zumindest zeitweise jeweils mit elektrischer Energie zu versorgen. Der vektorielle Sensorelementkanal weist vorzugsweise eine Lichtquelle (LED) auf, die dazu eingerichtet ist, Pumpstrahlung (LB) in Abhängigkeit von dem Sendesignal (S5) zu erzeugen. Dabei schaltet typischerweise das Sendesignal (S5) die Lichtquelle (LED) zeitweise und/oder teilweise ein und zeitweise und/oder teilweise aus. Der vektorielle Sensorelementkanal kann eine vektorielle Lichtquelle (LED), umfassend mehrere Lichtquellen (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) als Lichtquellenkomponenten, aufweisen, die vorzugsweise dazu eingerichtet sind, die vektorielle Pumpstrahlung (LB), umfassend mehrere Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) die jeweils eine dieser Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) erzeugt, in jeweiliger Abhängigkeit von den jeweiligen Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) zu erzeugen. Dabei schalten dann bevorzugt die jeweiligen Sendesignalkomponenten (S5_1, S5_2, S5_3, S5_4, S5_5) des vektoriellen Sendesignals (S5) die ihnen zugeordneten jeweiligen Lichtquellenkomponenten (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) zeitweise und/oder teilweise ein und zeitweise und/oder teilweise aus. Der vektorielle Sensorelementkanal weist typischerweise ein erstes vektorielles optisches System auf, das ein erstes optisches Funktionselemente (LWL) oder ein vektorielles erstes optisches Funktionselement aufweist, das mehrere erste optische Funktionselemente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als erste optische Funktionselementkomponenten umfasst. Das erste vektorielle optische System ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Pumpstrahlung (LB) der Lichtquelle (LED) zu erfassen oder die vektorielle Pumpstrahlung (LB) der vektoriellen Lichtquelle (LED) in vektorieller Weise zu erfassen, wobei bevorzugt jede optische Funktionskomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) jeweils ein oder mehrere jeweilige Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) separat erfasst. Des Weiteren ist bevorzugt das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet, die erfasste Pumpstrahlung (LB) zum Sensorelement (SE) zu transportieren oder die jeweils erfassten Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der Pumpstrahlung (LB) zu einem oder mehreren zugeordneten Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektorielle Sensorelement (SE) zu transportieren. Dabei umfasst bevorzugt das vektoriellen Sensorelement (SE) vorzugsweise zumindest zwei Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430). Bevorzugt ist das erste vektorielle optisches System dazu eingerichtet, die Pumpstrahlung (LB) aus dem ersten optischen Funktionselement (LWL) auszukoppeln oder die jeweilige Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) jeweils aus der jeweiligen ersten optischen Funktionselementkomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) des ersten vektoriellen optischen Funktionselements (LWL) auszukoppeln. Weiter ist das erste vektorielle optisches System vorzugsweise dazu eingerichtet, das Sensorelement (SE) mit dieser Pumpstrahlung (LB) zu bestrahlen oder jeweils ein oder mehrere Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) mit genau einer oder mehreren jeweiligen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) zu bestrahlen. Dabei bestrahlt bevorzugt genau eine jeweilige Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) der vektoriellen Pumpstrahlung (LB) genau einer jeweiligen Lichtquellenkomponente (LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) der vektoriellen Lichtquelle (LED) bevorzugt genau eine jeweilige Sensorelementkomponente (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE). Das erste vektorielle optische System weist bevorzugt in einer Variante einen ersten vektoriellen Lichtwellenleiter (LWL), der bevorzugt eine Mehrzahl von ersten Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als ersten Lichtwellenleiterkomponenten umfasst, für diese Bestrahlung des vektoriellen Sensorelements (SE) als ein solches vektorielles erstes optisches Funktionselement auf. Der vektorielle Sensorelementkanal weist bevorzugt ein zweites vektorielles optisches System auf, das ein zweites optisches Funktionselemente (LWL) oder ein vektorielles zweites optisches Funktionselement (LWL), das mehrere zweite optische Funktionselemente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als zweite optische Funktionselementkomponenten umfasst, auf. Das zweite vektorielle optische System ist vorzugsweise dazu eingerichtet, mittels des zweiten optischen Funktionselements (LWL) die Fluoreszenzstrahlung (FL) des Sensorelements (SE) oder der Sensorelemente (SE) zu erfassen oder mittels der jeweiligen zweiten optischen Funktionselementkomponenten (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) seines vektoriellen zweiten optischen Funktionselements (LWL) jeweils die jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrerer der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) zu erfassen. Dabei erfasst bevorzugt genau eine seiner jeweiligen zweiten optischen Funktionselementkomponenten (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) seines vektoriellen zweiten optischen Funktionselements (LWL) jeweils genau eine jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrerer der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE). Die Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des Sensorelements (SE) umfasst eine einzelne Fluoreszenzstrahlungskomponente oder die vektorielle Fluoreszenzstrahlung (FL) umfasst die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungen (FL1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren der jeweiligen Sensorelementkomponenten (z.B. 1410, 1420, 1430) des vektoriellen Sensorelements (SE) als jeweilige Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5). Vorzugsweise ist das das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet, Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des Sensorelements (SE) zum Fotodetektor (PD) zu transportieren oder die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) vorzugsweise untereinander separat zu jeweiligen Fotodetektorkomponenten (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) eines vektoriellen Fotodetektors (PD) zu transportieren. Vorzugsweise umfasst dann der vektorielle Fotodetektor (PD) mehrere Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als jeweilige Fotodetektorkomponenten des vektoriellen Fotodetektors (PD). Vorzugsweise ist das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet, die Fluoreszenzstrahlung (FL) aus dem zweiten optischen Funktionselement auszukoppeln oder das die jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) aus der jeweiligen zweiten optischen Funktionskomponente (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) der zweiten vektoriellen optischen Funktionskomponente (LWL) auszukoppeln. Des Weiteren ist vorzugsweise das zweite vektorielle optische System dazu eingerichtet, den Fotodetektor (PD) mit der ausgekoppelten Fluoreszenzstrahlung (FL) zu bestrahlen oder jeweils die jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) mit einer insbesondere jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) zu bestrahlen. Dabei bestrahlt das zweite vektorielle optische System ganz besonders bevorzugt jeweils genau eine jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) bevorzugt mit genau einer jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL). Das zweite vektorielle optische System umfasst vorzugsweise weitere optische Funktionselemente, insbesondere einen oder mehrere dichroitische Spiegel (F1) und/oder einen oder mehrere optische Filter (ebenfalls mit dem funktionsbezogenen Bezugszeichen F1 bezeichnet) im Strahlengang, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung (LB, LB_1, LB_2, LB_3, LB_4, LB_5) dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen (LED, LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5) den Fotodetektor (PD) oder die jeweilige Fotodetektorkomponente (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) der Fotodetektorkomponenten (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) des vektoriellen Fotodetektors (PD) erreichen. Vorzugsweise umfasst das zweite vektorielle optische System insbesondere einen zweiten Lichtwellenleiter (LWL) als ein solches zweites optisches Funktionselement oder insbesondere einen zweiten vektoriellen Lichtwellenleiter (LWL) mit mehrere Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3, LWL_4, LWL_5) als ein solches zweites vektorielles optisches Funktionselement. Typischerweise und ganz besonders bevorzugt kann das zweite vektorielle optische System Vorrichtungsteile umfassen, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind. Das hier vorgestellte Dokument verweist hier auf die Figuren und die zugehörigen Beschreibungen. Der vektorielle Sensorelementkanal umfasst vorzugsweise des Weiteren den Fotodetektor (PD), der typischerweise die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfängerausgangssignal (S0) wandelt, oder den vektoriellen Fotodetektor (PD) umfassend mehrere Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als Fotodetektorkomponenten, die jeweils die jeweilige Intensität der jeweils durch den jeweiligen Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) empfangenen jeweiligen Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3, FL_4, FL_5) der vektoriellen Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein jeweiliges Empfängerausgangssignal (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) des jeweiligen Fotodetektors (PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5) als Empfängerausgangssignalkomponente eines vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) des vektoriellen Fotodetektors (PD) wandeln. Der vektorielle Sensorelementkanal umfasst des Weiteren vorzugsweise das Empfängerausgangssignal (S0) oder das vektorielle Empfängerausgangssignal (S0), das die Empfängerausgangssignale (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) als Empfängerausgangssignalkomponenten des vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) umfasst. Vorzugsweise weist der vektorielle Sensorelementkanal einen ersten Verstärker (V1) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfängerausgangssignal (S0) zum verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) auf oder einen ersten vektoriellen Verstärker (V1) umfassend mehrere erste Verstärker (V1_1, V1_2, V1_3, V1_4, V1_5) als erste Verstärkerkomponenten des ersten vektoriellen Verstärkers (V1) zur jeweiligen Verstärkung und/oder jeweiligen Digitalisierung einer jeweiligen Empfängerausgangssignalkomponente (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) des vektoriellen Empfängerausgangssignals (S0) zu einer jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. zu einer jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) auf. Außerdem umfasst bevorzugt und im Gegensatz zum Stand der Technik der vektorielle Sensorelementkanal einen Mehrfachkorrelator (LIV) auf, der vorzugsweise dazu eingerichtet ist,
• • ein Filterausgangssignal (S4) in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) und von dem LED-Modulationssignal (S5w) und von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu bilden und
• • Daten des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) der Steuervorrichtung (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder
• • Daten des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) insbesondere für die Steuervorrichtung (CTR) bereit zu halten und/oder a
• • Daten des so gebildeten Filterausgangssignals (S4) an die Steuervorrichtung (CTR) oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung zu übertragen
oder wobei der vektorielle Sensorelementkanal mehre Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) eines vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) als Mehrfachkorrelatorkomponenten umfasst, wobei jede der Mehrfachkorrelatorkomponenten (LIV_1, LIV_2, LlV_3, LIV_4, LIV_5) des vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) jeweils dazu eingerichtet ist,
• • jeweils ein jeweiliges Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) als jeweilige Filterausgangssignalkomponente eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals (S4) in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen LED-Modulationssignalkomponente (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) des vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden und
• • Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) der Steuervorrichtung (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder
• • Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) für die Steuervorrichtung (CTR) bereit zu halten und/oder
• • Daten des so gebildeten vektoriellen Filterausgangssignals (S4) an die Steuervorrichtung (CTR) oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkenner (MEV) insbesondere zur Auswertung zu übertragen.
• Der vektorielle Sensorelementkanal kann dabei eine optionale Mustererkennungsvorrichtung (MEV) zusätzlich zur Beschleunigung und/oder Entlastung beispielsweise der Steuervorrichtung (CTR) umfassen. Typischerweise sind diese optionale Mustererkennungsvorrichtung (MEV) und/oder die Steuervorrichtung (CTR) dazu eingerichtet, ein oder mehrere vektorielle Filterausgangssignale (S4, S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) und/oder das gemeinsame vektorielle Filterausgangssignal (S4) auszuwerten und/oder zu analysieren und/oder mittels computerimplementierter Verfahren zu verarbeiten und/oder einen oder mehrere Musterdatensätze (MDS) zu erzeugen und anderen externen Systemen und/oder internen Vorrichtungsteilen (CTR) zur Verfügung zu stellen und/oder bereitzuhalten und/oder zu übergeben .
• Vorzugsweise ist zumindest eine, besser zwei, besser drei, besser vier, besser fünf der folgenden Vorrichtungsteilgruppen vektoriell ausgelegt:
• • Gruppe 1: Der erste vektorielle Signalgenerator (G1), das vektorielle LED-Modulationssignal (S5w), der vektorielle Lichtquellentreiber (LDRV), das vektorielle Sendesignal (S5), die vektorielle Lichtquelle (LED).
• • Gruppe 2: das erste vektorielle optische System.
• • Gruppe 3: vektorielle Sensorelement (SE).
• • Gruppe 4: das zweite vektorielle optische System
• • Gruppe 5: der vektorielle Fotodetektor (PD), das vektorielle Empfängerausgangssignal (S0), der vektorielle erste Verstärker (V1), das verstärkte Empfängerausgangssignal (S1) bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal (S1), der vektorielle Mehrfachkorrelators (LIV).
• Dies kann zusammengefasst werden in eine Anforderung, dass vorzugsweise zumindest Teilgruppen des Sensorelementkanals vektoriell ausgelegt sind.
• Mikrooptik
• Das Trägersubstrat (1360) kann dabei auch mikrooptische Funktionselemente umfassen. Hier eine beispielhafte unvollständige Liste:
• - Mikrooptische Linsen: Mikrooptische Linsen werden verwendet, um Licht zu fokussieren oder zu kollimieren. Sie bestehen oft aus einer Sammellinse oder einer Mikrolinse, die in den Wafer integriert werden kann.
• - Mikrostrukturierte optische Filter: Diese Filter nutzen mikrooptische Strukturen, um bestimmte Wellenlängenbereiche zu blockieren oder durchzulassen. Beispiele hierfür sind Mikro-Gitterfilter oder mikrooptische Interferenzfilter.
• - Mikrooptische Wellenleiter: Mikrooptische Wellenleiter werden verwendet, um Licht innerhalb des Wafers zu führen und zu leiten. Sie können beispielsweise in Form von mikrooptischen Fasern oder Wellenleiterstrukturen realisiert werden.
• - Mikrospiegel: Mikrospiegel bestehen aus kleinen, beweglichen Spiegeln, die das einfallende Licht in verschiedene Richtungen reflektieren können. Sie ermöglichen die optische Steuerung von Lichtstrahlen und werden oft in der optischen Kommunikation oder in der optischen Schaltertechnologie eingesetzt.
• - Mikrostrukturen für die Oberflächenstrukturierung: Mikrooptische Oberflächenstrukturen können verwendet werden, um das einfallende Licht zu streuen, zu brechen oder zu polarisieren. Solche Strukturen können beispielsweise in Form von Mikroprismen, Mikrogittern oder Mikroreliefs realisiert werden.
• - Mikrooptische Beugungsgitter: Mikrooptische Beugungsgitter bestehen aus regelmäßigen mikrooptischen Strukturen, die das einfallende Licht in verschiedene Beugungsordnungen aufspalten. Sie werden häufig in spektralen Analysegeräten oder als optische Kodierstrukturen eingesetzt.
• - Mikrooptische Phasenelemente: Mikrooptische Phasenelemente ermöglichen die Manipulation der Phasen des einfallenden Lichts. Dazu gehören zum Beispiel Mikrooptische Phasengitter, die die Phasenverteilung des Lichts modulieren und zur Erzeugung von Interferenzmustern verwendet werden können.
• - Mikrooptische Detektoren: Mikrooptische Detektoren sind optische Sensoren, die in den Wafer integriert werden können. Sie können zum Beispiel Fotodioden, Fototransistoren oder andere lichtempfindliche Elemente umfassen. Diese Detektoren wandeln Lichtsignale in elektrische Signale um und werden in optischen Kommunikationssystemen oder Sensoren eingesetzt.
• - Mikrooptische Strahlteiler und Koppler: Diese Funktionselemente ermöglichen die Aufteilung oder Kopplung von Licht in mehrere Kanäle. Sie werden oft in optischen Kommunikationssystemen, optischen Schaltern oder optischen Sensoren eingesetzt.
• - Mikrooptische Hohlraumresonatoren: Mikrooptische Hohlraumresonatoren bestehen aus mikrostrukturierten Materialien, die Licht in einem begrenzten Volumen einschließen und bestimmte Resonanzmoden aufweisen. Sie werden in optischen Filtern, Lasern oder als optische Verstärker verwendet.
• In der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren können mikrooptische Vorrichtungen in Kombination mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren verwendet werden, um Informationen über analytische Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Umgebung der NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu erhalten. Das hier vorgelegte Dokument nennt einige Wechselwirkungen zwischen mikrooptischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren:
1. 1. Lichtemission und -absorption: NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können Licht emittieren und absorbieren, wobei ihre optischen Eigenschaften von der Umgebung und den Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren beeinflusst werden. Mikrooptische Vorrichtungen wie Mikrospiegel, Mikroresonatoren oder mikrostrukturierte optische Wellenleiter können verwendet werden, um mit dem Licht NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu steuern und zu manipulieren. Durch die Beobachtung von Veränderungen in der Lichtemission oder -absorption der paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren können Informationen über analysierte Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren gewonnen werden.
2. 2. Lichtführung und -kopplung: Mikrooptische Vorrichtungen können verwendet werden, um Licht auf die NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu fokussieren, zu lenken oder zu koppeln. Durch die präzise Steuerung des Lichtwegs und der Lichtintensität können gezielte Wechselwirkungen zwischen dem Licht und den NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren hergestellt werden. Dies ermöglicht die Detektion von optischen Signaländerungen, die auf die Anwesenheit oder Interaktion von analytischen Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zurückzuführen sind.
3. 3. Plasmonische Wechselwirkungen: Mikrooptische Vorrichtungen können plasmonische Strukturen enthalten, die die Wechselwirkung zwischen Licht und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren verstärken. Plasmonische Effekte können genutzt werden, um die Empfindlichkeit und Auflösung der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren zu verbessern. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in plasmonische Strukturen können kleinste Veränderungen in der optischen Eigenschaft der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren detektiert werden, was zu hoher Empfindlichkeit bei der Detektion von Analyten und/oder physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führt.
4. 4. Spektrale Analyse: Mikrooptische Vorrichtungen können verwendet werden, um das emittierte oder absorbierte Licht von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren spektral zu analysieren. Durch die Aufspaltung des Lichts in verschiedene spektrale Komponenten können Informationen über die spektrale Signatur der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und deren Veränderungen aufgrund von Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren erhalten werden.
5. 5. Interferenz und Modulation: Mikrooptische Vorrichtungen können Interferenz- und Modulationstechniken nutzen, um Veränderungen in der optischen Phase oder Intensität zu erfassen. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in Interferometer- oder Modulationsstrukturen können geringfügige Veränderungen in den optischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren detektiert werden, die auf die Anwesenheit oder Interaktion von analytischen Substanzen und/oder Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren hinweisen.
6. 6. Kohärenzeffekte: NV-Zentren und/oder paramagnetische Zentren können kohärente optische Signale erzeugen, die zur Messung von Phasen- und Frequenzänderungen verwendet werden können. Mikrooptische Vorrichtungen können dazu dienen, die Kohärenz der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren zu erhalten und zu verbessern. Durch die präzise Kontrolle der Kohärenzeigenschaften können subtile optische Signale detektiert werden, die auf die Anwesenheit oder Wechselwirkung mit analytischen Substanzen und/oder Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren hinweisen.
7. 7. Polarisationsempfindlichkeit: NV-Zentren und/oder der paramagnetische Zentren zeigen eine starke Empfindlichkeit gegenüber der Polarisation des Lichts. Mikrooptische Vorrichtungen können dazu verwendet werden, die Polarisation des Lichts, das auf die NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren trifft, zu manipulieren und zu analysieren. Durch die Messung von Polarisationseffekten können Informationen über die Umgebung der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren und die Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder mit physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren gewonnen werden.
8. 8. Nahfeldoptik: Mikrooptische Vorrichtungen können in Kombination mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zur Nahfeldoptik genutzt werden. Dies ermöglicht die Manipulation und Erfassung von Licht im Bereich des optischen Nahfelds, was eine hohe räumliche Auflösung und beispielsweise eine verbesserte Wechselwirkung mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren bietet. Durch die gezielte Kontrolle des Lichtfelds in der Nähe der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren können Informationen über die Substanzen in unmittelbarer Nähe und/oder physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren erhalten werden.
9. 9. Integration von Mikrolinsen oder Mikroobjektiven: Mikrooptische Vorrichtungen können Mikrolinsen oder Mikroobjektive enthalten, die dazu dienen, das Licht auf die NV-Zentren und/oder die paramagnetischen Zentren zu fokussieren oder das emittierte Licht zu sammeln. Durch die präzise Kontrolle der Linsenposition und -geometrie können optimale Lichtverhältnisse für die Wechselwirkung mit analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren geschaffen werden.
10. 10. Wellenleiter-Integration: Mikrooptische Vorrichtungen können optische Wellenleiterstrukturen enthalten, die das Licht zu den NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren leiten oder das emittierte Licht sammeln. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder von paramagnetischen Zentren in diese Wellenleiterstrukturen können die Wechselwirkungen zwischen dem Licht und den analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren verstärkt und gezielt gesteuert werden.
• Diese Wechselwirkungen zwischen mikrooptischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren eröffnen eine breite Palette von Anwendungen in der optischen Sensorik, der chemischen Analyse, der Biotechnologie und anderen Bereichen. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren in mikrooptische Systeme können hochempfindliche, hochauflösende und präzise Messungen von analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren ermöglicht werden.
• Mikrofluidik
• In der Mikrofluidik gibt es verschiedene Funktionselemente, die für die Integration in das Trägersubstrat (1360) in Frage kommen. Hier sind einige Beispiele:
• - Mikrokanäle: Mikrokanäle sind winzige Kanäle, die Flüssigkeiten oder Gase auf mikroskopischer Skala transportieren können. Sie können in den Wafer integriert werden, um Fluidströme zu lenken, zu mischen oder zu trennen. Mikrokanäle können beispielsweise für die Durchführung von Lab-on-a-Chip-Anwendungen, zur Analyse von biologischen Proben oder für die chemische Reaktionstechnik verwendet werden.
• - Mikroventile: Mikroventile dienen zur Steuerung des Flusses in Mikrokanälen. Sie ermöglichen das Öffnen, Schließen oder Regulieren des Flüssigkeitsstroms. Mikroventile können beispielsweise in mikrofluidischen Systemen eingesetzt werden, um den Fluss zu stoppen oder umzuleiten und damit eine Wechselwirkung zwischen den NV-zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu beeinflussen.
• - Mikropumpen: Mikropumpen erzeugen Druckunterschiede, um Flüssigkeiten in Mikrokanälen zu bewegen. Sie können beispielsweise mit Hilfe von piezoelektrischen oder elektro-osmotischen Effekten arbeiten. Mikropumpen ermöglichen die aktive Steuerung des Flusses und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen wie medizinischer Diagnostik, chemischer Analytik oder Mikroreaktionssystemen.
• - Mikrostrukturierte Mischkammern: Mikrostrukturierte Mischkammern werden verwendet, um Flüssigkeiten oder Gase effizient zu mischen. Sie enthalten spezielle Strukturen wie Wirbelgeneratoren oder mikrostrukturierte Hindernisse, um eine schnelle und homogene Mischung zu erreichen. Mikrostrukturierte Mischkammern finden Anwendung in chemischen Reaktionssystemen, biologischen Analysen oder in der Lab-on-a-Chip-Technologie.
• - Mikrofilter und Separationsstrukturen: Mikrofilter und Separationsstrukturen dienen zur Trennung von Partikeln oder Verunreinigungen in Flüssigkeiten. Sie können beispielsweise aus mikrostrukturierten Membranen, Mikro-Gewebe- oder Mikro-Sieben bestehen. Solche Strukturen werden in der Mikrofluidik verwendet, um Proben zu filtern, Zellen zu sortieren oder Partikel abzutrennen.
• Diese Funktionselemente können in das Trägersubstrat (1360) bei Bedarf integriert werden, indem sie mit Hilfe von Mikrofabrikationsprozessen wie der Fotolithographie, der Ätztechnik, der additiven Fertigung , des Spritzgusses oder der Beschichtungstechnik etc. erzeugt werden. Die Integration von Mikrofluidikelementen in das Trägersubstrat (1360) ermöglicht die Miniaturisierung und Integration von Flüssigkeitsmanipulationssystemen auf einem Chip.
• In der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik mit paramagnetischen Zentren können mikrofluidische Vorrichtungen in Kombination mit NV-Zentren bzw. paramagnetischen Zentren verwendet werden, um Informationen über analytische Substanzen und/oder physikalische Parameter in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu erhalten. Hier sind einige bekannte Wechselwirkungen zwischen mikrofluidischen Vorrichtungen und NV-Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik mittels paramagnetischer Zentren. Das hier vorgelegte Dokument beschreibt hiermit die Kombination der hier vorgestellten Verfahren und Vorrichtungen auf Basis einer Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit den im Folgenden beispielhaft aufgelisteten Wechselwirkungen:
1. 1. Fluoreszenzdetektion: Paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren können Fluoreszenzstrahlung (FL) emittieren, das als fluoreszentes Signal detektiert werden kann. Mikrofluidische Vorrichtungen können verwendet werden, um Proben mit analytischen Substanzen in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu platzieren. Wenn die analytischen Substanzen mit den NV-Zentren und/oder den paramagnetischen Zentren wechselwirken, können Änderungen im jeweiligen Fluoreszenzsignal beobachtet werden. Dies ermöglicht die Detektion und Quantifizierung von Analyten und/oder die Detektion von Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren.
2. 2. Magnetfeldmessungen: NV-Zentren und/oder paramagnetische Zentren zeigen eine empfindliche Abhängigkeit ihrer optischen Eigenschaften von Magnetfeldern. Mikrofluidische Vorrichtungen können verwendet werden, um Proben mit magnetischen Substanzen in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu platzieren. Die Wechselwirkung zwischen den magnetischen Substanzen und den NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führt zu Änderungen im jeweiligen optischen Fluoreszenzsignal der Intensität (I_ist(t)) der Fluoreszenzstrahlung (FL), die zur Messung von Magnetfeldern genutzt werden können.
3. 3. Oberflächenplasmonenresonanz (SPR): Mikrofluidische Vorrichtungen können speziell gestaltete Oberflächenstrukturen enthalten, die die Wechselwirkung zwischen NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren einerseits und analytischen Substanzen andererseits verstärken. Durch die Kombination von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren mit Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) können winzige Änderungen in der optischen Eigenschaft der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren detektiert werden, was zu hoher Empfindlichkeit bei der Detektion von Analyten und/oder der Detektion von Änderungen physikalischer Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führt.
4. 4. Chemische Reaktionen: Mikrofluidische Vorrichtungen können verwendet werden, um chemische Reaktionen zwischen analytischen Substanzen einerseits und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu ermöglichen. Durch die präzise Steuerung von Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Druck und Flussrate können spezifische chemische Reaktionen initiiert und verfolgt werden. Die resultierenden Veränderungen in den optischen oder magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können Informationen über die analysierten Substanzen und/oder Informationen über physikalische Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren liefern.
• Diese Wechselwirkungen ermöglichen die Anwendung von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der Sensordiagnostik, der chemischen Analytik, der medizinischen Diagnostik und anderen Bereichen. Die Integration von mikrofluidischen Vorrichtungen erlaubt eine präzise Steuerung der Probenumgebung und eine effiziente Analyse von Analyten durch die Nutzung der einzigartigen optischen und magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren.
• Mikromechanik
• In der Mikromechanik gibt es verschiedene Funktionselemente, die für die Integration in das Trägersubstrat (1360) in Frage kommen. Hier sind einige Beispiele:
• - Mikroaktoren: Mikroaktoren sind mechanische Bauteile, die translatorische und/oder rotatorische Bewegungen oder Verformungen auf mikroskopischer Skala erzeugen können. Sie können beispielsweise in Form von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) realisiert werden und verschiedene Aktionsprinzipien umfassen, wie zum Beispiel elektrostatische, piezoelektrische oder elektromagnetische Aktoren. Mikroaktoren finden Anwendung in Bereichen wie der Optik, der Robotik, der Sensorik oder der Medizintechnik.
• - Mikrosensoren: Mikrosensoren dienen zur Erfassung physikalischer Größen wie Druck, Temperatur, Beschleunigung oder chemischer Parameter auf mikroskopischer Skala. Sie können beispielsweise in Form von MEMS-Sensoren realisiert werden und verschiedene Wirkprinzipien umfassen, wie zum Beispiel Kapazitanz, piezoresistive oder optische Sensoren. Mikrosensoren werden in vielen Anwendungen eingesetzt, darunter Automobilelektronik, medizinische Diagnostik, Umweltüberwachung und Industrieautomatisierung.
• - Mikrostrukturen: Mikrostrukturen umfassen eine Vielzahl von mikromechanischen Strukturen wie Balken, Federn, Hebel oder Zahnradsysteme. Diese Strukturen können verwendet werden, um mechanische Funktionen zu realisieren, wie zum Beispiel die Kraftübertragung, die Bewegungsumsetzung oder die Energieübertragung. Mikrostrukturen werden in vielen Anwendungen eingesetzt, darunter mechanische Schalter, Mikrogetriebe, Mikroaktuatoren oder Mikropumpen.
• - Mikroresonatoren: Mikroresonatoren sind mechanische Strukturen, die Schwingungen mit bestimmten Resonanzfrequenzen erzeugen können. Sie können beispielsweise in Form von Mikrobrücken, Mikroklammern oder Mikro-Biegebalken realisiert werden. Mikroresonatoren finden Anwendung in der Präzisionstechnik, der Frequenznormierung, der Sensorik oder der Schwingungsanalyse.
• - Mikrostrukturierungstechniken: Neben den einzelnen Funktionselementen sind auch mikrofabrikationstechnische Verfahren und Techniken Teil der Mikromechanik. Dazu gehören beispielsweise die fotolithographische Strukturierung, die Ätztechnik, die Dünnschichttechnologie oder die Mikrofertigungstechniken. Diese Techniken ermöglichen die präzise Herstellung von mikromechanischen Strukturen und die Integration von Funktionselementen in einen Wafer.
• Die Integration dieser Funktionselemente und Techniken in dem Trägersubstrat (1360) ermöglicht die Herstellung von Mikromechanik-basierten Bauteilen und Systemen auf einem Chip.
• Die Kombination von mikromechanischen Vorrichtungen, insbesondere, wenn diese ferro- oder permanentmagnetische Vorrichtungsteile umfassen, mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder der Sensorik paramagnetischer Zentren ermöglicht die Nutzung der einzigartigen Eigenschaften von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren für die Detektion und Charakterisierung von analytischen Substanzen und/oder physikalischen Parametern in der Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren. Hier sind einige bekannte Wechselwirkungen zwischen mikromechanischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der NV-Zentren-Sensorik und/oder in der Sensorik paramagnetischer Zentren:
1. 1. Oberflächenfunktionalisierung: Mikromechanische Vorrichtungen können mit Oberflächenstrukturen oder Beschichtungen, insbesondere ferro- oder permanentmagnetische Beschichtungen, versehen werden, um NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu immobilisieren oder zu positionieren und/oder magnetische Funktionselemente in die Nähe der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu bringen. Durch die gezielte Platzierung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in der Nähe der zu analysierenden Substanzen können spezifische Wechselwirkungen ermöglicht werden, die zu detektierbaren Veränderungen in den optischen oder magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren führen.
2. 2. Schwingungsanalyse: Mikromechanische Vorrichtungen können verwendet werden, um die mechanischen Einflüsse auf NV-Zentren und/oder paramagnetische Zentren mittels ferro- und permanentmagnetischen Funktionselementen zu analysieren. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in mikromechanische Resonatoren oder Biegebalken und/oder ferro- oder permanentmagnetische Vorrichtungsteile können mechanische Kräfte oder Verformungen erfasst werden, die beispielsweise durch Wechselwirkungen mit analytischen Substanzen und/oder physikalische Parameter wie Druck, Beschleunigung, Rotation, Kraft, Spannung hervorgerufen werden. Diese Veränderungen können beispielsweise als Indikatoren für die Anwesenheit oder Konzentration der analytischen Substanzen und/oder physikalische Parameter dienen.
3. 3. Kraftdetektion: NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder die Systeme aus diesen und ferro- oder permanentmagnetische Vorrichtungsteilen können empfindlich auf mechanische Kräfte reagieren, die auf sie ausgeübt werden. Mikromechanische Vorrichtungen können verwendet werden, um die Wechselwirkungskräfte zwischen NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren einerseits und analytischen Substanzen zu erfassen. Durch die Messung der Änderungen in den optischen oder magnetischen Eigenschaften der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können Informationen über die analysierten Substanzen und/oder Informationen über physikalische Parameter in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und/oder über die ferro- oder permanentmagnetischen Vorrichtungsteile gewonnen werden.
4. 4. Druck- und Spannungsmessung: NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren können als druck- und spannungsempfindliche Sensoren dienen. Mikromechanische Vorrichtungen können verwendet werden, um Druck- oder Spannungsänderungen in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zu erzeugen, ggf. in Änderungen von Magnetfeldern zu wandeln und zu messen. Dies ermöglicht die Analyse von mechanischen Eigenschaften von Materialien oder die Detektion von Druck- oder Spannungsänderungen in analytischen Proben oder Materialien.
5. 5. Akustische Detektion: Mikromechanische Vorrichtungen können als akustische Transduktoren fungieren, um Schallwellen zu erzeugen oder zu erfassen. Durch die Integration von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in solche Vorrichtungen können akustische Wechselwirkungen zwischen den NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren einerseits und den zu analysierenden Substanzen bzw. physikalischer Parameter andererseits beispielsweise mittels magnetischer Vorrichtungsteile erfasst werden. Dies ermöglicht die akustische Detektion und Charakterisierung von Analyten und/oder von physikalischen Parametern in der Umgebung der NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren.
• Diese direkten Wechselwirkungen zwischen mikromechanischen Vorrichtungen und NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren eröffnen neue Möglichkeiten für die Anwendung von NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren und indirekte Wechselwirkungen über magnetische ferro- oder permanentmagnetische Vorrichtungsteile in der Sensorik, insbesondere in Bereichen wie der Materialcharakterisierung, der Umweltüberwachung, der medizinischen Diagnostik und der Nanotechnologie. Die genaue Ausgestaltung und Integration dieser Vorrichtungen hängen jedoch von den spezifischen Anwendungen ab.
• Wesentliche Erkenntnis zur Produzierbarkeit
• Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments wurde erkannt, dass zwar die Verwendung vieler Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle (ND) zur einer Verschmierung der V-Formationen der Fluoreszenzstrukturen der Einkristalle (siehe 1) führt, dies jedoch nicht für die äußeren Resonanzkanten (22, 25, siehe 2) gilt. Eine Grundidee ist daher NV-Diamantpulver bzw. Kristallpulver mit paramagnetischen Zentren für die Sensorelemente (SE) anstelle von Einkristallen zu verwenden und die Resonanzkanten auszumessen, um auf die magnetische Flussdichte und/oder die Mikrowellenfrequenz zu schließen. Die äußere V-Formation bleibt nämlich erhalten. (siehe 2)
• Je nach unbekannter Mikrowellenfrequenz (ω_nk) und magnetischer Flussdichte (B_ext) verschiebt sich die Position dieser V-Formation in dem Diagramm der 2. Die unbekannte magnetische Flussdichte (B_ext) überlagert sich summierend mit einer von der vorgeschlagenen Vorrichtung erzeugten, bekannten zusätzlichen magnetischen Flussdichte (B_ad) zur magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, die die vertikale Position der V-Formation in 2 bestimmt. Das Mikrowellensignal (S_ωnk) mit unbekannter Mikrowellenfrequenz (ω_nk) wird einem Mikrowellensignal mit bekannter Mikrowellenfrequenz zugemischt. Eines der Seitenbänder und das Trägersignal sollten weggefiltert werden. Das nicht weggefilterte Seitenband verschiebt dann die V-Formation in der 2 in der Horizontalen.
• Aus der Verschiebung der V-Formation kann dann auf die magnetische Flussdichte B_ext und die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_nk geschlossen werden. Sofern zwei Mikrowellensignale mit zwei unbekannten Mikrowellenfrequenzen zugemischt werden, verdoppelt sich die V-Formation an zwei unterschiedlichen horizontalen Positionen. Damit kann über eine Kreuzkorrelation zwischen der V-Formation ohne Zumischung und mit den Formationen mit Zumischungen über die Mikrowellenfrequenzen auf das Mikrowellenspektrum der Zumischung geschlossen werden.
• Um die unbekannte Mikrowellenfrequenz zu bestimmen, ist besonders vorteilhaft den markantesten Punkt der V-Formation zu bestimmen, da dieser unabhängig von äußeren Einflüssen in seiner Form ist und vorbekannt und vorbestimmbar ist. Dies ist die Spitze (30) der V-Formation (22, 25) Statt der Spitze (30) der V-Formation (22, 25) können selbstverständlich auch funktionsäquivalente Informationen, wie z.B. zwei Punkte auf dem linken Ast der V-Formation und zwei Punkte auf dem rechten Ast der V-Formation verwendet werden. Die Steigungen der Graden durch die zwei Punkte auf dem linken Ast der V-Formation ist vorbekannt. Die Steigungen der Graden durch die zwei Punkte auf dem Rechten Ast der V-Formation ist vorbekannt. Damit kann nach Kenntnis von vier solchen Punkten die Position der Spitze der V-Formation aus den Positionen dieser vier Punkte im Diagramm aus magnetischer Flussdichte und Mikrowellenfrequenz ermittelt werden.
• Bei der Ausarbeitung des Vorschlags für die Bestimmung der Position der unteren Spitze der V-Form in der X-Y-Ebene, also der Lage der V-Formation, können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. Der folgende Text führt nun sind fünf beispielhafte Verfahren zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus nächstem ersten Messparameter und nächstem zweiten Messparameter auf:
1. 1. Rasterverfahren: Bei diesem Verfahren wird der Messbereich in ein regelmäßiges Raster unterteilt. Die Steuervorrichtung kann systematisch die Messpunkte des Rasters abarbeiten, beginnend von einem Startpunkt. Der nächste Messpunkt wird in vordefinierter Reihenfolge ausgewählt, zum Beispiel durch schrittweise Erhöhung oder Verringerung des ersten und/oder zweiten Messparameters. Dieses Verfahren ermöglicht eine gleichmäßige Abdeckung des Messbereichs, kann jedoch ineffizient sein, wenn die V-Formation nicht regelmäßig ist.
2. 2. Schrittweitenanpassung: Hierbei wird die Schrittweite zur Anpassung der Messparameter basierend auf den bisherigen Messungen verwendet. Die Steuervorrichtung startet mit einem bestimmten Schritt und passt diesen anhand der erfassten Messwerte an. Wenn der Betrag des Gradienten des Messwerts des Sensorelements zunimmt, kann die Schrittweite verringert werden, um eine genauere Bestimmung der Lage der V-Formation zu ermöglichen. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine iterative Anpassung und kann je nach Komplexität der V-Formation Zeit in Anspruch nehmen.
3. 3. Gradientenverfahren: Das Gradientenverfahren nutzt den Gradienten des Messwerts des Sensorelements, um die Richtung der maximalen Steigung zu bestimmen. Die Steuervorrichtung kann die Messparameter entlang dieser Richtung anpassen, um den nächsten Messpunkt zu bestimmen. Durch die Berücksichtigung des Gradienten kann das Verfahren schnell zur Spitze der V-Formation führen. Jedoch kann es in Regionen mit flachem Gradienten oder wenn die V-Formation asymmetrisch ist, weniger effektiv sein.
4. 4. Optimierungsalgorithmen: Es können verschiedene Optimierungsalgorithmen wie der Nelder-Mead-Algorithmus oder der Powell-Algorithmus eingesetzt werden, um die Position der V-Formation zu bestimmen. Diese Algorithmen verwenden eine Kombination aus direkter Suche und Gradienteninformation, um den nächsten Messpunkt zu finden. Sie können effizient sein, erfordern jedoch möglicherweise komplexe mathematische Berechnungen und mehr Rechenleistung.
5. 5. Machine-Learning-Methoden: Fortgeschrittene Machine-Learning-Techniken wie neuronale Netzwerke oder genetische Algorithmen können verwendet werden, um die Lage der V-Formation zu bestimmen. Diese Ansätze können aus den bisherigen Messdaten lernen und eine Vorhersage für den nächsten Messpunkt treffen. Dies erfordert jedoch eine umfangreiche Datensammlung und Modelltrainingsphase, bevor das System einsatzbereit ist.
• Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswahl des am besten geeigneten Verfahrens von verschiedenen Faktoren abhängt, die Genauigkeitsanforderungen, die verfügbaren Ressourcen und der Kontext der Anwendung.
• Eine eingehende Analyse und Bewertung dieser Faktoren ermöglichen die Auswahl des am besten geeigneten Verfahrens zur Bestimmung der Position der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene. Dabei sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:
• • Komplexität der V-Formation: Je komplexer die Form der V-Formation ist, - also je mehr Merkmale der 2 und der nachfolgenden Figuren berücksichtigt werden, desto anspruchsvoller kann die Bestimmung der Lage sein. Da die inneren Strukturen der V-Formation der 2 asymmetrisch und nichtlinear sind, können Verfahren wie das Gradientenverfahren oder Machine-Learning-Methoden besonders vorteilhaft sein, um genaue Ergebnisse zu erzielen.
• • Genauigkeitsanforderungen: Die erforderliche Präzision beeinflusst die Wahl des Verfahrens. Wenn hohe Genauigkeit erforderlich ist, können Optimierungsalgorithmen oder präzisionsbasierte Schrittweitenanpassungsmethoden eingesetzt werden. Bei weniger strengen Anforderungen kann ein Rasterverfahren oder ein gröberes Schrittweitenanpassungsverfahren ausreichen.
• • Verfügbare Ressourcen: Die zur Verfügung stehenden technischen Ressourcen, wie Rechenleistung, Stromverbrauch, funktionale Sicherheit, Speicherplatz oder Messinstrumente, können die Auswahl beeinflussen. Komplexere Verfahren wie Machine-Learning-Methoden erfordern möglicherweise mehr Ressourcen für das Training von Modellen oder die Verarbeitung großer Datenmengen.
• • Kontext der Anwendung: Der spezifische Anwendungsbereich und die zugrunde liegenden Rahmenbedingungen spielen ebenfalls eine Rolle. In einigen Anwendungen kann eine schnelle, aber grobe Näherung ausreichend sein, während andere Anwendungen eine detaillierte und präzise Bestimmung erfordern.
• Die Auswahl des besten Verfahrens zur Bestimmung der Position der Spitze der V-Formation erfordert eine sorgfältige Abwägung dieser Faktoren. Oftmals ist es auch hilfreich, verschiedene Verfahren zu kombinieren oder anzupassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Es kann empfehlenswert sein, eine Prototypentwicklung oder Simulation durchzuführen, um die Leistung der verschiedenen Verfahren zu evaluieren und die passendste Lösung für die konkrete Situation zu identifizieren.
• Bestimmung der Position der V-Formation
• Die hier vorgestellte Vorrichtung ermöglicht also die Vermessung eines zweidimensionalen Feldes aus magnetischer Gesamtflussdichte B_Σ bzw. der externen magnetischen Flussdichte B_ext und Mikrowellenfrequenz ω_nk. (siehe auch 2) Je nach angelegter Mikrowellenfrequenz ω_nk und nach magnetischer Gesamtflussdichte B_Σ befindet sich die V-Formation aus der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 an einer anderen Position im zweidimensionalen Feld der beiden Messparameter Gesamtflussdichte B_Σ und Mikrowellenfrequenz ω_nk. Die Form der V-Formation aus unterer Resonanzkante 22 und der oberer Resonanzkante 25 bleibt dabei unverändert.
• Die typischerweise auftretende Aufgabe ist daher oft, die exakte Lage der V-Formation aus der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 und dabei die exakte Position der Spitze 30 dieser V-Formation möglichst präzise und schnell zu bestimmen, um die Werte der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 und der Nullpunktsflussdichte B₀, die die Position 30 der Spitze 30 der V-Formation aus der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 kennzeichnen, zu ermitteln und dann auf die jeweils gesuchten Messwerte zu schließen.
• Da die Vorrichtung in der Regel nur einige wenige, diskrete Punkte vermessen kann, wendet die Steuervorrichtung der Vorrichtung bevorzugt ein computerimplementiertes Iterationsverfahren an, um die Messwerte schnell zu präzisieren. Im Folgenden führt daher das hier vorgelegte Dokument einige mögliche Verfahren an, die die Steuervorrichtung der Vorrichtung zur Präzisierung der Messpunkte benutzen kann. Wenn im Folgenden von Messparametern und zwar einem ersten Messparameter und einem zweiten Messparameter die Rede ist, so sind damit die beiden Parameter magnetische Flussdichte und Mikrowellenfrequenz gemeint. Mit der X-Y-Ebene ist die Ebene aus diesen beiden Messparametern gemeint. Eine Kernidee ist, dass die Steuervorrichtung fortschrittliche computerimplementierte Kl-Methoden anwendet, um auf Basis der vorhergehenden Messergebnisse die nächsten Messpunkte zu bestimmen und so die Präzision mit maximaler Geschwindigkeit zu steigern. Ein Messpunkt (auch Arbeitspunkt des Systems genannt) umfasst dabei typischerweise immer einen bestimmten Wert der magnetischen Flussdichte und einen bestimmten Wert des Mikrowellenfrequenz.
• Machine Learning
• Für die Bestimmung des nächsten Messpunkts aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter mittels Machine-Learning-Methoden können verschiedene Ansätze verwendet werden. Hier sind fünf bekannte Machine-Learning-Methoden zur Lösung dieses Problems:
1. 1. Neuronale Netzwerke: Neuronale Netzwerke sind eine leistungsstarke Methode im Bereich des Machine Learnings. Durch das Training eines neuronalen Netzwerks mit geeigneten Eingabe- und Ausgabedaten kann es eine Funktion erlernen, um den nächsten Messpunkt basierend auf den aktuellen Messungen vorherzusagen. Dabei können verschiedene Architekturen wie einfache Feedforward-Netzwerke oder rekurrente neuronale Netzwerke eingesetzt werden.
2. 2. Genetische Algorithmen: Genetische Algorithmen nutzen evolutionäre Prinzipien, um die optimale Lösung zu finden. Durch die Definition geeigneter Fitnessfunktionen und die Anwendung von genetischen Operatoren wie Mutation und Rekombination können genetische Algorithmen den nächsten Messpunkt schrittweise verbessern und anpassen, um die Lage der V-Formation zu bestimmen.
3. 3. Entscheidungsbäume: Entscheidungsbäume sind ein intuitives und interpretierbares Machine-Learning-Modell. Durch das Trainieren eines Entscheidungsbaums mit den vorhandenen Messdaten kann er verwendet werden, um den nächsten Messpunkt basierend auf den aktuellen Messungen auszuwählen. Die Entscheidungsbäume können in enger Verbindung mit anderen Methoden wie dem Random Forest eingesetzt werden, um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern.
4. 4. Support Vector Machines (SVM): SVM ist eine Methode des überwachten Lernens, die bei der Klassifizierung und Regression eingesetzt werden kann. Durch das Training einer SVM mit den vorhandenen Messdaten kann sie verwendet werden, um den nächsten Messpunkt vorherzusagen. SVM kann insbesondere dann nützlich sein, wenn die V-Formation nichtlinear separierbar ist.
5. 5. K-means-Clustering: K-means ist ein Clustering-Algorithmus, der verwendet werden kann, um die V-Formation in verschiedene Cluster zu unterteilen. Durch das Trainieren eines K-means-Modells mit den vorhandenen Messdaten können die Clusterzentren ermittelt werden, und der nächste Messpunkt kann in der Nähe des geeignetsten Clusterzentrums gewählt werden.
• Es ist wichtig zu beachten, dass die Wahl der besten Methode von verschiedenen Faktoren abhängt, darunter die verfügbaren Daten, die Anzahl der Messungen, die Genauigkeitsanforderungen und der Kontext der Anwendung. Die Auswahl der richtigen Machine-Learning-Methode erfordert möglicherweise Experimente und Bewertungen der Leistungsfähigkeit verschiedener Ansätze.
• Optimierungsalgorithmen
• Für die Bestimmung des nächsten Messpunkts aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter können verschiedene Optimierungsalgorithmen verwendet werden. Hier sind fünf beispielhafte Optimierungsalgorithmen, die für dieses Sensorsystem bei einer Nacharbeit relevant sein könnten:
1. 1. Gradientenabstieg: Der Gradientenabstieg ist ein Optimierungsalgorithmus, der versucht, das Minimum einer Funktion zu finden, indem er entlang des negativen Gradienten schrittweise absteigt. In diesem Fall könnte der Algorithmus den negativen Gradienten des Betrags des Gradienten des Sensorelementmesswerts nach dem ersten und zweiten Messparameter berechnen und den nächsten Messpunkt basierend auf der Abstiegsrichtung auswählen.
2. 2. Genetische Algorithmen: Genetische Algorithmen können auch für die Optimierung des nächsten Messpunkts verwendet werden. Indem sie eine Population von Kandidatenlösungen verwenden und genetische Operatoren wie Rekombination und Mutation anwenden, können genetische Algorithmen die Lage der V-Formation schrittweise verbessern und den nächsten Messpunkt bestimmen.
3. 3. Partikelschwarmoptimierung (PSO): Bei der Partikelschwarmoptimierung wird eine Gruppe von virtuellen Partikeln verwendet, die sich durch den Suchraum - hier der Ebene aus magnetischer Flussdichte und Mikrowellenfrequenz bewegen. Jedes virtuelle Partikel speichert seine eigene Position und Geschwindigkeit und passt diese anhand des bisher besten Ergebnisses und des global besten Ergebnisses nach der Messung an. Durch die Interaktion und Zusammenarbeit der Partikel kann PSO eine gute Lösung finden, indem es den Suchraum effektiv erkundet.
4. 4. Nelder-Mead-Algorithmus: Der Nelder-Mead-Algorithmus ist ein direkter Optimierungsalgorithmus, der ohne Gradienteninformationen auskommt. Er verwendet ein Simplex, das eine geometrische Struktur im Suchraum darstellt. Der Algorithmus führt Iterationen durch, bei denen er die besten, schlechtesten und mittleren Punkte des Simplex verwendet, um die nächste Position zu bestimmen. Dieser Algorithmus kann effektiv sein, wenn der Suchraum nicht differenzierbar ist.
5. 5. Simulated Annealing: Simulated Annealing ist ein probabilistischer Optimierungsalgorithmus, der von der Metallbearbeitungstechnik „annealing“ inspiriert ist. Der Algorithmus simuliert das Erwärmen und langsames Abkühlen eines Metalls, um seine Kristallstruktur zu optimieren. Ähnlich wird beim Simulated Annealing der Suchraum erkundet und gelegentlich schlechtere Lösungen akzeptiert, um aus lokalen Minima zu entkommen und ein globales Minimum zu finden.
• Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswahl des am besten geeigneten Optimierungsalgorithmus von verschiedenen Faktoren abhängt, darunter die Komplexität der V-Formation und der ggf. berücksichtigten inneren Strukturen der V-Formation, die Anzahl der verfügbaren Messungen, die Genauigkeitsanforderungen und die verfügbaren Ressourcen. Die Wahl des richtigen Optimierungsalgorithmus erfordert möglicherweise Experimente und Evaluierung der Leistungsfähigkeit verschiedener Ansätze.
• Machine-Learning-Methoden ähnlich der Bayes'schen Optimierung
• Für die Bestimmung des nächsten Messpunkts aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene zu bestimmen, könnten verschiedene Machine-Learning-Methoden ähnlich der Bayes'schen Optimierung eingesetzt werden. Hier sind fünf wichtige Methoden, die in diesem Kontext relevant sein könnten:
• • Bayes'sche Optimierung: Die Bayes'sche Optimierung ist eine probabilistische Methode zur globalen Optimierung unter Unsicherheit. Sie kombiniert die Modellierung der Zielfunktion mit einer Bayesianischen Wahrscheinlichkeitsschätzung, um eine möglichst effiziente Suche nach dem optimalen Punkt zu ermöglichen. Dabei wird ein probabilistisches Modell erstellt, das die Zusammenhänge zwischen den Eingangsparametern (erster Messparameter und zweiter Messparameter) und den Zielfunktionswerten (Position der V-Formation) erfasst. Aufgrund dieser Modellierung wird eine probabilistische Suche durchgeführt, die die Exploration des Suchraums mit der Ausbeutung bereits bekannter guter Bereiche kombiniert. Die Bayes'sche Optimierung kann daher dazu beitragen, mit möglichst wenigen Iterationen die Lage und die Position der Spitze der V-Formation zu bestimmen.
• • Random Forest Regression: Random Forest Regression ist eine Ensemble-Methode, die auf Entscheidungsbäumen basiert. Sie kann verwendet werden, um die Beziehung zwischen den Eingangsparametern (erster Messparameter, zweiter Messparameter) und den Zielfunktionswerten (Position der V-Formation) zu modellieren. Durch den Einsatz mehrerer Entscheidungsbäume, die zufällig erstellt werden und eine Vorhersage treffen, kann ein robustes Modell erstellt werden, das auch nichtlineare Zusammenhänge erfassen kann.
• • Gaussian Process Regression: Gaussian Process Regression ist eine nichtparametrische Methode, die die Unsicherheit in den Daten berücksichtigt. Sie verwendet einen Satz von Funktionen, um die Zusammenhänge zwischen den Eingangsparametern und den Zielfunktionswerten zu modellieren. Dabei wird eine Verteilung über mögliche Funktionen erstellt, die zu den beobachteten Daten passen. Diese Methode kann effektiv sein, um die Unsicherheit in den Vorhersagen zu quantifizieren und eine gute Schätzung der Position der V-Formation zu liefern.
• • Künstliche Neuronale Netze: Künstliche Neuronale Netze sind eine leistungsstarke Klasse von Machine-Learning-Modellen, die in der Lage sind, komplexe Zusammenhänge zwischen den Eingangsparametern und den Zielfunktionswerten zu modellieren. Durch das Training eines neuronalen Netzes auf den vorhandenen Daten kann eine Funktion erlernt werden, die den nächsten Messpunkt vorhersagt. Künstliche Neuronale Netze können sowohl für Regression als auch für Klassifikation eingesetzt werden und bieten Flexibilität und hohe Kapazität zur Modellierung komplexer Vorgänge.
• • Gradientenbasierte Optimierung: Bei der gradientenbasierten Optimierung wird der Gradient der Zielfunktion bezüglich der Eingangsparameter berechnet und zur Bestimmung des nächsten Messpunkts verwendet. Der Gradient zeigt die Richtung des steilsten Anstiegs der Zielfunktion an, was darauf hinweist, in welche Richtung die Parameter angepasst werden müssen, um eine Verbesserung zu erzielen.
• • Ein bekannter Algorithmus für die gradientenbasierte Optimierung ist das Gradientenabstiegsverfahren. Es beginnt mit einem initialen Messpunkt und iterativ wird der Gradient an diesem Punkt berechnet. Anschließend wird der nächste Messpunkt entlang des negativen Gradienten gewählt, um die Zielfunktion zu minimieren. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis ein Konvergenzkriterium erfüllt ist oder eine ausreichend gute Lösung gefunden wurde.
• • Das Gradientenabstiegsverfahren kann effektiv sein, wenn die Zielfunktion differenzierbar ist und die Parameter einen stetigen Suchraum bilden. Allerdings kann es in komplexen Optimierungsproblemen stecken bleiben, wenn das Verfahren in lokale Minima oder Sattelpunkte gerät. Um diesem Problem entgegenzuwirken, können Techniken wie Momentum, AdaGrad oder Adam angewendet werden, um die Konvergenz zu beschleunigen und lokale Minima zu umgehen.
• Es ist zu beachten, dass die Gradientenbasierte Optimierung nicht explizit auf Bayes'sche Optimierung abzielt. Die Bayes'sche Optimierung verwendet probabilistische Modelle, um den Suchraum zu modellieren und eine Balance zwischen Exploration und Ausbeutung zu finden. Im Gegensatz dazu optimiert die gradientenbasierte Methode direkt den Wert der Zielfunktion und betrachtet die Unsicherheit nicht explizit. Beide Ansätze können jedoch in Kombination verwendet werden, indem beispielsweise eine Bayes'sche Optimierung zur globalen Suche und die gradientenbasierte Optimierung zur Feinabstimmung in der Nähe einer Lösung eingesetzt werden.
• Der Gradientenbasierten Optimierung wird verwendet, um den nächsten Messpunkt in Richtung des steilsten Anstiegs der Zielfunktion zu bestimmen. Dieser Ansatz erfordert, dass die Zielfunktion differenzierbar ist, um den Gradienten berechnen zu können. Durch die Verwendung des Gradienten kann die Steuervorrichtung des Sensorsystems den nächsten Messpunkt iterativ anpassen, um die V-Formation in der X-Y-Ebene zu lokalisieren.
• Um die Suche effizienter zu gestalten, können verschiedene Optimierungsalgorithmen auf der Grundlage des Gradienten eingesetzt werden. Hier sind zwei wichtige Optimierungsalgorithmen:
• • Gradientenabstieg: Beim Gradientenabstieg wird der Gradient der Zielfunktion berechnet und entgegengesetzt zur Richtung des steilsten Abstiegs der Zielfunktion verwendet. Der Algorithmus aktualisiert iterativ die Werte der Eingangsparameter (erster Messparameter, zweiter Messparameter), um den nächsten Messpunkt näher an die Spitze der V-Formation zu bringen. Der Gradientenabstieg ist ein einfacher und weit verbreiteter Optimierungsalgorithmus, der jedoch möglicherweise in lokalen Minima stecken bleiben kann.
• • Stochastischer Gradientenabstieg: Der stochastische Gradientenabstieg ist eine Variante des Gradientenabstiegs, bei der der Gradient auf Basis einer zufälligen Teilmenge der verfügbaren Datenpunkte berechnet wird. Anstatt den Gradienten über den gesamten Datensatz zu berechnen, wird der stochastische Gradientenabstieg verwendet, um die Berechnung des Gradienten effizienter zu gestalten und die Konvergenz zu beschleunigen. Dieser Algorithmus eignet sich gut für große Datensätze und kann die Anzahl der benötigten Iterationen reduzieren.
• Diese Optimierungsalgorithmen können verwendet werden, um den nächsten Messpunkt aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter zu bestimmen und somit die Position der V-Formation in der X-Y-Ebene zu bestimmen. Durch die Anwendung von Machine-Learning-Methoden und Optimierungsalgorithmen kann das Sensorsystem die Lage und die Position der V-Formation mit möglichst wenigen Iterationen bestimmen und die Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene genau lokalisieren.
• Random Forest Regression
• Das Sensorsystem umfasst in einer Ausprägung eine Steuervorrichtung, die in der Lage ist, den ersten Messparameter innerhalb eines bestimmten Messparameterintervalls einzustellen und auch den zweiten Messparameter innerhalb eines anderen Messparameterintervalls einzustellen. Ein Sensorelement wird verwendet, um einen Sensorelementmesswert für einen eingestellten Messpunkt zu ermitteln. Dabei ist der Messwert abhängig von den Werten des ersten und zweiten Messparameters. Zur präzisen Bestimmung des nächsten Messpunkts mit möglichst wenigen Iterationen wird ein computerimplementiertes Verfahren der Random Forest Regression angewendet.
• In einer Ausprägung des Vorschlags wird das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression genutzt, um die Lage der Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information in der X-Y-Ebene zu bestimmen. Hierbei werden der erste Messparameter als X-Koordinate und der zweite Messparameter als Y-Koordinate verwendet. Dies ermöglicht eine effiziente Positionsermittlung der V-Formation.
• Darüber hinaus hält die Steuervorrichtung die bestimmte Position der unteren Spitze der V-Formation für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereit. Dies gewährleistet, dass die ermittelten Daten von anderen Systemen genutzt werden können.
• Das Sensorsystem kombiniert das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung, um die Position der unteren Spitze der V-Formation basierend auf den Messparametern zu bestimmen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Dabei ist das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression auf einem speicherbasierten Medium gespeichert und wird von einem Prozessor der Steuervorrichtung ausgeführt. Das speicherbasierte Medium kann beispielsweise ein Computerprogrammprodukt, eine Festplatte, ein Flash-Speicher oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium sein. Durch diese Implementierung wird eine effiziente und zuverlässige Bestimmung der Position der V-Formation ermöglicht.
• Die Steuervorrichtung des Sensorsystems umfasst einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält den Code für das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression, während der Prozessor den Code aus dem Speicher abruft und ausführt. Dies stellt sicher, dass das Verfahren korrekt und effizient ausgeführt wird.
• In einer Variante des Vorschlags kann das Sensorsystem eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, die eine Datenübertragung zwischen dem Sensorsystem und anderen Systemen ermöglicht. Dadurch können die ermittelten Positionsdaten der V-Formation einfach an andere Systeme weitergegeben und zur weiteren Verarbeitung genutzt werden.
• Des Weiteren kann das Sensorsystem mit einem Datenbanksystem verbunden sein, in dem die ermittelten Positionsinformationen der V-Formation gespeichert werden. Dies ermöglicht eine einfache und strukturierte Verwaltung der Positionsdaten für zukünftige Analysen oder Auswertungen.
• Ein weiterer Vorteil des Sensorsystems besteht darin, dass das computerimplementierte Verfahren der Random Forest Regression flexibel anpassbar ist. Durch das Hinzufügen oder Entfernen von Trainingsdaten kann das Verfahren verbessert und an verschiedene Einsatzszenarien angepasst werden. Dies ermöglicht eine optimale Leistung des Sensorsystems in verschiedenen Anwendungsbereichen und Umgebungen.
• Ein weiterer Vorteil des Sensorsystems liegt in seiner Skalierbarkeit. Durch die Verwendung von Speichermedien wie RAM oder NVM kann das Sensorsystem problemlos an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Dadurch wird eine effiziente und zuverlässige Verarbeitung großer Datenmengen ermöglicht.
• Darüber hinaus bietet das Sensorsystem eine hohe Genauigkeit und Präzision bei der Bestimmung der Position der V-Formation. Durch die Kombination des Sensorelements mit dem computerimplementierten Verfahren der Random Forest Regression werden mögliche Messfehler minimiert und die Messgenauigkeit maximiert.
• Ein weiterer wichtiger Aspekt des Sensorsystems ist seine Robustheit und Zuverlässigkeit. Durch die Verwendung moderner Technologien und qualitativ hochwertiger Materialien gewährleistet das Sensorsystem eine langfristige und stabile Leistung auch unter anspruchsvollen Bedingungen.
• Zusammenfassend bietet das Sensorsystem mit der Steuervorrichtung, dem Sensorelement und dem computerimplementierten Verfahren der Random Forest Regression eine effiziente, präzise und zuverlässige Lösung zur Bestimmung der Position einer V-Formation. Die Flexibilität, Skalierbarkeit und hohe Genauigkeit des Systems machen es ideal für verschiedene Anwendungen in Bereichen wie der Luftfahrt, Logistik oder auch dem Tierverhalten. Durch die Nutzung von modernen Technologien und Materialien setzt das Sensorsystem neue Maßstäbe in der Positionsbestimmung und ermöglicht innovative Lösungen für die Herausforderungen unserer Zeit.
• Gaussian Process Regression
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems umfasst das Sensorsystem eine Steuervorrichtung zur Einstellung eines ersten Messparameters innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und eines zweiten Messparameters innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls. Ein Sensorelement ermittelt einen Sensorelementmesswert abhängig von den eingestellten Messparametern für einen bestimmten Messpunkt. Das Sensorsystem verwendet ein computerimplementiertes Verfahren der Gaussian Process Regression, das von der Steuervorrichtung angewendet wird, um den nächsten Messpunkt basierend auf dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen.
• In einer Ausprägung des Sensorsystems wird das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression eingesetzt, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Durch die präzise Bestimmung der Lage der Spitze (30) der V-Formation ermöglicht das Sensorsystem eine genaue Positionierung.
• In einer weiteren Ausprägung wird das Sensorsystem verwendet, um die Position der Spitze (30) der V-Formation in der X-Y-Ebene aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Dies ermöglicht die genaue Erfassung und Bereitstellung der Spitzenposition, die von einem übergeordneten System genutzt werden kann, um optimale Koordination und Steuerung von Prozessen zu ermöglichen, bei denen die Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder der Wert einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder der Wert einer funktionsäquivalente Informationen von Bedeutung ist.
• Das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression in Verbindung mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung ermöglicht eine präzise und effiziente Bestimmung der Position der unteren Spitze der V-Formation basierend auf den Messparametern. Dies wird erreicht, indem das Verfahren Schritte zur Optimierung der nächsten Messpunkte basierend auf der Unsicherheit der Vorhersagen verwendet und adaptiv die Verteilung der Messpunkte anpasst, um die Lage der V-Formation effizienter zu bestimmen.
• Ein weiterer Vorteil des Sensorsystems besteht darin, dass das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression auf einem speicherbasierten Medium gespeichert ist und von einem Prozessor der Steuervorrichtung ausgeführt wird. Das speicherbasierte Medium kann beispielsweise ein Computerprogrammprodukt, eine Festplatte, ein Flash-Speicher oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium (NVM) sein. Dadurch wird die Flexibilität und Skalierbarkeit des Systems erhöht.
• In einer Variante des Vorschlags umfasst die Steuervorrichtung des Sensorsystems einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher den Code für das computerimplementierte Verfahren der Gaussian Process Regression enthält und der Prozessor den Code aus dem Speicher abruft und ausführt. Dadurch wird eine effiziente Ausführung des Verfahrens gewährleistet und ermöglicht eine schnelle und präzise Bestimmung der Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder einer funktionsäquivalenten Informationen.
• Es ist zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung zusätzliche Erläuterungen der Funktionsweise des Sensorsystems und des computerimplementierten Verfahrens der Gaussian Process Regression bietet. Durch die Anwendung der Gaussian Process Regression werden die nächsten Messpunkte basierend auf den nächsten ersten und zweiten Messparametern bestimmt. Dabei werden möglichst wenige Iterationen benötigt, um eine hohe Genauigkeit und Effizienz zu gewährleisten.
• Die Verwendung der Gaussian Process Regression ermöglicht die präzise Bestimmung der Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene durch die Nutzung des ersten Messparameters als X-Koordinate und des zweiten Messparameters als Y-Koordinate. Durch die effiziente Positionserfassung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder einer funktionsäquivalenten Informationen kann das Sensorsystem in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.
• Die Steuervorrichtung des Sensorsystems speichert den bestimmten Positionswert der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder einer daraus abgeleiteten Informationen und/oder einer funktionsäquivalenten Informationen für die Verwendung durch ein übergeordnetes System. Dies ermöglicht eine nahtlose Integration des Sensorsystems in ein umfassendes System und bietet eine zuverlässige Informationsgrundlage für übergeordnete Prozesse.
• Durch die Kombination des computerimplementierten Verfahrens der Gaussian Process Regression mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung werden die Messparameter verwendet, um die Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder eine daraus abgeleitete Informationen und/oder eine funktionsäquivalente Informationen n genau zu bestimmen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Diese Integration ermöglicht eine präzise Steuerung und optimale Nutzung der V-Formation in verschiedenen Anwendungen.
• Zusammenfassend bietet das Sensorsystem mit dem computerimplementierten Verfahren der Gaussian Process Regression eine effiziente und präzise Methode zur Bestimmung der Position der V-Formation. Die Verwendung eines speicherbasierten Mediums, das den Code für das Verfahren enthält, und die Einbindung eines Prozessors ermöglichen eine optimale Ausführung des Verfahrens. Dadurch werden genaue Positionsergebnisse erzielt und eine zuverlässige Grundlage für übergeordnete Systeme bereitgestellt.
• künstliche neuronale Netzwerkmodelle
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems umfasst die Steuervorrichtung eine Prozessoreinheit (Steuervorrichtung CTR) und ein Speichermedium (RAM, NVM), wobei der Speichermedium (RAM, NVM) vorzugsweise den Code für das computerimplementierte Verfahren unter Anwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle enthält und die Prozessoreinheit den Code aus dem Speichermedium abruft und ausführt. Dadurch wird eine effiziente Ausführung des Verfahrens gewährleistet und ermöglicht eine schnelle und präzise Bestimmung der Lage der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information.
• In einer Variante des Vorschlags wird das computerimplementierte Verfahren unter Anwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle verwendet, um die Lage der V-Formation in der X-Y-Ebene basierend auf dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Durch die Anwendung dieses Verfahrens mit möglichst wenigen Iterationen wird eine hohe Genauigkeit und Effizienz bei der Positionserfassung erreicht.
• Die Steuervorrichtung des Sensorsystems hält die bestimmte Position der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder eine daraus abgeleitete Information und/oder eine funktionsäquivalente Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereit. Dadurch wird eine nahtlose Integration des Sensorsystems in ein umfassendes System ermöglicht und eine zuverlässige Informationsgrundlage für übergeordnete Prozesse geschaffen.
• Das computerimplementierte Verfahren unter Anwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle ist vorzugsweise auf einem speicherbasierten Medium gespeichert, wie beispielsweise einem RAM (Random Access Memory) oder einem NVM (Non-Volatile Memory), und wird von der Prozessoreinheit der Steuervorrichtung ausgeführt. Diese Speicherung und Ausführung ermöglichen eine optimale Nutzung und Skalierbarkeit des Verfahrens.
• Das Sensorsystem bietet somit eine effiziente und präzise Methode zur Bestimmung der Lage der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information. Durch die Verwendung künstlicher neuronaler Netzwerkmodelle in Kombination mit dem Sensorelement und der Steuervorrichtung werden die Messparameter verwendet, um die Position präzise zu bestimmen und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung und optimale Nutzung der V-Formation in verschiedenen Anwendungen.
• Weiterhin ist das Sensorsystem flexibel und vielseitig einsetzbar, da es verschiedene Arten von speicherbasierten Medien unterstützt, wie beispielsweise Computerprogrammprodukte, Festplatten, Flash-Speicher oder andere nichtflüchtige Speichermedien. Dadurch kann das Sensorsystem an die spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten der jeweiligen Anwendung angepasst werden.
• Gradientenbasierte Optimierung
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird ein computerimplementiertes Verfahren der gradientenbasierten Optimierung angewendet, um die genaue Position der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Position in der X-Y-Ebene zu bestimmen. Das Verfahren nutzt die Steuervorrichtung, um den nächsten Messpunkt basierend auf den ersten und zweiten Messparametern mit möglichst wenigen Iterationen zu ermitteln.
• Das Sensorsystem ermöglicht eine präzise Bestimmung der Position der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Position durch die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung. Die Steuervorrichtung stellt sicher, dass der erste und zweite Messparameter innerhalb ihrer jeweiligen Intervalle eingestellt werden, um genaue Messwerte zu erzielen. Durch die Anwendung des Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung werden die nächsten Messpunkte mit hoher Effizienz und Genauigkeit bestimmt, wodurch eine präzise Positionserfassung ermöglicht wird.
• Die Kombination aus dem Sensorelement und der Steuervorrichtung ermöglicht die genaue Bestimmung der Position der Spitze 30 der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Position. Das Sensorsystem kann die Positionsinformationen für eine Vielzahl von Anwendungen bereitstellen, wie beispielsweise in der Luftfahrt, Robotik, Logistik und Landwirtschaft.
• Die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung bietet zahlreiche Vorteile. Durch die Nutzung des Gradienten des Sensorelementmesswerts nach den Messparametern können genaue und effiziente Messpunkte ermittelt werden. Das Verfahren ermöglicht zudem adaptive Schritte, um die Schrittweite oder das Schrittverfahren anzupassen, was zu einer verbesserten Anpassungsfähigkeit führt. Zusätzlich können weitere Optimierungstechniken wie konjugierte Gradienten oder L-BFGS eingesetzt werden, um eine noch effizientere und genauere Bestimmung der Positionen zu erreichen.
• Das Sensorsystem umfasst vorzugsweise die Steuervorrichtung umfasst einen Prozessor und einen nichtflüchtigen Speicher, der den Code für das computerimplementierte Verfahren der gradientenbasierten Optimierung enthält. Dadurch kann der Prozessor den Code abrufen und ausführen, um die Bestimmung der Positionen der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen zu ermöglichen. Die Verwendung eines nichtflüchtigen Speichermediums gewährleistet, dass der Code dauerhaft gespeichert und jederzeit abgerufen werden kann.
• Die Benutzerschnittstelle des Sensorsystems ermöglicht es dem Benutzer, die Einstellungen der Messparameterintervalle anzupassen und die Ergebnisse der Positionserfassung abzurufen. Dadurch wird eine benutzerfreundliche Anpassung an unterschiedliche Anforderungen und Anwendungsszenarien ermöglicht.
• Das Sensorsystem ist in der Lage, die Position der Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Position in Echtzeit zu bestimmen und die Ergebnisse an ein übergeordnetes System zu übermitteln. Dies ermöglicht eine Echtzeitüberwachung und -verarbeitung der Positionsdaten für eine schnelle Reaktion und Entscheidungsfindung.
• Zusätzlich zur Beschreibung des Sensorsystems umfasst die Patentanmeldung auch weitere Ansprüche. In einer Variante des Vorschlags kann eine computerimplementierte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden. Diese Vorrichtung umfasst einen Prozessor (Steuervorrichtung CTR) und einen Speicher (RAM, NVM), der den Code für das computerimplementierte Verfahren enthält und vom Prozessor (Steuervorrichtung CTR) abgerufen und ausgeführt wird.
• Ein weiteres Speichermedium (RAM, NVM) kann verwendet werden, um den Code für das computerimplementierte Verfahren zu speichern. Dieses Speichermedium (RAM, NVM) wird in Verbindung mit der Steuervorrichtung des Sensorsystems verwendet.
• Eine Benutzerschnittstelle ermöglicht die Einstellung der Messparameterintervalle und den Abruf der Ergebnisse der Positionserfassung. Dadurch wird dem Benutzer eine einfache Interaktion mit dem Sensorsystem ermöglicht.
• Das übergeordnete System kommuniziert mit dem Sensorsystem und empfängt die Positionsergebnisse. Diese Ergebnisse können für weitere Verarbeitung oder Anzeige verwendet werden, um beispielsweise ein koordiniertes Verhalten von mehreren Sensorsystemen zu ermöglichen. Durch den Austausch von Positionsdaten zwischen den einzelnen Sensorsystemen können sie gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten, wie zum Beispiel der Überwachung eines großen Gebiets oder der Durchführung kooperativer Prozesse und Verfahren.
• Darüber hinaus bietet das Sensorsystem die Möglichkeit zur Integration mit anderen Systemen oder Plattformen. Zum Beispiel könnte es in ein Flugzeug oder eine Drohne integriert werden, um eine präzise Positionsbestimmung während des Fluges durch Nutzung des Erdmagnetfeldes zu ermöglichen. Es könnte auch in autonome Fahrzeuge integriert werden, um deren Navigation zu verbessern und Kollisionen zu vermeiden.
• Das Sensorsystem könnte auch in der Landwirtschaft eingesetzt werden, um die Position von landwirtschaftlichen Geräten oder Fahrzeugen zu bestimmen und sie bei der Ausführung von Aufgaben wie dem Pflügen, Säen oder Ernten zu unterstützen. Die präzise Positionsbestimmung kann dazu beitragen, die Effizienz und Genauigkeit landwirtschaftlicher Prozesse zu verbessern.
• Des Weiteren könnte das Sensorsystem in der Robotik verwendet werden, um die Position von Robotern in einer Produktionsumgebung oder in anderen Anwendungen zu erfassen. Dadurch können Roboter präzise Aufgaben ausführen, Kollisionen vermeiden und effizient mit anderen Robotern oder menschlichen Arbeitskräften zusammenarbeiten.
• Insgesamt ermöglicht das beschriebene Sensorsystem mit seinem computerimplementierten Verfahren der gradientenbasierten Optimierung eine präzise und effiziente Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Durch die Integration in verschiedene Systeme und Anwendungen eröffnet es vielfältige Möglichkeiten zur Verbesserung von Prozessen, Sicherheit und Koordination.
• Gradientenabstieg
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems kommuniziert das übergeordnete System mit dem Sensorsystem und empfängt die Positionsergebnisse. Diese Ergebnisse, die die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information repräsentieren, können für weitere Verarbeitung oder Anzeige verwendet werden, um beispielsweise ein koordiniertes Verhalten von mehreren Sensorsystemen zu ermöglichen.
• Das Sensorsystem nutzt ein computerimplementiertes Verfahren des Gradientenabstiegs, um mit möglichst wenigen Iterationen die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information aus erstem Messparameter als X-Koordinate und zweitem Messparameter als Y-Koordinate zu bestimmen. Das Verfahren des Gradientenabstiegs ermöglicht eine effiziente und genaue Positionsbestimmung, indem es adaptive Schritte zur Anpassung der Schrittweite oder des Schrittverfahrens verwendet. Dadurch kann der nächste Messpunkt präzise ermittelt werden.
• Um die Genauigkeit und Effizienz weiter zu verbessern, können dem computerimplementierten Verfahren des Gradientenabstiegs auch weitere Optimierungstechniken wie konjugierte Gradienten oder L-BFGS (Limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno) hinzugefügt werden. Diese Techniken tragen dazu bei, die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information noch genauer zu bestimmen.
• Um die Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen, verfügt die Steuervorrichtung über eine Benutzerschnittstelle, die es dem Benutzer ermöglicht, Einstellungen wie das erste Messparameterintervall und das zweite Messparameterintervall anzupassen. Darüber hinaus können die Ergebnisse der Positionsbestimmung über die Benutzerschnittstelle abgerufen werden.
• Das Sensorsystem ist in der Lage, die Position der unteren Spitze 30 der V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information in Echtzeit zu bestimmen und die Ergebnisse an das übergeordnete System in Echtzeit zu übermitteln. Dadurch wird eine Echtzeitüberwachung und - steuerung ermöglicht.
• Zur Implementierung des beschriebenen Verfahrens ist eine computerimplementierte Vorrichtung vorgesehen, die einen Prozessor und einen Speicher umfasst. Der Speicher enthält den Code für das computerimplementierte Verfahren des Gradientenabstiegs, während der Prozessor den Code aus dem Speicher abruft und ausführt.
• Zusätzlich ist vorzugsweise ein nichtflüchtiges Speichermedium (NVM) vorgesehen, das den Code für das computerimplementierte Verfahren des Gradientenabstiegs speichert und in Verbindung mit der Steuervorrichtung des Sensorsystems verwendet wird. Dadurch kann das Verfahren auch auf andere Systeme oder Plattformen übertragen und dort genutzt werden
• Die Benutzerschnittstelle ermöglicht es dem Benutzer, die Messparameterintervalle anzupassen und die Ergebnisse der Positionsbestimmung abzurufen. Dies erhöht die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Sensorsystems. Der Benutzer kann die Messparameterintervalle je nach den spezifischen Anforderungen und Umgebungsbedingungen anpassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Der Benutzer kann eine Vorrichtung sein.
• Darüber hinaus ermöglicht die Benutzerschnittstelle dem Benutzer einen bequemen Zugriff auf die ermittelten Positionsdaten der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Diese Informationen können für verschiedene Zwecke genutzt werden, beispielsweise zur Überwachung und Analyse der V-Formation oder zur Integration in ein übergeordnetes System.
• Die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens des Gradientenabstiegs in Verbindung mit adaptiven Schritten und weiteren Optimierungstechniken gewährleistet eine effiziente und genaue Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Durch die Anpassung der Schrittweite oder des Schrittverfahrens kann das Sensorsystem die Position mit hoher Präzision bestimmen und gleichzeitig den Berechnungsaufwand minimieren.
• Die Echtzeitfähigkeit des Sensorsystems ermöglicht eine schnelle und kontinuierliche Erfassung der Positionsdaten der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen. Dies ist besonders wichtig in Anwendungen, in denen Echtzeitinformationen erforderlich sind, um beispielsweise eine reibungslose Navigation oder Koordination mehrerer Sensorsysteme zu gewährleisten.
• Die Implementierung des computerimplementierten Verfahrens des Gradientenabstiegs in einer computerimplementierten Vorrichtung mit Prozessor (Steuervorrichtung CTR) und Speicher (RAM, NVM) bietet eine effiziente und flexible Lösung. Der Code für das Verfahren kann auf dem Speichermedium als Speicher (RAM, NVM) gespeichert und bei Bedarf vom Prozessor abgerufen und ausgeführt werden. Dadurch wird eine einfache Integration des Sensorsystems in bestehende Systeme oder Plattformen ermöglicht.
• Das nichtflüchtige Speichermedium (NVM) dient als zuverlässige und dauerhafte Aufbewahrung des Codes für das Verfahren. Dadurch kann das Sensorsystem auch nach einem Neustart oder einem Stromausfall seine Funktionalität beibehalten und nahtlos wieder aufgenommen werden.
• Insgesamt ermöglicht das Sensorsystem mit dem computerimplementierten Verfahren des Gradientenabstiegs eine präzise, effiziente und Echtzeit-Positionsbestimmung der unteren Spitze 30 der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information. Die Benutzerschnittstelle, die Anpassungsmöglichkeiten und die Integration in bestehende Systeme tragen zur Vielseitigkeit und Anwendbarkeit des Sensorsystems bei. Durch die Verbesserung der Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen in verschiedenen Anwendungsbereichen kann das Sensorsystem zu einer optimierten Leistung und Effizienz beitragen.
• stochastischer Gradientenabstieg
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird ein computerimplementiertes Verfahren des stochastischen Gradientenabstiegs eingesetzt, um den nächsten Messpunkt aus dem nächsten ersten und zweiten Messparameter zu bestimmen. Dadurch wird die Lage der Spitze 30 der V-Formation oder eine funktionsäquivalenten Information in der X-Y-Ebene mit möglichst wenigen Iterationen ermittelt. Das Verfahren nutzt den ersten Messparameter als X-Koordinate und den zweiten Messparameter als Y-Koordinate. Die Steuervorrichtung des Sensorsystems wendet adaptive Schritte an, um die Schrittweite oder das Schrittverfahren anzupassen, was eine effiziente und genaue Positionsbestimmung ermöglicht.
• Die Verwendung des stochastischen Gradientenabstiegs in Verbindung mit adaptiven Schritten ermöglicht es dem Sensorsystem, präzise Messpunkte zu bestimmen und die Position der Spitze 30 der V-Formation oder eine funktionsäquivalenten Information genau zu erfassen. Durch die Anpassung der Schrittweite oder des Schrittverfahrens kann das Sensorsystem die Position mit hoher Präzision bestimmen und gleichzeitig den Berechnungsaufwand minimieren.
• Die Verwendung von weiteren Optimierungstechniken wie Momentum oder Nesterov Momentum verbessert die Effizienz des stochastischen Gradientenabstiegs und trägt zu einer genaueren Positionsbestimmung bei. Diese Techniken ermöglichen es dem Sensorsystem, schneller konvergierende Lösungen zu finden und potenzielle lokale Minima zu überwinden.
• Die Steuervorrichtung des Sensorsystems ist mit einer Benutzerschnittstelle ausgestattet, die es dem Benutze, der auch eine Vorrichtung sein kann, r ermöglicht, das Messparameterintervall anzupassen und die Ergebnisse der Positionsbestimmung der V-Formation, insbesondere der Spitze (30) der V-Formation, und/oder daraus abgeleiteter Informationen und/oder funktionsäquivalenter Informationen abzurufen. Die Benutzerschnittstelle bietet interaktive Einstellungsmöglichkeiten, z. B. Schieberegler oder Eingabefelder, um das Messparameterintervall anzupassen. Darüber hinaus wird sie vorzugsweise der beabsichtigten Benutzung durch menschliche Benutzer so ausgelegt, dass sie eine grafische Benutzeroberfläche bereitstellt, die die Position der Spitze 30 der V-Formation oder die funktionsäquivalente Information auf einem Diagramm in der X-Y-Ebene visuell darstellt und die numerischen Koordinaten anzeigt.
• Durch die Verwendung des computerimplementierten Verfahrens des stochastischen Gradientenabstiegs in Verbindung mit adaptiven Schritten und weiteren Optimierungstechniken gewährleistet das Sensorsystem eine effiziente und genaue Positionsbestimmung der V-Formation und/oder einer funktionsäquivalenten Information. Die Benutzerschnittstelle ermöglicht eine einfache Anpassung der Messparameterintervalle und den bequemen Zugriff auf die Ergebnisse. Diese Funktionen tragen zur Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Sensorsystems bei.
• Das Sensorsystem kann die Position der Spitze 30 der V-Formation oder eine funktionsäquivalente Information in Echtzeit bestimmen und die Ergebnisse in Echtzeit an ein übergeordnetes System übermitteln. Dies ermöglicht eine schnelle und kontinuierliche Erfassung der Positionsdaten und ist besonders wichtig in Anwendungen, in denen Echtzeitinformationen erforderlich sind, beispielsweise für eine präzise Navigation oder die Koordination mehrerer Sensorsysteme.
• Gradientenbasierte Optimierung
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparmeterintervalls einzustellen und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Ein Sensorelement ist ebenfalls vorhanden, das abhängig von den eingestellten Messparametern einen Sensorelementmesswert liefert. Die Steuervorrichtung wendet ein computerimplementiertes Verfahren der gradientenbasierten Optimierung an, um den nächsten Messpunkt basierend auf den nächsten Messparametern zu bestimmen. Des Weiteren umfasst das Sensorsystem ein System zur Bestimmung der Position der Spitze einer V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information, wobei die Position durch die X-Koordinate des ersten Messparameters und die Y-Koordinate des zweiten Messparameters definiert ist. Eine Speichervorrichtung dient dazu, die bestimmte Position der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitzuhalten. Zudem gibt es eine Benutzerschnittstelle, die es ermöglicht, die Messparameterintervalle einzustellen und die Ergebnisse der Position der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information abzurufen. Dabei kann eine Vorrichtung ein benutzer sein.
• In einer Variante des Vorschlags kann eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem vorausgehenden Abschnitt bereitgestellt werden. Diese Vorrichtung umfasst einen Prozessor (Steuervorrichtung CTR) zur Ausführung des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung und zur Steuerung des Sensorsystems. Des Weiteren ist ein Speicher vorhanden, der den Code für das computerimplementierte Verfahren und die erforderlichen Daten speichert. Ein nichtflüchtiges Speichermedium wird in Verbindung mit der Steuervorrichtung des Sensorsystems verwendet, um den Code für das Verfahren und die erforderlichen Daten zu speichern.
• Die Steuervorrichtung des Sensorsystems kann in einer Ausführungsform eine adaptive Schrittweitenanpassung im Rahmen des computerimplementierten Verfahrens der gradientenbasierten Optimierung durchführen, um die Konvergenz des Verfahrens zu verbessern. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung eine Schrittverfahrensanpassung im Rahmen des Verfahrens durchführen, um die Effizienz zu optimieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Steuervorrichtung eine adaptive Anpassung der Messparameterintervalle basierend auf dem Verlauf des gradientenbasierten Optimierungsverfahrens durchführt, um die Suche nach der Position der V-Formation zu beschleunigen.
• Das Sensorelement und/oder das Sensorsystem können eine Rauschunterdrückungsfunktion aufweisen, um Störeinflüsse auf die Messwerte zu reduzieren und die Genauigkeit der Bestimmung der Position der V-Formation zu verbessern. Die Benutzerschnittstelle kann zusätzlich eine Visualisierung der Position der V-Formation auf der X-Y-Ebene ermöglichen, um dem Benutzer eine intuitive Darstellung der ermittelten Position zu bieten. Die Speichervorrichtung kann weitere Informationen über die V-Formation speichern, um eine umfassende Charakterisierung zu ermöglichen.
• Das computerimplementierte Verfahren der gradientenbasierten Optimierung kann verschiedene Optimierungstechniken verwenden, um den nächsten Messpunkt basierend auf den nächsten Messparametern zu bestimmen. Beispiele für solche Techniken sind das steepest-descent-Verfahren oder das Newton-Verfahren. Die Auswahl der geeigneten Optimierungstechnik kann von den spezifischen Anforderungen des Sensorsystems abhängen.
• Die Bestimmung der Position der Spitze einer V-Formation in der X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information kann in verschiedenen Anwendungen nützlich sein. Zum Beispiel könnte das Sensorsystem in der Luftfahrt eingesetzt werden, um die Position einer Flugzeugformation zu bestimmen. In der Robotik könnte es verwendet werden, um die Position eines Roboters zu ermitteln. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und hängen von den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Systems ab.
• Insgesamt bietet das vorgeschlagene Sensorsystem mit dem computerimplementierten Verfahren der gradientenbasierten Optimierung eine effiziente und präzise Methode zur Bestimmung der Position einer V-Formation. Durch die Integration von Funktionen wie Rauschunterdrückung, Visualisierung und Speicherung wird eine umfassende Charakterisierung der V-Formation ermöglicht. Dies kann zu einer verbesserten Steuerung, Überwachung oder Analyse in verschiedenen Anwendungsbereichen führen.
• Simulated Annealing
• Das Sensorsystem umfasst eine Steuervorrichtung, die dazu dient, einen ersten Messparameter innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und einen zweiten Messparameter innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls einzustellen. Ein Sensorelement ermittelt einen Sensorelementmesswert in Abhängigkeit von den eingestellten Messparametern. Das Sensorsystem ist vorzugsweise in der Lage, Messpunkte im kartesischen Koordinatensystem zu bilden, wobei der erste Messparameter die x-Koordinate auf der x-Achse und der zweite Messparameter die y-Koordinate auf der y-Achse bestimmt und der Sensorelementmesswert die z-Koordinate auf der z-Achse bestimmt.
• Des Weiteren kann das Sensorsystem die Position 30 der unteren Spitze einer V-Formation auf der X-Y-Ebene oder eine funktionsäquivalente Information, die aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate abgeleitet werden kann, bestimmen und ausgeben.
• Für die Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information wird von der Steuervorrichtung das computerimplementierte Verfahren des Simulated Annealings angewendet. Dieses Verfahren ermöglicht es, den nächsten Messpunkt basierend auf den nächsten Messparametern zu bestimmen, um die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen. Die berechnete Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information wird dann für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitgehalten.
• Zusätzlich zu den oben genannten Merkmalen umfasst das Sensorsystem weitere funktionale Eigenschaften und Vorteile. Eine Kommunikationsschnittstelle des Sensorsystems (z.B. eine Datenschnittstelle) ermöglicht die Übertragung der ermittelten Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information an das übergeordnete System. Eine Speichereinheit in der Steuervorrichtung enthält ein Speichermedium, auf dem das computerimplementierte Verfahren des Simulated Annealings gespeichert ist. Eine Datenanalyseeinheit (z.B. als Teil der Steuervorrichtung CTR und/oder Mustererkennungsvorrichtung MEV) führt eine Analyse der erfassten Sensorelementmesswerte und/oder des Filterausgangssignals (S4) durch, um Muster oder Strukturen zu erkennen und die Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information zu verbessern.
• Die Benutzerschnittstelle ermöglicht es einem Benutzer, Eingaben für die Anpassung der Messparameter und die Steuerung des Verfahrens des Simulated Annealings vorzunehmen. Der Benutzer kann eine Vorrichtung sein. Eine Kalibrierungseinheit (z.B. als Teil der Steuervorrichtung CTR und/oder Mustererkennungsvorrichtung MEV) ermöglicht es, das Sensorsystem basierend auf bekannten Referenzwerten zu kalibrieren und eine genaue Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information sicherzustellen.
• Durch die Verwendung einer hochauflösenden Sensorik im Sensorelement werden präzise Sensorelementmesswerte geliefert, was zu einer genauen Bestimmung der Position 30 führt. Dies ermöglicht eine präzise Lokalisierung der unteren Spitze der V-Formation oder eine genaue Bestimmung der funktionsäquivalenten Information.
• Nelder-Mead-Algorithmus
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems erfolgt die Einstellung eines ersten Messparameters innerhalb eines ersten Messparameterintervalls und eines zweiten Messparameters innerhalb eines zweiten Messparameterintervalls durch eine Steuervorrichtung. Durch ein Sensorelement wird ein Sensorelementmesswert für einen eingestellten Messpunkt basierend auf dem ersten Messparameter und dem zweiten Messparameter ermittelt. Der Messwert des Sensorelements wird in ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem eingetragen, wobei die x-Koordinate auf der x-Achse durch den ersten Messparameter und die y-Koordinate auf der y-Achse durch den zweiten Messparameter bestimmt werden. Die z-Koordinate auf der z-Achse wird durch den Messwert des Sensorelements bestimmt. Eine Positionserkennungseinheit erkennt, dass die Maxima des Betrags des Gradienten des Messwerts des Sensorelements nach der x-Koordinate und der y-Koordinate eine V-Formation auf der X-Y-Ebene mit einer Spitze 30 dieser V-Formation ergeben. Die Aufgabe des Sensorsystems besteht darin, die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information zu bestimmen und auszugeben.
• Gemäß einer Ausprägung des Sensorsystems gemäß dem vorausgehenden Abschnitt wird die Steuervorrichtung den Nelder-Mead-Algorithmus, ein computerimplementiertes Verfahren, zur Bestimmung des nächsten Messpunkts aus einem nächsten ersten Messparameter und einem nächsten zweiten Messparameter anwenden. Dadurch wird die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information berechnet und für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereitgestellt. Der Nelder-Mead-Algorithmus ist eine heuristische Optimierungsmethode, die auf einem iterativen Prozess zur Anpassung der Messparameter basiert, um die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder die funktionsäquivalente Information mit möglichst wenigen Iterationen zu bestimmen. Dies ermöglicht eine effiziente und genaue Positionserkennung.
• Die Steuervorrichtung des Sensorsystems kann auch ein gesondertes Speichermedium umfassen, wobei das Speichermedium die aktuellen Werte des ersten Messparameters, des zweiten Messparameters und des Sensorelementmesswerts speichert. Dadurch wird der Nelder-Mead-Algorithmus iterativ durchgeführt, um die Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information zu bestimmen.
• Zur Überprüfung der Konvergenz der Berechnung der Position 30 dieser unteren Spitze dieser V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder der funktionsäquivalenten Information kann die Steuervorrichtung eine Konvergenzkriteriumsprüfung durchführen und die Iterationen des Nelder-Mead-Algorithmus entsprechend beenden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Positionserkennung zuverlässig und präzise erfolgt.
• Um Fehler in den Messungen des Sensorelements zu erkennen und zu korrigieren, kann die Steuerungsvorrichtung ein Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren verwenden. Dieses Verfahren ermöglicht es, Fehler in den Messungen des Sensorelements zu identifizieren und zu beheben.
• Das Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren kann verschiedene Techniken umfassen, je nach den spezifischen Anforderungen des Systems. Eine Möglichkeit besteht darin, die erfassten Daten mit vordefinierten Schwellenwerten zu vergleichen. Wenn die Messwerte außerhalb der erwarteten Grenzen liegen, wird ein Fehler erkannt. In solchen Fällen kann die Steuervorrichtung geeignete Korrekturmaßnahmen ergreifen, um die Genauigkeit der Positionserkennung zu verbessern.
• Eine andere Möglichkeit besteht darin, statistische Methoden zur Fehlererkennung und -korrektur anzuwenden. Hierbei werden die Messwerte analysiert, um Abweichungen und Anomalien zu identifizieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen kann die Steuervorrichtung Fehlerkorrekturen durchführen, indem sie beispielsweise die Datenfilterung anpasst oder die Messwerte neu berechnet.
• Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung auch auf Redundanz setzen, indem sie mehrere Sensorelemente verwendet. Durch den Vergleich der Messwerte der verschiedenen Sensorelemente kann die Vorrichtung Fehler erkennen und korrigieren, indem sie beispielsweise Ausreißerwerte eliminieren oder den Durchschnitt der Messungen verwendet.
• Insgesamt dient die Fehlererkennungs- und Korrekturfunktion dazu, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Positionserkennung zu gewährleisten. Indem potenzielle Fehler erkannt und korrigiert werden, kann die Steuervorrichtung eine präzise Bestimmung der Position der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information ermöglichen.
• Partikelschwarmoptimierung (PSO)
• In einer weiteren Ausgestaltung des Sensorsystems wird das computerimplementierte Verfahren der Partikelschwarmoptimierung (PSO) angewendet, um den nächsten Messpunkt aus dem nächsten ersten Messparameter und dem nächsten zweiten Messparameter zu bestimmen. Dabei simuliert die Steuervorrichtung eine Gruppe von Partikeln im mehrdimensionalen Suchraum, wobei jedes Partikel einen Satz von Messparametern repräsentiert. Die Partikel suchen nach dem Optimum der V-Formation, wobei die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder eine funktionsäquivalente Information aus dem ersten Messparameter als X-Koordinate und dem zweiten Messparameter als Y-Koordinate maximiert wird.
• Das computerimplementierte Verfahren der Partikelschwarmoptimierung (PSO) verwendet eine Aktualisierungsfunktion für die Partikelpositionen, bei der die Partikel ihre Position basierend auf ihren aktuellen Positionen, ihren individuellen besten Positionen und den besten Positionen anderer Partikel aktualisieren. Dies führt zu einer Konvergenz zum Optimum der V-Formation und ermöglicht eine präzise Positionsermittlung.
• Um eine zu schnelle Konvergenz oder ein Verlassen des Suchraums zu verhindern und eine umfassende Erkundung des Suchraums zu gewährleisten, wendet das computerimplementierte Verfahren der PSO verschiedene Geschwindigkeits- und Bewegungseinschränkungen für die Partikel an.
• Das PSO-Verfahren verwendet ein vordefiniertes Abbruchkriterium, um den Suchprozess zu beenden. Dies kann geschehen, wenn eine bestimmte Anzahl von Iterationen erreicht ist oder eine vordefinierte Genauigkeit der Ermittlung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder der funktionsäquivalenten Information erreicht wurde. Dadurch wird eine effiziente und genaue V-Formationserkennung gewährleistet.
• Um eine effiziente und genaue V-Formationserkennung zu ermöglichen, verwendet das computerimplementierte Verfahren der PSO eine adaptive Parameteranpassung. Die Steuervorrichtung passt die Parameter des PSO-Verfahrens basierend auf dem Fortschritt des Suchprozesses und der Qualität der ermittelten Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene und/oder der ermittelten funktionsäquivalenten Information an.
• Das PSO-Verfahren enthält eine stochastische Komponente, die zufällige Schwankungen in den Partikelpositionen einführt. Dadurch wird eine breitere Exploration des Suchraums ermöglicht und das Risiko von lokalen Optima verringert.
• Um eine schnellere Konvergenz und eine bessere Positionsermittlung zu erreichen, passt die Steuervorrichtung die Schrittweite der Partikel basierend auf der Konvergenzgeschwindigkeit und dem Fortschritt des Suchprozesses an. Dadurch wird eine effektive und effiziente Suche im Suchraum ermöglicht.
• Um eine höhere Genauigkeit der Positionsermittlung zu erzielen, führen die Partikel in der Nähe vielversprechender Positionen 30 der unteren Spitze der V-Formation in der Mitte der V-Formation eine enge Spiralbewegung aus. Diese Spirale ermöglicht es den Partikeln, ihre Positionen feiner anzupassen und eine genauere Erfassung der Zielposition zu ermöglichen. Währenddessen halten die äußeren Partikel ihre Positionen stabil, um die Form der V-Formation beizubehalten und die Stabilität des Schwarmes zu gewährleisten.
• Durch diese Kombination aus enger Spiralbewegung und Beibehaltung der V-Formation können die Partikel ihre Positionen kontinuierlich verbessern und die Zielverfolgungsgenauigkeit erhöhen. Darüber hinaus ermöglicht die enge Zusammenarbeit innerhalb des Schwarms eine effektive Informationsübertragung zwischen den Partikeln, was zu einer optimierten Positionsermittlung führt.
• Das Verhalten der Partikel in der V-Formation ist ein Beispiel für ein kooperatives Verhalten, das in der Schwarmintelligenz häufig beobachtet wird. Durch die Zusammenarbeit und Kommunikation innerhalb des Schwarms können komplexe Aufgaben effizienter und genauer gelöst werden. Dieses Prinzip wird in verschiedenen Bereichen wie Robotik, Optimierungsalgorithmen und künstlicher Intelligenz angewendet, um vielfältige Probleme zu lösen und innovative Lösungen zu finden.
• Genetische Algorithmen
• In einer Ausprägung des vorgeschlagenen Sensorsystems zur Bestimmung der Position 30 der Spitze einer V-Formation in einer X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information werden folgende Komponenten verwendet:
• Das Sensorsystem umfasst ein Sensorelement, das Messwerte abhängig von einem ersten und einem zweiten Messparameter erfasst. Ein Paar aus erstem und zweitem Messparameter bildet jeweils einen Messpunkt. Um die Messparameter innerhalb vordefinierter Messparmeterintervalle einzustellen, wird eine Steuervorrichtung verwendet.
• Ein computerimplementiertes Verfahren, das vorzugsweise computerimplementiert genetische Algorithmen nutzt, kommt zum Einsatz, um den nächsten Messpunkt basierend auf dem nächsten ersten und zweiten Messparameter zu bestimmen. Dieses Verfahren ermöglicht eine effiziente Positionsbestimmung der Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information.
• Eine Ausgabeeinheit dient vorzugsweise dazu, die Position 30 der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information bereitzustellen. Dabei wird vorzugsweise der erste Messparameter als X-Koordinate und der zweite Messparameter als Y-Koordinate verwendet. Diese Informationen können von einem übergeordneten System genutzt werden.
• Das computerimplementierte Verfahren nutzt vorzugsweise ein Speichermedium (RAM, NVM) zur Speicherung der Daten, Parameter und Zwischenergebnisse des genetischen Algorithmus. Durch die Anwendung des genetischen Algorithmus wird die Position der Spitze der V-Formation oder der funktionsäquivalenten Information mit möglichst wenigen Iterationen bestimmt. Dabei werden die Messparameter durch den genetischen Algorithmus optimiert, um eine effiziente Positionsbestimmung zu gewährleisten.
• Das Sensorsystem weist vorzugsweise eine Datenschnittstelle zur Kommunikation der Steuervorrichtung (CTR) mit dem übergeordneten System auf, um die Position 30 der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information bereitzustellen.
• Das Sensorelement des Sensorsystems ist vorzugsweise ein neuartiges und erfinderisches Element, das den Messwert in Abhängigkeit von den Messparametern ermittelt und liefert. Dies ermöglicht eine präzise Positionsbestimmung der Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information.
• Das computerimplementierte Verfahren der genetischen Algorithmen verwendet vorzugsweise eine Mehrpunkt-Suche, bei der mehrere Messpunkte gleichzeitig im Suchraum erkundet werden. Dadurch wird die Effizienz des Verfahrens zur Positionsbestimmung der V-Formation gesteigert.
• Das Sensorsystem verfügt über vorzugsweise eine Fehlererkennungs- und -korrekturfunktion, die es ermöglicht, Messfehler, Ausreißer oder Störungen im Messprozess zu identifizieren und zu eliminieren. Dadurch wird eine präzise Positionsbestimmung gewährleistet.
• Zusätzlich bietet das Sensorsystem eine Datensicherungsfunktion, um die gespeicherten Daten langfristig zu sichern, zu archivieren oder wiederherzustellen und somit die Integrität der Messdaten zu gewährleisten.
• Das Sensorsystem ist vorzugsweise erweiterbar und kann vorzugsweise um zusätzliche Komponenten oder Funktionen ergänzt werden, um den Anforderungen und Bedürfnissen der Benutzer gerecht zu werden. Mögliche Erweiterungen umfassen:
• Zusätzliche Sensoren: Je nach Anwendungsbereich können weitere Sensoren hinzugefügt werden, um zusätzliche Daten zu erfassen. Beispielsweise könnten Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren oder Luftqualitätssensoren integriert werden, um umfassendere Umweltinformationen zu liefern.
• Kommunikationsmodule: Um die Konnektivität des Sensorsystems zu verbessern, können Kommunikationsmodule wie WLAN, Bluetooth oder Mobilfunktechnologien integriert werden. Dadurch können die gesammelten Daten drahtlos an andere Geräte oder Cloud-Dienste übertragen werden.
• Datenanalyse und -verarbeitung: Durch die Integration von leistungsstarker Software kann das Sensorsystem Daten in Echtzeit mittels computerimplentierter Verfahren analysieren und verarbeiten. Dies ermöglicht eine sofortige Reaktion auf bestimmte Ereignisse oder die Durchführung komplexer computerimplementierter Algorithmen zur Extraktion wertvoller Informationen.
• Energieeffizienz: Um die Batterielebensdauer einer batteriegestützten Energieversorgung des Sensorsystems zu verlängern, kann das Sensorsystem mit energieeffizienten Komponenten ausgestattet werden. Dies umfasst beispielsweise den Einsatz von Low-Power-Mikrocontrollern, intelligentem Energiemanagement und Energierückgewinnungstechnologien.
• Benutzerschnittstellen: Um die Bedienung und Interaktion mit dem Sensorsystem zu verbessern, können zusätzliche Benutzerschnittstellen implementiert werden. Dies könnte die Integration von Touchscreens, Sprachsteuerung oder Fernbedienungen umfassen, um eine intuitive Steuerung zu ermöglichen.
• Diese Erweiterungsmöglichkeiten machen das Sensorsystem flexibel und anpassungsfähig für verschiedene Anwendungsszenarien. Benutzer können die Funktionen des Systems erweitern, um ihre spezifischen Anforderungen zu erfüllen und von den vielseitigen Möglichkeiten des Sensorsystems zu profitieren.
• Bayes'sche Optimierung
• In einer Variante des vorgeschlagenen Sensorsystems wird die Position 30 der unteren Spitze einer V-Formation in einer X-Y-Ebene oder einer funktionsäquivalenten Information bestimmt. Das Sensorsystem umfasst eine Steuervorrichtung zur Einstellung eines ersten Messparameters innerhalb eines ersten Messparmeterintervalls und eines zweiten Messparameters innerhalb eines zweiten Messparmeterintervalls. Ein Paar aus einem ersten Messparameter und einem zweiten Messparameter bildet einen Messpunkt. Ein Sensorelement erfasst einen Sensorelementmesswert abhängig von den eingestellten Messpunkten. Der Sensorelementmesswert wird in vorzugsweise ein virtuelles, dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem eingetragen. Die x-Koordinate wird durch den ersten Messparameter, die y-Koordinate durch den zweiten Messparameter und die z-Koordinate durch den Sensorelementmesswert bestimmt.
• Um die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information zu bestimmen, verwendet beispielsweise das Sensorsystem eine Bayes'sche Optimierungsfunktion. Diese Funktion implementiert ein computerimplementiertes Verfahren, um den nächsten Messpunkt aus einem nächsten ersten Messparameter und einem nächsten zweiten Messparameter zu bestimmen. Eine Positionserfassungseinheit (Mustererkennungsvorrichtung MEV, Steuervorrichtung CTR) bestimmt dann die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information aus dem bestimmten Messpunkt. Zusätzlich stellt eine Speichermediumfunktion (RAM, NVM) die Position 30 der unteren Spitze der V-Formation oder einer funktionsäquivalenten Information für die Verwendung durch ein übergeordnetes System bereit.
• Die Bayes'sche Optimierungsfunktion des Sensorsystems minimiert die Anzahl der Iterationen, die zur Bestimmung der Position 30 der unteren Spitze der V-Formation in der X-Y-Ebene oder der funktionsäquivalenten Information erforderlich sind. Dadurch wird die Effizienz des Verfahrens gesteigert und eine schnellere Positionserfassung ermöglicht.
• Das Sensorsystem kann auch als Computerprogrammproduktfunktion ausgeführt werden, das ein computerlesbares Programm bereitstellt, das die Bayes'sche Optimierungsfunktion zur Bestimmung des nächsten Messpunkts implementiert. Dadurch wird die Flexibilität des Systems erhöht und eine einfache Aktualisierung oder Erweiterung der Funktionen ermöglicht.
• Eine drahtlose und/oder drahtgebundene Kommunikationsschnittstellenfunktion beispielsweise mittels einer Datenschnittstelle ermöglicht die Übertragung von Daten oder Informationen zwischen dem Sensorsystem und anderen Geräten oder Systemen. Dies ermöglicht eine nahtlose Integration des Sensorsystems in bestehende Netzwerke oder Systeme.
• Das Sensorsystem umfasst eine Prozessoreinheit (Steuervorrichtung CTR) und ein Speichermedium (RAM, NVM) , um die Ausführung des computerimplementierten Verfahrens und die Speicherung von Daten zu ermöglichen. Dadurch wird eine effiziente Verarbeitung und Speicherung der erfassten Messdaten und Ergebnisse gewährleistet.
• Eine typischerweise computerimplementierte Fehlererkennungs- und -korrekturfunktion ist vorzugsweise im Sensorsystem integriert, um Messfehler, Ausreißer oder Störungen im Messprozess zu identifizieren und zu eliminieren. Dadurch wird die Genauigkeit der Positionserfassung verbessert und zuverlässige Ergebnisse erzielt.
• Zur Sicherung und langfristigen Aufrechterhaltung der Datenintegrität verfügt das Sensorsystem vorzugsweise über einen Speichermechanismus, der die erfassten Messdaten protokolliert und sicher in einem Speicher (RAM, NVM) ablegt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Messergebnisse auch nach der Erfassung vor Verlust oder Beschädigung geschützt sind.
• Darüber hinaus ist das Sensorsystem vorzugsweise mit einer Kalibrierungsfunktion ausgestattet, die bevorzugt regelmäßig durchgeführt wird, um die Messgenauigkeit aufrechtzuerhalten. Dabei werden interne Referenzwerte verwendet, um eventuelle Abweichungen oder Drifts zu erkennen und zu korrigieren. Durch diese regelmäßige Kalibrierung wird eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit der Positionserfassung gewährleistet.
• Ein weiteres Merkmal des Sensorsystems ist vorzugsweise die Integration einer Echtzeitüberwachungsfunktion. Diese ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der Sensordaten während des Messprozesses. Abweichungen oder Anomalien werden sofort erkannt und können schnell behoben werden, um eine unterbrechungsfreie und zuverlässige Erfassung der Positionsinformationen sicherzustellen.
• Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Sensorsystem durch die Integration einer Fehlererkennungs- und -korrekturfunktion, eines Speichermechanismus, einer Kalibrierungsfunktion und einer Echtzeitüberwachungsfunktion eine präzise, zuverlässige und sichere Positionserfassung ermöglicht. Diese Funktionen tragen dazu bei, Messfehler zu identifizieren, zu eliminieren und die Genauigkeit der Positionsinformationen zu verbessern, was wiederum zuverlässige Ergebnisse liefert.
• AB HIER NEU NUMMERIEREN
• Die Grundidee des in diesem Dokument beschriebenen Vorschlags für eine Magnetfeldkamera ist, das Fluoreszenzlicht einer magnetfeldsensitiven Fluoreszenzschicht mittels einer optischen Fluoreszenzlichtkamera zu erfassen. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, als Fluoreszenzschicht Diamantkristalle und zwar vorzugsweise Diamantnanokristalle in einem Trägermaterial als Material der Fluoreszenzschicht zu verwenden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Diamantnanokristallen um HDNV-Diamanten. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die oben angegebenen Dokument aus dem Stand der Technik. (Z.B. DE 10 2021 132 780 A1 )
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, die NV-Zentren in den Nanodiamanten der Fluoreszenzschicht mit einer Pumpstrahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge zu bestrahlen. Diese Bestrahlung der Nanodiamanten der Fluoreszenzschicht mit Pumpstrahlung regt die NV-Zentren der Nanodiamanten der Fluoreszenzschicht zur Emission von Fluoreszenzstrahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge an. Bevorzugt ist das Trägermaterial, in dem die Nanodiamanten eingebettet sind, für Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge und für Strahlung der Fluoreszenzwellenlänge transparent. Die magnetische Flussdichte B des zu vermessenden magnetischen Feldes durchdringt die Fluoreszenzschicht. Typischerweise ist die Durchdringung der Fluoreszenzschicht durch die magnetische Flussdichte B nicht homogen, sondern hängt von den magnetisierbaren Körpern und der Verteilung magnetischer Stoffe etc. in der Nähe der Fluoreszenzschicht ab. Bevorzugt ist die Orientierung der Nanodiamanten stochastisch gleichmäßig verteilt, sodass die Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren der Nanodiamanten der Fluoreszenzschicht nicht von der Richtung der magnetischen Flussdichte B, sondern nur von dem Betrag der magnetischen Flussdichte B abhängt.
• Typischerweise hängt daher die Fluoreszenzstrahlungsintensität der Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren der Fluoreszenzschicht ortsabhängig von dem ortsabhängigen Betrag der magnetischen Flussdichte am Ort des jeweiligen NV-Zentrums in der Fluoreszenzschicht ab.
• Eine Fluoreszenzkamera erfasst die ortsabhängige Intensität der Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren in einer Schichtmit paramagnetischen Zentren in einer Vielzahl von Kristallen . Hierzu umfasst die Fluoreszenzkamera bevorzugt einem zweidimensionales Array von Lichtsensoren eines Lichtsensorarrays, die für die elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzwellenlänge empfindlich sind. Beispielsweis kann das zweidimensionales Array von Lichtsensoren des Lichtsensorarrays der Fluoreszenzkamera ein CCD-Sensor-Array oder ein CMOS-Array oder ein SPAD-Array umfassen. Eine Auswerteschaltung stellt den Lichtsensoren, soweit notwendig, die ggf. erforderliche Betriebsspannung zur Verfügung. Typischerweise erzeugen die Lichtsensoren einen Fotostrom und/oder eine Fotoladung, die typischerweise proportional zur empfangenen Lichtintensität ist oder zumindest von der jeweils empfangenen Lichtintensität abhängt. Die Auswerteschaltung erfasst den Wert dieses Fotostroms bzw. der Fotoladung und ermittelt daraus pixelweise einen Messwert für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung an dem Ort der Fluoreszenzschicht der Sensorschicht, den die Optik der Fluoreszenzkamera auf das jeweilige Pixel abbildet. Die Fluoreszenzschicht umfasst Kristalle mit paramagnetischen Zentren, die in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B und der Intensität der Pumpstrahlung mit der sie bestrahlt werden, fluoreszieren. Auf diese Weise kann die Fluoreszenzkamera die einen Wert der magnetischen Flussdichte je Pixel des Fotodetektor-Arrays bestimmen, der mit einen diesem Pixel zugeordneten Bereich der Fluoreszenzschicht korrespondiert.
• Die Erfindung nutzt die Verbindung zwischen Diamantstaub und UV-Kleber und das Know-How aus Messungen von Magnetfeldern durch fasergekoppelte Messung der Fluoreszenz von NV-reichem Diamantpulver. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die unveröffentlichte deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 505.4 .
• Als Sensorelement kommt flächig auf ein Trägermaterial aufgebrachter NV-haltiger Diamantstaub (Größe beliebig, sollte jedoch möglichst im Bereich von 100nm - 2µm Partikeln liegen.) in Verbindung mit einem optisch transparenten (500nm - 850nm) Verbundmaterial (z.B. UV-Kleber oder anderen optisch transparenten Materialien, wie z.B. Glas, Glaspasten, Epoxy etc.) zum Einsatz. Dabei gibt es keine Einschränkungen für die Flächengröße und Form (z.B. gekrümmte oder flexible Flächen sind möglich). Die Schichtdicke der Sensorschicht ist dabei deutlich kleiner als die Flächenausdehnung (typ. wenige 10µm). Zusätzlich kann das Trägermaterial verspiegelt werden, um die Anregung und Detektion zu verbessern, sowie mögliches Streulicht von außerhalb des Sensors zu blockieren. Dazu können Metalle (z.B. Au, Ti, Al, Ag) auf das Trägermaterial aufgebracht werden oder dielektrische Verspiegelungen genutzt werden. Als Trägermaterial kann z.B. Keramik, (gehärtetes-) Glas oder Metall genutzt werden. Um möglichst nah mit dem Sensorelement an ein Prüfstück zu gelangen, sollte das Trägermaterial möglichst dünn ausgestaltet sein. Um die Stabilität des Trägermaterials in Verbindung mit dem Diamantmaterial zu gewährleisten, kann auf das Diamantmaterial ein weiteres (dickeres) optisch transparentes Trägermaterial aufgebracht werden.
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt für solche und andere Anwendungen mit ähnlichen Messaufgaben eine Sensorschicht vor. Dabei weist die Sensorschicht vorzugsweise ein Trägermaterial auf, in dem eine Vielzahl von Diamanten oder andere Kristalle, die paramagnetische Zentren umfassen, eingebettet sind. Ein oder mehrere oder alle Diamanten dieser Diamanten bzw. ein oder mehrere oder alle Kristalle dieser Kristalle weisen dabei ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetischen Zentren auf. Die NV-Zentren der Sensorschicht und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Sensorschicht emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung zumindest eine Fluoreszenzstrahlung. Das Besondere der in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen Sensorschicht ist, dass das Trägermaterial beispielsweise ein mittels elektromagnetischer Strahlung ausgehärtetes Trägermaterial sein kann und dass das Trägermaterial nach dem Aushärten für Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung, mit der die NV-Zentren NVZ und/oder die anderen paramagnetischen Zentren gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. In gleicherweise sollte das Trägermaterial für Strahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren im Wesentlichen transparent sein. Im Wesentlichen bedeutet dabei wiederum, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Durch die Aushärtung eines zuvor flüssigen Trägermittels ist die Fertigung einer solchen Sensorschicht besonders einfach und prozesssicher mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen.
• In einer Variante der Sensorschicht sind die Diamanten bzw. Kristalle im Trägermaterial der Sensorschicht im Wesentlichen zueinander unterschiedlich mit einer jeweils im Wesentlichen unterschiedlichen Orientierung orientiert sind. Dies hat den Vorteil, dass sich die Sensorschicht isotrop verhält und keine Vorzugsrichtung zeigt. Die Mischung verschiedenster Diamantkristalle zw. Kristalle kann die Messergebnisse homogenisieren und den Cpk-Wert verbessern.
• Das Diamantmaterial der Sensorschicht wird vorzugsweise, wenn es NV-Zentren enthält, mit grünem Licht angeregt. Dies kann z.B. durch eine oder mehrere LEDs als Lichtquelle erfolgen. Um die gezielte Anregung des Diamantmaterials zu verbessern können Linsen zur Fokussierung / Ausrichtung der Anregung verwendet werden. Die Fluoreszenzstrahlung wird anschließend mit einem Lichtsensorarray gemessen. Zur optimalen Detektion kann die Fluoreszenzemission der Fluoreszenzstrahlung mit einem Objektiv / einer Linse auf das Lichtsensorarray abgebildet werden (Fluoreszenzkamera). Alternativ kann das Diamantmaterial mit optischen Filtern auch direkt auf ein Lichtsensorarray aufgebracht werden- der Messbereich entspricht dann aber nur der der Größe des Sensorarrays. Zur Verbesserung des Kontrastes kann ein Shortpass-Filter vor der LED, also der Lichtquelle, und/oder ein Longpass-Filter vor dem Lichtsensorarray verwendet werden, wobei die Grenz-Wellenlänge des Shortpass-Filters kleiner als die des Longpass-Filters sein sollte. Das Longpass-Filter lässt typischerweise elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im technisch für die betreffende Anwendung relevanten Wellenlängenbereich größer als die Grenzwellenlänge des Longpass-Filters passieren. Das Shortpass-Filter lässt elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im technisch für die betreffende Anwendung relevanten Wellenlängenbereich kleiner als die Grenzwellenlänge des Shortpass-Filters passieren. Bevorzugt umfasst die vorgeschlagene Vorrichtung als Lichtsensorarray ein monochromes Lichtsensorarray ohne RGB-Filter und ohne Infrarotfilter.
• Das Wesentliche des hier vorgelegten Dokuments ist nun, dass es auch ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorschicht, wie sie zuvor beschrieben wurde, beschreibt und offenlegt. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:
• • Bereitstellen eines ersten Trägermaterials 16209;
• • Beschichten der Oberfläche der Oberseite des ersten Trägermaterials 9 mit einer Verspiegelung 16210;
• • Bereitstellen eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren flüssigen, zweiten Trägermaterials, wobei in das zweite, flüssige Trägermaterial eine Vielzahl von Diamanten, vorzugsweise Nanodiamanten, bzw. Kristallen, vorzugsweise Nanokristallen, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Diamanten dieser Diamanten bzw. Kristalle NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Diamanten bzw. Kristalle des zweiten, flüssigen Trägermaterials und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Diamanten bzw. Kristalle des zweiten, flüssigen Trägermaterials bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung zumindest eine Fluoreszenzstrahlung emittieren;
• • Benetzen der Oberfläche der Verspiegelung 16210 mit dem zweiten, flüssigen Trägermaterial, das die Vielzahl eingebetteter Diamanten bzw. eingebetteter Kristalle aufweist;
• • Bestrahlen der Oberfläche der Verspiegelung 16210 und die Schicht des zweiten Flüssigen Trägermaterials mit elektromagnetischer Strahlung, wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das zweite, flüssige Trägermaterial aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt. Es bildet sich eine Schicht 16211 mit Kristallen mit paramagnetischen Zentren. Bevorzugt umfasst diese Schicht eine Vielzahl von Nanokristallen, die vorzugsweise vollkommen zufällig, gleichverteilt orientiert sind, und deren Dichte vorzugsweise im Wesentlichen nicht abhängig von der Position in der Schicht ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kristallen um Diamanten. Vorzugsweise handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Bei diesem Diamantmaterial handelt es sich bevorzugt um NV-reichem Diamantstaub in einem optisch transparentem Verbundmaterial, das für elektromagnetische Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und für elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen transparent ist
• • Entfernen des nicht ausgehärteten, flüssigen, zweiten Trägermaterials insbesondere mittels eines Lösungsmittels, wobei der verbleibende Film des zweiten Trägermaterials auf der Oberfläche der Verspiegelung 16210 nach optionaler Beschichtung mit einem weiteren Trägermaterial 16212 zusammen mit den anderen Komponenten (16209, 16210, 16211, 16212) die Sensorschicht 16205 bildet.
• Typischerweise härtet das zweite, flüssige Trägermaterial nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements ermöglicht.
• Die elektromagnetischen Strahlung mit der Aushärtewellenlänge λ_H weist eine Eindringtiefe in das zweite, flüssige Trägermaterial auf, so dass das zweite Trägermaterial nur bis zu einer gewissen Dicke des Trägermaterials aushärtet und so das optische Funktionselement bildet, was im Rahmen der Ausarbeitung der technischen Lehre dieser Schrift erst als überraschendes und vorteilhaftes Vorgehen erkannt wurde.
• Die Strahlung der zur Aushärtung des zweiten flüssigen Trägermaterials verwendeten Strahlung ist bevorzugt UV-Strahlung. Ganz besonders bevorzugt ist eine Strahlung zur Aushärtung mit einer Aushärtewellenlänge λ_H zwischen 320-380nm.
• In bestimmten Anwendungsfällen können dem zweiten, flüssigen Trägermaterial Nanopartikel mit einem Durchmesser kleiner 200nm und/oder kleiner 100nm und/oder kleiner 50nm und/oder kleiner 20nm und/oder kleiner 10nm und/oder kleiner 5nm vor dem Bereitstellen beigemischt werden, sodass diese in dem Trägermaterial nach dem Aushärten eingelagert sind. Beispielsweise kann es sich um metallische Nanopartikel handeln.
• Solche metallischen Nanopartikel wechselwirken mit Diamanten in dem zweiten Trägermaterial der Sensorschicht 9 und können beispielsweise die Fluoreszenzstrahlung dieser Diamanten DM beeinflussen.
• Die optionalen metallischen Nanopartikel können beispielsweise Gold und/oder Platin und/oder Palladium und/oder Graphit und/oder Graphene und/oder Chrom und/oder Silizium und/oder Germanium und/oder Zinn und/oder Schwefel und/oder Selen und/oder Tellur und/oder Magnesium und/oder Kalzium und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Titan und/oder Zirkon und/oder Hafnium und/oder Chrom und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Eisen und/oder Ruthenium und/oder Osmium und/oder Nickel und/oder Zinn und/oder Kadmium und/oder Quecksilber und/oder Cerium und/oder Neodym und/oder Samarium und/oder Gandolinium und/oder Dysprosium und/oder Erbium und/oder Ytterbium und/oder Thorium und/oder Proactinium und/oder Uran und/oder Plutonium und/oder Mischungen derselben umfassen.
• Die Atome des Metalls der Nanopartikel umfassten naturgemäß eines oder mehrerer Elemente des Periodensystems der Elemente. Jedes dieser Elemente tritt in verschiedenen Isotopen in der Natur mit einem jeweiligen natürlichen Isotopenmischungsverhältnis auf. Jedes Isotop weit in der Natur dabei einen natürlichen Anteil entsprechend dem natürlichen Isotopenmischungsverhältnis auf. Diese Isotope können ein magnetisches Kernmoment µ aufweisen oder nichtaufweisen je nach Isotop. Die metallischen Nanopartikel weisen bevorzugt bei zumindest einem Element, das die metallischen Nanopartikel aufweisen, einen erhöhten Anteil im Isotopenmischungsverhältnis gegenüber dem natürlichen Anteil des Isotopenmischungsverhältnisses für zumindest eines der folgenden Isotope auf : ¹²C, ¹⁴C, ²⁸Si, ³⁰Si, ⁷⁰Ge,⁷²Ge, ⁷⁴Ge, ⁷⁶Ge,¹¹²Zn, ¹¹⁴Zn, ¹¹⁶Zn, ¹¹⁸Zn, ¹²⁰Zn, ¹²²Zn, ¹²⁴Zn ¹⁶O, ¹⁸O, ³²S, ³⁴S, ³⁶S, ⁷⁴Se, ⁷⁶Se, ⁷⁸Se, ⁸⁰Se, ⁸²Se, ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²⁴Te, ¹²⁶Te, ¹²⁸Te, ¹³⁰Te, ²⁴Mg, ²⁶Mg, ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca, ⁴⁸Ca, ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁸Sr, ¹³⁰Ba, ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁸Ba, ⁴⁶Ti, ⁴⁸Ti, ⁵⁰Ti, ⁹⁰Zr, ⁹⁰Zr, ⁹²Zr, ⁹⁴Zr, ⁹⁶Zr, ¹⁷⁴Hf, ¹⁷⁶Hf, ¹⁷⁸Hf, ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr, ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁸Mo, ¹⁰⁰Mo, ¹⁸⁰W, ¹⁸²W, ¹⁸⁴W, ¹⁸⁶W, ⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁸Fe, ⁹⁶Ru, ⁹⁸Ru, ¹⁰⁰Ru, ¹⁰²Ru, ¹⁰⁴Ru, ¹⁸⁴Os, ¹⁸⁶Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁹⁰Os, ¹⁹²Os ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶²Ni, ⁶⁴Ni, ¹⁰²Pd, ¹⁰²Pd, ¹⁰⁴Pd, ¹⁰⁶Pd, ¹⁰⁸Pd, ¹¹⁰Pd, ¹⁹⁰Pt, ¹⁹²Pt, ¹⁹⁴Pt, ¹⁹⁶Pt, ¹⁹⁸Pt ⁶⁴Zn, ⁶⁶Zn, ⁶⁸Zn, ⁷⁰Zn, ¹⁰⁶Cd, ¹⁰⁸Cd, ¹¹⁰Cd, ¹¹²Cd, ¹¹⁴Cd, ¹¹⁶Cd, ¹⁹⁶Hg, ¹⁹⁸Hg, ²⁰⁰Hg, ²⁰²Hg, ²⁰⁴Hg ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce, ¹⁴²Ce,¹⁴²Nd, ¹⁴⁴Nd, ¹⁴⁶Nd, ¹⁴⁸Nd, ¹⁵⁰Nd, ¹⁴⁴Sm, ¹⁴⁶Sm, ¹⁴⁸Sm, ¹⁵⁰Sm, ¹⁵²Sm, ¹⁵⁴Sm, ¹⁵²Gd, ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁸Gd, ¹⁶⁰Gd, ¹⁵⁶Dy, ¹⁵⁸Dy, ¹⁶⁰Dy, ¹⁶²Dy, ¹⁶⁴Dy, ¹⁶²Er, ¹⁶⁴Er, ¹⁶⁶Er, ¹⁶⁸Er, ¹⁷⁰Er, ¹⁶⁸Yb, ¹⁷⁰Yb, ¹⁷²Vb, ¹⁷⁴Vb, ¹⁷⁶Yb ²³²Th, ²³⁴Pa, ²³⁴U, ²³⁸U, ²⁴⁴Pu. „Erhöht“ bedeutet dabei im Sinne dieses Dokuments, dass der Anteil im Isotopenmischverhältnis der vorstehenden Isotope um 50% oder mehr erhöht ist.
• Der Wert des Ausgangssignals jedes Sensorpixel, also jeder Lichtsensor des Lichtsensorarrays, gibt dann die Magnetfeldstärke am Ort des auf dem betreffenden Sensorpixel, also dem betreffenden Lichtsensor des Lichtsensorarrays, abgebildeten Diamantmaterial-Volumens wieder. Damit ist die Ortsauflösung nur durch die abbildende Optik und die Auflösung des Lichtsensorarrays, also die Sensorauflösung, begrenzt. Eine solche Vorrichtung kann somit mehrere Megapixel Auflösung realisieren.
• Die Auswerteelektronik kann Schwankungen durch das Anregungslicht oder Inhomogenitäten im Diamantmaterial durch Verwendung von Werten einer zuvor durchgeführten Referenzmessung einer Referenzprobe herausrechnen. Die Anregung, Detektion und die optisch zugängliche Seite des Diamantmaterials befinden sich vorzugsweise in einem optisch geschlossenen Gehäuse, um den Einfluss von externem Licht zu unterdrücken.
• Für größere Sensorflächen kann entsprechend der Arbeitsabstand und Fokus der Fluoreszenzkamera angepasst werden. Vorrichtungen, die mehrere Fluoreszenzkameras verwenden, um die Ortsauflösung bei größerer Sensorfläche zu erhöhen, sind denkbar. Die Auswerteelektronik kann dann die Mehrzahl der Bilder dieser Mehrzahl von Fluoreszenzkameras zu einem Bild verrechnen.
• Ein Demonstrator hat seine Tauglichkeit zur ortsaufgelösten Messung von Magnetfeldern bei der Erprobung des Vorschlags bereits unter Beweis gestellt.
• ZUSAMMENFASSUNG DES VORSCHLAGS
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt einen Sensorkopf 16221 mit einer Sensorschicht 16205, einer Lichtquelle 16202 für Pumpstrahlung 16213 und einer Fluoreszenzkamera mit einem Lichtsensorarray 16201 aus Lichtsensoren vor. Die Sensorschicht 16205 umfasst bevorzugt paramagnetische Zentren. Diese paramagnetischen Zentren emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 Fluoreszenzstrahlung 16214. Die Intensität der emittierten Fluoreszenzstrahlung 14 hängt dabei von der Intensität der Pumpstrahlung 16213 und der Intensität der magnetischen Flussdichte B am jeweiligen Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums in der Sensorschicht 16205 ab. Die Fluoreszenzkamera erfasst ein Fluoreszenzbild der Emissionsintensitätsverteilung für die Fluoreszenzstrahlungsemission der Fluoreszenzstrahlung 16214 aus der Sensorschicht 16205 und stellt dieses bereit.
• Der Sensorkopf 16221 kann Hilfsmagnete 16219 umfassen.
• Die Sensorschicht 5 umfasst bevorzugt Diamanten mit NV-Zentren als paramagnetische Zentren.
• Außerdem schlägt das hier vorgelegte Dokument eine Magnetfeldkamera mit einem solchen Sensorkopf 16221 und mit einem Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 vor, wobei das Rechnersystem 16228 vorzugsweise dazu eingerichtet ist, aus einem Fluoreszenzbild des Sensorkopfes 16221 ein Magnetflussdichtenbetragsbild zu erzeugen und/oder einen eindimensionalen Verlauf der Fluoreszenzintensität oder des Magnetflussdichtenbetrags längs einer Linie durch das Fluoreszenzbild hindurch zu erzeugen.
• Das Weiteren schlägt das hier vorgelegte Dokument die Verwendung der oben beschriebenen Magnetfeldkamera und/oder des oben beschriebenen Sensorkopfes 16221 für die Untersuchung des Magnetfelds magnetisierter Objekte und/oder für die Untersuchung der Struktur magnetisierter Objekte und/oder für die Untersuchung der Stromdichteverteilung in Objekten, die von einem elektrischen Strom durchflossen sind, vor.
• Mit der hier vorgestellten technischen Lehre werden Bildformate für Magnetfeldkameras möglich, die bisher nicht realisierbar waren.
• Im Folgenden listet das hier vorgelegte Dokument einige dieser Bildformate auf, die mittels der hier vorgestellten Magnetfeldkamera bei geeigneter Wahl der Kristallgröße der Kristalle und Nanokristalle 66 und einer geeigneten Wahl der Pixelanzahl des Lichtsensorarrays 1 möglich werden.
• Bevorzugt sollte der Erfassungsbereich eines Lichtsensors (Pixels) des Lichtsensorarrays 16201 auf der Oberfläche der Schicht 16211 größer als das Doppelte des mittleren Durchmessers der Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 sein. Dann ist in der Regel das Nyquist-Theorem erfüllt. Bevorzugt sollte der Erfassungsbereich eines Lichtsensors (Pixels) des Lichtsensorarrays 16201 auf der Oberfläche der Schicht 16211 größer als das 5-Fache, besser 10-Fache, besser 20-Fache, besser 50-Fache des mittleren Durchmessers der Kristalle und/oder Nanokristalle 66 sein. Dies ermöglicht eine stochastische Gleichverteilung der Orientierung mehrerer Kristalle und/oder Nanokristalle, deren Fluoreszenzstrahlung von diesem Lichtsensor (Pixel) des Lichtsensorarrays 16201 erfasst wird.
• Magnetfeldkamera mit flächenhafter Pumpstrahlungsquelle
• Das hier vorgelegte Dokument beschreibt unter anderem eine flächenhafte Pumpstrahlungsquelle für die Bestrahlung paramagnetischer Zentren mit Pumpstrahlung 16213 mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, wobei die flächenhafte Pumpstrahlungsquelle ein oder mehreren primäre Pumpstrahlungsquellen insbesondere in Form von LEDs 16244 umfasst. Die ein oder mehreren primäre Pumpstrahlungsquellen sind bevorzugt dazu eingerichtet, Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zu emittieren.
• Bevorzugt umfasst die flächenhafte Pumpstrahlungsquelle ein erstes optisches Funktionselement, insbesondere eine Glasplatte 16246 und/oder einen flächenhaften Lichtwellenleiter und/oder ein optisches System. Das erste optische Funktionselement weist typischerweise eine erste Oberfläche 67 auf. Bevorzugt verteilt das erste optische Funktionselement die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, die von den primären Pumpstrahlungsquellen emittiert wird, flächenhaft.
• Typischerweise ist das erste optische Funktionselement somit dazu eingerichtet, dass aus einer ersten Oberfläche des ersten optischen Funktionselements der flächenhafte Pumpstrahlungsquelle diese flächenhaft verteilte Pumpstrahlung 16213 flächenhaft austritt.
• Diese flächenhafte Pumpstrahlungsquelle ermöglicht eine Ausleuchtung der Schicht 16211 mittels LEDs 16244 anstelle von Laser-Dioden als primären Pumpstrahlungsquellen. Dies ist wesentlich kostengünstiger, als die Ausleuchtung mittels Lasern. Wenn in dem hier vorgelegten Dokument von LEDs 16244 geschrieben ist, sind damit allerdings Laser als möglich primäre Pumpstrahlungsquellen mitumfasst.
• In einer anderen Ausprägung umfassen somit die ein oder mehreren primären Pumpstrahlungsquellen der flächenhaften Pumpstrahlungsquelle ein oder mehreren LEDs 16244 als primäre Pumpstrahlungsquellen der Pumpstrahlung 16213. Dies ermöglicht eine gute und vor allem homogenere Ausleuchtung der Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213.
• In einer anderen Ausprägung umfasst das erste optische Funktionselement eine oder mehrere der folgenden optischen Funktionselemente:
• • eine Glasplatte 16246 und/oder
• • einen flächenhaften Lichtwellenleiter und/oder
• • eine Mehrzahl von Lichtwellenleitern, die einem flächenhaften Lichtwellenleiter funktionsäquivalent sind, und/oder
• • ein mikrooptisches System mit zumindest einem photonischen Kristall, das dazu eingerichtet ist, die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp flächenhaft zu verteilen, und/oder
• • ein mikrooptisches System mit zumindest einem mikrooptischen Spiegel, das dazu eingerichtet ist, die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp flächenhaft zu verteilen, und/oder
• • ein anderes optisches System, das dazu eingerichtet ist, die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp flächenhaft zu verteilen.
• Dieses erste optische Funktionselement ermöglicht somit die flächige Verteilung der Pumpstrahlung 16213 zur Bestrahlung der Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213.
• In einer anderen Ausprägung bestrahlt die flächenhafte Pumpstrahlungsquelle eine flächenhafte Schicht 16211 mit flächenhaft verteilten Kristallen und/oder Nanokristallen 66 mit paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp flächenhaft. Dieses erste optische Funktionselement ermöglicht somit die flächige Verteilung der Pumpstrahlung 16213 zur Bestrahlung der Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213.
• In einer anderen Ausprägung umfasst die flächenhafte Pumpstrahlungsquelle die Schicht 16211 und bestrahlt die Schicht 16211 über die erste Oberfläche 16267. Dabei ist in dieser anderen Ausprägung die Schicht 16211 mit der ersten Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements, hier der Glasplatte 16246, direkt oder indirekt mechanisch verbunden. Bevorzugt bedeckt die Schicht 16211 die erste Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements, hier der Glasplatte 16246, ganz oder teilweise.
• Dies ermöglicht eine sehr einfache Konstruktion einer flächenhaften Fluoreszenzstrahlungsquelle als Zusammenstellung der Schicht 16211 mit der flächenhaften Pumpstrahlungsquelle, wobei die flächenhafte Pumpstrahlungsquelle die Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213 flächenhaft bestrahlt und daraufhin die paramagnetischen Zentren in der Schicht 16211 flächenhaft Fluoreszenzstrahlung 16214 in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte am Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums in der Schicht 16211 emittieren. Hierdurch ergibt sich somit eine flächenhafte Fluoreszenzstrahlungsquelle, bei der die Intensität der lokal an einem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung 16214 von der magnetischen Flussdichte an diesem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abhängt.
• In einer anderen Ausprägung emittiert die Schicht 16211 örtlich unterschiedlich je nach dem Wert des lokalen Betrags der magnetischen Flussdichte in der Schicht 16211 eine Fluoreszenzstrahlung 16214 mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Auch Hierdurch ergibt sich somit eine flächenhafte Fluoreszenzstrahlungsquelle, bei der die Intensität der lokal an einem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung 16214 von der magnetischen Flussdichte an diesem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abhängt.
• In einer anderen Ausprägung umfasst die flächenhafte Pumpstrahlungsquelle ein weiteres optisches Funktionselement, das elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp von der elektromagnetischen Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl separiert. Hierdurch ergibt sich somit eine flächenhafte Fluoreszenzstrahlungsquelle, bei der die Intensität der lokal an einem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung 16214 von der magnetischen Flussdichte an diesem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abhängt und die keine Pumpstrahlung emittiert, was den Kontrast erhöht.
• In einer anderen Ausprägung umfasst das weitere optische Funktionselement eines oder mehrere der folgenden optischen Funktionselemente:
• • eine dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 und/oder
• • einen optischen Filter (Longpass) 16206.
• Dies ermöglicht eine sehr einfache Konstruktion der Separationsvorrichtung für die Separation der elektromagnetischen Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp von der elektromagnetischen Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• In einer anderen Ausprägung separiert das weitere optische Funktionselement die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp von der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl zu separieren. Hierdurch ergibt sich somit eine flächenhafte Fluoreszenzstrahlungsquelle, bei der die Intensität der lokal an einem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung 16214 von der magnetischen Flussdichte an diesem Punkt der Abstrahlungsfläche der flächigen Fluoreszenzstrahlungsquelle abhängt und die keine Pumpstrahlung emittiert, was den Kontrast erhöht.
• Herstellverfahren für die flächenhafte Pumpstrahlungsquelle
• Das hier vorgelegte Dokument stellt darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16244, 16246) vor. Das Verfahren beginnt mit der Bereitstellung von ein oder mehreren primären Pumpstrahlungsquellen. Dabei emittieren die ein oder mehreren primären Pumpstrahlungsquellen Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Ein weiterer Schritt umfasst das Bereitstellen eines ersten optischen Funktionselements, beispielsweise einer Glasplatte 16246. Typischerweise weist das erste optische Funktionselement eine erste Oberfläche 16267 auf. Bevorzugt verteilt das erste optische Funktionselement die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, die die primären Pumpstrahlungsquellen emittieren, flächenhaft. Das erste optische Funktionselement somit dazu eingerichtet ist, dass aus der ersten Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements der flächenhafte Pumpstrahlungsquelle diese flächenhaft verteilte Pumpstrahlung 16213 flächenhaft austritt. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist typischerweise ein mechanisches Verbinden der primären Pumpstrahlungsquellen mit dem ersten optischen Funktionselement. Hierbei kann beispielsweise ein Schaltungsträger (PCB) 16243 die mechanische Verbindung mittels Lötungen und/oder Klebungen herstellen. Die primären Pumpstrahlungsquellen sind vorzugsweise nach dem mechanischen Verbinden dazu eingerichtet, Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bei elektrischer Aktivierung z.B. durch Bestromung zu emittieren und in das erste optische Funktionselement, insbesondere über eine Kante des ersten optischen Funktionselements und/oder eine Seitenfläche des ersten optischen Funktionselements, einzuspeisen. Das erste optische Funktionselement ist vorzugsweise dazu eingerichtet, dass die Pumpstrahlung 16213 sich innerhalb des ersten optischen Funktionselements flächenhaft in einer Lichtfläche ausbreitet. Das erste optische Funktionselement strahlt vorzugsweise über die erste Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp senkrecht zur vorbeschriebenen Lichtfläche der Pumpstrahlung 16213 innerhalb des ersten optischen Funktionselements Pumpstrahlung (16213) mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp ab.
• In einer anderen Ausprägung umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Sensorschicht 5 als einen Schritt das Bereitstellen eines ersten optisches Funktionselement, insbesondere einer Glasplatte (16246) und/oder eines flächenhaften Lichtwellenleiters und/oder eines optischen Systems. Des Weiteren umfasst das Verfahren in dieser Ausprägung bevorzugt das Bereitstellen eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren flüssigen, zweiten Trägermaterials. Dabei sind bevorzugt in das zweite, flüssige Trägermaterial eine Vielzahl von Diamanten, vorzugsweise Nanodiamanten, bzw. Kristallen 16266, vorzugsweise Nanokristallen 16266, eingebettet. Bevorzugt weisen einer oder mehrere oder alle Diamanten dieser Diamanten bzw. Kristalle 66 und/oder Nanokristalle 16266 NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren auf. Bevorzugt emittieren die NV-Zentren der Diamanten bzw. Kristalle 16266 bzw. Nanokristalle 66 des zweiten, flüssigen Trägermaterials und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Diamanten bzw. Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 des zweiten, flüssigen Trägermaterials bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 zumindest eine Fluoreszenzstrahlung 16214. In dieser Ausprägung umfasst das hier vorgestellte Verfahren zur Herstellung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16244, 16246) bevorzugt den Schritt des Benetzens und Beschichtens der ersten Oberfläche 16267 des ersten optisches Funktionselements, insbesondere der Glasplatte 16246 und/oder des flächenhaften Lichtwellenleiters und/oder des optischen Systems, mit dem zweiten, flüssigen Trägermaterial, das vorzugsweise die Vielzahl eingebetteter Diamanten bzw. eingebetteter Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 aufweist. Das hier vorgestellte Verfahren zur Herstellung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16244, 16246) umfasst als weiteren Schritt vorzugsweise das Bestrahlen der ersten Oberfläche 16267 des ersten optisches Funktionselements, insbesondere der Glasplatte (16246) und/oder des flächenhaften Lichtwellenleiters und/oder des optischen Systems, und/oder der Schicht des zweiten Flüssigen Trägermaterials mit elektromagnetischer Strahlung, wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das zweite, flüssige Trägermaterial aushärtet und sich in einen Festkörper, insbesondere in Form der Schicht 16211, wandelt. Bevorzugt wird hierzu an den Stellen des ersten optischen Funktionselements - also beispielsweise der Glasplatte 16246 - an dem die primären Pumpstrahlungsquellen - also beispielsweise die LEDs 16244 - die Pumpstrahlung 16213 später einspeisen sollen, Aushärtestrahlung als elektromagnetischen Strahlung mit der Aushärtewellenlänge λ_H, eingespeist. Hierdurch wird die Schicht selbstjustierend auf der ersten Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements - also beispielsweise der Glasplatte 16246 - ausgehärtet und damit gefertigt.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 umfasst die Schicht 16211 eine Vielzahl von Kristallen 16266 und/oder Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 sind die Kristalle 66 und/oder Nanokristalle 66 in der Schicht 16211 vollkommen zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt orientiert sind, und/oder die Dichte Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 in der Schicht 16211 ist vorzugsweise im Wesentlichen nicht abhängig von der Position in der Schicht 16211.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 umfassen die Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 Diamanten. Bevorzugt umfassen die Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 in dieser Ausprägung paramagnetischen Zentren. Bevorzugt umfassen in dieser Ausprägung die Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 Diamanten mit NV-zentren umfassen.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 handelt es sich bei der Schicht 16211 um ein optisch transparentes Verbundmaterial, das für elektromagnetische Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und für elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen transparent ist.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 5 umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt des Entfernens des nicht ausgehärteten, flüssigen, zweiten Trägermaterials insbesondere mittels eines Lösungsmittels, wobei der verbleibende Film des zweiten Trägermaterials auf der ersten Oberfläche 16267 des ersten optisches Funktionselements, insbesondere der Glasplatte 16246, die Schicht 16211 bildet.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt der Beschichtung der Schicht 16211 mit einer Verspiegelung 16210.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 5 umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt der Beschichtung der Schicht 16211 und/oder der Verspiegelung 16210 mit einem weiteren Trägermaterial 16212.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 5 umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt des Verwendens der Schicht 16211 zusammen mit anderen Komponenten (16209,16210, 16212) als Sensorschicht 5 eines Sensorkopfes 16221.
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt des ganzflächigen oder bereichsweisen Herstellens eines Diffusors oder einer Diffusor Schicht 16269 auf der ersten Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements.
• Herstellen der Sensorschicht 16205 auf einem Trägermaterial 16209
• In einer anderen Ausprägung des Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 in einem Gehäuse 16208 umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 als ersten Schritt das Bereitstellen eines ersten Trägermaterials 16209. Ein weiterer Schritt dieses Verfahrens zur Herstellung einer Sensorschicht 16205 in einem Gehäuse 16208 umfasst das Beschichten der Oberfläche der Oberseite des ersten Trägermaterials 16209 mit einer Verspiegelung 16210. Das Verfahren umfasst auch das Bereitstellen eines flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren flüssigen, zweiten Trägermaterials. Dabei sind vorzugsweise in das zweite, flüssige Trägermaterial eine Vielzahl von Diamanten, vorzugsweise Nanodiamanten, bzw. Kristallen 16266, vorzugsweise Nanokristallen 16266, eingebettet. Dabei weisen bevorzugt einer oder mehrere oder alle Diamanten dieser Diamanten bzw. Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren auf. Dabei emittieren die NV-Zentren der Diamanten bzw. Kristalle 16266 und/oder Nanokristalle 16266 des zweiten, flüssigen Trägermaterials und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Diamanten bzw. Kristalle 66 und/oder Nanokristalle 16266 des zweiten, flüssigen Trägermaterials bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 zumindest eine Fluoreszenzstrahlung 16214. Das Verfahren umfasst vorzugsweise das Benetzen der Oberfläche der Verspiegelung 16210 mit dem zweiten, flüssigen Trägermaterial, das die Vielzahl eingebetteter Diamanten bzw. eingebetteter Kristalle 66 und/oder Nanokristalle 16266 aufweist. Bevorzugt umfasst das Verfahren das Bestrahlen der Oberfläche der Verspiegelung 16210 und der Schicht des zweiten flüssigen Trägermaterials mit elektromagnetischer Strahlung. Dabei ist die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, vorzugsweise so gewählt, dass das zweite, flüssige Trägermaterial aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt. Typischerweise bildet sich eine Schicht 16211 mit Kristallen 16266 und/oder Nanokristallen 66 mit paramagnetischen Zentren. Bevorzugt umfasst diese Schicht 16211 eine Vielzahl von Nanokristallen 16266, die vorzugsweise vollkommen zufällig, gleichverteilt orientiert sind, und deren Dichte vorzugsweise im Wesentlichen nicht abhängig von der Position in der Schicht 16211 ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kristallen um Diamanten. Vorzugsweise handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Bei diesem Diamantmaterial handelt es sich bevorzugt um NV-reichem Diamantstaub aus Kristallen 16266 und/oder Nanokristallen 16266 in einem optisch transparentem Verbundmaterial, das für elektromagnetische Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und für elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen transparent ist. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst bevorzugt das Entfernen des nicht ausgehärteten, flüssigen, zweiten Trägermaterials insbesondere mittels eines Lösungsmittels, wobei der verbleibende Film des zweiten Trägermaterials auf der Oberfläche der Verspiegelung 16210 nach optionaler Beschichtung mit einem weiteren Trägermaterial 16212 zusammen mit den anderen Komponenten (16209, 16210, 16211, 16212) die Sensorschicht 16205 bildet.
• Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244)
• Das hier vorgelegte Dokument beschriebt darüber hinaus ein Verfahren zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244). Schritte des Verfahrens sind das Bereitstellen der flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) und das Bereitstellen einer flächenhaften Schicht 16211, wobei die flächenhafte Schicht 16211 eine Vielzahl von Kristallen 16266 und/oder Nanokristallen 16266 umfasst, die paramagnetische Zentren aufweisen. Das Verfahren umfasst bevorzugt das Bestrahlen der flächenhaften Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213 einer Pumpstrahlungsquelle (16202, 16244), wobei die Pumpstrahlung 16213 eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp aufweist. Paramagnetische Zentren von Kristallen 16266 und/oder Nanokristallen 16266 der flächenhaften Schicht 16211 emittieren bei dieser Bestrahlung durch die die Pumpstrahlung 16213 der flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) flächenhaft Fluoreszenzstrahlung 16214. Das Verfahren umfasst des Weiteren bevorzugt das Separieren der Fluoreszenzstrahlung 16214 von der Pumpstrahlung 13 mittels eines Separationsmittels (16206, 16247). Typischerweise können optische Filter (Longpass) 16206 und/oder dichroitisch verspiegelte optionale Schichten 16247 solche Separationsmittel (16206, 16247) darstellen. Das Verfahren umfasst auch das Erfassen der Fluoreszenzstrahlung 16214 mittels eines Erfassungsmittels 16215, 16201. Typischerweise können die Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder die Auswerteelektronik 16215 der Fluoreszenzkamera solche Erfassungsmittel 16215, 16201 darstellen.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren das Abbilden der Verteilung der örtlichen Intensität der flächenhaften Emission der Fluoreszenzstrahlung 16214 mittels einer bildgebenden Optik 16207 auf ein Lichtsensorarray 16201;
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren das Erfassen von Messwerten von Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Aufbereitung dieser Messwerte in einer Auswerteelektronik 16215 und vorzugsweise das Bilden eines Fluoreszenzbildes aus solchen Messwerten.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren das Komprimieren der erfassten Messwerte von Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Aufbereitung dieser Messwerte in einer Auswerteelektronik 16215 insbesondere zu einem komprimierten Fluoreszenzbild. Beispielsweise kann der Sensorkopf 16221 Formate verlustfreier Bildkompressionsverfahren wie GIF, RAW, BMP, PNG erzeugen. Beispielsweise kann der Sensorkopf 16221 Formate verlustbehafteter Bildkompressionsverfahren wie JPEG erzeugen.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren das Übertragen eines Fluoreszenzbildes und/oder eines komprimierten Fluoreszenzbildes an ein übergeordnetes Rechnersystem 16228.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren die Dekomprimierung des empfangenen komprimierten Fluoreszenzbildes zu einem übertragenen Fluoreszenzbild im übergeordneten Rechnersystem 16228 und/oder die Verwendung des empfangenen Fluoreszenzbildes zu einem übertragenen Fluoreszenzbild im übergeordneten Rechnersystem 16228.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Bildes der eindimensionalen und/oder zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Verteilung der magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit von einem oder mehreren übertragenen oder erfassten Fluoreszenzbildern. Vorzugsweise führt ein übergeordnetes Rechnersystem 16228 diese Ermittlung aus.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren die Darstellung eines Bildes der eindimensionalen und/oder zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Verteilung der magnetischen Flussdichte und/oder eines einem oder mehrerer übertragener oder erfasster Fluoreszenzbilder und/oder daraus errechneter Bilder auf einem Display 16232 oder einem anderen Medium zur Darstellung von Bildern.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren das Erzeugen einer Video-Sequenz aus mehreren eines Bildes der eindimensionalen und/oder zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Verteilung der magnetischen Flussdichte und/oder aus einem oder mehreren übertragenen oder erfassten Fluoreszenzbildern und/oder aus daraus errechneten Bildern. Die Auswerteelektronik 16215 und/oder das übergeordnete Rechnersystem 16228 können diese Videosequenzerzeugung vornehmen.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren die Kompression der Video-Sequenz zu einer komprimierten Video-Sequenz. Dabei können die Auswerteelektronik 16215 und/oder das übergeordnete Rechnersystem 16228 diese Kompression vornehmen. Bevorzugt benutzen diese eines der folgenden Kompressionsverfahren: AVC, HEVC, MPEG. Bevorzugt erstellt die Auswerteelektronik 16215 des Sensorkopfes 16221 die Video-Sequenz und komprimiert diese mittels eines Kompressionsverfahrens und überträgt die so komprimierte Video-Sequenz dann über den Datenbus 16229 an das übergeordnete Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221.
• In einer weiteren Ausprägung des Verfahrens zur Verwendung einer flächenhaften Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) umfasst das Verfahren die Darstellung der Video-Sequenz auf einem Display 16232 oder einem anderen Medium zur Darstellung von Video-Sequenzen.
• Sensorkopf
• Das hier vorgestellte Dokument schlägt auch einen Sensorkopf 16221 mit einer Sensorschicht 16205 und einer Lichtquelle (16202, 16244) für Pumpstrahlung 16213 und einer Fluoreszenzkamera mit einem Lichtsensorarray 16201 aus Lichtsensoren vor. Auch hierbei umfasst bevorzugt die Sensorschicht 16205 paramagnetische Zentren, die bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 Fluoreszenzstrahlung (16214) emittieren. Dabei hängt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 von der Intensität der Pumpstrahlung 16213 und der Intensität der magnetischen Flussdichte am jeweiligen Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums ab. Vorschlagsgemäß erfasst die Fluoreszenzkamera ein Fluoreszenzbild der Emissionsintensitätsverteilung für die Emission der Fluoreszenzstrahlung 16214 aus der Sensorschicht 16205 und stellt das Fluoreszenzbild bereit.
• In einer weiteren Ausprägung des Sensorkopfes 16221 umfasst der der Sensorkopf Hilfsmagnete 16219.
• In einer weiteren Ausprägung des Sensorkopfes 16221 umfasst die Sensorschicht 16205 Diamanten mit NV-Zentren als paramagnetische Zentren.
• Magnetfeldkamera
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt eine Magnetfeldkamera mit einem der vorbeschriebenen Sensorköpfe 16221 vor. Die Magnetfeldkamera weist dabei ein Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 auf, wobei das Rechnersystem 16228 vorzugsweise aus einem Fluoreszenzbild des Sensorkopfes 16221 und/oder aus einem daraus berechneten Bild
• • ein Magnetflussdichtenbetragsbild und/oder
• • ein Bild der eindimensionales und/oder zweidimensionales und/oder dreidimensionales Verteilung der magnetischen Flussdichte und/oder
• • einen Datensatz mit Werten eines eindimensionalen Verlaufs der Fluoreszenzintensität oder des Magnetflussdichtenbetrags längs einer Linie durch das Fluoreszenzbild und/oder das daraus berechneten Bild hindurch
erzeugt.
• Verwendung einer Magnetfeldkamera
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, eine der vorbesprochenen Magnetfeldkameras für die Untersuchung des Magnetfelds magnetisierter Objekte zu verwenden.
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, eine der vorbesprochenen Magnetfeldkameras für die Untersuchung der Struktur magnetisierter Objekte zu verwenden.
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, eine der vorbesprochenen Magnetfeldkameras für die Untersuchung der Materialzusammensetzung magnetisierter Objekte zu verwenden.
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, eine der vorbesprochenen Magnetfeldkameras für die Untersuchung der Stromdichteverteilung in Objekten, die von einem elektrischen Strom durchflossen sind, zu verwenden.
• Auflösung
• Vorzugsweise liefert die Fluoreszenzkamera nach Dekompression ein Bild mit mehr als 19000 Pixeln.
• Mögliche Bildformate für die Magnetfeldkamera sind je nach Lichtsensorarray-Format des Lichtsensorarrays 1 beispielsweise (Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Bildaufl%C3%B6sung)

  Abkürzung	Name	x		y	x:y	DAR	PAR	x·y
  QQVGA	Quarter QVGA [2][3]	160	×	120	4:3	4:3	1:1	19.200
  GB	Game Boy[4]	160	×	144	4:3	4:3	1:1	23.040
  GBC	Game Boy Color [5]	160	×	144	4:3	4:3	1:1	23.040
  Palm LoRes	Palm Low Resolution	160	×	160	1:1	1:1	1:1	25.600
  GBA	Game Boy Advance [6]	240	×	160	3:2	3:2	1:1	38.400
  ⅛VGA	⅛VGA	240	×	180	4:3	4:3	1:1	43.200
  ZXS	ZX Spectrum	256	×	192	4:3	4:3	1:1	49.152
  NDS	Nintendo DS[7]	256	×	192	4:3	4:3	1:1	49.152
  3DS	Nintendo 3DS Auflösung je Auge[8]	400	×	240	5:3	5:3	1:1	96.000
  CGA	Color Graphics Adapter[3]	320	×	200	8:5	4:3	0.833	64.000
  QVGA	Quarter VGA[3]	320	×	240	4:3	4:3	1:1	76.800
  360	x	240	3:2	3:2	1:1	86.400
  384	x	240	8:5	4:3	0.833	92.160
  Palm HiRes	Palm High Resolution	320	×	320	1:1	1:1	1:1	102.400
  QSVGA	Quarter SVGA	400	×	300	4:3	4:3	1:1	120.000
  WQVGA	Wide QVGA	432	×	240	9:5	9:5	1:1	103.680
  480	x	160	3:1	3	1:1	76.800
  PSP	PlayStation Portable[9]	480	×	272	16:9	16:9	1.007	130.560
  HVGA	Half VGA[2]	480	×	320	3:2	3:2	1:1	153.600
  PSION Serie 5	640	×	240	8:3	8:3	1:1	153.600
  480	×	360	4:3	4:3	1:1	172.800
  EGA	Enhanced Graphics Adapter [3]	640	×	350	64:35	4:3	0.729	224.000
  QHD	Quarter HD	640	×	360	16:9	16:9	1:1	230.400
  HSVGA	Half SVGA	600	×	400	3:2	3:2	1:1	240.000
  VGA	Video Graphics Array[2]	640	×	480	4:3	4:3	1:1	307.200
  HGC	Hercules Graphics Card	720	×	348	60:29	4:3	0.644	250.560
  MDA	Monochrom e Display Adapter	720	×	350	72:35	4:3	0.648	252.000
  Apple Lisa	720	×	364	≈ 2: 1	4:3	0.674	262.080
  WVGA, WGA	Wide VGA	720	×	400	9:5	9:5	1:1	288.000
  720	×	480	3:2	3:2	1:1	345.600
  720	x	540	4:3	4:3	1:1	388.800
  WVGA, WGA	Wide VGA	800	×	480	5:3	5:3	1:1	384.000
  WVGA, WGA	Wide VGA	848	×	480	≈ 16:9	16:9	1.006	407.040
  WVGA, WGA	Wide VGA	852	×	480	≈ 16:9	16:9	1.001	408.960
  WVGA, WGA	Wide VGA	858	×	484	≈ 16:9	16:9	1.002	415.272
  WVGA, WGA	Wide VGA	864	×	480	9:5	9:5	1:1	414.720
  PAL-D	PAL Digital[3]	768	×	576	4:3	4:3	1:1	442.368
  SVGA	Super VGA[3] [2]	800	×	600	4:3	4:3	1:1	480.000
  HXGA	Half Megapixel (Apple)	832	×	624	4:3	4:3	1:1	519.168
  qHD, QHD	Quarter HD	960	×	540	16:9	16:9	1:1	518.400
  960	x	540	16:9	16:9	1:1	518.400
  PS Vita	PlayStation Vita	964	×	544	16:9	16:9	1:1	524.416
  964	x	544	≈ 16: 9	16:9	1:1	524.416
  DVGA	Double VGA	960	×	640	3:2	3:2	1:1	614.400
  960	x	720	4:3	4:3	1:1	691.200
  WXGA	Wide XGA	1024	×	576	16:9	16:9	1:1	589.824
  WSVGA	Wide SVGA [3]	1024	×	600	≈ 17:10	16:9	1.041	614.400
  WSVGA	Wide SVGA	1072	×	600	≈ 16:9	16:9	0.995	643.200
  EVGA	Extended VGA	1024	×	768	4:3	4:3	1:1	786.432
  XGA	Extended Graphics Array[2] [3]	1024	×	768	4:3	4:3	1:1	786.432
  XGA	XGA+[3]	1152	x	864	4:3	4:3	1:1	995.328
  HD720, 720p	High Definition, „HD ready”[3]	1280	x	720	16:9	16:9	1:1	921.600
  WXGA	Wide XGA (Bright View)	1280	×	768	5:3	5:3	1:1	983.040
  DSVGA	Double SVGA	1200	×	800	3:2	3:2	1:1	960.000
  WXGA	Wide XGA[3]	1280	×	800	8:5	8:5	1:1	1.024.000
  OLPC	One Laptop per Child	1200	×	900	4:3	4:3	1:1	1.080.000
  SXVGA, QVGA	Super Extended VGA, Quad VGA	1280	×	960	4:3	4:3	1:1	1.228.800
  SXGA	Super XGA[2] [3]	1280	×	102 4	5:4	5:4	1:1	1.310.720
  WXGA	Wide XGA	1360	×	768	≈ 16:9	16:9	1.003	1.044.480
  WXGA	Wide XGA	1366	×	768	≈ 16:9	16:9	0.999	1.049.088
  WXGA	Wide XGA	1376	×	768	≈ 16:9	16:9	0.992	1.056.768
  WXGA+	WXGA Plus[3]	1400	×	900	14:9	14:9	1:1	1.260.000
  WXGA+	WXGA Plus	1440	×	900	8:5	8:5	1:1	1.296.000
  (Apple)	1440	×	960	3:2	3:2	1:1	1.382.400
  SXGA+	SXGA Plus[3]	1400	×	105 0	4:3	4:3	1:1	1.470.000
  UWXGA	Ultra Wide XGA	1600	×	768	25:12	2.083	1:1	1.228.800
  WSXGA	Wide SXGA[3]	1600	×	900	16:9	16:9	1:1	1.440.000
  WSXGA	Wide SXGA[3]	1600	×	102 4	25:16	25:16	1:1	1.638.400
  UXGA	Ultra XGA[2] [3]	1600	×	120 0	4:3	4:3	1:1	1.920.000
  WSXGA+	Wide SXGA+[3]	1680	×	105 0	8:5	8:5	1:1	1.764.000
  FHD, HD1080, 1080p	High Definition, „Full HD“	1920	×	108 0	16:9	16:9	1:1	2.073.600
  WUXGA	Wide UXGA[3]	1920	×	120 0	8:5	8:5	1:1	2.304.000
  2K-DCI	2K - Digital Cinema Initiatives	2048	×	108 0	256:13 5	256:135	1:1	2.211.840
  QWXGA	Quad WXGA	2048	×	115 2	16:9	16:9	1:1	2.359.296
  TXGA	Tesselar XGA	1920	×	140 0	48:35	1.371	1:1	2.688.000
  1920	×	1440	4:3	4:3	1:1	2.764.80 0
  SUXGA	Super UXGA	2048	×	153 6	4:3	4:3	1:1	3.145.728
  QXGA	Quad XGA[2] [3]	2048	×	153 6	4:3	4:3	1:1	3.145.728
  FHD+	Full HD+	2160	×	108 0	18:9	18:9	1:1	2.332.800
  FHD+	Full HD+	2340	×	108 0	2.10:1	2.10:1	1:1	2.527.200
  UWFHD	Ultra Wide FHD	2560	×	108 0	21:9	21:9	1:1	2.764.800
  WQHD, 1440p	Wide QHD (QHD),[3] „2K”[10]	2560	×	144 0	16:9	16:9	1:1	3.686.400
  WQXGA	Wide QXGA[3]	2560	×	160 0	8:5	8:5	1:1	4.096.000
  QSXGA	Quad SXGA[3]	2560	×	204 8	5:4	5:4	1:1	5.242.880
  QHD+	Quad High Definition Plus	3200	×	180 0	16:9	16:9	1:1	5.760.000
  QSXGA+	Quad SXGA+	2800	×	210 0	4:3	4:3	1:1	5.880.000
  DFHD	Double Full HD	3840	×	108 0	32:9	32:9	1:1	4.147.200
  2K+	Quad HD+	2880	×	144 0	18:9	18:9	1:1	4.147.200
  2K+	Quad HD+	2960	×	144 0	18,5:9 / 19:9	18,5:9 / 19:9	1:1	4.262.400
  DWUXG A	Double WUXGA	3840	×	120 0	32:10	32:10	1:1	4.608.000
  WQSXGA	Wide QSXGA	3200	×	204 8	25:16	25:16	1:1	6.553.600
  QUXGA	Quad UXGA[2]	3200	×	240 0	4:3	4:3	1:1	7.680.000
  HSVGA	Hex SVGA	3200	×	240 0	4:3	4:3	1:1	7.680.000
  UWQHD, 1440p	Ultra Wide QHD (QHD)	3440	×	144 0	21:9	43:18	1:1	4.953.600
  QHD 1440p	Quad High Definition	3440	×	144 0	21:9	43:18	1:1	4.953.600
  UWQXG A	Ultra Wide QXGA	3840	×	160 0	2.35:1	2.35:1	1:1	6.144.000
  QHD+ 1600p UW4k	Quad High Definition Plus (Ultra Wide 4K)	3840	×	160 0	2.35:1	2.35:1	1:1	6.144.000
  UHD 4K, 2160p	Ultra High Definition „4K”[3]	3840	×	216 0	16:9	16:9	1:1	8.294.400
  QWUXG A	Quad WUXGA	3840	×	240 0	8:5	8:5	1:1	9.216.000
  WQUXG A	Wide QUXGA	3840	×	240 0	8:5	8:5	1:1	9.216.000
  4K-DCI, 4K2K	4K - Digital Cinema Initiatives, High Definition, „4K2K”[3]	4096	×	216 0	256:13 5	256:135	1:1	8.847.360
  Apple iMac Retina 4K	4096	x	2304	16:9	16:9	1:1	9.437.184
  HXGA	Hex XGA	4096	×	307 2	4:3	4:3	1:1	12.582.912
  DQHD	Double QHD	5120	×	144 0	32:9	32:9	1:1	7.372.800
  WUHD	Wide UHD, „5K2K”[3]	5120	×	216 0	21:9	21:9	1:1	11.059.200
  UHD+	Ultra High Definition Plus, „5K”[3]	5120	×	288 0	16:9	16:9	1:1	14.745.600
  WHXGA	Wide HXGA	5120	×	320 0	8:5	8:5	1:1	16.384.000
  Apple Pro Display XDR	6016	×	3384	16:9	16:9	1:1	20.358.14 4
  HSXGA	Hex SXGA	5120	×	409 6	5:4	5:4	1:1	20.971.520
  WHSXGA	Wide HSXGA	6400	×	409 6	25:16	25:16	1:1	26.214.400
  HUXGA	Hex UXGA	6400	×	480 0	4:3	4:3	1:1	30.720.000
  FUHD, 4320p	Full UHD, 8K[3]	7680	×	432 0	16:9	16:9	1:1	33.177.600
  WHUXG A	Wide HUXGA	7680	×	480 0	8:5	8:5	1:1	36.864.000
  8K-DCI	8K - Digital Cinema Initiatives	8192	×	432 0	256:13 5	256:135	1:1	35.389.440
  QUHD, 8640p	Quad UHD, „16K”[3]	1536 0	×	864 0	16:9	16:9	1:1	132.710.40 0

• Für die Übertragung der Videosequenzen vom Sensorkopf 16221 zu einem übergeordneten Rechnersystem 16228 kommen beispielsweise folgende Video-Formate in Frage:
• Einige Videoformate: (Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Bildaufl%C3%B6sung)

  Format	Technik	Breite	Höhe	Seitenverh.	Pixel
  VHS	analog	320	240	4:3	76.800 (0,08 MP)
  Hi8	analog	533	400	4:3	213.200 (0,21 MP)
  S-VHS	analog	533	400	4:3	213.200 (0,21 MP)
  LD	analog	640	480	4:3	307.200 (0,30 MP)
  VCD (PAL)	digital	352	288	4:3	101.376 (0,10 MP)
  SVCD (PAL)	digital	480	576	4:3	276.480 (0,28 MP)
  DVB (PAL), DVD-Video (PAL)	digital	720	576	4:3 oder 16:9	414.720 (0,41 MP)
  HDTV („720p“)	digital	1280	720	16:9	921.600 (0,92 MP)
  FullHD („1080p“)	digital	1920	1080	16:9	2.073.600 (2,07 MP)
  WUXGA	digital	1920	1200	16:10	2.304.000 (2,30 MP)
  HD-MAC / QWXGA	analog / digital	2048	1152	16:9	2.359.296 (2,36 MP)
  2K	digital	2048	1536	4:3	3.145.728 (3,15 MP)
  UHDV-1 („2160p“)	digital	3840	2160	16:9	8.294.400 (8,30 MP)
  4K	digital	4096	3072	4:3	12.582.912 (12,58 MP)
  UHDV-2	digital	7680	4320	16:9	33.177.600 (33,20 MP)
  UHXGA	digital	7680	4800	16:10	36.864.000 (36,90 MP)

• Bevorzugt weist ein durch die Magnetfeldkamera verwendete Videoformat für die Übertragung der Videosequenzen mehr als 70000 Pixel pro Frame nach Dekompression auf.
• Bevorzugt überträgt der Sensorkopf 16221 die Video-Sequenzen mit einer Bildrate von mehr als 5fps, besser mehr als 10fps, besser mehr als 20fps, besser mehr al 50fps, besser mehr als 100fps an das übergeordnete Rechnersystem 16228. (fps=frames per second = Biilder pro Sekunde)
• Merkmale des Vorschlags
• Die Merkmale, die das hier vorgelegte Dokument in seinem Text benennt, können, miteinander und mit anderen Merkmalen der Beschreibung beliebig kombiniert werden, soweit das Ergebnis dieser Kombination sinnhaft ist. Hierfür ist es nicht notwendige im Falle einer Kombination alle Untermerkmale eines Merkmals in ein Merkmal aufzunehmen.
• Die Merkmale sind also nur bevorzugte Kombinationen von Charakteristika verschiedener Beispiele. Die Merkmalsbezüge können also bei Sinnhaftigkeit ausdrücklich geändert werden. Sie vereinfachen die Nacharbeit des Vorschlags. Die Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.
• Vorteile
• Der hier vorgestellte Vorschlag Erfindung ist frei skalierbar und bietet eine deutlich bessere Ortsauflösung als gängige Lösungen.
• Vorteile gegenüber aktueller Technik sind:
• • Die frei wählbare Sensorfläche der Sensorschicht (16205 an der Unterseite 16224 des Sensorkopfes 16221 ermöglicht auch die Vermessung gekrümmter und flexibler Flächen.
• • Der Sensorkopf 16221 bietet eine erhöhte Ortsauflösung bis maximal zur Partikelgröße der Nanodiamanten mit den NV-Zentren in der Sensorschicht 16205. Dies Größe kann beispielsweise bei ~100nm liegen!
• • Der Sensorkopf 16221 bietet eine erhöhte Zeitauflösung aufgrund der hohen möglichen Bildübertrahungsrate.
• • Der Sensorkopf 16221 bietet eine erhöhte galvanische Trennung. Die die Sensorschicht 16205 ist bevorzugt aus einem dielektrischen, isolierendem Material gefertigt und beeinflusst damit typischerweise nicht das zu messende Magnetfeld.
• • Die Sensorschicht 16221 ist typischerweise unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen und Einstrahlungen und strahlt selbst keine elektromagnetischen Wellen im Radiobereich oder Mikrowellenbereich ab. Sie ist damit anderen Quantensensoren überlegen.
• Liste der Figuren
• 1 zeigt die Resonanzen eines einkristallinen NV-Zentren umfassenden Diamanten.
• 2 zeigt den Übergang von 1 zu 2, wobei dieser einem Übergang vom einem einkristallinen zu einem multikristallinen Fluoreszenzsubstrat (kolloidale Schicht KL) als Sensorelement SE entspricht.
• 3 erläutert die Bestimmung einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk auf Basis der 2 mittels einer Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich und mittels einer gleichzeitigen eine Bestimmung desjenigen Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND, bei dem dieser Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Abhängigkeit von dieser Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich.
• 4 erläutert die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk. auf Basis der 2.
• 5 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
• Die 6 entspricht der 5, wobei nun verschiedene Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
• 7 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
• Die 8 entspricht der 7, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
• 9 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
• Die 10 entspricht der 9, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
• 11 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten.
• Die 12 entspricht der 11, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62 ,63) zur Vermessung eingezeichnet sind.
• 13 zeigt eine einzelne Mikrostreifenleitung 1380 als Beispiel einer Mikrostreifenleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
• Die 14 bis 64 zeigen, sofern sie Sensorelemente SE umfassen, Sensorköpfe, die für die Erfassung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ eingesetzt werden können.
• Die 23 bis 64 zeigen verschiedene Platzierungen verschiedener Sensorelemente im Zusammenhang mit einer beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
• 47 bis 50 veranschaulichen die selbstjustierende Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL(4630).
• Die 51 bis 55 veranschaulichen die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL(4630) mittels eines maskengesteuerten Verfahrens.
• 56 entspricht den 46 und 50 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C
• 57 entspricht der 32, wobei nun in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein rechter optischer Lichtwellenleiter LWL (4620) beispielhaft platziert ist.
• 58 entspricht der 57 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C.
• 59 entspricht der 30, wobei nun in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein linker optischer Lichtwellenleiter LWL (4610) beispielhaft platziert ist.
• 60 entspricht der 59 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C.
• 61 stellt eine Mischung der 59 und 57 dar.
• 62 stellt eine Mischung der 60 und 58 dar.
• 63 stellt eine Mischung der 59 und 57 und 50 und 46 dar.
• 64 stellt eine Mischung der 60, 58 und 56 dar.
• 65 zeigt eine Vorrichtung zur Ansteuerung, Vermessung und Auswertung von Sensorköpfen, wie sie die 14 bis 64 zeigen, wenn sie ein Sensorelement SE aufweisen.
• 66 zeigt eine beispielhafte schematische Realisierung eines analogen Mehrfachkorrelators LIV in einer schematisch skizzierten Konstruktion der 65.
• 67 zeigt eine Vorrichtung zur Ansteuerung von beispielhaft drei Sensorelementen SE (1410, 1420, 1430), die auf dem Trägersubstrat 1360 platziert sind, mittels einer beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380.
• 68 zeigt eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880.
• 69 zeigt eine beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980.
• 70 entspricht der 69 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C.
• 71 bis 134 zeigen die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 der 69 und 70 mit verschiedenen Sensorelementen und Sensorelementkonfigurationen.
• Die 135 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 ersetzt ist.
• Die 136 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880 ersetzt ist.
• Die 137 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Mikrostreifenleitung 1380 ersetzt ist.
• Die 138 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Schlitzleitung 1880 ersetzt ist.
• Die 139 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 ist.
• Die 140 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 ist und dass die Vorrichtung der 140 für die Ansteuerung eine Mikrowellensignalquelle µWG und eine Radiowellensignalquelle RFG verwendet.
• Die 141 entspricht der 139, wobei nun zum Ersten entlang der differentiellen Tri-Plate-Leitung beispielhaft fünf mittlere Sensorelemente 1420 angeordnet sind, denen jeweils ein Sensorelementkanal zugeordnet ist.
• 142 entspricht der 141 mit dem Unterschied, dass ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM als Magnetfelserzeugungsmittel L_c die unterschiedlichen zusätzlichen magnetischen Flussdichten (B_ad_1, B_ad_2, B_ad_3, B_ad_4, B_ad_5) erzeugt.
• 143 zeigt als konsequente Weiterentwicklung der Verwendung mehrerer mehr oder weniger punktförmiger Sensorelemente SE die Verwendung linienhafter und/oder flächenhafter Sensorelementschichten 14305 als ein feingranulares ausgedehntes Sensorelement SE.
• 144 zeigt das Diagramm der 2, wobei nun beispielhaft vier beispielhafte Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) eingezeichnet sind, mit denen beispielsweise eine Vorrichtung entsprechend der 143 die Messwerte der Intensität der I_ist(B_ad) Fluoreszenzstrahlung FL längs der vier eingezeichneten senkrechten Linien für verschiedene zusätzliche Beträge der magnetischen Flussdichte B_ad ermittelt.
• 145 zeigt beispielhaft die innere Struktur einer der Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) der 143 im Falle der Zumischung eines externen Signals S_ωnk mit unbekannter Mikrowellenfrequenz ω_nk am Beispiel der ersten Mikrowellenquelle (µWG_I) stellvertretend für die anderen Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) der 143.
• 146 veranschaulicht, die Funktionsbildung der Kurve der unteren Resonanzkante 22 durch Tiefpassfilterung im Mikrowellenfilter µW_F_I (Siehe 143, 144 und 145).
• 147 zeigt die Grundidee der Herstellung eines kolloidalen Lackes KL zur Belackung und/oder zum Bedrucken des Trägersubstrats 1360.
• 148 zeigt das Aufbringen eines kolloidalen Lack KL umfassend ein Trägermaterial TM und Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND auf das Trägersubstrat 1360.
• 149 zeigt die beispielhaften Schritte eines Wafer basierenden Belackungsverfahrens beispielhaft schematisch und vereinfacht.
• 150 zeigt eine zweite Methode der Strukturierung
• 151 zeigt schematisch und grob vereinfacht einen Schnitt durch ein beispielhaftes System, um den Inhalt des vorausgegangenen Vorschlags bei Anwendung auf einen mikroelektronischen CMOS-Schaltkreis zu verdeutlichen.
• 152 zeigt ein Spektrum einer MESA-Struktur MESA der 150 aus dem Stand der Technik für eine Betriebsspannung von 15V.
• 153 zeigt ein beispielhaftes Trägersubstrat 1360 mit einem gewinkelt aufgebrachten Wellenleiter 6980.
• 154 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines selbstjustierten Sensorelements SE Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde.
• 155 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines maskenjustierten Sensorelements SE am Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde.
• 156 zeigt eine Sensorelementschicht 45105 auf einem Trägersubstrat 1360 mit einer Tri-Plate-leitung 2380.
• 157 zeigt das Trägersubstrat 1360 der 156 in drei Exemplaren, wobei der Anfang und das Ende der Tri-Plate-Leitung 6980 jeweils mit einer SMA-Buchse 15710, 15720 als beispielhafter Mikrowellenverbindung versehen sind.
• 158 zeigt die Rückseite der Trägersubstrate 1360 der 157.
• 159 zeigt die noch flüssige Sensorelementschicht 4810 nach dem Auftragen auf das Trägersubstrat 1360.
• 160 zeigt die noch ungetrennten Trägersubstrate 1360 nach dem Auftragen der Sensorelementschicht 4810.
• 161 zeigt die Dicke D_SE der Sensorelementschicht 14305 nach dem Aushärten des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL von der Seite des Trägersubstrats 1360 aus gesehen.
• 162 zeigt die vorschlagemäße Vorrichtung in Form des vorschlagsgemäßen Sensorkopfes 16221 aus einer ersten Ansicht.
• 163 zeigt die Vorrichtung mit aufgesetztem Deckel zum lichtdichten Verschluss des Gehäuses 16208.
• 164 entspricht der 162, wobei die beispielhafte Vorrichtung nun aus einem anderen Winkel dargestellt ist.
• 165 zeigt die Vorrichtung im Querschnitt.
• 166 zeigt einen beispielhaften, nicht maßstabsgerechten Querschnitt durch die Sensorschicht 16205.
• 167 zeigt eine typische Nutzungssituation, wobei der Sensorkopf 16221 vorzugsweise auf der Oberfläche 16234 des jeweiligen Messobjekts mit der Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 aufgesetzt ist.
• 168 zeigt das System der 165 vereinfacht mit den Ansteuer- und Auswertevorrichtungen als Blockdiagramm.
• 169 zeigt eine Zeichnung auf Basis eines beispielhaften Fotos eines beispielhaften, bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags erstellten Sensorkopfes 16223 mit abgenommenen Deckel.
• 170a zeigt eine Zeichnung auf Basis eines beispielhaften Fotos eines beispielhaften, bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags erstellten Sensorkopfes 16223 mit abgenommenen Deckel.
• 170b entspricht im Wesentlichen der 170a und zeigt den gleichen Sensorkopf 16221 aus einer etwas anderen Perspektive.
• 171 zeigt eine Zeichnung des Prototypen mit aufgesetztem Deckel.
• 172 zeigt das Aufsetzen von vier Permanentmagneten 16237 auf einer Glasplatte 16238 auf die Unterseite162 24 des Sensorkopfes 16221.
• 173 zeigt oben das musterkodierte Magnetflussdichtenbetragsbild 16239 der Verteilung der magnetischen Flussdichte von vier Permanentmagneten 16237 auf einer Glasplatte 16238 in willkürlichen Einheiten und unten den eindimensionalen Verlauf der Fluoreszenzintensität längs einer Linie durch die Gruppierung der Permanentmagneten 16237 hindurch.
• 174 zeigt eine Darstellung für vier magnetisierte Ringe. Die 174 zeigt unten links die entsprechende Anordnung als eine Zeichnung basierend auf einem Foto.
• 175 entspricht der 172, wobei nun eine magnetisierbare ferromagnetische flächige Figur verwendet wurde.
• 176 entspricht der 173, wobei nun eine magnetisierbare ferromagnetische flächige Figur verwendet wurde.
• 177 zeigt eine Darstellung für einen inhomogen magnetisierten Ring.
• 178 zeigt den Sensorkopf mit angebrachten Hilfsmagneten 16219.
• 179 zeigt die Detektion und Darstellung von Bohrungen in einem ferromagnetischen Material 16217 mit einer Vorrichtung der 179, 167 und 168.
• Die 180 zeigt einen beispielhaften, alternativen Sensorkopf 16221 einer bespielhaften, alternativen Magnetfeldkamera.
• 181 zeigt schematisch und vereinfacht einen Querschnitt durch den Sensorkopf 16221 der 180.
• 182 entspricht im Wesentlichen der 181 und zeigt den gleichen Sensorkopf 16221 wie die Vorrichtung der 181 und der 180 aus einer anderen Perspektive.
• 183 entspricht insofern im Wesentlichen den 180 bis 182, als dass die 183 nun einen Querschnitt durch den Sensorkopf 16221 der 180 bis 182 quer zum ersten Kühlkörper 16250 zeigt.
• 184 entspricht insofern im Wesentlichen den 180 bis 183, als dass die 184 eine Seitenansicht ohne Schnitt aus einer anderen Perspektive.
• 185 entspricht insofern im Wesentlichen den 180 bis 184, als dass die 185 eine Seitenansicht mit horizontalem Schnitt aus einer Perspektive von unten mit Blick auf die Sensorschicht 16205 auf der Unterseite 16224 des Sensorkopfes 16221 der 180 bis 184.
• 186 entspricht der 185 mit dem Unterschied, dass der in der 185 dargestellt angeschnittene Teil des Sensorkopfes 16221 nun mit der Schnittfläche nach oben statt nach unten dargestellt ist.
• 187 zeigt den ersten Kühlkörper 16250 vor dem Einsetzen in das Gehäuse 16208.
• 188 zeigt einen beispielhaften zweiter Kühlkörper 16249 zur Kühlung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244 vor dessen Einbau in einen Sensorkopf entsprechend den 180 bis 187.
• 189 zeigt den unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 1628 eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 188 mit dem Schaltungsträger (PCB) 16243 vor dem Einbau in das Gehäuse 16208.
• 190 zeigt die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 189 mit den Vorwiderständen 16259 der LEDs 16244.
• 191 zeigt die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 190 mit den LEDs 16244 und dabei die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 der vorausgehenden 190.
• 192 zeigt die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 des Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 191.
• 193 zeigt die einen Schnitt durch einen Sensorkopf 16221 entsprechend den 180 bis 192, wobei 193 dabei weitestgehend der 183 entspricht und wobei nun jedoch nur die Schnittfläche dargestellt ist und wobei nun der Schnitt durch die LEDs 16244 geführt ist.
• 194 zeigt die einen Schnitt durch einen Sensorkopfe 16221 entsprechend den 180 bis 193, wobei 194 dabei weitestgehend der 193 entspricht und wobei nun der Schnitt NICHT durch die LEDs 16244 geführt ist.
• 195 entspricht dabei weitestgehend der 184, wobei nun der Sensorkopf 16221 der 195 zusätzlich gegenüber dem Sensorkopf 16221 der 184 den zweiten Kühlkörper 16249 aufweist.
• 196 zeigt die Fluoreszenzkamera eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 195 in Verbindung mit dem ersten Kühlkörper 16250 als Schnittbild.
• 197 zeigt wie die 196 die Fluoreszenzkamera eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 196 in Verbindung mit dem ersten Kühlkörper 16250 nun jedoch nicht als Schnittbild.
• 198 zeigt das Funktionsprinzip der Sensorschicht 16205, wie sie in den Vorrichtungsteilen des Sensorkopfes der 180 bis 197 in den 181, 182, 184, 185, 186, 189, 190, 191, 192, 193 und 194 Verwendung findet.
• 199 zeigt schematisch vereinfacht das Funktionsprinzip der Sensorschicht 16205, wie sie in den Vorrichtungsteilen des Sensorkopfes der 180 bis 197 in den 180, 182, 183, 185, 186, 189, 190, 191, 192, 193 und 194 Verwendung finden kann.
• 200 zeigt das System der 168 mit einem Sensorkopf der 180 bis 199.
• 201 entspricht weitestgehend der 198, die das Funktionsprinzip der Sensorschicht 16205 zeigt, wie sie in den Vorrichtungsteilen des Sensorkopfes der 180 bis 197 in den 181, 182, 183, 185, 186, 189, 190, 191, 192, 193 und 194 Verwendung findet. Die 40 unterscheidet sich von der 198 durch eine Diffusorschicht 16269.
• Beschreibung der Figuren
• Die Figuren erläutern den Vorschlag schematisch und vereinfacht. Die Offenlegung des hier vorgelegten Dokuments ist nicht auf die Figuren begrenzt und umfasst auch andere Kombinationen.
• Figur 1
• 1 zeigt die Resonanzen eines einkristallinen NV-Zentren umfassenden Diamanten. Die 1 zeigt in Diagramm 1 die Resonanzlinien des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL eines mit NV-Zentren versehenen Diamant-Einkristalls, bei dem der Anteil des rlativen Intensitätssignals der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B dargestellt ist. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 1 aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse des Diagramms 1 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“) . In dem Beispiel ist ein einzelner Diamantkristall in [111] gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds ausgerichtet. Das in dem Diagramm 1 dargestellte Verhalten ist aus dem Stand der Technik bekannt.
• In der X-Achse ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW im Bereich von 2,4 GHz bis 3,4 GHz aufgetragen. In der Y-Achse ist die magnetische Flussdichte B in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Die Intensität der Resonanz wird durch die Schwärzung des entsprechenden Flächensegments des Diagramms 1 der 1 dargestellt.
• Zur Aufnahme der Werte die dem Diagramm 1 der 1 zugrunde liegen, bestrahlt eine Mikrowellensignalquelle µWG den Diamant-Einkristall mit einer Mikrowellenstrahlung der Mikrowellenfrequenz ω_µW zwischen 2,4 GHz und 3,4 GHz. Gleichzeitig bestrahlt eine Lichtquelle LED den Diamant-Einkristall mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Bevorzugt transportiert ein Lichtwellenleiter LWL die Pumpstrahlung LB von der Lichtquelle LED zum Diamant-Einkristall mit den NV-Zentren. In Folge der Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB strahlt der Diamant-Einkristall Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Intensität I_ist(t) ab. Ein Licht sensitives Bauteil, im folgenden Fotodetektor PD genannt, erfasst diese Fluoreszenzstrahlung FL und erzeugt ein Empfangssignal S0. Die Auswertungsvorrichtung AWV die später im Zusammenhang mit 24 weiter erläutert wird, verarbeitet das Empfangssignal S0 und erzeugt so einen Messwert des Intensitätsanteils in der Fluoreszenzstrahlung FL, dessen Modulationsfrequenz mit der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG übereinstimmt. Die Auswertevorrichtung umfasst bevorzugt einen ersten Verstärker V1 und einen Mehrfachkorrelator LIV, die später erläutert werden. Es erfolgt also vorzugsweise 100 % Amplitudenmodulation des Mikrowellensignals µW durch die Mikrowellensignalquelle µWG entsprechend einem Mikrowellenmodulationssignal S5m. Ein zweiter Signalgenerator G2 erzeugt dieses Mikrowellenmodulationssignal S5m. Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m ein PWM-Modulationssignal mit einem Tastgrad von vorzugsweise 50 %. Die Auswertungsvorrichtung AWV korreliert vorzugsweise das Intensitätssignal der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL im Empfangssignal S0 mit dem Mikrowellenmodulationssignal S5m. Dabei ermittelt die Auswertungsvorrichtung AWV einen Wert für die Stärke der Resonanz. Das hier vorgelegte Dokument nennt diesen Wert im folgenden Resonanzwert. Die NV-Zentren des Diamant-Einkristalls strahlen Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Intensität I_ist(t) ab, wenn die Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW nicht in Resonanz mit den NV-Zentren des Diamant-Einkristalls ist. Die dunklen Felder in dem Diagramm 1 der 1 geben somit Kombination von Stärken der magnetischen Flussdichte B und der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW wieder, in denen die Intensität der von den NV-Zentren des Diamant-Einkristalls ausgestrahlten Fluoreszenzstrahlung FL reduziert ist. Bei Resonanz der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW mit der Resonanzfrequenz der NV-Zentren des Diamant-Einkristalls tritt in dem Intensitätssignal des Empfangssignals S0 ein Signalanteil auf der die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW der Mikrowellenstrahlung µW der Mikrowellensignalquelle µWG aufweist. Dieser Anteil fehlt, wenn keine Resonanz der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW der Mikrowellenstrahlung µW der Mikrowellensignalquelle µWG mit der Resonanzfrequenz der NV-Zentren des Diamant-Einkristalls vorliegt. Das NV-Zentrum weist jeweils eine Achse im Diamant-Einkristall auf. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet diese Achse im Folgenden als NV-Achse. Die linke Resonanzlinie 2 für die Spin-Quantenzahl m_s=-1 und die ganz rechte Resonanzlinie 5 für die Spin-Quantenzahl m_s=+1 bedeuten, dass der Vektor der magnetischen Flussdichte B in Richtung der NV-Achse [111] ausgerichtet ist.
• Die Resonanzlinie 2 steht für eine Spin-Quantenzahl m_s=-1. Die Resonanzlinie 5 steht für eine Spin-Quantenzahl m_s=+1. Die Resonanzlinien 3 und 4 entstammen der Überlagerung der anderen drei im Kristall möglichen Ausrichtungen der NV-Achsen von NV-Zentren des Diamant-Einkristalls. Auch dieser anderen drei möglichen Ausrichtungen der NV-Achsen stehen senkrecht zu dem Vektor der magnetischen Flussdichte B. Das wirksame B-Feld der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG muss zur Wirksamkeit stets senkrecht zur NV-Achse des jeweiligen NV-Zentrums sein. Ist dies nicht der Fall, so beeinflusst lediglich der Anteil des B-Felds der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG, der zur Wirksamkeit senkrecht zur NV-Achse des jeweiligen NV-Zentrums ist, die Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL des betreffenden NV-Zentrums. Somit ist für diese anderen drei möglichen Ausrichtungen der NV-Achsen die wirksame magnetische Flussdichte B kleiner als für die Resonanzlinien 2 und 5. Für eine Messung zur Erzeugung des Diagramms 1 entsprechend der 1 liegt der Kristall vorzugsweise mit der Fläche mit Normalenvektor [111] auf der Leitung auf, die das Mikrowellenmodulationssignal S5m von der Mikrowellensignalquelle µWG zum Diamant-Einkristall transportiert. Der Normalenvektor [111] ist der Vektor, der senkrecht zur Oberfläche des betreffenden Diamantkristalls steht, der parallel zur NV-Achse zumindest eines Teils der NV-Zentren ist.
• Über den Stand der Technik geht nun die folgende Erkenntnis hinaus:
• Diese Methode kann auch genutzt werden, um ein unbekanntes Mikrowellensignal S_ωnk zu analysieren. Hierfür kann eine Vorrichtung ein einkristallines Diamantplättchen mit NV-Zentren in ein magnetisches Feld mit einem Gradienten der magnetischen Flussdichte B einbringen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung dann einen Mischer. Dieser Mischer mischt das unbekannte Mikrowellensignal mit einem Trägersignal. Bevorzugt ist das Trägersignal das Mikrowellensignal µW der Mikrowellensignalquelle µWG. Die betreffende Vorrichtung führt vorzugsweise dann das so gemischte Mikrowellensignal den NV-Zentren über eine Tri-Plate-Leitung 1330 zu. Die NV-Zentren, die in Resonanz sind, zeigen dann die Modulation entsprechend dem Mikrowellenmodulationssignal S5m der Mikrowellensignalquelle µWG die dann das mit dem Mikrowellenmodulationssignal S5m moduliert Trägersignal vor der Mischung durch den Mischer der Vorrichtung erzeugt. Die Vorrichtung kann die dann auftretenden Resonanzlinien (2,3,4,5) zur Bestimmung der unbekannten Mikrowellenfrequenz des unbekannten Mikrowellensignals verwenden.
• Figur 2
• 2 zeigt den Übergang von 1 zu 2. Dieser entspricht einem Übergang von einem einkristallinen zu einem multikristallinen Fluoreszenzsubstrat. In 2 bestrahlt die Lichtquelle LED eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND. Statt der Diamant-Nano-Kristalle ND kann es sich auch um eine Vielzahl anderer Diamantkristalle mit NV-Zentren handeln. Insofern sind die Diamant-Nano-Kristalle ND hier nur beispielhaft. Ein Fachmann bzw. eine Fachfrau können leicht zur entsprechenden technischen Lehre gelangen, in dem sie den Begriff Diamant-Nano-Kristalle ND durch den Begriff Diamanten ersetzen. Der Begriff Diamant-Nano-Kristall ND bezeichnet zwar also die nach derzeitiger Kenntnis optimale Ausführungsform und umfasst aber ausdrücklich weniger optimale Ausführungsformen wie Diamant an sich ebenfalls im Sinne der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments. Die Diamant-Nano-Kristalle ND weisen in dem Beispiel der 2 eine unterschiedliche Orientierung im Raum auf. Aufgrund der statistisch gleichverteilten unterschiedlichen Orientierung der Diamant-Nano-Kristalle ND zeigen die Diamant-Nano-Kristalle ND nicht das Resonanzbild der 1. Gleiches gilt bei der Verwendung anderer geeigneter kleiner Kristalle mit geeigneten paramagnetischen Zentren die stochastisch gleichverteilt unterschiedlich im Raum ausgerichtet sind. Die Resonanzlinien (2,3,4,5) der 1 weiten sich durch die Zahl der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren gleichverteilte stochastische Orientierung im Raum auf. Vorzugsweise liegen die Diamant-Nano-Kristalle ND als Diamantpulver bzw. Kristallpulver vor. Bevorzugt sind zumindest ein Teil der Diamanten HDNV-Diamanten entsprechend dem Stand der Technik. Hierzu verweist das hier vorgelegte Dokument beispielsweise auf die Schrift DE 10 2021 132 148 A1 .
• 2 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 2 zeigt in Diagramm 2 die Resonanzen des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B dargestellt ist. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 1 aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse des Diagramms 20 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
• Durch die stochastisch gleichverteilte Orientierung der Diamant-Nano-Kristalle ND weiten sich die Resonanzlinien (2,3,4,5) des Diagramms 1 der 1 auf. Anstelle von Resonanzlinien (2,3,4,5) weist das Diagramm 20 der 2 nun Resonanzteilfelder (26, 27, 28) auf.
• Ein erstes Resonanzteilfeld ist der das untere Resonanzfeld 28. Überschreitet die wirksamen magnetische Flussdichte B des Magnetfelds einen Grenzwert B_off des Betrags der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds so spaltet sich das untere Resonanzfeld 28 in ein unteres Resonanzteilfeld 22 und ein oberes Resonanzteilfeld 25 auf. Zwischen dem unteren Resonanzteilfeld 22 und dem oberen Resonanzteilfeld 25 bildet sich bei einem Betrag der wirksamen magnetischen Flussdichte B oberhalb des Grenzwerts B_off des Betrags der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds ein mittleres Resonanzminimum 29 aus.
• Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen und zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 28 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu kleineren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Eine wirksame Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu höheren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Das mittlere Resonanzminimum 29 teilt das untere Resonanzfeld 28 nicht.
• Ein zweites Resonanzteilfeld ist das untere Resonanzteilfeld 26. Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Die untere mittlere Resonanzkante 23 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu kleineren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin weiter.
• Ein drittes Resonanzteilfeld ist das obere Resonanzteilfeld 27. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Die obere mittlere Resonanzkante 24 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin. Eine wirksame Offsetflussdichte B_off begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu kleineren wirksamen magnetischen Flussdichten B hin weiter.
• Ein Teil der Diamant-Nano-Kristalle ND, die die gleiche Ausrichtung, wie der Diamant-Einkristall der 1 aufweisen, erzeugt die untere Resonanzkante 22. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND besitzen eine Resonanzlinie 2 für die Spinquantenzahl m_s=-1. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND sind gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet. Die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren dieses Teils der Diamant-Nano-Kristalle ND sind in der [111]-Richtung des jeweiligen Diamant-Nano-Kristalls ND ausgerichtet. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW ist gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die untere Resonanzkante 22 entspricht somit der Spinquantenzahl m_s=-1;
• Ein Teil der Diamant-Nano-Kristalle ND, die die gleiche Ausrichtung wie der Diamant-Einkristall der 1 aufweisen, erzeugt die obere Resonanzkante 25. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND besitzen eine Resonanzlinie 5 für die Spinquantenzahl m_s=+1. Diese Diamant-Nano-Kristalle ND sind gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet. Die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren dieses Teils der Diamant-Nano-Kristalle ND sind in der [111]-Richtung des jeweiligen Diamant-Nano-Kristalls ND ausgerichtet. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW ist gegenüber der wirksamen magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die obere Resonanzkante 25 entspricht somit der Spinquantenzahl m_s=+1;
• Erstaunlicherweise teilt das mittleres Resonanzminimum 29 eine Strecke parallel zur x-Achse in dem Diagramm 20 zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 nicht überall in einem Verhältnis 50:50 oberhalb der wirksamen Offsetflussdichte B_off. Bei der wirksamen Offsetflussdichte B_off teilt das mittleres Resonanzminimum 29 eine Strecke parallel zur x-Achse in dem Diagramm 20 zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 noch in einem Verhältnis 50:50. Die Linie des mittleren Resonanzminimums 29 schwenkt dann aber nichtlinear nach rechts ab. Damit kann das Verhältnis der Strecken als Maß für die magnetische Flussdichte B verwendet werden.
• Figur 3
• 3 erläutert die Bestimmung einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk auf Basis der 2 mittels einer Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich und mittels einer gleichzeitigen eine Bestimmung desjenigen Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND, bei dem dieser Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Abhängigkeit von dieser Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich. Das Diagramm 20 der 3 entspricht dem der 2, wobei nun markante Punkte in dem Diagramm 20 zur besseren Klarheit mittels Bezugslinien und Bezugszeichen zusätzlich markiert sind.
• Die unbekannte wirksame Flussdichte B_nk ist der Teil der unbekannten Gasamtflussdichte B_Σ, dessen vektorieller Anteil senkrecht zur magnetischen B-Feld-Komponenten des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW der Mikrowellensignalquelle µWG steht. Wie im Folgenden näher erläutert wird, hängt dieser Teil erheblich von der Positionierung des Sensorelements SE, das vorzugsweise die Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und typischerweise ein Trägermaterial TM in einemr kolloidalen Mischung KL umfasst, relativ zum Signalleiter 1330 und zur nicht-leitenden linken Isolationslücke 1440 und zur nicht-leitenden rechten Isolationslücke 1450 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 ab. Bei einer Positionierung des Sensorelements SE in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 1440 und/oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 1450 entspricht die unbekannte wirksame Flussdichte B_nk dem Anteil der unbekannten Flussdichte B, der parallel zur Ebene des Trägersubstrats 1360 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 ist. Bei einer Positionierung des Sensorelements SE auf und/oder unter dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 entspricht die unbekannte wirksame Flussdichte B_nk dem Anteil der unbekannten Flussdichte B, der in Richtung des Wellenleiters 2380 oder senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats 1360 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 ist. Sofern das Sensorelement SE sowohl eine einer Positionierung des Sensorelements SE in der nicht-leitenden, linken Isolationslücke 1440 und/oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 1450 als auch eine Positionierung des Sensorelements SE auf und/oder unter dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 1480 zumindest teilweise aufweist, so zeigt es in der Regel eine Mischung dieser Empfindlichkeiten. Dies kann unter Umständen gewollt sein.
• Das hier vorgelegte Dokuments schlägt vor, dass die vorschlagsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk die Mikrowellenfrequenz ω_µW im interessierenden Bereich durchscannt und für eine Vielzahl von Messpunkten mit unterschiedlicher Mikrowellenfrequenz ω_µW einen jeweils zugehörigen Messwert für den Anteil an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND bestimmt, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist.
• Aus diesen zugehörigen Messwerten für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung dann die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 der unteren Resonanzkante 22 bestimmen. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine erste Kalibrationstabelle und/oder die ersten Parameter einer ersten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22 den Wert des Betrags der unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂ ermitteln kann.
• Aus den zugehörigen Messwerten für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung auch die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 der oberen Resonanzkante 25 bestimmen. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine zweite Kalibrationstabelle und/oder die zweiten Parameter einer zweiten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25 den Wert des Betrags der oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅ ermitteln kann.
• Aus den zugehörigen Messwerten für den Anteil an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung auch das Vorhandensein des mittleren Resonanzminimums 29 feststellen und die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 des mittleren Resonanzminimums 29 bestimmen. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM)der Vorrichtung eine dritte Kalibrationstabelle und/oder die dritten Parameter einer dritten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 des mittleren Resonanzminimums 29 den Wert des Betrags der wirksamen magnetischen Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉ ermitteln kann.
• Der Abfall des Betrags der Messwerte für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND vom unteren Resonanzteilfeld 26 zum mittleren Resonanzminimums 29 erfolgt bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B und bei Erhöhung der Mikrowellenfrequenz ω_µW mit Überschreiten der unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23, sodass die Vorrichtung eine untere mittlere Resonanzkante 23 feststellen kann, wenn die wirksame magnetische Flussdichte B über der der wirksamen Offsetflussdichte B_off liegt. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine vierte Kalibrationstabelle und/oder die vierten Parameter einer vierten Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23 der unteren mittleren Resonanzkante 23 den Wert des Betrags der unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃ ermitteln kann.
• Der Anstieg des Betrags der Messwerte für den Anteil an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND vom mittleren Resonanzminimums 29 zum oberen Resonanzteilfeld 27 erfolgt bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B und bei weiterer Erhöhung der Mikrowellenfrequenz ω_µW mit Überschreiten der oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24, sodass die Vorrichtung eine obere mittlere Resonanzkante 24 feststellen kann, wenn die wirksame magnetische Flussdichte B über der der wirksamen Offsetflussdichte B_off liegt. Bevorzugt sind in einem Speicher (RAM, ROM, Flash) (RAM, NVM) der Vorrichtung eine fünften Kalibrationstabelle und/oder die fünften Parameter einer fünften Kalibrationsfunktion abgelegt, mit deren Hilfe die Vorrichtung aus der ermittelten Wert der oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24 der oberen mittleren Resonanzkante 24 den Wert des Betrags der oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄ ermitteln kann.
• Bei einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk kann die Vorrichtung somit durch Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW einen oder mehrere der Messwerte
• • untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22,
• • untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23,
• • obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24,
• • obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25,
• • Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29
bestimmen.
• Bei einer unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk kann die Vorrichtung aus diesen Mikrowellenfrequenzen (ω_µW22, ω_µW23, ω_µW24, ω_µW25, ω_µW29) somit durch Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW und mit Hilfe von einen oder mehrere der Messwerte
• • untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22,
• • untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23,
• • obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24,
• • obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25,
• • Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29
einen oder mehreren der zugehörigen Messwerte
• • untere wirksame magnetische Flussdichte B₂₂,
• • obere wirksame magnetische Flussdichte B₂₅,
• • wirksame magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
• • untere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₃,
• • obere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₄
bestimmen. Diese sollten in der Regel der unbekannten wirksamen magnetischen Flussdichte B_nk entsprechen. Beispielsweise kann die Vorrichtung durch Mittelung über zwei oder mehrere Werte (B₂₂, B₂₃, B₂₄, B₂₅, B₂₉) den Messwert einer gemittelten mittleren wirksamen Flussdichte B_g errechnen.
• Figur 4
• 4 erläutert die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk. auf Basis der 2.
• Mittels einer Variation der wirksamen magnetischen Referenzflussdichte B_ref im interessierenden Bereich und mittels einer gleichzeitigen eine Bestimmung desjenigen Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl mit NV-Zentren versehenen Diamant-Nano-Kristallen ND, bei dem dieser Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Abhängigkeit von dieser wirksamen magnetischen Referenzflussdichte B_ref im interessierenden Bereich. Das Diagramm 20 der 4 entspricht dem der 2, wobei nun markante Punkte in dem Diagramm 20 zur besseren Klarheit mittels Bezugslinien und Bezugszeichen zusätzlich markiert sind.
• Die lineare Extrapolation der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 schneiden sich typischerweise in einem Punkt der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) mit der Nullpunktsflussdichte B₀ und der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0.
• Bevorzugt bestimmt die Vorrichtung durch Veränderung der magnetischen Referenzflussdichte B_ref die Nullpunktsflussdichte B₀ und die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) oder eine funktionsäquivalente Information vor der bestimmungsgemäßen Nutzung der Vorrichtung und/oder in einem Initialisierungsvorgang bei einer Inbetriebsetzung der vorschlagsgemäßen Vorrichtung. Sofern vorhanden, kompensiert die vorschlaggemäße Vorrichtung die Nullpunktsflussdichte B₀ mittels optionaler Magnetfeldkompensationsmittel (LCTR, DRLV, L_C, SIS, MS). Beispielsweise können diese Magnetfeldkompensationsmittel (LCTR, DRLV, L_C, SIS, MS) einen Magnetfeldregler LCTR umfassen, die das Magnetfelderzeugungsmittels L_C und die Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c steuert. Beispielsweise kann somit die vorschlaggemäße Vorrichtung über Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad verfügen. Diese Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad können das besagte Magnetfelderzeugungsmittels L_c umfassen.
• Diese Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad können einen Permanentmagneten PM bzw. einen Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM umfassen. Diese Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen, überlagernden magnetischen Flussdichte B_ad können eine Positioniervorrichtung PV umfassen, die den Permanentmagneten PM bzw. den Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM gegenüber dem Sensorelement SE positioniert. Vorzugsweise steuert dann die Steuervorrichtung CTR über einen Datenbus DB die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM bzw. des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM und damit die Positionierung des Permanentmagneten PM bzw. des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM gegenüber dem Sensorelement SE. Hierdurch kann die Steuervorrichtung CTR die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad, die das Sensorelement SE durchflutet, beeinflussen. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung CTR die Positionierung des Permanentmagneten PM bzw. des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM gegenüber dem Sensorelement SE und Beeinflussung der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die das Sensorelement SE durchflutet, in Abhängigkeit von einem oder mehreren Messwerten einer magnetischen Flussdichte.
• Ein erster dieser Messwerte einer solchen magnetischen Flussdichte kann beispielsweise ein Messwert eines Magnetfeldsensors MS sein, den die Steuervorrichtung CTR mittels des Magnetfeldsensors MS und ggf. einer Magnetfeldsensoransteuerung SIS beispielsweise über einen Datenbus DB erfasst.
• Ein zweiter dieser Messwerte einer solchen magnetischen Flussdichte kann beispielsweise ein Messwert sein, den die Steuervorrichtung CTR mittels des Sensorelements SE und dessen Fluoreszenzstrahlung FL und weiterer hier beschriebener Vorrichtungsteile erfasst.
• Die wirksame magnetische Flussdichte B_w setzt sich dann zusammen aus der wirksamen externen magnetischen Flussdichte B_extw und der wirksamen zusätzlichen Flussdichte B_adw. (B_w= B_extw+ B_adw) In dem Fall kann die Vorrichtung die wirksame magnetische Flussdichte B_w durch Veränderung der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad durchstimmen.
• Die wirksamen zusätzlichen Flussdichte B_adw ist der Anteil der zusätzlichen Flussdichte B_ad, der senkrecht zum Vektor der magnetischen Flussdichte B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist.
• Die wirksame magnetische Flussdichte B_w ist der Anteil der Gesamtflussdichte B_Σ, der senkrecht zum Vektor der magnetischen Flussdichte B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist.
• Die wirksamen externen magnetischen Flussdichte B_extw ist der Anteil der externen magnetischen Flussdichte B_ext, der senkrecht zum Vektor der magnetischen Flussdichte B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist. Dabei wirkt die externe magnetische Flussdichte B_ext, vorzugsweise von außerhalb der Vorrichtung auf das Sensorelement SE ein.
• Für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk kann die Vorrichtung beispielsweise die wirksame magnetische Referenzflussdichte B_ref mittels Änderung der zusätzlichen wirksamen magnetischen Flussdichte B_adw verändern. Hierdurch wandert der Arbeitspunkt des Sensorelements SE entlang der Linie 41.
• Für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk kann die Vorrichtung beispielsweise die ein Mikrowellensignal µW mit der Mikrowellenfrequenz ω_µW zumischen. Hierdurch ergeben sich innerhalb des Sensorelements SE Mikrowellensignalanteile mit einer gemischten Mikrowellenfrequenz von ω_µWmix+=ω_µWnk+ω_µW und ω_µWmix-=ω_µWnk-ω_µW. Hierdurch wandert sich der Arbeitspunkt des Sensorelements SE entlang der Linie 43. Bevorzugt ist die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_µWnk betragsmäßig größer als der Frequenzabstand zwischen dem Schnittpunkt 42 der Linie 43 mit der untere Resonanzkante 22 vom Schnittpunkt 45 der Linie 43 mit der oberen Resonanzkante 25.
• Es ist daher vorteilhaft, wenn die Vorrichtung die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad während der Messung erhöht, um den Arbeitspunkt der Messung, der von unten nach oben zu schieben. Dabei ist der Arbeitspunkt typischerweise durch die gemischten Mikrowellenfrequenzen von ω_µWmix+=ω_µWnk+ω_µW und ω_µWmix-=ω_µWnk-ω_µW und durch die wirksame magnetische Flussdichte B_w(B_w=B_extw+B_adw) bestimmt.
• Somit kann die vorschlagegemäße Vorrichtung durch Interpolation aus den bei einer unbekannten wirksamen Mikrowellenfrequenz ω_µWnk durch Variation der Mikrowellenfrequenz ω_µW und/oder durch Variation der wirksamen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_adw die Lage der unteren Resonanzkante 22 und der oberen Resonanzkante 25 und/oder der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) und ggf. die Lagen der untere mittlere Resonanzkante 23 und/oder der oberen mittlere Resonanzkante 24 und/oder die Lage des mittleren Resonanzminimums 29 bestimmen und beispielsweise daraus die Lage der Nullpunktsflussdichte B₀ und/oder der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 bestimmen. Hieraus kann die Vorrichtung auf die wirksame externe magnetische Flussdichte B_extw und/oder die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_µWnk schließen. Die Steuervorrichtung CTR steuert bevorzugt hierfür die Mikrowellensignalquelle µWG und die das Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit ihrer Steuervorrichtung LCTR typischerweise über den Datenbus DB.
• Figur 5
• 5 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedlich im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 5 zeigt in Diagramm 50 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz fw aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_w dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei dem Wert 0,0 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 50 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 50 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
• In der 5 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
• Figur 6
• Die 6 entspricht der 5, wobei nun verschiedene Referenzlinien (61,62,63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR z.B. mittels eines computerimplementierten Rauschunterdrückungsverfahrens unterdrücken muss.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Bevorzugt wählt dann die Steuervorrichtung CTR der vorschlagsgemäßen Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch https://de.wikipedia.org/wikijStatistische_Versuchsplanung)
• Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
• Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
• Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
• Figur 7
• 7 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 7 zeigt in Diagramm 70 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_w dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei in etwa dem Wert 0,003 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 70 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 70 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
• In der 7 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und die untere mittlere Resonanzkante 23 und die obere mittlere Resonanzkante 24 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
• Figur 8
• Die 8 entspricht der 7, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61,62,63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR unterdrücken muss.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Bevorzugt wählt dann die Steuervorrichtung CTR der vorschlagsgemäßen Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch https://de.wikipedia.org/wikijStatistische_Versuchsplanung)
• Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
• Der unteren mittleren Resonanzkante 23 ist dabei die untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23 zugeordnet.
• Der oberen mittleren Resonanzkante 24 ist dabei die obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24 zugeordnet.
• Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
• Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
• Zusätzlich ist die Steigung 67 der Kurve eingezeichnet. Diese ist erst ab einer gewissen magnetischen Flussdichte B messbar.
• Figur 9
• 9 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedlich im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 9 zeigt in Diagramm 90 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_w dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei in etwa dem Wert 0,07 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 90 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 90 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
• In der 9 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und die untere mittlere Resonanzkante 23 und die obere mittlere Resonanzkante 24 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
• Figur 10
• Die 10 entspricht der 9, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61, 62, 63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR unterdrücken muss.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Bevorzugt wählt dann die vorschlagsgemäße Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch https://de.wikipedia.org/wikijStatistische_Versuchsplanung)
• Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
• Der unteren mittleren Resonanzkante 23 ist dabei die untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23 zugeordnet.
• Der oberen mittleren Resonanzkante 24 ist dabei die obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24 zugeordnet.
• Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
• Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
• Zusätzlich ist die Steigung 67 der Kurve eingezeichnet.
• Bevorzugt bestimmt die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in den zentralen Bereichen der Kurve zum Ersten zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der unteren mittleren Resonanzkante 23 und zum Zweiten zwischen der oberen mittleren Resonanzkante 24 und der oberen Resonanzkante 25. Vorzugseise verwendet die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Bereiche der Kurve in der Nähe der unteren Resonanzkante 22 und in der Nähe der unteren mittleren Resonanzkante 23 und in der Nähe der oberen mittleren Resonanzkante 24 und in der Nähe der oberen Resonanzkante 25 für die Bestimmung der Steigung 67 der Kurve nicht. Daher kann die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in der Regel erst ab einer bestimmten Mindestflussdichte B der magnetischen Flussdichte B bestimmen.
• Figur 11
• 11 zeigt die Resonanzen einer Vielzahl unterschiedliche im Raum orientierter NV-Zentren umfassender Diamanten. Die 11 zeigt in Diagramm 110 die Amplitude des Anteils an der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und bei konstanter wirksamer magnetischer Flussdichte B_w dargestellt ist. Die magnetischer Flussdichte B entspricht dabei in etwa dem Wert 0,124 der Y-Achse des Diagramms 20 der 2. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 110 aufgetragen. Die Amplitude des Anteils an der der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL der Vielzahl der mit NV-Zentren versehenen Diamanten, bei dem der Anteil des Intensitätssignals der Fluoreszenzstrahlung FL, der der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW aufweist, ist in der Y-Achse des Diagramms 110 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“). In dem Beispiel ist eine Vielzahl unterschiedlich Im Raum orientierter Diamantkristalle gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds unterschiedlich und typischerweise gleichverteilt ausgerichtet.
• In der 11 sind zur Orientierung die untere Resonanzkante 22 und die obere Resonanzkante 25 und die untere mittlere Resonanzkante 23 und die obere mittlere Resonanzkante 24 und das mittlere Resonanzminimum 29 mit Bezugszeichen versehen.
• Figur 12
• Die 12 entspricht der 11, wobei nun wieder die verschiedenen Referenzlinien (61,62,63) zur Vermessung eingezeichnet sind. Ein Problem ist der Rauschuntergrund, den die Steuervorrichtung CTR unterdrücken muss.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die obere Referenzlinie 61 so, dass der Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, maximal ist und die obere Referenzlinie 61 mindestens einmal und nicht mehr als vier Mal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Vorzugsweise legt die Steuervorrichtung CTR die untere Referenzlinie 62 so, dass der Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, minimal ist und die untere Referenzlinie 62 mindestens zweimal und nicht mehr als viermal von der erfassten Kurve gekreuzt wird.
• Bevorzugt wählt dann die vorschlagsgemäße Vorrichtung die mittlere Referenzlinie 63 so, dass die Differenz des Werts 66 der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, einem Faktor X mal der Differenz des Werts 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, minus des Werts 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, entspricht. Ein beispielhafte Werte für den Faktor X können 80 bis 50% oder 755 oder 70% etc. sein. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, je nach Anwendung diesen Faktor X in der Entwicklungsphase durch einen DoE zu optimieren, (siehe auch https://de.wikipedia.org/wikijStatistische_Versuchsplanung)
• Der unteren Resonanzkante 22 ist dabei die untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22 zugeordnet.
• Der unteren mittleren Resonanzkante 23 ist dabei die untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23 zugeordnet.
• Der oberen mittleren Resonanzkante 24 ist dabei die obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24 zugeordnet.
• Der oberen Resonanzkante 25 ist dabei die obere Mikrowellenfrequenz ω_µW25 zugeordnet.
• Dem mittleren Resonanzminimum 29 ist die Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29 zugeordnet.
• Zusätzlich ist die Steigung 67 der Kurve eingezeichnet.
• Bevorzugt bestimmt die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in den zentralen Bereichen der Kurve zum Ersten zwischen der unteren Resonanzkante 22 und der unteren mittleren Resonanzkante 23 und zum Zweiten zwischen der oberen mittleren Resonanzkante 24 und der oberen Resonanzkante 25. Vorzugseise verwendet die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Bereiche der Kurve in der Nähe der unteren Resonanzkante 22 und in der Nähe der unteren mittleren Resonanzkante 23 und in der Nähe der oberen mittleren Resonanzkante 24 und in der Nähe der oberen Resonanzkante 25 für die Bestimmung der Steigung 67 der Kurve nicht. Daher kann die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung die Steigung 67 der Kurve in der Regel erst ab einer bestimmten Mindestflussdichte B der magnetischen Flussdichte B bestimmen.
• Zusätzlich ist eine er Polynomapproximation 127 der Kurve eingetragen, die typischerweise mittels eines Polynoms mit Polynomkoeffizienten beschrieben werden kann.
• Figur 13
• 13 zeigt eine einzelne Mikrostreifenleitung 1380 als Beispiel einer Mikrostreifenleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
• Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf das Buch R.K. Hoffmann „Integrierte Mikrowellenschaltungen: Elektrische Grundlagen, Dimensionierung, technische Ausführung, Technologien“ Springer; 1. Edition (1. Juni 1983), ISBN-10: 3540123520, ISBN-13: 978-3540123521.
• Dort sind verschiedene Mikrostreifenleitungen aufgeführt. Die Kombination der in diesem Dokument vorgestellten technischen Lehre mit einer Mikrostreifenleitungen beliebiger Ausführung ist von der hier vorgelegten Offenbarung umfasst.
• Die beispielhafte einzelne Mikrostreifenleitung 1380 der 13 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes oder dielektrisches oder halbleitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise eine Isolierschicht im Metallisierungsstapel eines mikrointegrierten Schaltkreises, insbesondere eines mikrointegrierten Hableiterschaltkreises, insbesondere eines CMOS- oder BiCMOS oder Bipolar-Schaltkreises oder eines Schaltkreises auf Basis von III/V-Materialien oder eine dielektrische Schicht sein. Beispielsweise kann das Trägersubstrat 1360) aus Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder aus halbleiten Materialien, wie beispielsweise Stücken von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücken von MEMS-Wafern und/oder beispielsweise Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücken von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder Mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente umfassen. Die einzelne Mikrostreifenleitung 1380 kann ggf. noch mit einer isolierenden Schicht bedeckt sein, wodurch sie zu einer eingebetteten Mikrostreifenleitung würde. Im Sinne der Knappheit der hier vorgestellten technischen Lehre haben wir darauf verzichtet, diese Variante hier darzustellen. Sie ist aber von der Offenbarung des hier vorgelegten Dokuments umfasst. Bei der beispielhaften einzelne Mikrostreifenleitung 1380 der 13 trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen auf dem Trägersubstrat 1360. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 ebenfalls von anderen Schaltungsteilen auf dem Trägersubstrat 1360. Bevorzugt weist die einzelne Mikrostreifenleitung 1380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand aufm der bevorzugt zu dem Ausgangswellenwiderstand der Mikrowellensignalquelle µWG passt.
• Vorschlagsgemäß wurde erkannt, dass die Platzierung und die Größe des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 ausschlaggebend für die Richtungsempfindlichkeit der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE in Bezug auf die Richtung einer externen magnetischen Flussdichte B_ext ist.
• Bei Platzierung des Sensorelements SE auf bzw. oberhalb der elektrisch leitende Signalleitung 1330 (Siehe folgende 15.) ist der Vektor der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 und quer zur Richtung der Signalleitung 1330 im Bereich des Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist und/oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1360 ist.
• Bei Platzierung des Sensorelements SE direkt neben der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 (Siehe auch folgende 14 und folgende 16.) ist der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_w der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist.
• Die Ausarbeitung des Vorschlags der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments ergab somit als eine wesentliche Idee der hier vorgestellten technischen Lehre, dass
1. a. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 eine Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit ermöglicht,
   1. i. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um nicht mehr als 50%, besser nicht mehr als 25%, noch besser nicht mehr als 10%, noch besser nicht mehr als 5%, besser nicht mehr als 2%, noch besser nicht mehr als 1% die Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 überschreitet oder
   2. ii. wenn besonders bevorzugt der der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE die Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 um mehr als 1%, besser mehr als 2%, besser mehr als 5%, besser mehr als 10%, besser mehr als 25%, besser mehr als 50%, besser mehr als 75% unterschreitet.
2. b. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 eine unbeabsichtigte Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit unterdrückt,
   1. i. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um mehr als 1%, besser mehr als 2%, noch besser mehr als 5%, noch besser mehr als 10%, noch besser mehr als 25%, noch besser mehr als 50%, noch besser mehr als 75%, noch besser mehr als 100% die Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 überschreitet
• Die technische Lehre des hier vorgelegten Dokuments hat also erkannt, dass der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE relativ zu Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 und die Positionierung des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende Signalleitung 1330 einer einzelnen Mikrostreifenleitung 1380 die Richtungsempfindlichkeit der Intensität der mikrowellenabhängigen Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, bezogen auf die Ausrichtung des Flussdichtevektors innerhalb des Sensorelements SE relativ zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 vorhersagbar einstellen kann und dass gleichzeitig die Wahl dieser Parameter (Position SE und d_s) bestimmt, in welchem Maße sich diese Richtungsabhängigkeit ausprägt. Dabei kann diese Richtungsabhängigkeit auch komplett unterdrückt werden. (Siehe auch die folgende 17.)
• Allgemeines zu den Figuren 14 bis 64
• Die 14 bis 64 zeigen, sofern sie Sensorelemente SE umfassen, Sensorköpfe, die für die Erfassung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ eingesetzt werden können.
• Figur 14
• Die 14 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1410 links der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 14 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft vergleichbar mit der Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 14 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1410) umfasst eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
• Figur 15
• Die 15 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als linkes Sensorelement 1420 auf der elektrisch leitenden linken Signalleitung 1310 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 15 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft vergleichbar mit der Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 15 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_w der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE und/oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1360 ist. Das Sensorelement SE (1420) umfasst eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
• Figur 16
• Die 16 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1430 rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 16 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft vergleichbar mit der Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 16 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1430) umfasst eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
• Figur 17
• Die 17 entspricht der 13, wobei nun ein Sensorelement SE als die elektrisch leitende Signalleitung 1330 umgebendes Sensorelement 1710 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 13, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 17 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft ca. 3x so groß wie die Breite d_s der elektrisch leitenden Signalleitung 1330. Teile des Sensorelements SE befinden sich sowohl links als auch rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitende Signalleitung 1330. Damit ist die Situation eine Mischung der Situationen der 14 bis 16. Zur besseren Klarheit sind die Richtungen der Vektoren 1440, 1450 und 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, in die 17 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Das Feld der magnetischen Flussdichte ist kreisförmig bzw. elliptisch um die elektrisch leitende Signalleitung 1330 angeordnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel im mittleren Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist ebenso empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht im linken und rechten Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist. Das Sensorelement SE (1430) umfasst eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind. In dem Beispiel der 17 ist das Sensorelement bei geeigneter Ausgestaltung also isotrop empfindlich, während es in den 14 bis 16 richtungsselektiv gegenüber der magnetischen Flussdichte empfindlich ist.
• Figur 18
• 18 zeigt eine einzelne Schlitzleitung 1880 als Beispiel einer Schlitzleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
• Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf das Buch R.K. Hoffmann „Integrierte Mikrowellenschaltungen: Elektrische Grundlagen, Dimensionierung, technische Ausführung, Technologien“ Springer; 1. Edition (1. Juni 1983), ISBN-10: 3540123520, ISBN-13: 978-3540123521.
• Dort sind verschiedene Schlitzleitungen aufgeführt. Die Kombination der in diesem Dokument vorgestellten technischen Lehre mit einer Mikrostreifenleitungen beliebiger Ausführung ist von der hier vorgelegten Offenbarung umfasst.
• Die beispielhafte einzelne Schlitzleitung 1880 der 18 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 und eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360. Das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise eine Isolierschicht im Metallisierungsstapel eines mikrointegrierten Schaltkreises, insbesondere eines mikrointegrierten Hableiterschaltkreises, insbesondere eines CMOS- oder BiCMOS oder Bipolar-Schaltkreises oder eines Schaltkreises auf Basis von III/V-Materialien oder ein dielektisches Trägersubstrat 1360 dergleichen sein. Die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 können ggf. noch mit einer isolierenden Schicht bedeckt sein, wodurch sie zu einer eingebetteten Schlitzleitung würden. Im Sinne der Knappheit der hier vorgestellten technischen Lehre haben wir darauf verzichtet, diese Variante hier darzustellen. Sie ist aber von der Offenbarung des hier vorgelegten Dokuments umfasst. Bei der beispielhaften einzelne Schlitzleitung 1880 der 18 trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende Isolationsfläche 1840 - der Schlitz -die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 von der die elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 auf dem Trägersubstrat 1360. Bevorzugt weist die einzelne Schlitzleitung 1880 bezogen auf den Schlitz 1840 als „heißen“ Innenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand auf, der bevorzugt zu dem Ausgangswellenwiderstand der Mikrowellensignalquelle µWG passt.
• Vorschlagsgemäß wurde erkannt, dass die Platzierung und die Größe des Sensorelements SE relativ zur elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und zum Schlitz 1840 ausschlaggebend für die Richtungsempfindlichkeit der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE in Bezug auf die Richtung einer externen magnetischen Flussdichte B_ext ist.
• Bei Platzierung eines oder mehrerer Sensorelemente SE auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und/oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 (Siehe folgende 20 und 21.) ist der jeweilige Vektor der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 im Bereich des jeweiligen Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des jeweiligen Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE ist.
• Bei Platzierung des Sensorelements SE direkt innerhalb des Schlitzes_1840 der Schlitzleitung 1880 (Siehe auch folgende 19.) ist der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE. Dadurch ist die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE ist.
• Die Ausarbeitung des Vorschlags der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments ergab somit als eine wesentliche Idee der hier vorgestellten technischen Lehre, dass
1. a. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 eine Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit ermöglicht,
   • iii. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um nicht mehr als 50%, besser nicht mehr als 25%, noch besser nicht mehr als 10%, noch besser nicht mehr als 5%, besser nicht mehr als 2%, noch besser nicht mehr als 1% die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 überschreitet oder
   • iv. wenn besonders bevorzugt der der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 um mehr als 1%, besser mehr als 2%, besser mehr als 5%, besser mehr als 10%, besser mehr als 25%, besser mehr als 50%, besser mehr als 75% unterschreitet.
2. b. die Positionierung des Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 eine unbeabsichtigte Einstellung einer Vorzugsrichtung der Empfindlichkeit unterdrückt,
   • ii. wenn der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE um mehr als 1%, besser mehr als 2%, noch besser mehr als 5%, noch besser mehr als 10%, noch besser mehr als 25%, noch besser mehr als 50%, noch besser mehr als 75%, noch besser mehr als 100% die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 überschreitet und
   • iii. wenn Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 vorzugsweise so positioniert ist, dass das Sensorelement SE die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 (Siehe folgende 20 und 21.) bevorzugt in gleicher Weise mit überdeckt.
• Die technische Lehre des hier vorgelegten Dokuments hat also erkannt, dass der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE relativ zu Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 und die Positionierung des Sensorelements SE relativ zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 die Richtungsempfindlichkeit der Intensität der mikrowellenabhängigen Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, bezogen auf die Ausrichtung des Flussdichtevektors innerhalb des Sensorelements SE relativ zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 vorhersagbar einstellen kann und dass gleichzeitig die Wahl dieser Parameter (Position SE und d_SL) bestimmt, in welchem Maße sich diese Richtungsabhängigkeit ausprägt. Dabei kann diese Richtungsabhängigkeit auch komplett unterdrückt werden. (Siehe auch die folgende 22.)
• Figur 19
• Die 19 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als linkes Sensorelement 1420 in den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 19 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 19 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE(1410). Das Sensorelement SE (1410) umfasst vorzugsweise eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
• Figur 20
• Die 20 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1410 auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 20 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 20 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. (Wir haben hier das Bezugszeichen 1450 gewählt, da die Empfindlichkeit sich auf Anteile der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 bezieht.) Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1420) umfasst vorzugsweise eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
• Figur 21
• Die 21 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als Sensorelement 1430 auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 21 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft kleiner als die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 21 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1350 innerhalb des Sensorelements SE. Das Sensorelement SE (1430) umfasst vorzugsweise eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
• Figur 22
• Die 22 entspricht der 18, wobei nun ein Sensorelement SE als den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 überdeckendes Sensorelement 2210 eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 18, die diese Situation bereits beschreibt.
• In dem Beispiel der 22 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE beispielhaft ca. 3x so groß wie die Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Teile des Sensorelements SE befinden sich sowohl links als auch rechts des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880. Damit ist die Situation eine Mischung der Situationen der 19 bis 21. Zur besseren Klarheit sind die Richtungen der Vektoren 1440, 1450, und 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, in die 22 im Bereich des Sensorelements SE eingezeichnet. Das Feld der magnetischen Flussdichte ist im Wesentlichen entsprechend den Koordinatenflächen eines elliptischen Koordinatensystem um die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und um die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 angeordnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (2210) ist empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht im mittleren Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor im mittleren Teil des Sensorelements 2210 parallel zum Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 innerhalb des Sensorelements SE ist. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des Sensorelements SE (2210) ist ebenso empfindlich gegenüber dem jeweiligen, wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel im linken und rechten Teil des Sensorelements SE zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des Sensorelements SE(2210) ist. Das Sensorelement SE (2210) umfasst vorzugsweise eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle und/oder paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind. In dem Beispiel der 22 ist das Sensorelement SE(2210) bei geeigneter Ausgestaltung also isotrop empfindlich, während es in den 19 bis 21 richtungsselektiv gegenüber der magnetischen Flussdichte empfindlich ist.
• Allgemeines zu den Figuren 23 bis 64
• Die 23 bis 64 zeigen verschiedene Platzierungen verschiedener Sensorelemente im Zusammenhang mit einer beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380. In analoger Weise können statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 auch eine Mikrostreifenleitung 1380 oder eine Schlitzleitung 1880 verwendet werden.
• Die fachlich ausgebildete Person erhält aus einer Figur der 23 bis 64 die korrespondierende Figur mit einer Mikrostreifenleitung 1380, durch Weglassen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und durch Weglassen der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Hierdurch wird dann die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 zur elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340. Hierdurch wird dann auch die nicht-leitende recht Isolationslücke 2350 zur elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1350.
• Die fachlich ausgebildete Person erhält aus einer Figur der 23 bis 64 die korrespondierende Figur mit einer Schlitzleitung 1880, durch Weglassen des Signalleiters 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Hierdurch wird dann die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 und die nicht-leitende recht Isolationslücke 2350 zum elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880.
• Zur Reduktion des Aufwands beschreibt der folgende Text der Beschreibung der 23 bis 64 daher stellvertretend nur die Tri-Plate Leitung 2380 stellvertretend für andere Typen von Streifenleitungen, wie der Streifenleitung 1380 oder der Schlitzleitung 1880. Andere Leitungstypen insbesondere planarer Wellenleitungen sind daher von der Offenbarung umfasst.
• Figur 23
• 23 zeigt eine Tri-Plate-Leitung 2380 als Beispiel einer Mikrostreifenleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
• Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf das Buch R.K. Hoffmann „Integrierte Mikrowellenschaltungen: Elektrische Grundlagen, Dimensionierung, technische Ausführung, Technologien“ Springer; 1. Edition (1. Juni 1983), ISBN-10: 3540123520, ISBN-13: 978-3540123521.
• Dort sind verschiedene Mikrostreifenleitungen aufgeführt. Die Verwendung der dort beschriebenen Mikrostreifenleitungen als Mikrostreifenleitung in einer Vorrichtung im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist hiermit offengelegt.
• Die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380 der 23 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch leitende linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320. Das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise eine Isolierschicht im Metallisierungsstapel eines mikrointegrierten Schaltkreises, insbesondere eines mikrointegrierten Hableiterschaltkreises, insbesondere eines CMOS- oder BiCMOS oder Bipolar-Schaltkreises oder eines Schaltkreises auf Basis von III/V-Materialien oder dergleichen sein. Bei der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 1480 der 23 trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1450. Bevorzugt weist die Tri-Plate-Leitung 2380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und die Gemeinschaft aus elektrisch leitender linken Signalmassefläche 1310, elektrisch leitender rechter Signalmassefläche 1320 und elektrisch leitendem Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektroden einen Wellenwiderstand auf. Der Vorteil der Verwendung einer Tri-Plate-Leitung 2380 ist die gute Abschirmung der Umgebung gegenüber der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist.
• Figur 24
• Die 24 entspricht der 23, wobei nun ein linkes Sensorelement SE(2410) als die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes linkes Sensorelement SE(2410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
• In dem Beispiel der 24 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(2410) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Teile des linken Sensorelements SE(2410) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 24 im Bereich des linken Sensorelements SE(2410) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 24 im Bereich des linken Sensorelements SE(2410) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE (2410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(2410) steht. Das Sensorelement SE (2410) umfasst vorzugsweise eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des Sensorelements SE eingebettet sind.
• Figur 25
• 25 entspricht der 24 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 24 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende Sensorelement 2410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das Sensorelement SE durchdringt.
• Figur 26
• Die 26 entspricht der 23, wobei nun ein Sensorelement SE(2420) als die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes Sensorelement SE(2420) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
• In dem Beispiel der 26 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(2420) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Teile des Sensorelements SE(2420) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 24 im Bereich des Sensorelements SE(2430) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 26 im Bereich des rechten Sensorelements SE(2430) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(2430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(2340) steht. Das rechte Sensorelement SE (2430) umfasst vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des rechten Sensorelements SE(2340) eingebettet sind.
• Figur 27
• 27 entspricht der 26 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 27 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 den Schlitz 1840 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende Sensorelement 2430. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das Sensorelement SE durchdringt.
• Figur 28
• Die 28 entspricht einer Kombination der 24 und 26. Die 28 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(2420) als die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes rechtes Sensorelement SE(2420) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(2410) als die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckendes linkes Sensorelement SE(2410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 24 und 26.
• In dem Beispiel der 28 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(2420) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 28 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(2410) beispielhaft ca. 2x so groß wie die Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380.
• Teile des rechten Sensorelements SE(2420) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• Teile des linken Sensorelements SE(2410) befinden sich sowohl links als auch rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 28 im Bereich des rechten Sensorelements SE(2430) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 28 im Bereich des linken Sensorelements SE(2410) eingezeichnet.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(2410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(2410) steht.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(2430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(2430) steht.
• Das rechte Sensorelement SE (2430) und das linke Sensorelement SE (2410) umfassen typischerweise jeweils vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(2410, 2430) eingebettet sind.
• Figur 29
• 29 entspricht der 28 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 29 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende rechte Sensorelement 2430 und das die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 überdeckende linke Sensorelement 2410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1460 und 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das rechte Sensorelement SE(2430) durchdringt.
• Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das linke Sensorelement SE(2410) durchdringt.
• Figur 30
• Die 30 entspricht der 23, wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
• In dem Beispiel der 30 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. In dem Beispiel der 30 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auch auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auch auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 30 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 30 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_w der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht. Das linke Sensorelement SE (1410) umfasst vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) eingebettet sind.
• Figur 31
• 31 entspricht der 30 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen und mehrere Flachspulen aufweisen. In dem Beispiel der 31 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 2340 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement 1410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
• Figur 32
• Die 32 entspricht der 23, wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
• In dem Beispiel der 32 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 32 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und gleichzeitig auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 32 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 32 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht. Das rechte Sensorelement SE (1430) umfasst vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) eingebettet sind.
• Figur 33
• 33 entspricht der 32 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 33 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 2350 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement 1430. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
• Figur 34
• Die 34 entspricht einer Kombination der 30 und 32. Die 34 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 30 und 32.
• In dem Beispiel der 34 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) und der Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 30.
• In dem Beispiel der 34 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des linken Sensorelements SE(1410) und der Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 32.
• In dem Beispiel der 34 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 34 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 34 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 34 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_w der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_w der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht.
• Das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) umfassen vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1430) eingebettet sind.
• Figur 35
• 35 entspricht der 34 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 35 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement 1430 und das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement 1410. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1460 und 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1460 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
• Hier repräsentiert der Vektor 1440 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
• Figur 36
• Die 36 entspricht der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(1420) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist auf die vorausgehende Beschreibung zur 23.
• In dem Beispiel der 36 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 36 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 36 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 36 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet. Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht. Das mittlere Sensorelement SE (1420) umfasst vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) eingebettet sind.
• Figur 37
• 37 entspricht der 36 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 37 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420). Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Damit das zusätzliche magnetische Feld mit der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) sich ausprägt, sollte bevorzugt die der Flachspule 2520 in eine erste Teilflachspule links des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und eine zweite Teilflachspule rechts des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 aufgeteilt sein. Typischerweise bestromt die Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, zur Erzeugung der magnetischen Flussdichte B_ad parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) so, dass die Richtung des Flussdichtevektors des magnetischen Feldes, dass die erste Teilspule erzeugt, der Richtung des Flussdichtevektors, das die zweite Teilspule erzeugt, entgegengesetzt ist.
• Typischerweise bestromt die Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, zur Erzeugung der magnetischen Flussdichte B_ad senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) so, dass die Richtung des Flussdichtevektors des magnetischen Feldes, dass die erste Teilspule erzeugt, der Richtung des Flussdichtevektors, das die zweite Teilspule erzeugt, gleichausgerichtet ist.
• Durch diese unterschiedliche Bestromung der Teilspulen der Flachspule 2520 kann die Treiberstufe DRVL somit selektieren, ob und in welchem Maße das linke Sensorelement 1410 der 24 und das rechte Sensorelement 1430 der 26 einerseits oder das mittlere Sensorelement 1420 der 36 andererseits durch das zusätzliche magnetische Feld mit der magnetischen Flussdichte B_ad, das die Flachspule 2520 erzeugt, beeinflusst werden sollen. Durch die unterschiedliche Bestromung der Teilflachspulen der Flachspule 2520 kann somit Treiberstufe DRVL die richtungsmäßige Empfindlichkeit des linken Sensorelement 1410 der 24 und des rechten Sensorelements 1430 der 26 einerseits oder des mittleren Sensorelements 1420 der 36 einstellen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen Dabei speist wieder die Mikrowellensignalquelle µWG das Mikrowellensignal µW in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein. Hier repräsentiert der Vektor 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
• Figur 38
• Die 38 entspricht einer Kombination der 30 und 36. Die 38 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(3040) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 30 und 36.
• In dem Beispiel der 38 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des mittleren Sensorelements SE(1420) und der Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 36.
• In dem Beispiel der 38 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des linken Sensorelements SE(1410) und der Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 30.
• In dem Beispiel der 38 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 38 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 38 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 38 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht.
• Das mittlere Sensorelement SE (1420) und das linke Sensorelement SE (1410) umfassen typischerweise jeweils vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1420) eingebettet sind.
• Figur 39
• 39 entspricht der 38 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 38 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 2340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement 1410.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1450 und 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1450 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
• Hier repräsentiert der Vektor 1440 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
• Figur 40
• Die 40 entspricht einer Kombination der 32 und 36. Die 40 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(3040) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist und wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 32 und 36.
• In dem Beispiel der 40 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des mittleren Sensorelements SE(1420) und der Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 36.
• In dem Beispiel der 40 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) und der Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 32.
• In dem Beispiel der 40 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 40 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 40 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 40 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht.
• Das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) umfassen typischerweise jeweils vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1430) eingebettet sind.
• Figur 41
• 41 entspricht der 40 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 41 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 2350 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement 1430.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1450 und 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1450 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
• Hier repräsentiert der Vektor 1460 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
• Figur 42
• Die 42 entspricht einer Kombination der 30 und 32 und 36. Die 42 basiert somit auch auf der 23, wobei nun ein mittleres Sensorelement SE(3040) als auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platziertes mittleres Sensorelement SE(1420) eingezeichnet ist und wobei nun ein rechtes Sensorelement SE(1430) als in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes rechtes Sensorelement SE(1430) eingezeichnet ist und wobei nun ein linkes Sensorelement SE(1410) als in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziertes linkes Sensorelement SE(1410) eingezeichnet ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier auf die vorausgehenden Beschreibungen zu den 23, 30, 32 und 36.
• In dem Beispiel der 42 ist der Durchmesser d_SE des Sensorelements SE(1420) beispielhaft kleiner als die Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des mittleren Sensorelements SE(1420) und der Breite ds des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 36.
• In dem Beispiel der 42 ist der Durchmesser d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des rechten Sensorelements SE(1430) und der Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 32.
• In dem Beispiel der 42 ist der Durchmesser d_SE des linken Sensorelements SE(1410) beispielhaft kleiner als die Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Zur Bemaßung des Durchmessers d_SE des linken Sensorelements SE(1410) und der Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 verweist das hier vorgelegte Dokument auf die 30.
• In dem Beispiel der 42 befinden sich keine Teile des mittleren Sensorelements SE(1420) links oder rechts des Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 42 befinden sich keine Teile des rechten Sensorelements SE(1430) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• In dem Beispiel der 42 befinden sich keine Teile des linken Sensorelements SE(1410) links oder rechts der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 oder auf bzw. oberhalb des Signalleiters 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 42 im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1460 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 42 im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430) eingezeichnet.
• Zur besseren Klarheit ist die Richtung des Vektors 1440 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, in die 42 im Bereich des linken Sensorelements SE(1410) eingezeichnet.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des linken Sensorelements SE(1410) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des linken Sensorelements SE(1410) steht.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des rechten Sensorelements SE(1430) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor senkrecht zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 innerhalb des rechten Sensorelements SE(1430) steht.
• Die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des mittleren Sensorelements SE(1420) ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber dem wirksamen Anteil B_W der externen magnetischen Flussdichte B_ext, dessen Flussdichtevektor parallel zur Oberfläche des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 innerhalb des mittleren Sensorelements SE(1420) steht.
• Das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) umfassen typischerweise jeweils vorzugsweise eine kolloidalen Mischung KL mit einem Trägermaterial TM in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder die Diamant-Nano-Kristallen ND mit den NV-Zentren typischerweise innerhalb des jeweiligen Sensorelements SE(1410, 1420, 1430) eingebettet sind.
• Figur 43
• 43 entspricht der 42 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 43 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 2350 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende rechte Sensorelement SE(1430).
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linke Isolationsfläche 2340 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 liegende linke Sensorelement SE(1410).
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1440 und 1450 und 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1440 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das linke Sensorelement SE(1410) durchdringt.
• Hier repräsentiert der Vektor 1450 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
• Hier repräsentiert der Vektor 1460 die magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW die, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
• Figur 44
• 44 entspricht der 43 mit dem Unterschied, dass das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) zu einem großen Sensorelement (4410) verschmolzen sind.
• Figur 45
• 45 zeigt mehrere Sensorelemente der 24 bis 44 einem Trägersubstrat 1360 in der Aufsicht. Auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 befindet sich die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380 mit der elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und mit der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und mit dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Ein linkes Sensorelement SE(2410) überdeckt die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein mittleres Sensorelement SE(1420) ist auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 platziert. Ein größeres mittleres Sensorelement SE(2420) überdeckt die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein rechtes Sensorelement SE(2430) überdeckt die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein weiteres, aber kleineres mittleres Sensorelement SE(2420) überdeckt ebenfalls die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380. Ein rechtes Sensorelement SE(2430) überdeckt die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380. Eine linke Reihe linker Durchkontaktierungen 4510 verbindet elektrisch die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 mit dem in der Figur nicht eigezeichneten, da auf der Rückseite liegenden, elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Eine rechte Reihe rechter Durchkontaktierungen 4520 verbindet elektrisch die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 mit dem in der Figur nicht eigezeichneten, da auf der Rückseite liegenden, elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380. Dies stellt sicher, dass die Hälfte der beispielhaften Triplate-Leitung 2380, die das Material des Trägersubstrats 1360 umfasst, sich ähnlich einem Hohlleiter verhalten kann. Bevorzugt sind die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Triplate-Leitung 2380 nicht auf dem Trägersubstrat 1360 mittels eines Klebers befestigt, da dieser typischerweise einen nicht unerheblichen Verlustwinkel durch einen Widerstandsbelag verursacht. Bevorzugt sind die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Triplate-Leitung 2380 aus einem sehr gut leitenden Edelmetall, beispielsweise Gold, oder mit einem solchen beschichtet.
• Figur 46
• Die 46 entspricht der 36, wobei nun auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein mittlerer optischer Lichtwellenleiter LWL (4630) beispielhaft platziert ist. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, diesen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) mit einem mittleren Sensorelement SE(1420) zu kombinieren. Dabei weist das mittlere Sensorelement SE(1420) eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM auf, in dem typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND eingebettet sind. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL vorzugsweise ein mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) ausgehärtetes Trägermaterial TM ist und dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) von einer der vorgeschlagenen Vorrichtungen gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. In gleicher Weise sollte das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL für Strahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung LB der NV-Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) und/oder der anderen paramagnetischen Zentren des mittleren Sensorelements SE(1420) im Wesentlichen transparent sein. Im Wesentlichen bedeutet dabei wiederum, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der mittleren elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den anderen Leitungen 1310, 1320 der Tri-Plate-Leitung 2380 und mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren und Kristalle mit paramagnetischen Zentren einerseits und des noch flüssigen Trägermaterials TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL andererseits als Sensorelementschicht 4810 über die mittlere elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und die anderen Leitungen 1310, 1320 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den mittlerer optischer Lichtwellenleiter LWL (4630) aufgetragen. Ggf. wird die Lackschicht der kolloidalen Mischung (kolloidaler Lack KL) in einem nachfolgenden temperaturschritt angehärtet um sie zu stabilisieren.
• Der Herstellungsprozess des mittleren Sensorelements SE(1420) umfasst bevorzugt in einem anschließenden Herstellungsschritt das lokale Bestrahlen dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Die lokale Bestrahlung dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H ist dabei bevorzugt auf den Bereich der Sensorelementschicht 4810 am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) begrenzt. Bevorzugt handelt es sich bei der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H um UV-Strahlung. Beispiels kann der mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlte Bereich der Sensorelementschicht 4810 durch eine Maske 5410 begrenzt werden, die in einem vorausgehenden Justierschritt gegenüber Justiermarken (5210, 5220) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 justiert und beispielsweise in einem Mask-Aligner (Maskenjustier- und Ausrichtungsvorrichtung) ausgerichtet worden ist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 somit die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 (bzw. einer anderen möglichen Mikrostreifenleitung) und die Justiermarken (5210, 5220) für die Justierung einer oder mehrerer Belichtungsmasken 5410 auf. Durch die Bestrahlung der Sensorelementschicht 4810, die die kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der Sensorelementschicht 4810 umfasst, mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H verfestigt sich typischerweise das zuvor flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM einer verfestigten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 im mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereich der Sensorelementschicht 4810. Hierdurch bildet sich innerhalb der Sensorelementschicht 4810 verdeckt bereits das mittlere Sensorelement SE(1430). In einem typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die zuvor typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt das fertig gestellte mittlere Sensorelement SE(1320). Besonders elegant ist die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320), wenn eine Aushärtestrahlungsquelle in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess einspeist. Bevorzugt weist zur Anwendung der hier dargestellten technischen Lehre der mittlere optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) erlauben. Bevorzugt dienen diese mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) erlauben, später auch zur Einkoppelung der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) und/oder zur Auskoppelung der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl aus dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630). Bevorzugt weist somit Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) einzuspeisen. Bevorzugt wird in den Bereichen der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, die diese mikrooptische Strukturen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) einzuspeisen, die Sensorelementschicht 4810 vor der Aushärtung der Sensorelementschicht 4810 lokal entfernt. Es ist beispielsweise auch denkbar, die Sensorelementschicht 4810 grob vorstrukturiert mittels eines Dispensers oder mittels Siebdruck nur im Bereich der zweiten Enden des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) lokal begrenzt aufzubringen, sodass diese Entfernung von vornherein nicht notwendig ist. Im Herstellungsprozess wird nun beispielsweise über die besagten mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) erlauben, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H an einem ersten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) in den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) eingespeist. Der mittlere Lichtwellenleiter LWL (4630) transportiert die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H vom ersten Ende des mittleren Lichtwellenleiters LWL (4630) zum zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL (4630). Die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H tritt dann typischerweise am anderen, zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) wieder aus. Bevorzugt ist das zweite Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) mit einem Bereich der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt das noch flüssige Trägermaterial TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 und härtet so das noch flüssige Trägermaterial TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der verfestigten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aus. In dem besagten, typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige Trägermaterial TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und von den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt wieder das fertig gestellte mittlere Sensorelement SE(1420), das nun jedoch in optimaler Weise und selbstjustierend gegenüber dem zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) gefertigt ist. Durch diese Aushärtung eines zuvor flüssigen und ggf. angehärteten Trägermittels TM der zuvor flüssigen und ggf. angehärteten kolloidalen Mischung KL ist die Fertigung des mittleren Sensorelements SE(1420) gegenüber dem zweiten Ende eines solchen mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) besonders einfach und prozesssicher in selbstjustierender Weise mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen.
• Figuren 47 bis 50
• Die 47 bis 50 veranschaulichen die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630). Das Verfahren kann in analoger Weise auch zur Herstellung eines linken Sensorelements SE(1310) am zweiten Ende eines linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) und/oder zur Herstellung eines rechten Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende eines rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) verwendet werden. In der Beschreibung sind dann lediglich die korrespondierenden Bezeichnungen gegeneinander auszutauschen. Auch für andere in diesem Dokument und in den zitierten Dokumenten erwähnten Wellenleitern sind diese verwendbar, wenn die Lichtwellenleiter vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu den Leitern angeordnet werden.
• Figur 47
• Das Verfahren beginnt mit dem Bereitstellen des Trägersubstrats 1360 wobei in dem Beispiel der 47 das bereitgestellte Trägersubstrat 1360 die Tri-Plate-Leitung 2380 mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 und dem mittleren Signalleiter 1330 und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 sowie beispielhaft den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) umfasst. Das zweite Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) befindet sich hier beispielhaft auf dem mittleren Signalleiter 1330.
• Figur 48
• in einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die Sensorelementschicht 4810 umfasst bevorzugt eine dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL. Die Sensorelementschicht 4810 ist also vorzugsweise mit Diamant-Nano-Kristallen ND angefüllt. Vorzugsweise umfassen die Diamant-Nano-Kristalle ND paramagnetische Zentren, die bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl emittieren. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Ggf. wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 beispielsweise durch Plasma-Terminierung und/oder durch eine Haftvermittlerschicht vorbehandelt, um eine gute Benetzung der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 durch das noch flüssige Trägermaterial TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL sicherzustellen. Bevorzugt wird die Sensorelementschicht 4810 beispielsweise mittels eines Temperatur- oder Lagerschritts angehärtet. Dieser vorzugsweise durchgeführte Temperaturschritt härtet dann bevorzugt das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL an, um das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL zu stabilisieren.
• Figur 49
• In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens speist eine Aushärtestrahlungsquelle typischerweise über eine mittlere mikrooptische Einkoppelstruktur die Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H in das erste Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ein. In der 49 verdeckt die Sensorelementschicht 4810 den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630), der sich hier unter der Sensorelementschicht 4810 befindet. Die Aushärtestrahlung 4910 tritt dann am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) wieder aus dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) aus und in die Masse der Sensorelementschicht 4810 ein. Hierdurch bestrahlt die Aushärtestrahlung 4910 das zuerst noch flüssige oder angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen oder angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Hierdurch verfestigt sich das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der verfestigten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810. Dadurch bildet sich bereits jetzt das spätere mittlere Sensorelements SE(1320) in der Sensorelementschicht 4810.
• Figur 50
• In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird nun das schon gebildete mittlere Sensorelements SE(1320) durch Reinigung mit einem Lösungsmittel freigelegt. Die Reinigung mit dem Lösungsmittel entfern die nicht oder nicht ausreichend mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereiche der Sensorelementschicht 4810. Das zurückbleibende mittlere Sensorelement SE(1320) ist selbstjustierend und optimal an den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) optisch angekoppelt. Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL ein mittels elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 ausgehärtetes Trägermaterial TM ist und dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB fluoreszieren, im Wesentlichen transparent. Im Wesentlichen bedeutet dabei jeweils, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Durch die Aushärtung eines zuvor flüssigen oder angehärteten Trägermittels TM einer zuvor flüssigen oder angehärteten kolloidalen Mischung KL ist die Fertigung eines solchen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) besonders einfach und prozesssicher mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen.
• Wenn somit das zweite Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) von dem Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL des Sensorelements 4810 umhüllt ist, ergibt sich eine besonders gute Stabilisierung dieser optischen Kopplung.
• Bevorzugt bildet dabei eine Endfläche des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) eine ebene Endfläche senkrecht zur Mittenlinie des Lichtwellenleiters LWL(4630). Die Mittelline entspricht typischerweise der optischen Achse des Lichtwellenleiters LWL(4630). Eine solche Endfläche ermöglicht eine verbesserte Auskopplung der elektromagnetischen Pumpstrahlung LB aus dem Lichtwellenleiter LWL(4630) und eine verbesserte optische Einkopplung der Fluoreszenzstrahlung FL in den Lichtwellenleiter LWL(4630). Bevorzugt wird daher der LWL(4630) durch einen geeigneten Ätzprozess (z.B. DRIE oder RIE-Ätzung), der vorzugsweise senkrechte Flanken erzeugt, ausgeformt. Bevorzugt ist der Abstand eines oder bevorzugt mehrerer Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND von dieser ebenen Endfläche kleiner als die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und/oder besser kleiner als ½ der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/4 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/8 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/10 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/20 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/50 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/100 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, , und/oder besser kleiner als 1/200 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/500 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und/oder besser kleiner als 1/1000 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
• Die Mittenlinie, die eine gedachte Hilfskonstruktion zur Verdeutlichung des Sachverhalts ist, durchstößt die Endfläche an einem Mittelpunkt der Endfläche. Die Dicke d_l des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL ist bevorzugt an diesem Mittelpunkt dicker ist als die Dicke d_r an anderen Punkten der Endfläche des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630). Dies hat den Vorteil, dass Licht durch die Grenzfläche Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL / Luft in den Lichtwellenleiter LWL(4630) zurückgespiegelt wird und dass dann die Effizienz und der Wirkungsgrad der Lichtkopplung steigt.
• Bevorzugt formt daher das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) eine Linse aus. Der Durchmesser D_LWLL der Linse ist vorzugsweise, aber nicht zwangsweise kleiner als der Durchmesser des Lichtwellenleiters LWL(4630). Die 55 zeigt ein Sensorelement, dessen Durchmesser bzw. dessen Linsendurchmesser größer als der Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL(4630) ist. Die 50 zeigt hingegen ein Sensorelement 1420, dessen Durchmesser bzw. dessen Linsendurchmesser D_LWLL kleiner als der Durchmesser des Lichtwellenleiters LWL(4630) ist. Der Durchmesser D_LWLL der Linse kann aber auch so groß wie der der Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL(4630) sein.
• Bevorzugt ist der der Lichtwellenleiter LWL(4630) ganz oder teilweise durch eine mechanische Hülle MH umhüllt und/oder lichtdicht abgedeckt, die auch nur den Zweck haben kann, ein Übersprechen zwischen verschiedenen Lichtwellenleitern der Vorrichtung zu verhindern. Die mechanische Hülle MH ist bevorzugt aus Glas oder Keramik, Kunststoff oder dergleichen gefertigt und für relevante elektromagnetische Strahlung intransparent. Die mechanische Hülle MH weist daher bevorzugt einen Keramikwerkstoff oder eine Kunststoffwerkstoff oder ein anderes nicht magnetisierbares und/oder elektrisch nichtleitendes Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 100°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 140°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 170°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 200°C stabiles Material und/oder ein bei Temperaturen oberhalb von 250°C stabiles Material auf oder umfasst diese oder besteht aus diesen im Extremfall. Die mechanische Hülle MH kann also aus einem Keramikwerkstoff oder einem Kunststoffwerkstoff oder aus einem anderen nicht magnetisierbaren und/oder elektrisch nichtleitendes Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 100°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 140°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 170°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 200°C stabilen Material und/oder aus einem bei Temperaturen oberhalb von 250°C stabilen Material gefertigt sein.
• Bevorzugt bildet die mechanische Hülle MH zumindest abschnittweise ein Rohr oder Röhrchen oder eine Kapillare oder eine Kanüle oder eine Abdeckung des Lichtwellenleiters LWL(4630), die den jeweilige Lichtwellenleiter LWL(4630) umhüllt oder zumindest teilweise oder ganz abdeckt. Dies vereinfacht die Fertigung des Systems aus Lichtwellenleiter, Sensorelement SE(1420) und mechanischer Hülle MH. Der Innendurchmesser D_ro eines solchen Rohrs oder einer solchen Abdeckung oder eines solchen Röhrchens oder einer solchen Kapillare oder einer solchen Kanüle ist bevorzugt nur ein Wenig größer oder gleich groß wie der Durchmesser der Lichtwellenleiterlinse und der Durchmesser des Lichtwellenleiters LWL(4630).
• Der Lichtwellenleiter LWL(4630) weist typischerweise einen Lichtwellenleiterkern LWLC auf. In dem Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL formt das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL bevorzugt ein optisches Funktionselement am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aus. Dies verbessert wieder die besagte optische Kopplung zwischen Lichtwellenleiter LWL(4630) und Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL. Das optische Funktionselement wirkt dann so mit dem Lichtwellenleiterkern des Lichtwellenleiters LWL(4630) am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) optisch zusammen.
• Bevorzugt weist das optische Funktionselement eine Lichtwellenleiterlinse, insbesondere in Form einer Verdickung des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL im Bereich des optischen Funktionselements, auf.
• Das Wesentliche des hier vorgelegten Dokuments ist nun, dass es auch ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde, beschreibt und offenlegt. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte (Siehe 153):
• • Bereitstellen 15310 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• • Bereitstellen 15320 einer kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtestrahlung 4910 mit einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterial TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
• • Benetzen 15330 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit dem Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL, die die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
• • Einspeisen 15340 elektromagnetischer Strahlung in das erste Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt.
• • Entfernen 15350 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.
• Typischerweise härtet das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
• Figuren 51 bis 55
• Die 51 bis 55 veranschaulichen die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1320) am zweiten Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) mittels eines maskengesteuerten Verfahrens. Das Verfahren kann in analoger Weise auch zur Herstellung eines linken Sensorelements SE(1310) am zweiten Ende eines linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) und/oder zur Herstellung eines rechten Sensorelements SE(1310) am zweiten Ende eines rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) verwendet werden. Dieses Fertigungsprinzip kann in analoger und funktionsäquivalenter Weise auf die Herstellung anderer Sensorelemente durch eine fachkundige Person übertragen werden. In der Beschreibung sind dann lediglich die korrespondierenden Bezeichnungen gegeneinander auszutauschen.
• Figur 51
• Das Verfahren beginnt wieder mit dem Bereitstellen des Trägersubstrats 1360 wobei in dem Beispiel der 51 das bereitgestellte Trägersubstrat 1360 die Tri-Plate-Leitung 2380 mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 und dem mittleren Signalleiter 1330 und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 sowie beispielhaft den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) umfasst. Das zweite Ende des mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630) befindet sich hier beispielhaft wieder auf dem mittleren Signalleiter 1330.
• Figur 52
• um das hier vorgeschlagene maskenbasierende Verfahren durchführen zu können, wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit einer oder mehreren Justiermarken 5210, 5220 versehen. Die Justiermarken 5210, 5220 können auch in einem vorhergehenden Prozessschritt angefertigt worden sein. Beispielsweise ist es denkbar, eine oder mehrere linke Justiermarken 5210 zusammen mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 zu fertigen. Beispielsweise ist es denkbar, eine oder mehrere rechte Justiermarken 5220 zusammen mit der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 zu fertigen.
• Figur 53
• in einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der Sensorelementschicht 4810 teilweise bedeckt. Dies kann beispielsweise durch Siebdruck und/oder einen Dispenser erfolgen. Die Sensorelementschicht 4810 umfasst bevorzugt eine dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM. Die Sensorelementschicht 4810 ist also vorzugsweise mit Diamant-Nano-Kristallen ND angefüllt. Vorzugsweise umfassen die Diamant-Nano-Kristalle ND paramagnetische Zentren, die bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl emittieren. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Ggf. wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 beispielsweise durch Plasma-Terminierung und/oder durch eine Haftvermittlerschicht vorbehandelt, um eine gute Benetzung der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 durch das noch flüssige Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL sicherzustellen. Ggf. erfolgt in einem weiteren Schritt eine Anhärtung des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 z.B. in einem nachfolgenden Temperatur- oder Lagerschritt.
• Figur 54
• In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens bestrahlt eine Aushärtestrahlungsquelle typischerweise die Sensorelementschicht 4810 mit der Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. In der 54 verdeckt die Sensorelementschicht 4810 den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630), der sich hier unter der Sensorelementschicht 4810 befindet. In der 54 strukturiert eine Schattenmaske 5410 die Aushärtestrahlung 4910. Typischerweise weist die Schattenmaske 5410 einige für die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H transparente Transmissionsbereiche 5420 auf. Die übrigen Bereiche der Schattenmaske 5410 sind für die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H typischerweise im Wesentlichen nicht transparent. Im Bereich der Transmissionsbereiche 5420 bestrahlt dann die Aushärtestrahlungsquelle die Sensorelementschicht 4810 mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H in bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810. Diese Aushärtestrahlung 4910 tritt in diesen bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810 in die Masse der Sensorelementschicht 4810 ein. Hierdurch bestrahlt die Aushärtestrahlung 4910 das zuerst noch flüssige Trägermaterial TM der zuerst noch flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 in diesen bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810 mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Hierdurch verfestigt sich das ausgehärtete Trägermaterial TM der ausgehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 in diesen bestrahlten Bereichen der Sensorelementschicht 4810 zu einer verfestigten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 mit einem verfestigtem Trägermaterial TM. Dadurch bildet sich bereits jetzt das spätere mittlere Sensorelements SE(1320) in der Sensorelementschicht 4810.
• Das Problem ist allerdings, dass das Verfahren nicht selbstjustierend ist und daher höhere Toleranzen aufweist.
• Figur 55
• In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens wird nun das schon gebildete mittlere Sensorelements SE(1320) durch Reinigung mit einem Lösungsmittel freigelegt. Die Reinigung mit dem Lösungsmittel entfern die nicht oder nicht ausreichend mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereiche der Sensorelementschicht 4810. Das zurückbleibende mittlere Sensorelement SE(1320) ist bei richtiger Justierung der Maske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360 an den mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) optisch angekoppelt. Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL ein mittels elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 ausgehärtetes Trägermaterial TM der ausgehärteten kolloidalen Mischung KL ist und dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL, mit der die NV-Zentren und/oder die anderen paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB fluoreszieren, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei jeweils, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Durch die Aushärtung eines zuvor flüssigen Trägermittels TM der zuvor flüssigen kolloidalen Mischung KL ist die Fertigung eines solchen mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) besonders einfach und prozesssicher mit einem akzeptablen C_pk-Wert zu fertigen.
• Hinsichtlich des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL verweist das hier vorgelegte Dokument hier auf die anderen Beschreibungen des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL in diesem Dokument.
• Das Wesentliche des hier vorgelegten Dokuments ist nun, dass es auch ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde, beschreibt und offenlegt. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:
• • Bereitstellen 15410 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• • Bereitstellen 15420 einer flüssigen, aushärtbaren kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterial TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl emittieren;
• • Beschichten 15430 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit der kolloidalen Mischung KL mit dem Trägermaterial TM, die die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
• • Justieren 15440 einer Belichtungsmaske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360.
• • Bestrahlen 15450 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) durch die Belichtungsmaske 5410 mit elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt;
• • Entfernen 15460 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest teilweise das Sensorelement SE bildet.
• Typischerweise härtet das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
• Die Strahlung der am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) zur Aushärtung eingestrahlten Aushärtestrahlung 4910 ist bevorzugt UV-Strahlung. Ganz besonders bevorzugt ist eine Aushärtestrahlung 4910 zur Aushärtung mit einer Aushärtewellenlänge λ_H zwischen 320-380nm.
• In bestimmten Anwendungsfällen können dem Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL Nanopartikel mit einem Durchmesser kleiner 200nm und/oder kleiner 100nm und/oder kleiner 50nm und/oder kleiner 20nm und/oder kleiner 10nm und/oder kleiner 5nm vor dem Bereitstellen beigemischt werden, sodass diese in dem Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten eingelagert sind. Bevorzugt handelt es sich um metallische Nanopartikel. Das hier vorgelegte Dokument weist hier in diesem Zusammen hang auf die anderen Beschreibungen diese Nanopartikel hin, die hier auch gelten sollen.
• Figur 56
• 56 entspricht den 46 und 50 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 56 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf dem Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte mittlere Sensorelement SE(1420).
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das mittlere Sensorelement SE(1420) durchdringt.
• Figur 57
• Die 57 entspricht der 32, wobei nun in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein rechter optischer Lichtwellenleiter LWL (4620) beispielhaft platziert ist. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor diesen rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) mit einem rechten Sensorelement SE(1430) zu kombinieren. Dabei weist das rechte Sensorelement SE(1430) eine kolloidale Mischung KL mit einem Trägermaterial TM auf, in dem typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder eine Vielzahl von Kristallen eingebettet sind. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Ein oder mehrere oder alle Kristalle dieser Kristalle weisen dabei ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des rechten Sensorelements SE(1430) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) im Zusammenhang mit dem rechten Lichtwellenleiter LWL(4620) angewendet werden können.
• Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL vorzugsweise ein mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) ausgehärtetes Trägermaterial TM einer ausgehärteten kolloidalen Mischung KL ist und dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) von einer der vorgeschlagenen Vorrichtungen gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. In gleicher Weise sollte das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL für Strahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung LB der NV-Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) und/oder der anderen paramagnetischen Zentren des rechten Sensorelements SE(1430) im Wesentlichen transparent sein. Im Wesentlichen bedeutet dabei wiederum, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Zur Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und mit dem rechten optischer Lichtwellenleiter LWL (4620) eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL als Sensorelementschicht 4810 über die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 und die anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den rechten optischer Lichtwellenleiter LWL (4620) aufgetragen und ggf. angehärtet.
• Der Herstellungsprozess des rechten Sensorelements SE(1430) umfasst bevorzugt in einem anschließenden Herstellungsschritt das lokale Bestrahlen dieser kolloidale Mischung (Kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärteten Trägermaterials TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H. Die lokale Bestrahlung dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärteten Trägermaterials TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H ist dabei bevorzugt auf den Bereich der Sensorelementschicht 4810 am zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) begrenzt. Bevorzugt handelt es sich bei der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H um UV-Strahlung. Beispielsweise kann der mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlte Bereich der Sensorelementschicht 4810 durch eine Maske 5410 begrenzt werden, die in einem vorausgehenden Justierschritt gegenüber Justiermarken (5210, 5220) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 justiert und beispielsweise in einem Mask-Aligner (Maskenjustier- und Ausrichtungsvorrichtung) ausgerichtet worden ist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 somit die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 (bzw. einer anderen möglichen Mikrostreifenleitung) und die Justiermarken (5210, 5220) für die Justierung einer oder mehrerer Belichtungsmasken 5410 auf. Durch die Bestrahlung der Sensorelementschicht 4810, die die kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 umfasst, mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H verfestigt sich typischerweise das zuvor flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der zuvor flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigten Trägermaterial TM der verfestigten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 im mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereich der Sensorelementschicht 4810. Hierdurch bildet sich innerhalb der Sensorelementschicht 4810 verdeckt bereits das rechte Sensorelement SE(1420). In einem typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die zuvor typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt das fertig gestellte rechte Sensorelement SE(1430). Besonders elegant ist die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430), wenn eine Aushärtestrahlungsquelle in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess einspeist. Bevorzugt weist der rechte optische Lichtwellenleiter LWL (4620) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) erlauben. Bevorzugt dienen diese mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) erlauben, später auch zur Einkoppelung der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) und/oder zur Auskoppelung der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl aus dem rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620). Bevorzugt weist somit Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) einzuspeisen. Bevorzugt wird in den Bereichen der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, die diese mikrooptische Strukturen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) einzuspeisen, , die Sensorelementschicht 4810 vor der Aushärtung der Sensorelementschicht 4810 lokal entfernt. Es ist beispielsweise auch denkbar, die Sensorelementschicht 4810 grob vorstrukturiert mittels eines Dispensers oder mittels Siebdruck nur im Bereich des zweiten Endes des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) lokal begrenzt aufzubringen, sodass diese Entfernung von vornherein nicht notwendig ist. Im Herstellungsprozess wird nun beispielsweise über die besagten mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) erlauben, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H an einem ersten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) in den rechten optischen Lichtwellenleiter LWL (4620) eingespeist. Der rechte Lichtwellenleiter LWL (4620) transportiert die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H vom ersten Ende des rechten Lichtwellenleiters LWL (4620) zum zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620). Die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H tritt dann typischerweise am anderen, zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) wieder aus. Bevorzugt ist das zweite Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) mit einem Bereich der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 und härtet so das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM der verfestigten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aus. In dem besagten, typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige Trägermaterial TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationsfläche 1360 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt wieder das fertig gestellte rechte Sensorelement SE(1430), das nun jedoch in optimaler Weise und selbstjustierend gegenüber dem zweiten Ende des rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) gefertigt ist. Durch diese Aushärtung eines zuvor flüssigen Trägermittels TM einer zuvor flüssigen kolloidalen Mischung KL ist die Fertigung des rechten Sensorelements SE(1430) gegenüber dem zweiten Ende eines solchen rechten optischen Lichtwellenleiters LWL (4620) besonders einfach und prozesssicher in selbstjustierender Weise mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen
• Figur 58
• 58 entspricht der 57 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 58 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte rechte Sensorelement SE(1430).
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
• Figur 59
• Die 59 entspricht der 30, wobei nun in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 ein linker optischer Lichtwellenleiter LWL (4610) beispielhaft platziert ist. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, diesen linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) mit einem linken Sensorelement SE(1410) zu kombinieren. Dabei weist das linke Sensorelement SE(1410) ein Trägermaterial TM einer kolloidalen Mischung KL auf, in dem typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND eingebettet sind. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des linken Sensorelements SE(1410) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des linken Sensorelements SE(1410) emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des linken Sensorelements SE(1410) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) im Zusammenhang mit dem linken Lichtwellenleiter LWL(4610) angewendet werden können.
• Das Besondere des in dem hier vorgelegten Dokument vorgeschlagenen linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL vorzugsweise ein mittels elektromagnetischer Strahlung ausgehärtetes Trägermaterial TM einer ausgehärteten kolloidalen Mischung KL ist und dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nach dem Aushärten für elektromagnetische Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB, mit der die NV-Zentren des linken Sensorelements SE(1410) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des linken Sensorelements SE(1410) von einer der vorgeschlagenen Vorrichtungen gepumpt werden, im Wesentlichen transparent ist. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. In gleicher Weise sollte das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL für Strahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung LB der NV-Zentren des linken Sensorelements SE(1410) und/oder der anderen paramagnetischen Zentren des linken Sensorelements SE(1410) im Wesentlichen transparent sein. Im Wesentlichen bedeutet dabei wiederum, dass die unzweifelhaft auftretenden Verluste immer noch so gering sind, dass die Funktionsfähigkeit der betreffenden Anwendung immer noch gegeben ist. Zur Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) wird die Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und mit dem linken optischer Lichtwellenleiter LWL (4610) eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen Trägermaterials TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL als Sensorelementschicht 4810 über die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 und die anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 und den linken optischer Lichtwellenleiter LWL (4610) aufgetragen und in einem ggf. nachfolgenden Temperatur- und/oder Lagerschritt angehärtet ohne es auszuhärten.
• Der Herstellungsprozess des linken Sensorelements SE(1410) umfasst bevorzugt in einem anschließenden Herstellungsschritt das lokale Bestrahlen dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärteten Trägermaterials TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_fl. Die lokale Bestrahlung dieser kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und des noch flüssigen bzw. angehärtete Trägermaterials TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 mit einer elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H ist dabei bevorzugt auf den Bereich der Sensorelementschicht 4810 am zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) begrenzt. Bevorzugt handelt es sich bei der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H um UV-Strahlung. Beispielsweise kann der mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlte Bereich der Sensorelementschicht 4810 durch eine Maske 5410 begrenzt werden, die in einem vorausgehenden Justierschritt gegenüber Justiermarken (5210, 5220) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 justiert und beispielsweise in einem Mask-Aligner (Maskenjustier- und Ausrichtungsvorrichtung) ausgerichtet worden ist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 somit die Leitungen 1310, 1320, 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 (bzw. einer anderen möglichen Mikrostreifenleitung) und die Justiermarken (5210, 5220) für die Justierung einer oder mehrerer Belichtungsmasken 5410 auf. Durch die Bestrahlung der Sensorelementschicht 4810, die die kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) der Diamant-Nano-Kristalle ND und das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 umfasst, mit elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H verfestigt sich typischerweise das zuvor flüssige bzw. nur angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigten Trägermaterial TM einer verfestigenden kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 im mit der elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlten Bereich der Sensorelementschicht 4810. Hierdurch bildet sich innerhalb der Sensorelementschicht 4810 verdeckt bereits das linke Sensorelement SE(1410). In einem typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die zuvor typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige Trägermaterial TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationslücke 2350 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt das fertig gestellte linke Sensorelement SE(1410). Besonders elegant ist die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410), wenn eine Aushärtestrahlungsquelle in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess einspeist. Bevorzugt weist der linke optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) erlauben. Bevorzugt dienen diese mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) erlauben, später auch zur Einkoppelung der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610)und/oder zur Auskoppelung der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl aus dem linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610). Bevorzugt weist somit Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mikrooptische Strukturen auf, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) einzuspeisen. Bevorzugt wird in den Bereichen der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, die diese mikrooptische Strukturen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) einzuspeisen, die Sensorelementschicht 4810 vor der Aushärtung der Sensorelementschicht 4810 lokal entfernt. Es ist beispielsweise auch denkbar, die Sensorelementschicht 4810 grob vorstrukturiert mittels eines Dispensers oder mittels Siebdruck nur im Bereich der zweiten Enden des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) lokal begrenzt aufzubringen, sodass diese Entfernung von vornherein nicht notwendig ist. Im Herstellungsprozess wird nun beispielsweise über die besagten mikrooptischen Strukturen, die die Einkopplung einer solchen elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H im Herstellungsprozess in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) erlauben, elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H an einem ersten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) in den linken optischen Lichtwellenleiter LWL (4610) eingespeist. Der linke Lichtwellenleiter LWL (4610) transportiert die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H vom ersten Ende des linken Lichtwellenleiters LWL (4610) zum zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610). Die elektromagnetischen Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H tritt dann typischerweise am anderen, zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) wieder aus. Bevorzugt ist das zweite Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) mit einem Bereich der Sensorelementschicht 4810 bedeckt. Die elektromagnetische Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 und härtet so das noch flüssige Trägermaterial TM der noch flüssigen kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 zu verfestigtem Trägermaterial TM einer verfestigten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 4810 aus. In dem besagten, typischerweise dann nachfolgenden Verfahrensschritt können nicht verfestigte Bereiche der Sensorelementschicht 4810, die typischerweise nicht oder nur unzureichend mit Aushärtestrahlung 4910 der Aushärtewellenlänge λ_H bestrahlt wurden, mittels eines Lösungsmittels für das noch flüssige bzw. angehärtete Trägermaterial TM der noch flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht aufgelöst und von der der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 und den anderen Leitungen 1310, 1320, 1330 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und aus der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechten Isolationslücke 2350 etc. an der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 entfernt werden. Es verbleibt wieder das fertig gestellte linke Sensorelement SE(1410), das nun jedoch in optimaler Weise und selbstjustierend gegenüber dem zweiten Ende des linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) gefertigt ist. Durch diese Aushärtung eines zuvor flüssigen bzw. angehärteten Trägermittels TM einer zuvor flüssigen bzw. angehärteten kolloidalen Mischung KL ist die Fertigung des linken Sensorelements SE(1410) gegenüber dem zweiten Ende eines solchen linken optischen Lichtwellenleiters LWL (4610) besonders einfach und prozesssicher in selbstjustierender Weise mit einem hohen C_pk-Wert zu fertigen
• Figur 60
• 60 entspricht der 59 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_c. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 60 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun das auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte linke Sensorelement SE(1410).
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein den Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_c nutzen.
• Hier repräsentiert der Vektor 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, die das rechte Sensorelement SE(1430) durchdringt.
• Figur 61
• 61 stellt eine Mischung der 59 und 57 dar. Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des rechten Sensorelements SE(1430) und des linken Sensorelements SE(1410) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) im Zusammenhang mit dem rechten Lichtwellenleiter LWL(4620) und auf die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) im Zusammenhang mit dem linken Lichtwellenleiter LWL(4610) angewendet werden können.
• Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 59 und 57.
• Figur 62
• 62 stellt eine Mischung der 60 und 58 dar.
• Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 60 und 58.
• Figur 63
• 63 stellt eine Mischung der 59 und 57 und 50 und 46 dar.
• Hinsichtlich der Herstellungsmethoden des rechten Sensorelements SE(1430) und des linken Sensorelements SE(1410) und des mittleren Sensorelements SE(1420) verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 46 bis 56, wobei die dort beschriebenen Methoden zur Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im funktionalen Zusammenhang mit dem mittleren optischen Lichtwellenleiter LWL (4630) hier nun auf die Herstellung des rechten Sensorelements SE(1430) im Zusammenhang mit dem rechten Lichtwellenleiter LWL(4620) und auf die Herstellung des linken Sensorelements SE(1410) im Zusammenhang mit dem linken Lichtwellenleiter LWL(4610) und auf die Herstellung des mittleren Sensorelements SE(1420) im Zusammenhang mit dem mittleren Lichtwellenleiter LWL(4630) angewendet werden können.
• Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 59, 57 und 50 sowie 46.
• Figur 64
• 64 stellt eine Mischung der 60, 58 und 56 dar.
• Hinsichtlich der übrigen Beschreibungen verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibungen der 60, 58 und 56.
• Figur 65
• 65 zeigt eine beispielhafte, schematische und vereinfachte Vorrichtung zur Ansteuerung, Vermessung und Auswertung von beispielhaften Sensorköpfen, wie sie die 14 bis 64 zeigen, wenn sie ein Sensorelement SE aufweisen. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet solche Vorrichtungen auch als Messvorrichtungen.
• Die Messvorrichtung der 65 umfasst einen Sensorkopf, der beispielhaft ein Trägersubstrat 1360 mit einer beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 aufweist. Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass statt der Tri-Plate-Leitung 2380 beispielsweise auch andere Hochfrequenz-Streifenleitungen wie beispielsweise Mikrostreifenleitungen 1380, oder Schlitzleitungen 1880 oder differentielle Mikrostripleitung 6880 oder differentielle Triplate-Leitungen 7080 verwendet werden können.
• Die Tri-Plate-Leitung 2380 in dem Beispiel der 65 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes, vorzugsweise dielektrisches Trägersubstrat 1360, typischerweise einen hier nicht eingezeichneten elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch leitende linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320. Bevorzugt weist die Tri-Plate-Leitung 2380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und die Gemeinschaft aus elektrisch leitender linken Signalmassefläche 1310, elektrisch leitender rechter Signalmassefläche 1320 und elektrisch leitendem Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektroden einen Wellenwiderstand auf.
• Ein Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt beispielsweise ein Mikrowellensignal µW und speist es in die Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, ein. Das Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW wirkt auf das Sensorelement SE ein. Bevorzugt ist die Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, an ihrem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende mittels eines oder mehrerer Abschlusswiderstände 6710 reflexionsfrei mit dem Wellenwiderstand der Wellenleitung, hier der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380, betragsgleich abgeschlossen oder mit einer mikrowellenfähigen Kupplung versehen. Diese Abschlusswiderstände sind in der 65 nicht eingezeichnet, jedoch Teil der Beanspruchung. Durch die Verwendung von Abschlusswiderständen 6710 an dem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende der Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, reflektiert das an dem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende der Wellenleitung, hier der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380, liegende Ende der Wellenleitung, hier das Ende der beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, nur wenig Leistung zurück in Richtung des Sensorelements SE und Mikrowellensignalquelle µWG. Durch die Verwendung von Abschlusswiderständen 6710 an dem der Mikrowellensignalquelle µWG abgewandten Ende der Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380, kann das Mikrowellensignal µW, das auf das Sensorelement SE einwirkt, sehr daher präzise durch die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt und kontrolliert werden. Außerdem vermeidet diese Konstruktion eine unnötige Aufheizung des Sensorelements SE und damit des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL. Vorzugsweise entspricht der Innenwiderstand der Mikrowellensignalquelle µWG im Wesentlichen dem Wellenwiderstand der Wellenleitung, hier die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380. Hierdurch reflektiert die Mikrowellensignalquelle µWG nur wenig Leistung zurück in Richtung des Sensorelements SE und der Abschlusswiderstände 6710.
• Das Sensorelement SE umfasst typischerweise eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder Kristalle in dem verfestigten Trägermaterial TM der verfestigten kolloidalen Mischung KL. Ein oder mehrere oder alle Diamant-Nano-Kristalle ND dieser Diamant-Nano-Kristalle ND weisen dabei typischer Weise ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Ein oder mehrere oder alle Kristalle dieser Kristalle weisen dabei typischer Weise ein oder mehrere andere paramagnetische Zentren auf. Die NV-Zentren des Sensorelements SE und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des Sensorelements SE emittieren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp typischerweise zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL. mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• Bei dem Sensorelement SE kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere der in den 14 bis 64 dargestellten Sensorelemente SE handeln.
• Die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ durchflutet das Sensorelement SE. Typischerweise beeinflusst die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ die Intensität der Fluoreszenzstrahlung LB, die die NV-Zentren des Sensorelements SE und/oder die anderen paramagnetischen Zentren des Sensorelements SE emittieren.
• Eine Lichtquelle LED dient als Pumpstrahlungsquelle für die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bestrahlt das Sensorelement SE über einen Lichtwellenleiter LWL mit der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Bei der Lichtquelle LED kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode oder um einen Laser handeln. Ein Sendesignal S5 zur Modulation der Lichtquelle LED steuert vorzugsweise die Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB.
• Bevorzugt ist das Sendesignal S5 mit einem LED-Modulationssignal S5w in seinem zeitlichen Verlauf amplitudenmoduliert. Typischerweise weist das zeitlich modulierte LED-Modulationssignal des Sendesignals S5 ein LED-Modulationsspektrum im Frequenzbereich auf. Beispielsweise kann das LED-Modulationssignal S5w ein PWM-Modulationssignal mit einer PWM-Periodendauer und einem Tastgrad sein. Auch kann das LED-Modulationssignal S5w ein Spreiz-Code-Signal auf Basis einer Reihenfolge einer ersten Anzahl von 1-Bits und einer zweiten Anzahl von 0-sein, wobei die Bits des Spreiz-Codes eine Spreiz-Code-bit-Periodendauer aufweisen und wobei der Spreiz-Code eine Spreiz-Code-Periodendauer aufweist. Typischerweise wiederholt sich bei der Verwendung eines Spreiz-Codes dieser Spreiz-Code im LED-Modulationssignal SSw. Die erste Anzahl der 1-Spreiz-Code-Bits in einem Spreiz-Code ist vorzugsweise aber nicht notwendigerweise gleich der zweiten Anzahl der 0-Spreiz-Code-Bits in dem Spreiz-Code. Der Spreiz-Code kann auch unendlich lang sein und durch einen Zufallszahlengenerator (Abkürzung RNG) erzeugt werden, der Teil der Vorrichtung sein kann. Der Zufallszahlengenerator (Abkürzung RNG) kann ein Pseudozufallszahlengenerator (Abkürzung PRNG) beispielsweise auf Basis eines linear rückgekoppelten Schieberegisters (Abkürzung LFSR) oder ein echter Zufallszahlengenerator (Abkürzung TRNG) oder ein Quantenzufallszahlengenerator (Abkürzung QRNG) sein.
• Typischerweise weist der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB ein Pumpstrahlungsintensitätsspektum auf, das in der Regel ein mehr oder weniger deformiertes LED-Modulationsspektrum ist. Die Deformation ergibt sich in der Regel aus dem nichtlinearen Verhalten der Lichtquelle LED. Ist das LED-Modulationssignal monofrequent, so ist in der Regel auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB monofrequent mit der gleichen LED-Sendefrequenz f_LED.
• Ein erstes optisches System (hier Fl, LWL) erfasst die Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, und transportiert die Pumpstrahlung LB zu den einem oder den mehreren Sensorelementen SE des Sensorkopfes und bestrahlt das Sensorelementen SE des Sensorkopfes mit dieser Pumpstrahlung LB. Bevorzugt weist das erste optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Einkoppelstruktur, zur Erfassung eines möglichst großen Anteils der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, auf. Bevorzugt weist das erste optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Auskoppelstruktur, zur Bestrahlung des Sensorelements SE mit einem möglichst großen Anteils der von dem ersten optischen Funktionselement erfassten Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, auf. In dem Beispiel der 65 transportiert ein Lichtwellenleiter LWL die Pumpstrahlung LB zu den einem oder den mehreren Sensorelementen SE des Sensorkopfes. Ein solches erstes optisches System kann ein oder mehrere optische Funktionselemente, wie beispielsweise aber nicht nur Linse, Prismen, Blenden, Filter, Spiegel, Strahlteiler, dichroitische Spiegel, photonische Kristalle, Lichtwellenleiter etc. umfassen.
• Die elektromagnetische Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp regt die NV-Zentren bzw. die paramagnetischen Zentren in dem Sensorelement SE dazu an, Fluoreszenzstrahlung FL der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl zu emittieren. Typischerweise weist der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von dem Sensorelement SE emittierten Fluoreszenzstrahlung FL ein Fluoreszenzstrahlungsintensitätsspektum auf. Das Fluoreszenzstrahlungsintensitätsspektum ist in der Regel ein mehr oder weinige deformiertes Pumpstrahlungsintensitätsspektum und daher ein ebenfalls mehr oder weniger deformierte LED-Modulationsspektrum. Ist das LED-Modulationssignal monofrequent, so ist in der Regel auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität der von der Lichtquelle LED emittierten Pumpstrahlung LB monofrequent mit der LED-Modulationsfrequenz f_LED und auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der von dem Sensorelement SE emittierten Fluoreszenzstrahlung FL monofrequent mit der gleichen LED-Sendefrequenz f_LED.
• Ein zweites optisches System (hier Fl, LWL) erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE und transportiert die Fluoreszenzstrahlung FL zu den einem oder den mehreren Fotodetektor PD und bestrahlt den einen oder die mehreren Fotodetektoren PD mit dieser Fluoreszenzstrahlung FL. Bevorzugt weist das zweite optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Einkoppelstruktur, zur Erfassung eines möglichst großen Anteils der Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE auf. Bevorzugt weist das zweite optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise eine Auskoppelstruktur, zur Bestrahlung des einen oder der mehreren Fotodetektoren PD mit einem möglichst großen Anteil der von dem zweiten optischen System erfassten Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE auf. In dem Beispiel der 65 erfasst ein Lichtwellenleiter LWL die Fluoreszenzstrahlung LB und transportiert die erfasste Fluoreszenzstrahlung LB zu dem einen oder den mehreren Fotodetektoren PD. Typischerweise umfasst das zweite optische System ein optisches Funktionselement, beispielsweise einen Filter F1 und/oder einen dichroitischen Spiegel, die verhindern, dass Pumpstrahlung LB auf den einen oder die mehreren Fotodetektoren PD gelangt. Ein solches zweites optisches System kann ein oder mehrere optische Funktionselemente, wie beispielsweise aber nicht nur Linsen, Prismen, Blenden, Filter F1, Spiegel, Strahlteiler, dichroitische Spiegel, photonische Kristalle, Lichtwellenleiter LWL etc. umfassen.
• Bevorzugt sind das erste optischen System und das zweite optische System zu einem großen Anteil ihrer Vorrichtungsteile identisch.
• In dem Beispiel der 65 emittiert die Pumpstrahlungsquelle in Form der Lichtquelle LED die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Ein dichroitischer Spiegel F1 als erster beispielhafter Teil des ersten optischen Systems lässt die Pumpstrahlung LB passieren. Ein Lichtwellenleiter LWL als zweiter beispielhafter Teil des ersten optischen Systems nimmt die Pumpstrahlung LB an seinem ersten Ende auf und transportiert die Pumpstrahlung LB zu dem zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL. Die Pumpstrahlung LB tritt am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL aus dem Lichtwellenleiter LWL aus und bestrahlt ein oder mehrere Sensorelemente SE des Sensorkopfes.
• Die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bestrahlt somit die paramagnetischen Zentren und/oder die NV-Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND bzw. Kristallen des einen oder der mehreren Sensorelemente SE. Die so bestrahlten NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND emittieren aufgrund der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung LB Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl. Die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl ist typischerweise von der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp verschieden. Typischerweise ist die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl typischerweise langwelliger als die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Typischerweise hängt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL von der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, der Mikrowellenamplitude und der Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW und der Intensität der Pumpstrahlung LB ab.
• Vorzugsweise erfasst der Lichtwellenleiter LWL als erster beispielhafter Teil des zweiten optischen Systems an seinem zweiten Ende einen möglichst großen Anteil der emittierten Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND des einen oder der mehreren Sensorelemente SE. Hierfür ist eine gute Justierung zwischen dem Sensorelement und dem Kern des Lichtwellenleiters LWL notwendig. Bevorzugt ist das Sensorelement SE daher mittels eines selbstjustierenden Prozesses am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL gefertigt. Der Lichtwellenleiter LWL transportiert die so erfasste Fluoreszenzstrahlung FL von dem zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL zu dem ersten Ende des Lichtwellenleiters LWL. Ein beispielhafter dichroitischer Spiegel F1 als zweites beispielhaftes optisches Funktionselement des zweiten optischen Systems trennt die Fluoreszenzstrahlung FL von der Pumpstrahlung LB indem der dichroitische Spiegel F1 die Fluoreszenzstrahlung FL im Wesentlichen aus dem Strahlengang heraus auf einen Fotodetektor PD spiegelt und die Pumpstrahlung LB im Wesentlichen nicht aus dem Strahlengeng herausspiegelt.
• Bevorzugt umfasst das zweite optische System somit ein optisches Funktionselement (F1), das die Fluoreszenzstrahlung FL in Richtung des Fotodetektors PD passieren lässt oder umlenkt und das die Pumpstrahlung LB in Richtung des Fotodetektors PD nicht passieren lässt und nicht umlenkt.
• Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Amplitude des Mikrowellensignals µW mit einem Mikrowellenmodulationssignal oder alternativ die Amplitude der Pumpstrahlung LB mit einem LED-Modulationssignal zu modulieren.
• Der hier vorgelegte Vorschlag sieht vor, mindestens zwei, besser drei oder mehr der folgenden Parameter mittels eines jeweiligen Modulationssignals zu modulieren bzw. einzustellen:
1. 1. die Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation) z.B. mittels eines LED-Modulationssignals SSw,
2. 2. die Intensität des Mikrowellensignal µW (Amplitudenmodulation) z.B. mittels eines Mikrowellenmodulationssignals S5m,
3. 3. die Frequenz des Mikrowellensignals µW (Frequenzmodulation) z.B. mittels eines Mikrowellenfrequenzsteuersignals,
4. 4. die Amplitude einer zusätzlichen, durch ein Magnetfelderzeugungsmittels L_c. erzeugten magnetischen Flussdichte B_ad z.B. mittels eines Kompensationsfeldsteuersignals.
• Jeder dieser Modulationen ist eine von 4 Modulationsgrundfrequenzen zugeordnet.
• Zu 1. der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation)
• Vorzugsweise steuert eine Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung mittels eines LED-Modulationssignals S5w die Intensität der Pumpstrahlung LB, die die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, emittiert. Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB und der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten LED-Modulationsspektrum moduliert. Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w monofrequent mit einer LED -Modulationsfrequenz f_LED amplitudenmoduliert. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB und der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD im Wesentlichen mit der LED -Modulationsfrequenz f_LED amplitudenmoduliert.
• Eine Modulation kann sein, dass das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle PWM-moduliert. Dabei kann es sinnvoll sein, dass das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, in einer PWM-Periode zeitweise ganz ausschaltet und für den Rest der betreffenden PWM-Periode einschaltet. Alternativ kann es sinnvoll sein, dass das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, in einer PWM-Periode zeitweise in ihrer Emissionsintensität reduziert und für den Rest der betreffenden PWM-Periode in ihrer Emissionsintensität erhöht. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es sinnvoll sein, wenn das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits ganz ausschaltet und die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits ganz einschaltet. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es ggf. auch sinnvoll sein, wenn das LED-Modulationssignal S5w die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits in ihrer Emissionsintensität reduziert und die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits in ihrer Emissionsintensität erhöht.
• Zu 2. der Modulation der Intensität des Mikrowellensignal pW (Amplitudenmodulation)
• Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung mittels eines Mikrowellenmodulationssignals S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt. Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignals S5m mit einem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten Mikrowellenmodulationsspektrum zusätzlich überlagernd zum LED-Modulationsspektrum moduliert. Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m monofrequent mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µw amplitudenmoduliert. Hierdurch sind dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD im Wesentlichen mit der Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µw amplitudenmoduliert.
• Eine Modulation kann sein, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, PWM-moduliert. Dabei kann es sinnvoll sein, dass das das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, in einer PWM-Periode zeitweise ganz auf null ausschaltet und für den Rest der betreffenden PWM-Periode diese Amplitude auf einen von null verschiedenen Betrag einschaltet. Alternativ kann es sinnvoll sein, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, in einer PWM-Periode zeitweise in ihrer Amplitude reduziert und für den Rest der betreffenden PWM-Periode in ihrer Amplitude erhöht. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es sinnvoll sein, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits ganz auf null ausschaltet und die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits ganz auf eine von null verschiedene Amplitude einschaltet. Im Falle der Verwendung eines Spreiz-Codes kann es ggf. auch sinnvoll sein, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 0-Spreiz-Code-Bits in ihrer Amplitude reduziert und die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt, bei Vorliegen eines logischen 1-Spreiz-Code-Bits in ihrer Amplitude erhöht.
• Zu 3. der Modulation der Frequenz des Mikrowellensignals µW (Frequenzmodulation)
• Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise über einen Datenbus DB mittels eines Mikrowellenfrequenzsteuersignals die Frequenz des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt. Bevorzugt führt die Frequenzmodulation durch das Mikrowellenfrequenzsteuersignal über den Datenbus DB zu einem weiteren Mikrowellenmodulationsspektrum mit dem das Mikrowellensignals µW dann moduliert ist. Hierdurch sind dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten weiteren Mikrowellenfrequenzmodulationsspektrum zusätzlich überlagernd zum LED-Modulationsspektrum und zum Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Beispielsweise kann die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW monofrequent mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW frequenzmoduliert sein. Da die unterschiedlichen Mikrowellenfrequenzen des Mikrowellensignals µW unterschiedliche Intensitäten I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL zur Folge haben, sind hierdurch dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD dann im Wesentlichen auch mit der Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW moduliert.
• Zu 4. der Modulation der Amplitude einer zusätzlichen, durch ein Magnetfelderzeugungsmittels L_c. erzeugten magnetischen Flussdichte B_ad
• Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise über einen Datenbus DB mittels eines Kompensationsfeldsteuersignals die Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, das ein Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt. Die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad trägt zur magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ bei. Die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ durchflutet das Sensorelement SE und beeinflusst daher die Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL. Vorzugsweise steuert zu diesem Zweck der Steuerung des ein Magnetfelderzeugungsmittels L_c die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB einen Magnetfeldregler LCTR. Der Magnetfeldregler LCTR steuert typischerweise eine Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c. Somit moduliert die Steuervorrichtung CTR über den Magnetfeldregler LCTR und die Treiberstufe DRLV mittels des beispielsweise über den Datenbus DB versendeten Kompensationsfeldsteuersignals die Amplitude der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c in Abhängigkeit vom Kompensationsfeldsteuersignal erzeugt.
• Beispielsweise kann das Kompensationsfeldsteuersignal mit einem Magnetfeldmodulationsspektrum moduliert sein. Hierdurch kann die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c in Abhängigkeit vom Kompensationsfeldsteuersignal erzeugt, mit dem Magnetfeldmodulationsspektrum amplitudenmoduliert sein. Die zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad überlagert sich mit anderen magnetischen Flussdichten anderer Quellen zur magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ.Dadurch ist die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, die das Sensorelement SE durchflutet, typischerweise im Wesentlichen ebenfalls mit dem Magnetfeldmodulationsspektrum moduliert.
• Die Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL hängt u.a. von der Amplitude der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ ab. Hierdurch können dann somit auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL sowie in letzter Konsequenz auch die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD im Wesentlichen mit einem jeweils mehr oder weniger verzerrten Magnetfeldmodulationsspektrum zusätzlich überlagernd zum LED-Modulationsspektrum und zum Mikrowellenmodulationsspektrum und zum Mikrowellenfrequenzmodulationsspektrum moduliert sein.
• Bevorzugt ist das Kompensationsfeldsteuersignal, wenn es periodisch angelegt ist, monofrequent mit einer Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg moduliert. Da die unterschiedlichen magnetischen Gesamtflussdichten B_Σ unterschiedliche Intensitäten der Fluoreszenzstrahlung FL zur Folge haben, sind hierdurch dann auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL sowie die Amplitude des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD mit der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg moduliert.
• Es ergeben sich in dieser Konfiguration somit 2⁴=16 Mischfrequenzen mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
• Vorzugsweise sind die Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg, die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW, die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW und die LED -Modulationsfrequenz f_LED so gewählt, dass vorzugsweise alle Mischfrequenzen sich unterscheiden.
• Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine zweite Modulationsgrundfrequenz den doppelten Frequenzwert einer ersten Modulationsgrundfrequenz aufweist und eine dritte Modulationsgrundfrequenz den vierfachen Frequenzwert der ersten Modulationsgrundfrequenz aufweist und eine vierte Modulationsgrundfrequenz den achtfachen Frequenzwert der ersten Modulationsgrundfrequenz aufweist.
• Beispielsweise ist es, um hier ein willkürliches Beispiel zu nennen, denkbar, dass die die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW den achtfachen Frequenzwert der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg aufweist und dass die die LED -Modulationsfrequenz f_LED den vierfachen Frequenzwert der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg aufweist und dass die die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW den doppelten Frequenzwert der Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg aufweist.
• Fall mit einer Modulationsgrundfrequenz (Mikrowellenmodulationsfrequenz)
• Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Vorrichtung mit nur einer von OHz verschiedenen Modulationsgrundfrequenz zu betreiben und die anderen Werte der anderen Modulationsgrundfrequenzen für die Dauer einer Messung auf quasi statische Werte zu setzen. Im Folgenden stellt das hier vorgelegte Dokument ein Beispiel vor.
• Sofern die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise
1. 1. über den Datenbus DB mittels Steuerung des ersten Signalgenerators G1 eine Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation) quasistatisch, also mit einer mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED =0Hz, einstellt und
2. 2. gleichzeitig über den Datenbus DB mittels Steuerung des zweiten Signalgenerators G2 eine Modulation der Intensität des Mikrowellensignals µW (Amplitudenmodulation) mit einer Mikrowellenmodulationsfrequent f_µW vornimmt und
3. 3. die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG quasistatisch, also mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz, einstellt und
4. 4. den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals auf einen quasistatischen Wert, d.h. auf eine Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz, und damit auf eine quasistatische, durch die Steuervorrichtung CTR eingestellte Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, einstellt, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt,
• Es ergibt sich somit genau eine Mischfrequenz mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
• Ein erster Signalgenerator G1 erzeugt in diesem Beispiel das das quasi statische LED-Modulationssignal SSw, mit einer der LED -Modulationsfrequenz f_LED=0Hz typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem ersten Signalgenerator G1 eingestellt hat. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator G1 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Ein Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED erzeugt typischerweise aus dem LED-Modulationssignal S5w das quasistatische Sendesignal S5, mit dem der Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED bevorzugt auch mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle LED um eine Halbleiterlichtquelle wie beispielsweise einen Laser oder eine LED. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Lichtquelle LED eine Silizium-LED und/oder eine Silizium-Lawinen-LED wodurch dieser Vorrichtungsteil ggf. auch CMOS integrierbar wird.
• Die Lichtquelle LED emittiert dann in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 die Pumpstrahlung LB. mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
• Das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 sind dann wegen LED -Modulationsfrequenz f_LED=0Hz nicht mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert.
• In diesem Beispiel der 65 erzeugt ein zweiter Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m insbesondere mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem zweiten Signalgenerator G2 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit dem besagten Mikrowellenmodulationsspektrum und/oder mit der besagten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der Mikrowellenmodulation des Mikrowellenmodulationssignals S5m um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den zweiten Signalgenerator G2 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt dann das mit dem Mikrowellenmodulationssignal modulierte Mikrowellensignal µW. Die Steuervorrichtung CTR steuert die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Da das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit einem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert ist, ist dann auch das Mikrowellensignal µW mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum amplitudenmoduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Daher sind dann auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert.
• Typischerweise verstärkt ein optionaler erster Verstärker VI das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Bevorzugt weist die Übertragungsfunktion des ersten Verstärkers VI für die Verstärkung des Empfängerausgangssignals S0 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 eine Filtereigenschaft auf, die typischerweise so gewählt ist, dass der erste Verstärker VI im Wesentlichen nur modulierte Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f≠0Hz zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt und im Wesentlichen nur Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f<f_max zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt. Dabei ist bevorzugt f_max eine Maximalfrequenz deren Frequenzbetragswert vorzugsweise größer als der Frequenzbetragswert derjenigen Mischfrequenz mit dem größten Frequenzbetragswert ist.
• Bevorzugt umfassen der erste Verstärker VI oder die Vorrichtung eine Analog-zu-Digital-Wandlung ADC, sodass das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 ein digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1 sein kann.
• Die Steuervorrichtung CTR kann den Mehrfachkorrelator LIV der 65 in verschiedenen Ausprägungen der Vorrichtung emulieren.
• Der Mehrfachkorrelator LIV der 65 korreliert das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 typischerweise in dieser Betriebsart mit dem Mikrowellensignal µW.
• Sofern der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 mit einem Signal sl(t) korreliert, so berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral: $$S4\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot s1\left(t\right)dt}$$

  
• Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals sl(t). In dem Beispiel der 65 korreliert der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit dem Mikrowellenmodulationssignal S5m(t). So berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral als L2-Produkt des Empfängerausgangssignals S1(t) bzw. des digitalisierten Empfängerausgangssignals S1(t) und des Mikrowellenmodulationssignal S5m(t): $$S{4}_a\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}$$

  

  $$S{4}_b\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}$$

  
• Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals S5m(t). Das Signal SSmq ist typischerweise das invertierte Signal des Mikrowellenmodulationssignal S5m.
• Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
• Im Extremfall des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll gemäß willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit der über den Datenbus DB voreingestellten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der Amplitude 0 erzeugen und somit das Mikrowellensignal µW abschalten.
• Bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit der über den Datenbus DB voreingestellten erhöhten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten niedrigeren Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW erzeugen (ausschalten).
• In dem Fall, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes Mikrowellenmodulationssignals S5mq(t) als invertiertes Signal des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) definiert werden.
• Das Filterausgangssignal S4(t) gibt dann typischerweise den Anteil im verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. im digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 an, der auf die Mikrowelleneinstrahlung des Mikrowellensignals µW in das Sensorelement SE zurückzuführen ist.
• Fall mit einer Modulationsgrundfrequenz (LED-Modulationsfrequenz)
• Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Vorrichtung mit nur einer von OHz verschiedenen Modulationsgrundfrequenz zu betreiben und die anderen Werte der anderen Modulationsgrundfrequenzen für die Dauer einer Messung auf quasi statische Werte zu setzen. Im Folgenden stellt das hier vorgelegte Dokument ein Beispiel vor.
• Sofern die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise
1. 1. über den Datenbus DB mittels Steuerung des ersten Signalgenerators G1 eine Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation), also mit einer mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED vornimmt und
2. 2. gleichzeitig über den Datenbus DB mittels Steuerung des zweiten Signalgenerators G2 eine Modulation der Intensität des Mikrowellensignals µW (Amplitudenmodulation) quasistatisch, also mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW=0 Hz vornimmt und
3. 3. die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG quasistatisch, also mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz, einstellt und
4. 4. den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals auf einen quasistatischen Wert, d.h. auf eine Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz, und damit auf eine quasistatische, durch die Steuervorrichtung CTR eingestellte Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, einstellt, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt,
• Es ergibt sich somit genau eine Mischfrequenz mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
• Ein erster Signalgenerator G1 erzeugt in diesem Beispiel das das quasi statische LED-Modulationssignal SSw, mit einer der LED -Modulationsfrequenz f_LED typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem ersten Signalgenerator G1 eingestellt hat. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator G1 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB. Typischerweise moduliert der erst Signalgenerator G1 das LEED-Modulationssignal S5w mit dem besagten LED-Modulationsspektrum und/oder mit der besagten LED-Modulationsfrequenz f_LED. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der LED-Modulation des LED-Modulationssignals S5w um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator G1 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Ein Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED erzeugt typischerweise aus dem LED-Modulationssignal S5w das Sendesignal S5, mit dem der Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED bevorzugt auch mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle LED um eine Halbleiterlichtquelle wie beispielsweise einen Laser oder eine LED. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Lichtquelle LED eine Silizium-LED und/oder eine Silizium-Lawinen-LED wodurch dieser Vorrichtungsteil ggf. auch CMOS integrierbar wird.
• Die Lichtquelle LED emittiert dann in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 die Pumpstrahlung LB. mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
• Das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 sind dann mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert.
• Da das LED-Modulationssignal S5w mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert ist, ist dann auch das Sendesignal S5 mit dem LED-Modulationsspektrum amplitudenmoduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Daher sind dann auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert.
• In diesem Beispiel der 65 erzeugt ein zweiter Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m insbesondere mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW=0Hz typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem zweiten Signalgenerator G2 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit dem besagten Mikrowellenmodulationsspektrum und/oder mit der besagten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW=0Hz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den zweiten Signalgenerator G2 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt dann das unmodulierte Mikrowellensignal µW. Die Steuervorrichtung CTR steuert die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Typischerweise verstärkt ein optionaler erster Verstärker VI das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Bevorzugt weist die Übertragungsfunktion des ersten Verstärkers VI für die Verstärkung des Empfängerausgangssignals 50 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 eine Filtereigenschaft auf, die typischerweise so gewählt ist, dass der erste Verstärker VI im Wesentlichen nur modulierte Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f≠0Hz zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt und im Wesentlichen nur Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f<f_max zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt. Dabei ist bevorzugt f_max eine Maximalfrequenz deren Frequenzbetragswert vorzugsweise größer als der Frequenzbetragswert derjenigen Mischfrequenz mit dem größten Frequenzbetragswert ist.
• Bevorzugt umfassen der erste Verstärker VI oder die Vorrichtung eine Analog-zu-Digital-Wandlung ADC, sodass das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 ein digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1 sein kann.
• Die Steuervorrichtung CTR kann den Mehrfachkorrelator LIV der 65 in verschiedenen Ausprägungen der Vorrichtung emulieren.
• Der Mehrfachkorrelator LIV der 65 korreliert das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 typischerweise in dieser Betriebsart mit dem LED-Modulationssignal SSw.
• Sofern der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 mit einem Signal sl(t) korreliert, so berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral: $$S4\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot s1\left(t\right)dt}$$

  
• Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals sl(t). In dem Beispiel der 65 korreliert der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit dem LED-Modulationssignal S5w(t). So berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral als L2-Produkt des Empfängerausgangssignals S1(t) bzw. des digitalisierten Empfängerausgangssignals S1(t) und des LED-Modulationssignals S5w(t): $$S{4}_a\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)dt}$$

  

  $$S{4}_b\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)dt}$$

  
• Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode des periodischen Signals S5m(t). Das Signal SSwq ist typischerweise das invertierte Signal des LED-Modulationssignal SSw.
• Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
• Im Extremfall des LED-Modulationssignals S5w(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) gemäß willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Lichtquelle LED ein die Pumpstrahlung LB mit der über den Datenbus DB voreingestellten Amplitude einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll die Lichtquelle LED die Pumpstrahlung LB mit der Amplitude 0 erzeugen und somit die Pumpstrahlung LB abschalten.
• Bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Lichtquelle LED die Pumpstrahlung LB mit der über den Datenbus DB voreingestellten erhöhten Amplitude einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) die Lichtquelle LED ein Pumpstrahlung LB mit der über den Datenbus DB voreingestellten niedrigeren Amplitude erzeugen (ausschalten).
• In dem Fall, dass das LED-Modulationssignal S5w(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes LED-Modulationssignals SSwq(t) als invertiertes Signal des LED-Modulationssignals S5w(t) definiert werden.
• Das Filterausgangssignal S4(t) gibt dann typischerweise den Anteil im verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. im digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 an, der auf die Einstrahlung der Pumpstrahlung LB in das Sensorelement SE zurückzuführen ist.
• Fall mit zwei Modulationsgrundfrequenzen
• Es ist denkbar und neu gegenüber dem Stand der Technik, die Vorrichtung mit zwei statt nur einer von OHz verschiedenen Modulationsgrundfrequenzen zu betreiben und die anderen Werte für die Dauer einer Messung auf quasi statische Werte zu setzen. Im Folgenden stellt das hier vorgelegte Dokument ein bevorzugtes Beispiel vor, ohne die Offenbarung darauf zu beschränken.
• Sofern die Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung beispielsweise
1. 1. über den Datenbus DB mittels Steuerung des ersten Signalgenerators G1 eine Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB (Amplitudenmodulation) mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED einstellt und
2. 2. gleichzeitig über den Datenbus DB mittels Steuerung des zweiten Signalgenerators G2 eine Modulation der Intensität des Mikrowellensignals µW (Amplitudenmodulation) mit einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW vornimmt und
3. 3. die Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG quasistatisch, also mit einer Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz, einstellt und
4. 4. den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals auf einen quasistatischen Wert, d.h. auf eine Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz, und damit auf eine quasistatische, durch die Steuervorrichtung CTR eingestellte Amplitude einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, einstellt, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt,
• Es ergeben sich somit nun 2²=4 Mischfrequenzen mit denen das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD moduliert sein kann.
• Vorzugsweise ist in dieser Konfiguration die Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg so eingestellt, dass für die Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg=0Hz gilt.
• Vorzugsweise ist in dieser Konfiguration die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW so eingestellt, dass für die Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW=0Hz gilt.
• Vorzugsweise sind die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW und die LED -Modulationsfrequenz f_LED nun so gewählt, dass vorzugsweise diese vier Mischfrequenzen sich unterscheiden.
• Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine zweite Modulationsgrundfrequenz den doppelten Frequenzwert einer ersten Modulationsgrundfrequenz diese beiden Modulationsgrundfrequenzen ω_µW und ω_LED aufweist.
• Beispielsweise ist es, um hier ein willkürliches Beispiel zu nennen, denkbar, dass die die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW den doppelten Frequenzwert der LED -Modulationsfrequenz f_LED aufweist.
• Der erste Signalgenerator G1 erzeugt in diesem Beispiel dieser Konfiguration das LED-Modulationssignal S5W, mit einer der LED -Modulationsfrequenz f_LED typischerweise entsprechend einem von null verschiedenen Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem ersten Signalgenerator G1 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der erste Signalgenerator G1 das LED-Modulationssignal SSW mit dem besagten LED-Modulationsspektrum und/oder mit der besagten LED-Modulationsfrequenz f_LED. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der LED-Modulation des LED-Modulationssignal S5W um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den ersten Signalgenerator Gl bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Ein Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED erzeugt typischerweise aus dem LED-Modulationssignal SSW das Sendesignal S5, mit dem der Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED bevorzugt auch mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle LED um eine Halbleiterlichtquelle wie beispielsweise einen Laser oder eine LED. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Lichtquelle LED eine Silizium-LED und/oder eine Silizium-Lawinen-LED wodurch dieser Vorrichtungsteil ggf. auch CMOS integrierbar wird.
• Die Lichtquelle LED emittiert dann in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 die Pumpstrahlung LB. mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
• Da das LED-Modulationssignal S5w mit einem LED-Modulationsspektrum moduliert ist, ist dann auch das Sendesignal S5 mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Da das Sendesignal S5 mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert ist, ist typischerweise der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(t) der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert. Daher sind dann auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 typischerweise mit dem LED-Modulationsspektrum moduliert.
• In diesem Beispiel der 65 erzeugt in dieser Konfiguration der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m insbesondere mit einer von null verschiedenen Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW typischerweise entsprechend einem Vorgabewert, den die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB in dem zweiten Signalgenerator G2 eingestellt hat. Typischerweise moduliert der zweite Signalgenerator G2 das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit dem besagten Mikrowellenmodulationsspektrum und/oder mit der besagten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der Mikrowellenmodulation des Mikrowellenmodulationssignals S5m um eine PWM-Modulation mit einer PWM-Frequenz oder einen Bit-Strom eines Spreiz-Code-Signals mit einer Spreiz-Code-Periodendauer und einer Spreiz-Code-Bitfrequenz. Die Steuervorrichtung CTR steuert den zweiten Signalgenerator G2 bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt dann das mit dem Mikrowellenmodulationssignal modulierte Mikrowellensignal µW. Die Steuervorrichtung CTR steuert die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt über den beispielhaften Datenbus DB.
• Da das Mikrowellenmodulationssignal S5m mit einem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert ist, ist dann typischerweise auch das Mikrowellensignal µW mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum amplitudenmoduliert. Daher ist dann typischerweise auch der zeitliche Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung FL mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert. Daher sind dann typischerweise auch das Empfängerausgangssignal S0 und das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 mit dem Mikrowellenmodulationsspektrum moduliert.
• Typischerweise verstärkt der optionale erste Verstärker VI das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Bevorzugt weist die Übertragungsfunktion des ersten Verstärkers VI für die Verstärkung des Empfängerausgangssignals 50 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 eine Filtereigenschaft auf, die typischerweise so gewählt ist, dass der erste Verstärker VI im Wesentlichen nur modulierte Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f≠0Hz zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt und im Wesentlichen nur Signalanteile des Empfängerausgangssignals S0 mit einer Frequenz f<f_max zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 verstärkt. Dabei ist bevorzugt f_max eine Maximalfrequenz deren Frequenzbetragswert vorzugsweise größer als der Frequenzbetragswert derjenigen Mischfrequenz mit dem größten Frequenzbetragswert ist.
• Bevorzugt umfassen der erste Verstärker VI oder die Vorrichtung eine Analog-zu-Digital-Wandlung ADC, sodass das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 ein digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1 sein kann.
• Die Steuervorrichtung CTR kann den Mehrfachkorrelator LIV der 65 in verschiedenen Ausprägungen der Vorrichtung emulieren.
• Der Mehrfachkorrelator LIV der 65 korreliert das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit den mindestens zwei folgenden Signalen:
1. 1. dem LED-Modulationssignal S5w,
2. 2. dem Mikrowellensignal µW.
• Sofern der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 mit zwei Signalen sl(t) und s2(t) korreliert, so berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen beispielsweise das folgende Korrelationsintegral: $$S4\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot s1\left(t\right)\cdot s2\left(t\right)dt}$$

  
• DFINITION: Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet diese mathematische Form nun als ein L3-Produkt (für drei Funktionen) in Anlehnung an das bekannte L2-Produkt.
• Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode desjenigen periodischen Signals sl(t) oder s2(t) mit der längeren Periodendauer. Voraussetzung ist, dass die Periodendauer des Signals mit der längeren Periodendauer ein ganzzahliges Vielfaches der die Periodendauer des Signals mit der kürzeren Periodendauer ist.
• In dem Beispiel der 65 korreliert der Mehrfachkorrelator LIV das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1 vorzugsweise mit dem LED-Modulationssignal S5w(t) und dem Mikrowellenmodulationssignal S5m(t). So berechnet der Mehrfachkorrelator LIV im Wesentlichen das folgende Korrelationsintegral als L3-Produkt des Empfängerausgangssignals S1(t) bzw. des digitalisierten Empfängerausgangssignals S1(t), des LED-Modulationssignals S5w(t) und des Mikrowellenmodulationssignal S5m(t): $$S4\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}$$

  
• Hierbei bezieht sich der Winkel 2π auf die Periode desjenigen periodischen Signals S5m(t) oder S5w(t) mit der längeren Periodendauer. Bevorzugte Voraussetzung ist, dass die Periodendauer des Signals mit der längeren Periodendauer ein ganzzahliges Vielfaches der die Periodendauer des Signals mit der kürzeren Periodendauer ist.
• Bevorzugt ist das LED-Modulationssignal S5w(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
• Im Extremfall des LED-Modulationssignals S5w(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift der Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED die Abgabe einer Pumpstrahlung LB durch die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED einschalten und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED abschalten.
• Bei einem logischen 1-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift der Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, zu der Abgabe einer erhöhten Intensität der Pumpstrahlung LB veranlassen und bei einem logischen 0-Pegel des LED-Modulationssignals S5w(t) die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, zu der Abgabe einer verminderten Intensität der Pumpstrahlung LB veranlassen.
• Bevorzugt ist das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein digitales Signal, dass den logischen 1-Pegel und den Logischen 0-Pegel annehmen kann.
• Im Extremfall des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll gemäß willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der Amplitude 0 erzeugen und somit das Mikrowellensignal µW abschalten.
• Bei einem logischen 1-Pegel des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) soll nach willkürlicher Definition der hier vorgelegten Schrift die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten erhöhten Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW einschalten und erzeugen und bei einem logischen 0-Pegel Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal mit der über den Datenbus DB voreingestellten niedrigeren Amplitude und der voreingestellten Mikrowellenfrequenz ω_µW erzeugen (ausschalten).
• In dem Fall, dass das Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes Mikrowellenmodulationssignals S5mq(t) als invertiertes Signal des Mikrowellenmodulationssignals S5m(t) definiert werden.
• In dem Fall, dass das LED-Modulationssignals S5w(t) ein solches digitales Signal ist, kann ein invertiertes LED-Modulationssignals SSwq(t) als invertiertes Signal des LED-Modulationssignals S5w(t) definiert werden.
• Insgesamt kann die der Mehrfachkorrelator LIV aus dem das verstärkten Empfängerausgangssignal S1, Mikrowellenmodulationssignal S5m(t) und dem LED-Modulationssignal S5w(t) dann vier L3-Produkte in Form von vier Filterausgangssignalen S4(t) bilden: $$S{4}_a\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}$$

  

  $$S{4}_b\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}$$

  

  $$S{4}_c\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}$$

  

  $$S{4}_d\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}$$

  
• Das erste so gebildete Filterausgangssignal S4_a(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB eingeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW eingeschaltet ist.
• Das zweite so gebildete Filterausgangssignal S4_b(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB ausgeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW eingeschaltet ist. Da infolge der fehlenden Pumpstrahlung LB keine Fluoreszenzstrahlung FL auftritt, repräsentiert dieses zweite so gebildete Filterausgangssignal S4_b(t) den Strahlungsuntergrund, der aus welchen Gründen auch immer vorhanden ist.
• Das dritte so gebildete Filterausgangssignal S4_c(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB eingeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW ausgeschaltet ist. Das dritte so gebildete Filterausgangssignal S4_c(t) gibt somit die Intensität der mikrowellenfreien Fluoreszenzstrahlung FL an, wie sie beispielsweise aus der EP 3 980 797A1 bekannt ist.
• Das vierte so gebildete Filterausgangssignal S4_d(t) gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL an, wenn die Pumpstrahlung LB ausgeschaltet ist und das Mikrowellensignal µW ausgeschaltet ist. Da infolge der fehlenden Pumpstrahlung LB keine Fluoreszenzstrahlung FL auftritt, repräsentiert dieses zweite so gebildete Filterausgangssignal S4_d(t) den Strahlungsuntergrund, der aus welchen Gründen auch immer vorhanden ist.
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt nun vor, das Filterausgangssignal S4(t) als Merkmalsvektorsignal zu verstehen. Das hier vorgelegte Dokument schlägt nun vor, dieses vektorielle Filterausgangssignal S4(t) unter Subtraktion des jeweiligen Strahlungsuntergrunds beispielsweise wie folgt zu bilden: $$S4\left(t\right)=\left(\begin{array}{c}S{4}_1\left(t\right)\\ S{4}_2\left(t\right)\\ S{4}_3\left(t\right)\\ S{4}_4\left(t\right)\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}S{4}_a\left(t\right)-S{4}_b\left(t\right)\\ S{4}_c\left(t\right)-S{4}_d\left(t\right)\\ S{4}_a\left(t\right)-S{4}_c\left(t\right)\\ S{4}_a\left(t\right)-S{4}_b\left(t\right)-S{4}_c\left(t\right)-S{4}_d\left(t\right)\end{array}\right)$$

  
• Dies entspricht: $$S4\left(t\right)=\left(\begin{array}{c}{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}-{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}\\ {\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt-{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}}\\ {\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt-{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}}\\ {\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}-{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}-{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}+{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}\end{array}\right)$$

  

  $$S4\left(t\right)=\left(\begin{array}{c}{\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot \left(S5w\left(t\right)-S5wq\left(t\right)\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}\\ {\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot \left(S5w\left(t\right)-S5wq\left(t\right)\right)\cdot S5mq\left(t\right)dt}\\ {\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot \left(S5m\left(t\right)-S5mq\left(t\right)\right)dt}\\ {\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot \left(S5w\left(t\right)-S5wq\left(t\right)\right)\cdot \left(S5m\left(t\right)-S5mq\left(t\right)\right)dt}\end{array}\right)$$

  
• Ergebnis ist ein vierdimensionales Filterausgangssignal S4(t). Hierbei wurde die mögliche weitere Dimension des Filterausgangssignals entsprechend dem Integral $${\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5wq\left(t\right)\cdot \left(S5m\left(t\right)-S5mq\left(t\right)\right)dt}$$

  

  nicht berücksichtigt, da dieses Integral einen Einfluss der Mikrowellenstrahlung auf das Rauschen ohne Fluoreszenz voraussetzt. Dieses Integral kann aber theoretisch ebenfalls Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4(t) sein.
• Typischerweise stellt die Steuervorrichtung CTR unterschiedliche Mikrowellenfrequenzen ω_µW des Mikrowellensignals µW über den Datenbus DB in der Mikrowellensignalquelle µWG ein und unterschiedliche Werte des Kompensationsfeldsteuersignals ein. Die Steuervorrichtung CTR stellt somit typischer Weise unterschiedliche Amplituden der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, ein, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_c erzeugt. Die Steuervorrichtung CTR bestimmt dann mittels des Mehrfachkorrelators LIV für vorzugsweise jeden der eingestellten zweidimensionalen Arbeitspunkte aus Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) und Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW den Wert des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t). D.h. die Vorrichtung überdeckt in der 2 die Fläche der 2 zumindest teilweise mit einem Gitter oder einer Verteilung von Arbeitspunkten der Vorrichtung an denen die Vorrichtung jeweils die Werte der jeweils diesen Arbeitspunkten zugehörigen mehrdimensionalen Filterausgangssignale S4(t) bestimmt.
• Die Steuervorrichtung CTR speichert diese Werte vorzugsweise in einem Speicher RAM, NVM ab.
• Die Steuervorrichtung CTR speichert diese Werte vorzugsweise in einem Speicher RAM, NVM vorzugsweise in Form von Datensätzen ab.
• Vorzugsweise umfasst jeder Datensatz zum Ersten den vektoriellen Wert des Arbeitspunkts, also den Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) und den Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW, und zum Zweiten die aktuellen Vektorkomponentenwerte des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t).
• Wenn die Steuervorrichtung CTR alle Arbeitspunkte eines Messzyklus vermessen hat, können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV diese Datensätze als vorläufigen Merkmalsvektor für ein computer- oder logikimplementiertes Mustererkennungsverfahren oder eines der vorbeschriebenen computerimplementierten Verfahren verwenden.
• Hierzu kann die Vorrichtung über eine separate Mustererkennungsvorrichtung MEV, verfügen, die das vektorielle Filterausgangssignal S4(t) direkt auswertet oder auf die Datensätze im Speicher RAM, NVM zugreift. Alternativ und bevorzugt kann die Steuervorrichtung CTR eine solche Mustererkennungsvorrichtung MEV durch ein computerimplementiertes verfahren emulieren. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung CTR ein computerimplementiertes Programm der künstlichen Intelligenz als Mustererkennungsprogramm ausführen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung CTR ein computerimplentiertes Neuronales Netzwerkmodell NN ausführen, das aus den erfassten Parametern die Gesamtflussdichte B_Σ und die externe Gesamtflussdichte B_ext=B_Σ-B_ad abschätzt. Beispielsweise kann es sich bei der Mustererkennungsvorrichtung MEV auch um eine Vorrichtung handeln, die ein computerimplementiertes oder logikimplementiertes Verfahren zur Musterkennung oder zur Vorbereitung einer Mustererkennung durch die Steuervorrichtung CTR mittels eines computerimplementierten Verfahrens zur Mustererkennung durchführt. Typischerweise erzeugt die Mustererkennungsvorrichtung MEV hierzu einen Musterdatensatz MDS. Bevorzugt umfasst dieser Musterdatensatz MDS den Datensatz eines von der Mustererkennungsvorrichtung MEV erkannten Musters und/oder einen Merkmalsvektor, den die Mustererkennung MEV aus dem typischerweise vektoriellen Filterausgangssigna S4(t) und ggf. weiteren im System vorliegenden Daten und Signalen extrahiert hat. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV stellt diesen Musterdatensatz MDS für eine Mustererkennung und/oder eine Nachverarbeitung der Steuervorrichtung über den Datenbus DB und/oder über eine FiFo-Struktur oder eine spezielle Schnittstelle mit einem speziellen Musterdatensatzdatenbus zur weiteren Verarbeitung und/oder Verwendung zur Verfügung. Im Falle der Übermittlung von Merkmalsvektordaten innerhalb des Musterdatensatzes kann die Steuervorrichtung CTR eine Mustererkennung in den übermittelten aktuellen und zeitlich vorausgegangenen Merkmalsvektordaten mit Hilfe eines computerimplementierten Programms zur Mustererkennung oder dergleichen durchführen. Ein wichtiger Wert, den die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV ermitteln, ist typischerweise der Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ. Typischerweise umfasst dieser Musterdatensatz MEV auch den Messfehlerwert, mit dem dieser Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ behaftet ist. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV kann ein eigenes Rechnersystem mit einem eigenen Rechnerkern umfassen. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV kann einen eigenen Programmspeicher und einen eigenen Datenspeicher umfassen. Die Speicher des Systems können flüchtig und nicht flüchtig sein. Ein solches Rechnersystem der Mustererkennungsvorrichtung MEV kann ggf. gemeinsam mit der Steuervorrichtung CTR auf die flüchtigen Speicher RAM und nicht flüchtigen Speicher NVM zugreifen und sich diese mit der Steuervorrichtung CTR ganz oder teilweise teilen. Die Mustererkennungsvorrichtung MEV kann ihre Funktionen ganz oder teilweise durch Ausführung entsprechender computerimplementierter Programme realisieren, die in den Speichern der Mustererkennungsvorrichtung MEV oder den Speichern RAM, NVM des Systems zumindest zeitweise abgelegt sind.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuervorrichtung CTR während eines noch laufenden Messzyklus in Abhängigkeit von dem bereits in dem noch laufenden Messzyklus und in vorhergehenden Messzyklen erfassten Datensätzen einen oder mehrere zukünftige Arbeitspunkte des Sensorsystems (hinsichtlich magnetischer Flussdichte Bad und Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW) festlegt, die als nachfolgend noch vermessen werden sollen. Vorzugsweise wendet die Steuervorrichtung CTR dabei beispielsweise ein computerimplementiertes Verfahren der Bayes'sche Optimierung an, um diese nachfolgenden einen oder mehreren Arbeitspunkte aus dem Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) und dem Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz ω_µW des Mikrowellensignals µW an diesem Arbeitspunkt für die nächste(n) Bestimmung(en) der Vektorkomponentenwerte des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t) festzulegen.
• In einer weiteren Ausbildung umfasst das Sensorsystem bevorzugt eine Anzeigeeinheit, insbesondere einen Bildschirm 14332, die in der Lage ist, die Lage der Grenze zwischen dem ersten Messpunkt und dem zweiten Messpunkt im Parameterraum grafisch darzustellen.
• In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, weist die Anzeigeeinheit, insbesondere der Bildschirm 14332, beispielsweise eine grafische Benutzeroberfläche auf, die es einem Benutzer ermöglicht, die Lage der Grenze im Parameterraum zu überwachen und anzupassen.
• In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, computerimplementierte Fehlerkennungs- und Fehlerkorrekturalgorithmen basierend auf den Messwerten anzuwenden, um die Genauigkeit der Lagebestimmung der Grenze im Parameterraum zu verbessern.
• In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, mit anderen Sensoren und/oder Systemen (z.B. 14333) insbesondere über eine Datenschnittstelle (z.B. 14329) zu kommunizieren, um zusätzliche Informationen für die Lagebestimmung der Grenze im Parameterraum zu erhalten und/oder solche an diese anderen Sensoren und/oder Systemen (z.B. 14333) weiterzugeben und/oder für diese bereitzuhalten.
• In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, in Echtzeit zu arbeiten und die Lage der Grenze im Parameterraum kontinuierlich zu überwachen und zu aktualisieren.
• In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, die Arbeitspunkte im Parameterraum adaptiv anzupassen, um eine optimale Messgenauigkeit für die Lagebestimmung der Grenze zu erreichen.
• In einer weiteren Ausbildung des Sensorsystems, ist der Steuerrechner, also beispielsweise die Steuervorrichtung CTR, dazu eingerichtet, die Messergebnisse zu speichern und zu analysieren, um Trends und Muster in der Lagebestimmung der Grenze im Parameterraum zu erkennen.
• Damit die Optimierung nicht durch eine zu lange Messdauer kontraproduktiv wird, sollt eine Abbruchbedingung, beispielsweise die Anzahl der Arbeitspunkte dann vorgesehen werden.
• Sind alle vorbestimmten und ggf. im Laufe eines Messzyklus nachbestimmten Arbeitspunkte vermessen und/oder ist die vorgegebene maximale Anzahl an Messpunkten erreicht oder überschritten, so beeindet das Sensorsystem typischerweise den Messzyklus.
• Nach der Beendigung des letzten Messzyklus startet die Steuervorrichtung CTR typischerweise den nächsten Messzyklus. Hierzu kann die Steuervorrichtung CTR beispielsweise wieder zuerst die vorbestimmten Arbeitspunkte aus einem jeweiligen Wert des Kompensationsfeldsteuersignals (d.h. eingestellter zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad) an diesem Arbeitspunkt und dem jeweiligen Frequenzwert der Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW an diesem Arbeitspunkt vermessen und die zugehörigen Vektorkomponentenwerte des mehrdimensionalen Filterausgangssignals S4(t) an diesen Arbeitspunkten erfassen und dann die Messwerte in einer zweiten Phase und/oder weiteren Phasen des Messzyklus durch Vermessung zusätzlicher Arbeitspunkte zu optimieren.
• Die Bestimmung der zusätzlichen Arbeitspunkte innerhalb der weiteren Phasen des Messzyklus kann auch durch andere computerimplementierte Optimierungsverfahren als ein computerimplementierte Bayes'sches Optimierungsverfahren erfolgen. Die Form und der Verlauf der unteren Resonanzkante 22, der unteren mittleren Resonanzkante 23, der oberen mittleren Resonanzkante 24, der oberen Resonanzkante 25 und des mittleren Resonanzminimums 29 der 2 sind ja vorbekannt oder in einem Kalibrationsmessvorgang erfassbar. Nur die Position 30 der Spitze der V-Formation (22, 25) ist durch eine zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad oder eine Änderung der externen magnetischen Flussdichte B_ext änderbar. Bevorzugt berücksichtigt das computerimplementierte Verfahren, das die Steuervorrichtung CTR ausführt, diese Daten. Bevorzugt sind diese Kalibrationsdaten, die die Form und Lage und den Verlauf der unteren Resonanzkante 22, der unteren mittleren Resonanzkante 23, der oberen mittleren Resonanzkante 24, der oberen Resonanzkante 25 und des mittleren Resonanzminimums 29 der 2 beschreiben zumindest teilweise in einem nicht flüchtigen Speicher NVM oder einem anderen Speicher RAM der Vorrichtung oder einem Speichermedium der Vorrichtung abgelegt, sodass die Steuervorrichtung CTR auf diese Daten über den Datenbus DB zugreifenkann und durch Vergleich zwischen den erfassten Datensätzen des aktuellen Meszyklus und ggf. vorhergehender Messzyklen auf die aktuelle Gesamtflussdichte B_Σ und die externe Gesamtflussdichte B_ext=B_Σ-B_ad schließen kann und/oder auf zusätzlich notwendige Arbeitspunkte für weitere Messungen zur Verbesserung des Messergebnisses schließen kann.
• Vorzugsweise bestimmt die Vorrichtung mittels eines computerimplementierten Verfahrens mittels der Steuervorrichtung CTR für die Arbeitspunkte und die dazwischen liegenden Bereiche eine jeweilige Messunsicherheit.
• Bevorzugt ermittelt die Steuervorrichtung CTR im Rahmen eines Messzyklus einen oder mehrere der folgenden Werte
1. 1. die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. 2. die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. 3. die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. 4. die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. 5. die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. 6. den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. 7. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. 8. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0,
9. 9. den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
10. 10. den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
11. 11. die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
12. 12. die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
13. 13. die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
14. 14. den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
15. 15. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
16. 16. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
17. 17. den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
18. 18. den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
19. 19. den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
20. 20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
21. 21. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
22. 22. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
23. 23. den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
24. 24. den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
25. 25. den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
26. 26. den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_MµW;
• Die Vorrichtung kann den wahrscheinlichen Frequenzwert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk dadurch bestimmen, dass der die Mikrowellensignalquelle µWG ein internes Mikrowellensignal (µW_G_I, µW_G_II, µW_G_III, µW_G_IV) (Siehe 145 für ein vektorielle Ausgestaltung, die hier aber sinngemäß angewendet werden kann), das eine bekannte interne Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ωµ_{W_IV}) aufweist, mit einem externen Mikrowellensignal S_ωnk zu dem Mikrowellensignal µW mischt und die dabei eines der beiden Seitenbänder mittels eines Filters (µWG_F_I, µWG_F _II, µWG_F_III, µWG_F_I, µWG_F_IV) wegfiltert. Die Vorrichtung wird dann typischerweise mit einem bekannten externen Mikrowellensignal S_ωµwk mit einer Referenzmikrowellenfrequenz ω_µWk kalibriert und es werden die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 und der Wert der Nullpunktsflussdichte B₀, als Referenzarbeitspunkt bestimmt. Wenn nun eine unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_nk von extern als externes Mikrowellensignal S_ωnk eingespeist wird, so verschiebt sich die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 um einen Frequenzdifferenzwert, zwischen der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 bei der Kalibration und der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 bei der Messung der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk der Differenz zwischen Referenzmikrowellenfrequenz und der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk entspricht. Daher kann durch Bestimmung der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 die unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk ermittelt werden.
• Bevorzugt regelt die Vorrichtung das zusätzliche Magnetfeld B_ad nach. Hierzu erfasst die Vorrichtung mittels eines Magnetfeldsensors MS die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ, vergleicht den erfassten Wert der Gesamtflussdichte B_Σ mit einem Sollwert und regelt dann die Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittel L_c entsprechend der Differenz zwischen Gesamtflussdichte B_Σ und Sollwert nach. Bevorzugt handelt es sich um eine Regelung mit einer PID-Regler-Charakteristik. Die Vorrichtung kann beispielsweise das Signal S4_c(t) bilden und als Regelgröße verwenden. In dem Fall wäre das Sensorelement SE selbst der Magnetfeldsensor MS. Sofern die Vorrichtung nicht das Sensorelement SE als Magnetfeldsensor MS für die Regelung der magnetische Gesamtflussdichte B_Σ verwendet, kann die Vorrichtung über eine Magnetfeldsensoransteuerung SIS verfügen, die den Magnetfeldsensor MS ansteuert, betreibt und ausliest und die so ausgelesenen Messdaten dem Magnetfeldregler LCTR und/oder der Steuervorrichtung CTR für die Nachregelung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, beispielsweise mittels Regelung der Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittels L_c durch den Magnetfeldregler LCTR, zur Verfügung stellt. Vorzugsweise kann dabei die Steuervorrichtung CTR den Magnetfeldregler LCTR und die Magnetfeldsensoransteuerung SIS über den Datenbus DB auslesen und/oder steuern.
• Es ist offensichtlich, dass die Bildung der vorstehenden Integrale auch analog ohne Digitalisierung des Empfängerausgangssignals im Mehrfachkorrelator LIV erfolgen kann. Beispielsweise können die Vektorkomponentensignale S4_a, S4_b, S4_c und S4_d bzw. S4₁. S4₂, S4₃ und S4₄ in dem Mehrfachkorrelator LIV auch mittels analoger Signalverarbeitung gebildet werden. In dem Fall ist eine Digitalisierung der dann analogen Vektorkomponentensignale S4_a, S4_b, S4_c und S4_d bzw. S4₁, S4₂, S4₃ und S4₄ des Filterausgangssignals S4 sinnvoll, um die Werte der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung zu stellen. Im Falle einer analogen Bildung der obigen Integrale hat sich die Verwendung eines Tiefpassfilters TP oder eines Filters mit Tiefpasseigenschaften als Integrator nach den erfolgten Multiplikationen bewährt.
• Zur Positionierung der Sensorelemente SE
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Tri-Plate-Leitung 2380 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. 2. in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. 3. auf dem Signalleiter 1330,
4. 4. in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
5. 5. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1320.
• Mischformen der Sensorelemente SE durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich.
• Figur 66
• 66 zeigt eine beispielhafte schematische Realisierung eines analogen Mehrfachkorrelators LIV in einer schematisch skizzierten Konstruktion der 65.
• Zur Vereinfachung stellt der analoge Mehrfachkorrelator LIV der 66 nur ein Integral der in der Beschreibung der 65 aufgezählten Integrale dar. Es handelt sich um das Integral $$S{4}_a\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot S5w\left(t\right)\cdot S5m\left(t\right)dt}$$

  
• Da der Mehrfachkorrelator LIV in der 66 nur dieses eine Integral bildet, bildet der Mehrfachkorrelator LIV keine der Differenzen aus den Integralen, wie in der Beschreibung der 65 beschrieben.
• Um die anderen Integrale bilden zu können, müssten weitere Vorrichtungsteile ergänzt werden, was einer fachkundigen Person leicht möglich ist.
• Zum ersten müssten die jeweils fehlenden invertierten Signale der hier verwendeten Signale gebildet werden. Hierzu müsste beispielsweise ein Inverter oder dergleichen das invertierte Mikrowellenmodulationssignal SSmq oder ein funktionsäquivalentes Signal aus dem Mikrowellenmodulationssignal S5m bilden. Des Weiteren müsste ein Inverter oder dergleichen das invertierte LED-Modulationssignal SSwd oder ein funktionsäquivalentes Signal aus dem LED-Modulationssignal S5w bilden. Außerdem wären zusätzliche Multiplizierer und für jedes zu bildende Signal ein weiterer Tiefpass TP notwendig. Zu Bildung der Differenzen der von diesen Tiefpässen TP gebildeten Filterausgangssignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) wären dann für jedes zu bildende Differenzsignal jeweils ein Subtrahierer notwendig, der eines der Filterausgangssignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) von einem anderen der Filterausgangssignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) subtrahiert und daraus eines der Vektorkomponentensignale S4₁(t), S4₂(t), S4₃(t) und S4₄(t) des vektoriellen Filterausgangssignal S4(t) und ggf. andere Vektorkomponentensignale des vektoriellen Filterausgangssignal S4(t) bildet.
• Die 66 ist daher nur ein Beispiel für eine analoge Realisierung des Mehrfachkorrelators LIV aus einer größeren Menge möglicher Realisierungen, die Teil der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments sind..
• In der 66 digitalisiert der erste Verstärker VI das Empfängerausgangssignal S0 nicht zu einem digitalen Empfängerausgangssignal S1, sondern bildet nur das analoge, verstärkte Empfängerausgangssignal S1.
• In dem Beispiel der 66 umfasst der Mehrfachkorrelator LIV einen ersten Multiplizierter Ml, der das erste Produkt S1(t)*s1(t)=S3a(t) des L3-Produkts $$S4\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot s1\left(t\right)\cdot s2\left(t\right)dt}$$

  

  bildet. Das Ergebnis ist das erste Zwischensignal S3a des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV.
• In dem Beispiel der 66 ist das erste Signal sl(t) des L3-Produkts das LED-Modulationssignal SSw.
• In dem Beispiel der 1 umfasst der Mehrfachkorrelator LIV einen zweiten Multiplizierter M2, der das zweite Produkt (Sl(t)*sl(t))*s2(t)=S3a(t)*s2(t)=S3b(t) des L3-Produkts $$S4\left(t\right)={\displaystyle \underset{0}{\overset{2\pi }{\int }}S1\left(t\right)\cdot s1\left(t\right)\cdot s2\left(t\right)dt}$$

  

  bildet. Das Ergebnis ist das zweite Zwischensignal S3b(t) des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV.
• In dem Beispiel der 66 realisiert eine Tiefpassfilterung des Zwischensignals S3b des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV in einem analogen Tiefpassfilter TP die Integration. Dieser Tiefpassfilter TP bildet zum Ersten nur ein unbestimmtes und kein bestimmtes Integral. Zum Zweiten gilt diese Äquivalenz eines Tiefpassfilters TP mit einem Integrator nur für hinreichend niedrige Frequenzen.
• Vorzugsweise ist die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters TP daher so gewählt, dass die LED-Modulationsfrequenz f_LED, die Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW und die Differenzfrequenz |f_LED - f_µW| sicher unterdrückt werden, so dass im Wesentlichen nur die Anteile um OHz herum den Tiefpassfilter TP passieren.
• Der Tiefpass TP kann auch komplexere Filterfunktionen realisieren und umfassen.
• Der Verzicht auf die Bestimmtheit des Integrals im Tiefpassfilter TP führt zu Fehlern. Diese können vermieden werden, wenn eine Sample&Hold-Schaltung am Ausgang des Tiefpassfilters TP immer am Ende der längeren Periode der Periode des Mikrowellenmodulationssignals S5m bzw. der Periode des LED-Modulationssignals S5w den analogen Pegel am Ausgang des Tiefpasses TP bis zum nächsten Periodenende einfriert. Dafür ist es notwendig, dass die beiden Periodendauern in einem ganzzahligen Verhältnis stehen.
• In der Praxis hat sich gezeigt, dass abhängig von der jeweiligen Anwendung eine solche Sample &Hold-Schaltung als Teil des Tiefpasses TP oft nicht zwingend erforderlich ist.
• In dem Beispiel der 66 bildet der Tiefpass TP das Vektorkomponentensignal S4_a(t) des vereinfacht hier beispielhaft eindimensionalen vektoriellen Filterausgangssignals S4(t).
• In dem Beispiel der 66 digitalisiert der Analog-zu-Digital-Wandler ADC das Vektorkomponentensignal S4_a(t) des vereinfacht hier beispielhaft eindimensionalen vektoriellen Filterausgangssignals S4(t) und stellt die Abtastwerte über den Datenbus DB der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung.
• Typischerweise umfasst die Vorrichtung im Falle einer solchen analogen Realisierung mehr als einen analogen Mehrfachkorrelator LIV zur Bildung mehrerer Vektorkomponentensignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_a(t) des vektoriellen Filterausgangssignals S4(t). Der Analog-zu-Digital-Wandler ADC tastet dann jedes dieser Vektorkomponentensignale S4_a(t), S4_b(t), S4_c(t) und S4_d(t) des vektoriellen Filterausgangssignals S4(t) ab und stellt deren Abtastwerte über den Datenbus DB der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung.
• Insofern ist die 66 nur eine stark vereinfachte Darstellung zur Erläuterung der Realisierung eines Mehrfachkorrelators LIV. Umfasst die Vorrichtung mehr als einen Mehrfachkorrelator LIV, so umfassen diese typischerweise aus Synergiegründen verschiedene Vorrichtungsteile wie Multiplizierer und Zwischensignale gemeinsam, um Ressourcen zu sparen.
• Figur 67
• 67 zeigt eine Vorrichtung zur Ansteuerung von beispielhaft drei Sensorelementen SE (1410, 1420, 1430), die auf dem Trägersubstrat 1360 platziert sind, mittels einer beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380. Statt der Tri-Plate-Leitung 2380 können auch andere Wellenleitungen wie beispielsweise eine Schlitzleitung 1880 mit den beispielhaften Sensorelementen 1410, 1420, 1430 oder die Mikrostreifenleitung 1380 mit den beispielhaften Sensorelementen 1410, 1420, 1430 eingesetzt werden. Die technische Lehre der 66 soll hier also ganz allgemein für die Ansteuerung, Vermessung und Auswertung mehrerer Sensorelemente SE stehen, die auf einem Trägersubstrat 1360 platziert sind und deren NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren mit dem elektromagnetischen Feld und insbesondere mit der magnetischen Flussdichtekomponente eines elektromagnetischen Feldes wechselwirken, das von einem Wellenleiter, der auf dem Trägersubstrat 1360 gefertigt ist, transportiert wird.
• In dem Beispiel der 67 umfasst die Vorrichtung als beispielhaft drei Sensorelemente SE ein linkes Sensorelement 1410 und ein mittleres Sensorelement 1420 und ein rechtes Sensorelement 1430. Das Beispiel der 67 steht beispielhaft für Vorrichtungen mit n Sensorelementen SE, wobei n eine ganze positive Zahl größer 1 ist und hier in diesem Beispiel n=3 beispielhaft gilt.
• In dem Beispiel der 67 umfasst die Vorrichtung mehrere - hier drei - Sensorelementkanäle. Jeder Sensorelementkanal ist bevorzugt einem Sensorelement der Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430) zugeordnet.
• Allgemeiner Sensorelementkanal
• Die vorschlagsgemäße Vorrichtung kann typischerweise mehrere Sensorelementkanäle aufweisen. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Sensorelementkanal oder besser mindestens zwei Sensorelementkanäle. In dem Beispiel der 67 umfasst die vorschlagsgemäße Vorrichtung beispielhaft drei Sensorelementkanäle.
• Vorzugsweise umfasst ein Sensorelementkanal
• • einen ersten Signalgenerator Gl, der das LED-Modulationssignal S5w erzeugt,
• • einen Lichtquellentreiber LDRV, der das Sendesignal S5 für die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, mit elektrischer Energie versorgt,
• • ein Sendesignal S5;
• • eine Pumpstrahlungsquelle, hier eine Lichtquelle LED, die die Pumpstrahlung LB in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle, hier eine Lichtquelle LED, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• • ein erstes optisches System,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, erfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB zum zugeordneten Sensorelement SE transportiert und ◯ das die Pumpstrahlung LB aus dem ersten optischen System auskoppelt und
  • ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE mit Pumpstrahlung LB bestrahlt und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL für das Sensorelement SE als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• • ein zweites optisches System,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE erfasst und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE zum zugeordneten Fotodetektor PD transportiert und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
  • ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD mit Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE bestrahlt und
  • ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel F1 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD erreicht und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL für das Sensorelement SE als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
  • ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• • den Fotodetektor PD, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL in eine Empfängerausgangssignal S0 wandelt,
• • das Empfängerausgangssignal S0,
• • einen erster Verstärker V1 für das Sensorelement SE zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1,
• • das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1,
• • einen Mehrfachkorrelator LIV, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 und dem LED-Modulationssignal S5w bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• • ein vektorielles Filterausgangssignal S4 für das zugeordnete Sensorelement SE, das typischerweise ein Teil des eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals S4 der vektoriellen Filterausgangssignale S4 anderer Sensorelementkanäle ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.
• In einer Weiterbildung umfasst der allgemeine Sensorelementkanal,
• • einen zweiten Signalgenerator G2, der dazu eingerichtet ist, ein Mikrowellenmodulationssignal S5m zu erzeugen;
• • eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• • eine Mikrowellensignalquelle µW6, die dazu eingerichtet ist, das Mikrowellensignal µW für die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal S5m zu erzeugen und in die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einzuspeisen;
• • den Mehrfachkorrelator LIV für das Sensorelement SE, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4 für das Sensorelement SE in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1 für das Sensorelement SE bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 für das Sensorelement SE und dem LED-Modulationssignal S5w für das Sensorelement SE und dem Mikrowellenmodulationssignal S5m bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4 für das Sensorelement SE der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.
• Die 67 weist drei solcher Sensorelementkanäle auf.
• Ein beispielhafter erster, linker Sensorelementkanal ist dem beispielhaften linken Sensorelement 1410 zugeordnet.
• Ein beispielhafter zweiter, mittlerer Sensorelementkanal ist dem beispielhaften mittleren Sensorelement 1420 zugeordnet.
• Ein beispielhafter dritter, rechter Sensorelementkanal ist dem beispielhaften rechten Sensorelement 1430 zugeordnet.
• Erster, linker Sensorelementkanal
• Vorzugsweise umfasst der erste, linke Sensorelementkanal
• • einen ersten Signalgenerator G1_1 für das linke Sensorelement 1410, der das LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 erzeugt,
• • einen Lichtquellentreiber LDRV_1 für das linke Sensorelement 1410, der das Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement 1410 zur Ansteuerung der Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier die Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier die Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, mit elektrischer Energie versorgt,
• • ein Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement 1410;
• • eine Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier eine Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, die die Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410 in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement 1410 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier eine Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• • ein erstes optisches System für das linke Sensorelement 1410,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410 der Pumpstrahlungsquelle für das linke Sensorelement 1410, hier der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement 1410, erfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB für das linke Sensorelement 1410 zum zugeordneten Sensorelement SE, hier dem linken Sensorelement 1410, transportiert und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410aus dem ersten optischen System für das linke Sensorelement 1410auskoppelt und
  • ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE, hier das linke Sensorelement 1410, mit Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement 1410 bestrahlt und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_1 für das linke Sensorelement 1410 als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• • ein zweites optisches System,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des linken Sensorelements 1410, erfasst und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE , hier des linken Sensorelements 1410, zum zugeordneten Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410 transportiert und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des linken Sensorelements 1410, aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
  • ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410 mit Fluoreszenzstrahlung FL_1 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des linken Sensorelements 1410, bestrahlt und
  • ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel F1_1 für das linke Sensorelement 1410 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB_1 dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED_1 und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410 erreicht und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_1 für das linke Sensorelement 1410 als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
  • ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• • den Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement 1410, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL_1 des linken Sensorelements 1410, in ein Empfängerausgangssignal S0_1 für das linke Sensorelement 1410 wandelt,
• • das Empfängerausgangssignal S0_1 für das linke Sensorelement 1410,
• • einen erster Verstärker V1_1 für das Sensorelement SE, hier für das linke Sensorelement 1410, zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_1 für das linke Sensorelement 1410 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410,
• • das verstärkte Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410,
• • einen Mehrfachkorrelator LIV_1 für das linke Sensorelement 1410, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement 1410 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 und dem LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_1 für das linke Sensorelement 1410 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• • ein vektorielles Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement 1410, das typischerweise ein Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4 ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.
• In einer Weiterbildung umfasst der erste Sensorelementkanal,
• • einen ersten zweiten Signalgenerator G2_I, der dazu eingerichtet ist, ein erstes Mikrowellenmodulationssignal S5m_I zu erzeugen;
• • eine erste Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• • eine erste Mikrowellensignalquelle µWG_I, die dazu eingerichtet ist, das erste Mikrowellensignal µW_I für die erste Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_I zu erzeugen und in die erste Wellenleitung 1380, 1880, 2380, 6880, 6980 einzuspeisen;
• • den Mehrfachkorrelator LIV_1 für das linke Sensorelement 1410, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement 1410 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement 1410 und dem LED-Modulationssignal S5w_1 für das linke Sensorelement 1410 und dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_I bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_1 für das linke Sensorelement 1410 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.
• Hinsichtlich der Funktionen und dem Zusammenwirken der Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten, linken Sensorelementkanals und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibung der 65 für die korrespondierenden Vorrichtungsteile (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, F1, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 65.
• Zweiter, mittlerer Sensorelementkanal
• Vorzugsweise umfasst der zweite, mittlere Sensorelementkanal
• • einen ersten Signalgenerator G1_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der das LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erzeugt,
• • einen Lichtquellentreiber LDRV_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der das Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement 1420 zur Ansteuerung der Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier die Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier die Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, mit elektrischer Energie versorgt,
• • ein Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement 1420;
• • eine Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier eine Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, die die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier eine Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• • ein erstes optisches System für das mittlere Sensorelement 1420,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 der Pumpstrahlungsquelle für das mittlere Sensorelement 1420, hier der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement 1420, erfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 zum zugeordneten Sensorelement SE, hier dem mittleren Sensorelement 1420, transportiert und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 aus dem ersten optischen System für das mittlere Sensorelement 1420 auskoppelt und
  • ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE, hier das mittlere Sensorelement 1420, mit Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bestrahlt und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_2 für das mittlere Sensorelement 1420 als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• • ein zweites optisches System,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des mittleren Sensorelements 1420, erfasst und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des mittleren Sensorelements 1420, zum zugeordneten Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420 transportiert und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des mittleren Sensorelements 1420, aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
  • ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420 mit Fluoreszenzstrahlung FL_2 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des mittleren Sensorelements 1420, bestrahlt und
  • ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel Fl_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB_2 dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED_2 und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420 erreicht und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_2 für das mittlere Sensorelement 1420 als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
  • ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• • den Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL_2 des mittleren Sensorelements 1420, in ein Empfängerausgangssignal S0_2 für das mittlere Sensorelement 1420 wandelt,
• • das Empfängerausgangssignal S0_2 für das mittlere Sensorelement 1420,
• • einen erster Verstärker V1_2 für das Sensorelement SE, hier für das mittlere Sensorelement 1410, zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_2 für das mittlere Sensorelement 1420 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420,
• • das verstärkte Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420,
• • einen Mehrfachkorrelator LIV_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und dem LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• • ein vektorielles Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420, das typischerweise ein Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4 ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.
• In einer Weiterbildung umfasst der zweite Sensorelementkanal,
• • einen zweiten zweiten Signalgenerator G2_II, der dazu eingerichtet ist, ein zweites Mikrowellenmodulationssignal S5m_II zu erzeugen;
• • eine zweite Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• • eine zweite Mikrowellensignalquelle µWG_II, die dazu eingerichtet ist, das zweite Mikrowellensignal µW_II für die zweite Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II zu erzeugen und in die zweite Wellenleitung 1380, 1880, 2380, 6880, 6980 einzuspeisen;
• • den Mehrfachkorrelator LIV_2 für das mittlere Sensorelement 1420, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und dem LED-Modulationssignal S5w_2 für das mittlere Sensorelement 1420 und dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_2 für das mittlere Sensorelement 1420 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.
• Hinsichtlich der Funktionen und dem Zusammenwirken der Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten, mittleren Sensorelementkanals und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibung der 65 für die korrespondierenden Vorrichtungsteile (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, F1, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 65.
• Dritter, rechter Sensorelementkanal
• Vorzugsweise umfasst der dritte, rechte Sensorelementkanal
• • einen ersten Signalgenerator G1_3 für das recte Sensorelement 1430, der das LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 erzeugt,
• • einen Lichtquellentreiber LDRV_3 für das rechte Sensorelement 1430, der das Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement 1430 zur Ansteuerung der Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier die Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, in Abhängigkeit von dem LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 erzeugt und vorzugsweise die Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier die Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, mit elektrischer Energie versorgt,
• • ein Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement 1430;
• • eine Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier eine Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, die die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement 1430 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier eine Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, nur zeitweise ein und nur zeitweise ausschaltet,
• • ein erstes optisches System für das rechte Sensorelement 1430,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 der Pumpstrahlungsquelle für das rechte Sensorelement 1430, hier der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement 1430, erfasst und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 zum zugeordneten Sensorelement SE, hier dem rechten Sensorelement 1430, transportiert und
  • ◯ das die Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 aus dem ersten optischen System für das rechte Sensorelement 1430 auskoppelt und
  • ◯ das das zugeordnete Sensorelement SE, hier das rechte Sensorelement 1430, mit Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement 1430 bestrahlt und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_3 für das rechte Sensorelement 1430 als ein solches optisches Funktionselement umfasst,
• • ein zweites optisches System,
  • ◯ das ein oder mehrere optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des rechten Sensorelements 1430, erfasst und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des rechten Sensorelements 1430, zum zugeordneten Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430 transportiert und
  • ◯ das Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des rechten Sensorelements 1430, aus dem zweiten optischen System auskoppelt und
  • ◯ das den zugeordneten Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430 mit Fluoreszenzstrahlung FL_3 der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten Sensorelements SE, hier des rechten Sensorelements 1430, bestrahlt und
  • ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen dichroitischen Spiegel F1_3 für das rechte Sensorelement 1430 und/oder einen optischen Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB_3 dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED_3 und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430 erreicht und
  • ◯ das bevorzugt einen Lichtwellenleiter LWL_3 für das rechte Sensorelement 1430 als ein solches optisches Funktionselement umfasst und
  • ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• • den Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement 1430, der die Intensität der empfangenen Fluoreszenzstrahlung FL_3 des rechten Sensorelements 1430, in ein Empfängerausgangssignal S0_3 für das rechte Sensorelement 1430 wandelt,
• • das Empfängerausgangssignal S0_3 für das rechte Sensorelement 1430,
• • einen erster Verstärker V1_23 für das Sensorelement SE, hier für das rechte Sensorelement 1430, zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_3 für das rechte Sensorelement 1430 zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430,
• • das verstärkte Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430,
• • einen Mehrfachkorrelator LIV_3 für das rechte Sensorelement 1430, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 30e0 und dem LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. den Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• • ein vektorielles Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement 1430, das typischerweise ein Teil des vektoriellen Filterausgangssignals S4 ist und typischerweise von einem Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder der Steuervorrichtung CTR ausgewertet wird.
• In einer Weiterbildung umfasst der dritte Sensorelementkanal,
• • einen dritte zweiten Signalgenerator G2_III, der dazu eingerichtet ist, ein drittes Mikrowellenmodulationssignal S5m_III zu erzeugen;
• • eine dritte Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
• • eine dritte Mikrowellensignalquelle µWG_III, die dazu eingerichtet ist, das dritte Mikrowellensignal µW_III für die dritte Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III zu erzeugen und in die dritte Wellenleitung 1380, 1880, 2380, 6880, 6980 einzuspeisen;
• • den Mehrfachkorrelator LIV_3 für das rechte Sensorelement 1430, der ein vektorielles Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement 1430 und dem LED-Modulationssignal S5w_3 für das rechte Sensorelement 1430 und dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4_3 für das rechte Sensorelement 1430 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt.
• Hinsichtlich der Funktionen und dem Zusammenwirken der Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile (SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten, rechten Sensorelementkanals und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Beschreibung der 65 für die korrespondierenden Vorrichtungsteile (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, F1, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 und der anderen nicht Sensorelementkanal spezifischen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 65.
• Die Anordnung der Sensorelemente 1410, 1420 1430 und der Leitungen 1310, 1320, 1330 auf dem Trägersubstrat 1360 bei bevorzugtem Vorhandensein eines Magnetfelderzeugungsmittels L_C beispielsweise einer Flachspule 2520 entspricht also im Wesentlichen der Anordnungen der 64 und 63.
• Alternative Verwendung einer Schlitzleitung 1880
• Weglassen des Signalleiters 1330 verwandelt die Triplate-Leitung 2380 in eine Schlitzleitung 1880. Das linke Sensorelement 1410 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 links des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 nahe der Kante des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert. Das rechte Sensorelement 1430 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 rechts des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 nahe der Kante Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert. Das mittlere Sensorelement 1420 wird dann vorzugsweise möglichst mittig in dem Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert.
• Da die Empfindlichkeiten der Sensorelemente 1410, 1420, 1430 andere als die bei der Verwendung einer Tri-Plate-Leitung 2380 sind, müssen die Parameter die die Vorrichtungsteile verwenden, ggf. angepasst werden.
• Alternative Verwendung einer Mikrostreifenleitung 1380
• Weglassen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 verwandelt die Triplate-Leitung 2380 in eine Mikrostreifenleitung 1380. Das linke Sensorelement 1410 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 links des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 nahe der Kante des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 platziert. Das rechte Sensorelement 1430 wird dann vorzugsweise auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 rechts des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 nahe der Kante des Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 platziert. Das mittlere Sensorelement 1420 wird dann vorzugsweise möglichst mittig auf dem Signalleiters 1330 der Mikrostreifenleitung 1380 platziert.
• Da die Empfindlichkeiten der Sensorelemente 1410, 1420, 1430 andere als die bei der Verwendung einer Schlitzleitung 1880 sind, müssen die Parameter die die Vorrichtungsteile verwenden, ggf. angepasst werden. Im Falle der Verwendung einer Tri-Plate-Leitung 2380 sind die Parameterunterschiede zwischen den Parametern, die die Vorrichtungsteile im Falle einer Tri-Plate-Leitung 2380 verwenden, und den Parametern, die die Vorrichtungsteile im Falle einer Mikrostreifenleitung 1380 verwenden, in der Regel geringer.
• Vereinfachung ohne linkes Sensorelement 1410
• Sofern auf das linke Sensorelement 1410 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten linken Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden.
• Vereinfachung ohne rechtes Sensorelement 1430
• Sofern auf das rechte Sensorelement 1430 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten rechten Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden.
• Vereinfachung ohne mittleres Sensorelement 1420
• Sofern auf das mittlere Sensorelement 1420 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten mittleren Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 stehen oder dessen Anteile der magnetischen Flussdichte parallel zur Signalleitung 1330 stehen, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
• Vereinfachung nur mit linken Sensorelement 1410
• Sofern auf das rechte Sensorelement 1430 und das mittlere Sensorelement 1420 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten mittleren Sensorelementkanals und (SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten rechten Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 stehen oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 steht, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
• Vereinfachung nur mit rechtem Sensorelement 1430
• Sofern auf das linke Sensorelement 1410 und das mittlere Sensorelement 1420 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile (SE(1420); S5w_2, LDRV_2, S5_2, LED_2, LB_2, LWL_2, F1_2, PD_2, S0_2, V1_2, S1_2, LIV_2, S4_2) des zweiten mittleren Sensorelementkanals und (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten linken Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 stehen oder dessen Flussdichtevektor parallel zur Signalleitung 1330 stehen, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
• Vereinfachung nur mit mittlerem Sensorelement 1420
• Sofern auf das linke Sensorelement 1430 und das rechte Sensorelement 1430 verzichtet wird, können die sensorelementkanalspezifischen Vorrichtungsteile SE(1430); S5w_3, LDRV_3, S5_3, LED_3, LB_3, LWL_3, F1_3, PD_3, S0_3, V1_3, S1_3, LIV_3, S4_3) des dritten rechten Sensorelementkanals und (SE(1410); S5w_1, LDRV_1, S5_1, LED_1, LB_1, LWL_1, F1_1, PD_1, S0_1, V1_1, S1_1, LIV_1, S4_1) des ersten linken Sensorelementkanals auch entfallen. Die Verarbeitung des dann in der Dimensionalität reduzierten vektoriellen Filterausgangssignals S4 durch die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR muss dann noch entsprechend angepasst werden. Eine solche Vorrichtung ist gegenüber Anteilen der magnetischen Flussdichte, die parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1370 ausgerichtet sind, jedoch -nicht oder nur wenig empfindlich.
• Natürlich ist es denkbar, dass die Vorrichtung weitere Trägersubstrate mit Wellenleitungen (2380, 1880, 1380, 6830) und Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und vorzugsweise zu jedem Sensorelement jeweils bevorzugt einen Sensorelementkanal mit entsprechenden Vorrichtungsteilen korrespondierend zu dem Vorrichtungsteilen (SE, S5w, LDRV, S5, LED, LB, LWL, F1, PD, S0, V1, S1, LIV, S4) des einen Sensorkanals der 65 umfasst. Besonders bevorzugt sind Vorrichtungen, die zwei Wellenleiter (2380, 1880, 1380, 6830) mit jeweils einem oder mehreren Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und zugehörigen Sensorelementkanälen und den Sensorelementkanal unabhängigen Vorrichtungsteilen umfassen, bei denen die Wellenleiter senkrecht zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind Vorrichtungen, die zwei Wellenleiter (2380, 1880, 1380, 6830) mit jeweils einem oder mehreren Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und zugehörigen Sensorelementkanälen und den Sensorelementkanal unabhängigen Vorrichtungsteilen umfassen, bei denen die Wellenleiter senkrecht zueinander in der Ebene der Oberfläche eines der Trägersubstrate 1370 angeordnet sind. (Siehe 152)Besonders bevorzugt sind Vorrichtungen, die zwei Wellenleiter (2380, 1880, 1380, 6830) mit jeweils einem oder mehreren Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) und zugehörigen Sensorelementkanälen und den Sensorelementkanal unabhängigen Vorrichtungsteilen umfassen, bei denen die Wellenleiter senkrecht zueinander an der Oberfläche des gleichen Trägersubstrats 1370 angeordnet sind.
• Typischerweise verfügen Sensorelemente (1410, 1420, 1430) eines Wellenleiters (2380, 1880, 1380, 6830) über ein oder mehrere gemeinsame Flachspulen 2520 als gemeinsames Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder der Magnetfeldregler LCTR einen Wert für die Gesamtflussdichte B_∑ und vergleicht diesen ermittelten Wert der Gesamtflussdichte B_Σ mit einem Sollwert. Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder der Magnetfeldregler LCTR den Wert für die Gesamtflussdichte B_Σ mittels der Auswertung des vektoriellen Filterausgangssignals S4 und/oder mittels eines Magnetfeldsensors MS und einer Magnetfeldsensoransteuerung SIS.
• Vektorieller Sensorelementkanal
• Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments kann die Mehrzahl der Sensorelemente (SE, 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7145 und 7155) auch als ein vektorielles Sensorelement SE aufgefasst werden, dass eine Mehrzahl separater Fluoreszenzstrahlungssignale (FL_1, FL_2, FL_3) als vektorielles Fluoreszenzstrahlungssignal FL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp erzeugt.
• Die vorschlagsgemäße Vorrichtung kann typischerweise mehrere vektorielle Sensorelementkanäle und vektorielle Sensorelemente SE aufweisen. Die vorschlagsgemäße vektorielle Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen vektoriellen Sensorelementkanal mit vorzugsweise mindestens zwei Sensorelementkanälen. In dem Beispiel der 67 umfasst die vorschlagsgemäße Vorrichtung beispielhaft einen dreidimensionalen vektoriellen Sensorelementkanal mit drei Sensorelementkanälen und einem dreidimensional vektoriellen Sensorelement mit drei Sensorelementen (SE, 1410, 1420, 1430).
• Vorzugsweise umfasst ein vektorieller Sensorelementkanal
• • einen ersten Signalgenerator Gl, der ein LED-Modulationssignal S5w erzeugt, oder einen ersten vektoriellen Signalgenerator G1 umfassend mehrere Signalgeneratoren (G1_1, G1_2, G1,_3), der ein vektorielles LED-Modulationssignal S5w umfassen mehrere LED-Modulationssignale (S5w_1, S5w_2, S5w_3) erzeugt,
• • einen vektoriellen Lichtquellentreiber LDRV umfassend mehrere Lichtquellentreiber (LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3), der das vektorielle Sendesignal S5 für die vektorielle Pumpstrahlungsquelle, hier die vektorielle Lichtquelle LED, in Abhängigkeit von dem vektoriellen LED-Modulationssignal S5w und/oder dem LED-Modulationssignal S5w erzeugt und vorzugsweise die vektorielle Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquellen (LED_1, LED_2, LED_3) der vektoriellen Lichtquelle LED, mit elektrischer Energie versorgt,
• • ein vektorielles Sendesignal S5, umfassen mehrere Sendesignale (S5_1, S5_2, S5_3),
• • eine vektorielle Pumpstrahlungsquelle, hier eine vektorielle Lichtquelle LED, die die vektorielle Pumpstrahlung LB in Abhängigkeit von dem vektoriellen Sendesignal S5 erzeugt und beispielsweise die Pumpstrahlungsquelle, hier eine vektorielle Lichtquelle LED umfassen mehrere Lichtquellen (LED_1, LED_2, LED_3,), nur zeitweise und/oder teilweise ein- und nur zeitweise und/oder teilweise ausschaltet,
• • ein erstes vektorielles optisches System,
  • ◯ das ein oder mehrere vektorielle optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die vektorielle Pumpstrahlung LB der vektoriellen Pumpstrahlungsquelle, hier der vektoriellen Lichtquelle LED, in vektorieller Weise erfasst, d. h. die die vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB2, LB3) separat erfasst, und
  • ◯ das die erfasste vektorielle Pumpstrahlung LB vektoriell, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3), zum zugeordneten vektoriellen Sensorelement SE, d.h. zu den zugeordneten Sensorelementen (z.B. 1410, 1420, 1430) transportiert und
  • ◯ das die vektorielle Pumpstrahlung LB aus dem ersten vektoriellen optischen System vektoriell auskoppelt, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) auskoppelt, und
  • ◯ das das zugeordnete vektorielle Sensorelement SE, d.h. die zugeordneten Sensorelemente (z.B. 1410, 1420, 1430), mit vektorieller Pumpstrahlung LB, d.h. mit den Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3), bestrahlt, wobei eine Pumpstrahlungskomponenten (LB_1, LB_2, LB_3) bevorzugt einem oder mehreren Sensorelementen (z.B. 1410, 1420, 1430) zugeordnet ist und wobei bevorzugt jedem benutzen Sensorelement (z.B. 1410, 1420, 1430) genau eine Pumpstrahlungskomponente (LB_1, LB_2, LB_3) zugeordnet ist, und
  • ◯ das bevorzugt einen vektoriellen Lichtwellenleiter LWL, der bevorzugt eine Mehrzahl von Lichtwellenleitern (LWL_1, LWL_2, LWL_3), für das vektorielle Sensorelement SE als ein solches vektorielles optisches Funktionselement umfasst,
• • ein zweites vektorielles optisches System,
  • ◯ das ein oder mehrere vektorielle optische Funktionselemente umfasst und
  • ◯ das die vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL vektoriell erfasst,
    • ▪ wobei die vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL die Fluoreszenzstrahlungen (FL1, FL_2, FL_3) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE d.h. der Sensorelemente (z.B. 1410, 1420, 1430) als Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) umfasst und
    • ▪ wobei diese Erfassung durch das zweite vektorielle optische System typischerweise im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) erfolgt, und
  • ◯ das vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE zum zugeordneten Fotodetektor PD, umfassend die Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3) vektoriell, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3), transportiert und
  • ◯ das die vektorielle Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE aus dem zweiten vektoriellen optischen System vektoriell, d.h. im Wesentlichen ohne Vermischung der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) und ohne ungleichmäßige Dämpfung oder Modifikation der vektoriellen Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3), auskoppelt und
  • ◯ das den zugeordneten vektoriellen Fotodetektor PD umfassend die Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3) mit vektorieller Fluoreszenzstrahlung FL umfassend die Fluoreszenzstrahlungen (FL_1, FL_2, FL_3) der NV-Zentren und/oder der paramagnetischen Zentren des zugeordneten vektoriellen Sensorelements SE vektoriell bestrahlt
    • ▪ wobei eine vektorielle Bestrahlung bedeutet,
    • ▪ dass vorzugsweise Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) vorzugsweise jeweils ein Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD zugeordnet ist und
    • ▪ dass vorzugsweise Fotodetektoren (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD vorzugsweise ein oder mehrere der Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) zugeordnet sind und
    • ▪ dass besonders bevorzugt jeder Fluoreszenzstrahlungskomponente (FL_1, FL_2, FL_3) vorzugsweise genau ein Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD zugeordnet ist und
    • ▪ dass besonders bevorzugt jedem Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors PD genau eine der Fluoreszenzstrahlungskomponenten (FL_1, FL_2, FL_3) zugeordnet ist und
  • ◯ das Funktionselemente, beispielsweise einen oder mehrere dichroitische Spiegel F1 und/oder einen oder mehrere optische Filter im Strahlengang, umfasst, die sicherstellen, dass im Wesentlichen keine Pumpstrahlung LB dieser oder anderer Pumpstrahlungsquellen, insbesondere die der Lichtquelle LED und/oder anderer Lichtquellen (LED, LED_1, LED2, LED_3), den vektoriellen Fotodetektor PD erreicht und
  • ◯ das bevorzugt einen oder mehrere Lichtwellenleiter LWL oder einen vektoriellen Lichtwellenleiter LWL für das vektorielle Sensorelement SE als ein solches vektorielles optisches Funktionselement umfasst und
    • ▪ wobei der vektoriellen Lichtwellenleiter LWL ein oder mehrere Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) mit jeweils einem ersten Ende und einem zweiten Ende umfasst und
    • ▪ wobei vorzugsweise Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise einem Sensorelement (SE_1, SE_2, SE_3) des vektoriellen Sensorelements SE an ihrem zweiten Ende zugeordnet sind und
    • ▪ wobei vorzugsweise Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise einem Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors SE an ihrem zweiten Ende zugeordnet sind und
    • ▪ wobei besonders bevorzugt jedem Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise genau ein Sensorelement (SE_1, SE_2, SE_3) des vektoriellen Sensorelements SE an seinem ersten Ende zugeordnet ist und
    • ▪ wobei besonders bevorzugt jedem Lichtwellenleiter (LWL_1, LWL_2, LWL_3) des vektoriellen Lichtwellenleiters LWL vorzugsweise genau ein Fotodetektor (PD_1, PD_2, PD_3) des vektoriellen Fotodetektors SE an seinem ersten Ende zugeordnet ist und
  • ◯ das Vorrichtungsteile umfassen kann, die mit Vorrichtungsteilen des ersten optischen Systems identisch sind,
• • den vektoriellen Fotodetektor PD, der die Intensität der empfangenen vektoriellen Fluoreszenzstrahlung FL in ein vektorielles Empfängerausgangssignal S0 wandelt,
• • das vektorielle Empfängerausgangssignal S0, das die Empfängerausgangssignale (S0_1, S0_2, S0_3) umfasst,
• • einen ersten vektoriellen Verstärker V1 für das vektorielle Sensorelement SE zur vektoriellen Verstärkung und/oder vektoriellen Digitalisierung des vektoriellen Empfängerausgangssignal S0 zum verstärkten vektoriellen Empfängerausgangssignal S1 bzw. zum digitalisierten vektoriellen Empfängerausgangssignal S1,
  • ◯ wobei ersten vektoriellen Verstärker V1 einen oder mehrere erste Verstärker (V1_1, V1_2, V1_3) umfasst und
  • ◯ wobei erste Verstärker (V1_1, V1_2, V1_3) des ersten vektoriellen Verstärkers V1 ein Empfängerausgangssignal (S0_1, S0_2, S0_3) des vektoriellen Empfängerausgangssignal S0 zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1­_3) des verstärkten vektoriellen Empfängerausgangssignals S1 bzw. zu einem digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) des digitalisierten vektoriellen Empfängerausgangssignal S1 verstärkt oder digitalisiert, und
• • das verstärkte Empfängerausgangssignal S1 bzw. das digitalisierte Empfängerausgangssignal Sl, die ein oder mehrere verstärkte Empfängerausgangssignale (S1_1, S1_2, S1_3) des verstärkten vektoriellen Empfängerausgangssignals S1 bzw. zu einem digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) umfassen,
• • einen vektoriellen Mehrfachkorrelator LIV, der ein gemeinsames vektorielles Filterausgangssignal S4 in Abhängigkeit vom vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. vom vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignal S1 und dem vektoriellen LED-Modulationssignal S5w bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals S4 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
  • ◯ wobei der vektorielle Mehrfachkorrelator LIV typischerweise einen oder mehrere Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3) umfasst, und
  • ◯ wobei Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3) des vektoriellen Mehrfachkorrelators LIV, der ein Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3) des gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals S4 in Abhängigkeit von einem verstärkten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignal S1 bzw. von einem digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1_1, S1_2, S1_3) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals S1 und in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5w_1, S5w_2, S5w_3) des vektoriellen LED-Modulationssignals S5w bildet und Daten des vektoriellen Filterausgangssignals (S4_1, S4_2, S4_3) des gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals S4 der Steuervorrichtung CTR zur Verfügung stellt, insbesondere für die Steuervorrichtung CTR bereithält oder an die Steuervorrichtung CTR oder eine andere Vorrichtung (z.B. die Mustererkennungsvorrichtung MEV) insbesondere zur Auswertung überträgt,
• • ein gemeinsames vektorielles Filterausgangssignal S4 für das zugeordnete vektorielle Sensorelement SE,
  • ◯ wobei das gemeinsame vektorielle Filterausgangssignal S4 ein oder mehrere vektorielle Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3) umfasst, und
  • ◯ wobei typischerweise eine Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR ein oder mehrere vektorielle Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3) und/oder das gemeinsame vektorielle Filterausgangssignal S4 auswerten und/oder analysieren und/oder mittels computerimplementierter Verfahren verarbeiten.
• In einer Weiterbildung umfasst der vektorielle Sensorelementkanal,
• • einen zweiten Signalgenerator (G2), der dazu eingerichtet ist, ein Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen, oder einen zweiten vektoriellen Signalgenerator (G2), der mehrere zweite Signalgeneratoren (G2_1, G2_2, G2_3, G2_4, G2_5) als zweite Signalgeneratorkomponenten umfasst und der dazu eingerichtet ist, ein vektorielles Mikrowellenmodulationssignal (S5m) mit mehreren Mikrowellenmodulationssignalen (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) als Mikrowellenmodulationssignalkomponenten zu erzeugen;
• • eine Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) oder eine vektorielle Wellenleitung mit mehreren Wellenleitungen als Wellenleitungskomponenten (1380, 1880, 2380, 6880, 6980);
  • ◯ eine Mikrowellensignalquelle (µWG), die dazu eingerichtet ist, das Mikrowellensignal (µW) für die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die Wellenleitung (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) einzuspeisen oder
  • ◯ eine vektorielle Mikrowellensignalquelle (µWG), die mehrere Mikrowellensignalquellen (µWG_1, µWG_2, µWG_3, µWG_4, µWG_5) als Mikrowellensignalquellenkomponenten umfasst und die dazu eingerichtet ist, das vektorielle Mikrowellensignal (µW) mit mehreren Mikrowellensignalen (µW_1, µW_2, µW_3, µW_4, µW_5) als Mikrowellensignalkomponenten in Abhängigkeit von dem vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal (S5m) und/oder von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die vektorielle Wellenleitung einzuspeisen und/oder
  • ◯ eine vektorielle Mikrowellensignalquelle (µWG) aufweist, die mehrere Mikrowellensignalquellen (µWG_1, µWG_2, µWG_3, µWG_4, µWG_5) als Mikrowellensignalquellenkomponenten umfasst und wobei jeweilige Mikrowellensignalquellenkomponenten dazu eingerichtet sind, eine jeweilige Mikrowellensignalkomponente (µW_1, µW_2, µW_3, µW_4, µW_5) des vektorielle Mikrowellensignals (µW) in Abhängigkeit von einer jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal (S5m) und/oder von dem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu erzeugen und in die jeweilige Wellenleitungskomponente (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) der vektoriellen Wellenleitung einzuspeisen;
• • einen Mehrfachkorrelator (LIV), der dazu eingerichtet ist, ein Filterausgangssignal (S4) in Abhängigkeit vom verstärkten Empfängerausgangssignal (S1) bzw. vom digitalisierten Empfängerausgangssignal (S1) und von dem LED-Modulationssignal (S5w) und von einem Mikrowellenmodulationssignal (S5m) zu bilden oder mehrere Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) eines vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) als Mehrfachkorrelatorkomponenten umfasst, wobei jede der Mehrfachkorrelatorkomponenten (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5) des vektoriellen Mehrfachkorrelators (LIV) jeweils dazu eingerichtet ist, jeweils ein jeweiliges Filterausgangssignal (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) als jeweilige Filterausgangssignalkomponente eines gemeinsamen vektoriellen Filterausgangssignals (S4) in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen verstärkten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen verstärkten Empfängerausgangssignals (S1) bzw. in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen digitalisierten Empfängerausgangssignalkomponente (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) des vektoriellen digitalisierten Empfängerausgangssignals (S1) und in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen LED-Modulationssignalkomponente (S5w_1, S5w_2, S5w_3, S5w_4, S5w_5) des vektoriellen LED-Modulationssignal (S5w) und zum ersten in jeweiliger Abhängigkeit von der jeweiligen Mikrowellenmodulationssignalkomponente (S5m_1, S5m_2, S5m_3, S5m_4, S5m_5) des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden oder zum zweiten in Abhängigkeit von dem Mikrowellenmodulationssignals (S5m) zu bilden.
• Figur 68
• Die 68 zeigt eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880. Die beispielhafte differentielle Mikrostreifenleitung 6880 der 68 umfasst wieder ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360. Die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 umfasst bevorzugt wieder einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 umfasst bevorzugt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 und eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Des Weiteren umfasst bevorzugt die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 eine linke elektrisch leitende Signalleitung 6810 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 einerseits und der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 andererseits. Des Weiteren umfasst bevorzugt die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 eine rechte elektrisch leitende Signalleitung 6820 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 einerseits und der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 andererseits. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 isoliert elektrisch den linken Signalleiter 6810 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830. Der linke Signalleiter 6810 und der rechte Signalleiter 6820 bilden zusammen den differentiellen Signalleiter 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gleichtaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gleichtaktansteuerung mit einem Gleichtaktsignal. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gegentaktaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron, aber mit unterschiedlichem Vorzeichen, eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gegentaktansteuerung mit einem Gegentaktsignal.
• Bevorzugt weist die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 bezogen auf den differentieller Signalleiter 6830 als „heißen“ Innenleiter einen Gleichtaktwellenwiderstand für eine Gleichtaktansteuerung auf und einen Gegentaktwellenwiderstand für eine Gegentaktansteuerung auf.
• Eine solche differentielle Mikrostreifenleitung 6880 ermöglicht durch unterschiedliche Nutzung der Gleichtakt- und Gegentaktansteuerung die vereinfachte Ansteuerung der Sensorelemente SE.
• Bei Gleichtaktansteuerung verhält sich der differentielle Signalleiter 6830 im Wesentlichen wie der Signalleiter 1330 einer beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380. Die die differentielle Mikrostreifenleitung 6880 verhält sich bei Gleichtaktansteuerung also im Wesentlichen wie eine Mikrostreifenleitung 1380.
• Auch kann man den differentiellen Signalleiter 6830 bei Gegentaktansteuerung wie einen spezielle Schlitzleitung 1880 betrachten, bei der die Breite der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 auf die Breite des linken Signalleiters 6810 geschrumpft ist und bei der die Breite der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 auf die Breite des rechten Signalleiters 6820 geschrumpft ist. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 entspricht dann dem Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880. Der Abstand des linken Signalleiters 6810 vom rechten Signalleiter 6810, also die Breite der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 entspricht daher in ihrer Funktion der Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass die folgenden Positionierungen der Sensorelemente SE dann besser zu verstehen sind.
• Figur 69
• 69 zeigt eine beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980. Die beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 umfasst eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 mit einem differentiellen Signalleiter 6830. Die differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 wurde in der Beschreibung der 68 bereits erläutert. Die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 umfasst zusätzlich eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320.
• Die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 ist durch eine elektrisch nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 von dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 beabstandet und isoliert.
• Die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 ist durch eine elektrisch nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 beabstandet und isoliert.
• Die elektrisch isolierende Lücke 6840 separiert den linken Signalleiter 6810 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980.
• Wie bei der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 weist die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 zumindest zwei unabhängige Wellenwiderstände auf. Die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift geht vereinfachend davon aus, dass die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und der elektrisch leitende Rückseitenkontakt 1370 miteinander elektrisch verbunden sind oder zumindest als Signalmasse angesehen werden können. Dies ist aber nicht zwingend so. Ggf. können sie auch zeitgleich als Zu- und Ableitung von elektrischer Energie zu Vorrichtungsteilen verwendet werden, die mit einem Gleichstrom oder einer Gleichspannung oder Wechselspannung versorgt werden müssen. Eine solche Energieversorgung dürfte aber in der Regel problematisch sein, da sie magnetische Felder erzeugt, die unerwünscht sind. Im Folgenden geht die hier vorgelegte Schrift daher davon aus, dass bis auf die von Signalgeneratoren eingespeisten Signale zur Ansteuerung der Sensorelemente SE keine weiteren Signale über die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 transportiert werden, was bevorzugt ist.
• Bevorzugt ist die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 an dem Ende, das dem anderen Ende der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980, an dem die Einspeisung der Signale erfolgt, gegenüberliegt, mit Anschlusswiderständen 6710 abgeschlossen.
• Bevorzugt ist die Breite der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 im Wesentlichen gleich der Breite der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340.
• Bevorzugt sind die Breiten der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und der elektrisch nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 einerseits und die Breite der elektrisch isolierende Lücke 6840 so relativ zueinander eingestellt, dass der Gleichtaktwellenwiderstand der differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 bei Gleichtaktansteuerung des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 im Wesentlichen gleich dem Gegentaktwellenwiderstand der differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 bei Gegentaktansteuerung des differentiellen Signalleiters 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 ist.
• Dies vereinfacht die Konstruktion der Ansteuerschaltungen (z.B. der Mikrowellensignalquelle µWG) und der Abschlusswiderstände 6710.
• Figur 70
• 70 entspricht der 69 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 70 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun ein ggf. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte Sensorelemente SE.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1440 und 1450 und 1460 der magnetischen Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen. Durch geeignet Bestromung kann das Magnetfelderzeugungsmittel L_C bei einer Änderung der Mikrowellenfrequenz ω_µW und/oder bei einer Änderung der magnetischen Flussdichte diese Änderung für ein Sensorelement SE auf einem Wellenleiter kompensieren, so dass sich der Arbeitspunkt des Sensorsystems beispielsweise wieder in der unteren Resonanzkante 22 oder der oberen Resonanzkante 25 etc. befindet.
• Figur 71
• 71 entspricht der 69, wobei die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 6980 der 69 nun um verschiedene Sensorelemente SE an verschiedenen Punkten der Tri-Plate-Leitung 6980 ergänz ist.
• Wie zuvor sollen die Sensorelemente SE jeweils eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder Kristallen mit unterschiedlicher und bevorzugt gleichverteilter räumlicher Ausrichtung umfassen. Bevorzugt umfassen Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. Kristalle der Sensorelemente SE dabei wieder paramagnetische Zentren, insbesondere NV-Zentren, die bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl emittieren.
• In dem Beispiel der 71 ist angenommen, dass die Sensorelemente SE so platziert sind und in ihrer Größe so gewählt sind, dass sie sich ideal verhalten. Hierbei bezieht sich ideales Verhalten auf eine Platzierung entsprechend den vorausgehenden 14 bis 16, 19 bis 21, 30 bis 33, 36, 37, 46, 50, 56 bis 60 für andere Wellenleiter, die auch hier für eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 angewendet werden können. Mischformen wie beispielsweise in den 17, 22, 24 bis 27, 44, 45, 55 für andere Wellenleiter durch übergroße Sensorelemente SE sind natürlich möglich. Diese Mischformen können auch hier für die Sensorelemente SE einer differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 angewendet werden.
• Der Unterschied zu der Tri-Plate-Leitung 2380 ist, dass durch die Verwendung einer differentiellen Signalleitung 6830 einer differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 als Teil der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zwei zusätzliche Positionen für die Sensorelemente SE hinzugekommen sind und dass die Eigenschaften der Sensorelemente SE nach Gleichtakteigenschaften und Gegentakteigenschaften sich unterscheiden.
• linkes Sensorelement SE(1410)
• Als erstes nennen wir hier wieder das linke Sensorelement SE(1410). Das linke Sensorelement SE(1410) ist stärker für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals und weniger für Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und linkem Sensorelement SE(1410) ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit linkem Sensorelement SE(1410) und zentraler Signalleitung 1330. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 30, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer zentrale Signalleitung 1330 einer Tri-Plate-Leitung 2380 bezgl. der Gleichtaktansteuerung zusammengefasst werden kann. Auch das Gegentaktsignal beeinflusst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung LB des linken Sensorelements SE(1410). Da die Signale in der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 sich jedoch aufgrund des gegentaktigen Verhaltens größten Teils kompensieren, verbleibt nur der Einfluss der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 der aufgrund der größeren Nähe zwischen dem linken Sensorelement SE(1410) und der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 gegenüber der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 überschießt. Dieser ist jedoch typischerweise massiv geringer als der Einfluss des Gleichtaktsignals. Vereinfachend nimmt die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift an, dass das linke Sensorelement SE(1410) für Gleichtaktsignale des in die differentielle Tri-Plate-Leitung eingespeisten Signals der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) empfindlich ist. Typischerweise ist dabei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Sensorelements SE(1410) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Sensorelements SE(1410) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_∑, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, und dem Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des linken Sensorelements SE(1410) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
• rechtes Sensorelement SE(1430)
• Als zweites nennen wir hier wieder das rechte Sensorelement SE(1430). Das rechte Sensorelement SE(1430) ist stärker für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals und weniger für Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und rechtem Sensorelement SE(1430) ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit rechtem Sensorelement SE(1430) und zentraler Signalleitung 1330. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 32, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer zentrale Signalleitung 1330 einer Tri-Plate-Leitung 2380 bezgl. der Gleichtaktansteuerung zusammengefasst werden kann. Auch das Gegentaktsignal beeinflusst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung LB des rechten Sensorelements SE(1430). Da die Signale in der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 sich jedoch aufgrund des gegentaktigen Verhaltens größten Teils kompensieren, verbleibt nur der Einfluss der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 der aufgrund der größeren Nähe zwischen dem rechten Sensorelement SE(1430) und der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 gegenüber der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 überschießt. Dieser ist jedoch typischerweise massiv geringer als der Einfluss des Gleichtaktsignals. Vereinfachend nimmt die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift an, dass das rechte Sensorelement SE(1430) für Gleichtaktsignale des in die differentielle Tri-Plate-Leitung eingespeisten Signals der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) empfindlich ist. Typischerweise ist dabei die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Sensorelements SE(1430) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_∑, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Sensorelements SE(1430) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_∑, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, und dem Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des rechten Sensorelements SE(1430) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
• mittleres Sensorelement SE(1420)
• Als drittes nennen wir hier wieder das mittlere Sensorelement SE(1420). Das mittlere Sensorelement SE(1420) ist stärker für Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals und weniger für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Für Gegentaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und mittlerem Sensorelement SE(1420) ähnlich einer Schlitzleitung 1880 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 19, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gegentaktansteuerung die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 einer Schlitzleitung 1880 bezgl. der Gegentaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann. Auch das Gleichtakttaktsignal beeinflusst die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung LB des mittleren Sensorelements SE(1420), nun aber nur aufgrund von Fertigungsabweichungen. Da die Signale in der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der linken Signalleitung 6810 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 sich jedoch aufgrund des gleichtaktaktigen Verhaltens kombiniert mit der unterschiedlichen durch die Gleichtaktsignale in den Leitungen 6810, 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 größten Teils kompensieren, verbleibt nur der Einfluss aus Justage- und Fertigungsfehlern des mittleren Sensorelements 1430, die zu Asymmetrien gegenüber der rechten Signalleitung 6820 der differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und der der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 führen. Vereinfachend nimmt die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift an, dass das mittlere Sensorelement SE(1420) für Gegentaktsignale des in die differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) empfindlich ist. Typischerweise ist dabei die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des mittleren Sensorelements SE(1420) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_∑, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des mittleren Sensorelements SE(1420) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_∑, dessen Komponentenvektor parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 liegt, und dem Gegentaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des mittleren Sensorelements SE(1420) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
• linkes Leitungssensorelement SE(7110)
• Als viertes nennen wir hier nun das neue linke Leitungssensorelement SE(7110). Das linke Leitungssensorelement SE(7110) ist für Gegentaktsignale und für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Insofern unterscheidet sich das linke Leitungssensorelement SE(7110) von dem linken Sensorelement SE(1410) und dem rechten Sensorelement SE(1430) und dem mittleren Sensorelement SE(1430). Wir unterscheiden daher hier das Verhalten Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (RWG, µWG) in die differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals.
• Gegentaktsignale
• Für Gegentaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und linken Leitungssensorelement SE(7110) ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 36, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gegentaktansteuerung die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gegentaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
• Gleichtaktsignale
• Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und linken Leitungssensorelement SE(7110) ebenfalls ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang wieder auf die Beschreibung der 36, wobei nun aber angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitenden Leitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gleichtaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
• Typischerweise sollten also Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Leitungssensorelements SE(7110) im Wesentlichen in gleicher Weise beeinflussen.
• Zusammenfassung linkes Leitungssensorelement SE(7110)
• Typischerweise ist dabei die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Leitungssensorelements SE(7110) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_∑, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des linken Leitungssensorelements SE(7110) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, und dem Gegentaktsignal und Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des linken Leitungssensorelements SE(7110) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) eingesetzt werden.
• rechtes Leitungssensorelement SE(7120)
• Als fünftes nennen wir hier nun das neue rechte Leitungssensorelement SE(7120). Das rechte Leitungssensorelement SE(7120) ist ebenfalls für Gegentaktsignale und für Gleichtaktsignale des von den Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) in die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals empfindlich. Das rechte Leitungssensorelement SE(7120) ist jedoch für Gegentaktsignale mit dem umgekehrten Vorzeichen als das linke Leitungssensorelement SE(7110) empfindlich. Insofern unterscheidet sich das rechte Leitungssensorelement SE(7120) von dem linken Sensorelement SE(1410) und dem rechten Sensorelement SE(1430) und dem mittleren Sensorelement SE(1430) und dem linken Leitungssensorelement SE(7110). Wir unterscheiden daher wieder hier das Verhalten Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale des von den Signalgeneratoren (RWG, µWG) in die differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 eingespeisten Signals.
• Gegentaktsignale
• Für Gegentaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und rechtem Leitungssensorelement SE(7120) wieder ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430), wobei das Vorzeichen gegenüber dem Verhalten des linken Leitungssensorelements SE(7110) invertiert ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung der 36, wobei angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gegentaktansteuerung die linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gegentaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
• Gleichtaktsignale
• Für Gleichtaktsignale verhält sich die Anordnung aus differentieller Tri-Plate-Leitung 6980 und rechtem Leitungssensorelement SE(7120) ebenfalls ähnlich einer Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430). Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang wieder auf die Beschreibung der 36, wobei nun aber angenommen wird, dass im Wesentlichen für die Gleichtaktansteuerung die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 mit der rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 zu einer elektrisch leitenden Leitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 mit mittlerem Sensorelement SE(1430) bezgl. der Gleichtaktansteuerung näherungsweise zusammengefasst werden kann.
• Typischerweise sollten also Gleichtaktsignale und Gegentaktsignale die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Leitungssensorelements SE(7120) im Wesentlichen in gleicher Weise beeinflussen, wobei nun aber die Wirkungsrichtung der Gegentaktsignale gegenüber der Wirkungsrichtung der Gleichtaktsignale im Falle des linken Leitungssensorelements SE(7110) invertiert ist.
• Zusammenfassung linkes Leitungssensorelement SE(7110)
• Typischerweise ist dabei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Leitungssensorelements SE(7120) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, abhängig. Zusammenfassend nimmt das hier vorgelegte Dokument also an, dass die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des rechten Leitungssensorelements SE(6820) von dem Anteil der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, dessen Komponentenvektor senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 oder in Richtung der rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 liegt, und dem Gegentaktsignal und Gleichtaktsignal der Signalgeneratoren (z.B. RWG,µWG) abhängt. Diese neue Erkenntnis kann zur gezielten Sensorsystemkonstruktion und Ansteuerung des rechten Leitungssensorelements SE(7120) durch die Signalgeneratoren (z.B. RWG, µWG) eingesetzt werden.
• Die Vektoren der jeweiligen magnetischen Flussdichte B_µW, die die linke Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 erzeugen sind mit dünnen Pfeilen zur Verdeutlichung eingezeichnet.
• Die Vektoren der jeweiligen magnetischen Flussdichte B_µW, die die rechte Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 erzeugen sind mit fetten Pfeilen zur Verdeutlichung eingezeichnet.
• Die Vektoren (7140, 7150, 7160, 7170, 7180, 7190) der jeweiligen magnetischen Flussdichte B_µW der Bestromung der Signalleitungen 6810, 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 sind zur Verdeutlichung für Gegentaktansteuerung der differenziellen Signalleitung 6830 der differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 dargestellt. Um die Darstellung der Gleichtaktansteuerung zu erhalten, reicht es beispielsweise aus, die Richtungen der Pfeile 7170, 7180 und 7190 umzudrehen.
• Figur 72
• 72 entspricht der 71 ergänzt um eine Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die besagte Flachspule 2520 ist nur ein Beispiel für ein mögliches Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Die Flachspule 2520 kann mehrere Windungen und mehrere Lagen aufweisen. In dem Beispiel der 72 ist die Flachspule 2520 durch eine Isolationsschicht 2510 von dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 2380 elektrisch isoliert. Die Flachspule 2520 erzeugt bei Bestromung durch eine Treiberstufe DRVL, die zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C in Form der Flachspule 2520 dient, ein magnetisches Feld mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad.
• Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad durchflutet nun ein ggf. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 platzierte Sensorelemente SE.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die magnetische Gesamtflussdichte B_Σ kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Damit können Vorrichtungen entsprechend den 65, 66, 67, 123, 124, 125 diese Flachspule 2520 als ein die Vektoren 1440 und 1450 und 1460 der magnetischen Flussdichte des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG in die differentielle Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6830 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, kompensierendes und/oder modulierendes und/oder änderndes Magnetfelderzeugungsmittel L_C nutzen.
• Zu den Figuren 73 bis 132
• Die folgenden Figuren entsprechen alle paarweise den vorausgehenden 71 und 72, wobei jeweils unterschiedliche Sensorelemente SE der Sensorelemente 1410, 1420, 1430, 7110, 7120 weggelassen wurden. Die 71 und 72 zeigen also Vereinfachungen der Vorrichtungen der 71 und 72, die aber eine veränderte Empfindlichkeit dann aufweisen. Da die Eigenschaften der Sensorelemente 1410, 1420, 1430, 7110, 7120 bereits ausführlich in der Beschreibung der 71 und 72 erörtert wurde, kann hier darauf verzichtet werden, da eine ausgebildete Fachkraft leicht aus dem vorausgehenden Beschreibungstext auf die Wirkung solche Vereinfachungen schließen kann. Vorzugsweise stimmt die Anzahl der Sensorkanäle mit der Anzahl der Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 7110, 7120) in den jeweiligen Anwendungssystemen (Sensorsystemen) überein. Dies ist aber, wie zuvor erläutert nicht zwingend der Fall, wenn z.B. unterschiedliche paramagnetische Zentren und/oder Kristalle verwendet werden oder keine Selektivität erforderlich ist.
• Figur 73
• 73 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 73 das linke Sensorelement 1410 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 74
• 74 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 74 das linke Sensorelement 1410 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 75
• 75 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 75 das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 76
• 76 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 76 das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 77
• 77 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 77 das linke Sensorelement 1410 und das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 78
• 78 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 78 das linke Sensorelement 1410 und das linke Leitungssensorelement 7110 nicht aufweist und die Sensorelemente das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 79
• 79 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 79 das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 80
• 80 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 80 das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 81
• 81 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 81 das linke Sensorelement 1410 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 82
• 82 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 82 das linke Sensorelement 1410 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 83
• 83 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 83 das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 84
• 84 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 84 das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 85
• 85 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 85 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 86
• 86 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 86 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das mittlere Sensorelement 1420 nicht aufweist und die Sensorelemente, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 87
• 87 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 87 das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 88
• 88 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 88 das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 89
• 89 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 89 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 90
• 90 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 90 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 91
• 91 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 91 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 92
• 92 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 92 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 93
• 93 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 93 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 94
• 94 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 94 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 95
• 95 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 95 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 96
• 96 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 96 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 97
• 97 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 97 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 98
• 98 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 98 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 99
• 99 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 99 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 100
• 100 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 100 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und die Sensorelemente, das linke Sensorelement 1410, und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 101
• 101 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 101 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 102
• 102 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 102 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 nicht aufweist und das rechte Sensorelement 1430 aufweist.
• Figur 103
• 103 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 103 das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 104
• 104 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 104 das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 105
• 105 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 105 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 106
• 106 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 106 das linke Sensorelement 1410 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 107
• 107 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 107 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 108
• 108 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 108 das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 109
• 109 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 109 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 110
• 110 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 110 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 111
• 111 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 111 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 112
• 112 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 112 das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 113
• 113 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 113 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 114
• 114 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 114 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 115
• 115 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 115 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 116
• 116 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 116 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 117
• 117 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 117 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 118
• 118 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 118 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das rechte Leitungssensorelement 7120 aufweist.
• Figur 119
• 119 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 119 das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 120
• 120 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 120 das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 121
• 121 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 121 das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 122
• 122 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 122 das linke Sensorelement 1410, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 123
• 123 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 123 das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 124
• 124 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 124 das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 125
• 125 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 125 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 126
• 126 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 126 das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das mittlere Sensorelement 1420 aufweist.
• Figur 127
• 127 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 127 das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
• Figur 128
• 128 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 128 das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410, das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
• Figur 129
• 127 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 129 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
• Figur 130
• 130 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 130 das linke Sensorelement 1410, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Leitungssensorelement 7110 aufweist.
• Figur 131
• 131 entspricht der 71, wobei der Sensorkopf der 131 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 aufweist.
• Figur 132
• 132 entspricht der 72, wobei der Sensorkopf der 132 das linke Leitungssensorelement 7110, das mittlere Sensorelement 1420, das rechte Leitungssensorelement 7120 und das rechte Sensorelement 1430 nicht aufweist und das linke Sensorelement 1410 aufweist.
• Figur 133
• 133 entspricht der 106, wobei das mittlere Sensorelement 1420 nun zu groß geraten ist und damit Eigenschaften des linken Leitungssensorelements 7110 und des rechten Leitungssensorelements 7120 ebenfalls aufweist. Das erweiterte Sensorelement 13320 ist daher mit einem eigenen Bezugszeichen versehen.
• Figur 134
• 134 entspricht der 107, wobei das mittlere Sensorelement 1420 nun zu groß geraten ist und damit Eigenschaften des linken Leitungssensorelements 7110 und des rechten Leitungssensorelements 7120 ebenfalls aufweist. Das erweiterte Sensorelement 13320 ist daher mit einem eigenen Bezugszeichen versehen.
• Figur 135
• Die 135 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 ersetzt ist.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt sieben Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. 2. in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. 3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. 4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. 5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. 6. in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. 7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.
• Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2⁷ =128 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
• Figur 136
• Die 136 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine differentielle Mikrostreifenleitung 6880 ersetzt ist.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der differentielle Mikrostreifenleitung 6880 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340,
2. 2. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
3. 3. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
4. 4. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
5. 5. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350.
• Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2⁵ =32 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
• Figur 137
• Die 137 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Mikrostreifenleitung 1380 ersetzt ist.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Mikrostreifenleitung 1380 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340,
2. 2. auf dem linken Signalleiter 1330,
3. 3. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350.
• Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2³ =8 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
• Figur 138
• Die 138 entspricht der 65, wobei die Tri-Plate-Leitung 2380 durch eine Schlitzleitung 1880 ersetzt ist.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von Sensorelementen SE relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Schlitzleitung 1880 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. 2. im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880
3. 3. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.
• Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen der betreffenden Sensorelemente SE sind möglich. Hieraus ergeben sich 2³ =8 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
• Figur 139
• Die 139 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6880 ist. Da die differenzielle Triplate-Leitung 2380 sieben mögliche Positionierungen von Sensorelementen SE ermöglicht und zwar:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310;
2. 2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. 3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. 4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. 5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. 6. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. 7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.
• Hier umfasst die Vorrichtung der 139 nur fünf der sieben möglichen Sensorkanäle. Die Platzierungen auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 und auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 vernachlässigt das hier vorgelegte Dokument, da der zusätzliche Aufwand in der Regel den Informationsgewinn nicht rechtfertigt. Eine fachkundige Person kann diese zwei fehlenden Sensorelemente SE und die zugehörigen Sensorelementkanäle sich dazu denken, da deren Einbindung in das System der 140 in analoger Weise wie die Einbindung der anderen Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 6810, 6820) und deren zugehöriger Sensorelementkanäle erfolgt, die bereits 140 zeigt. Alle Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 6810, 6820) werden mit der im Wesentlichen gleichen, zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad des Magnetfelderzeugungsmittels L_c durchflutet. In dem Beispiel der 139 sind die Sensorelemente vorzugsweise an verschiedenen Positionen auf der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 positioniert. Wie zuvor können Sensorelemente SE und die zugehörigen Sensorkanäle weggelassen werden.
• Die Funktion der Sensorelementkanäle ist die in der Beschreibung der 69 beschrieben.
• Die vektorielle Filterausgangssignal S4 umfasst die vektoriellen Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) der Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5).
• Die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV werden das vektorielle Filterausgangssignal S4 vorzugsweise aus. Typischerweise emulieren die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV einige Vorrichtungsteile der Sensorelementkanäle.
• Es ist oft zweckmäßig, wenn die Steuervorrichtung CTR auch die Mustererkennungsvorrichtung MEV ganz oder in Teilen beispielsweise mittels eines computerimplementierten Verfahren emuliert.
• Hieraus ergeben sich 2⁷ = 128 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
• Figur 140
• Die 140 entspricht der 67 mit dem Unterschied, dass die Wellenleitung statt einer Tri-Plate-Leitung 2380 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6880 ist und dass die Vorrichtung der 140 für die Ansteuerung eine Mikrowellensignalquelle µWG und eine Radiowellensignalquelle RFG verwendet. Die differenzielle Triplate-Leitung 6980 ermöglicht wie zuvor wieder sieben mögliche Positionierungen von Sensorelementen SE und zwar:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. 2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. 3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. 4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. 5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. 6. in der im Wesentlichen elektrisch nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. 7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.
wieder umfasst die Vorrichtung der 140 nun fünf Sensorkanäle. Die Platzierungen auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 und auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 vernachlässigt das hier vorgelegte Dokument, da der zusätzliche Aufwand in der Regel den Informationsgewinn nicht rechtfertigt. Eine fachkundige Person kann diese zwei fehlenden Sensorelemente SE und die zugehörigen Sensorelementkanäle sich dazu denken, da deren Einbindung in das System der 140 in analoger Weise wie die Einbindung der anderen Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 6810, 6820) und deren zugehöriger Sensorelementkanäle erfolgt, die bereits 140 zeigt. Alle Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 6810, 6820) werden mit der im Wesentlichen gleichen, zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad des Magnetfelderzeugungsmittels L_C durchflutet. In dem Beispiel der 139 sind die Sensorelemente vorzugsweise an verschiedenen Positionen auf der differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980 positioniert. Wie zuvor können Sensorelemente SE und die zugehörigen Sensorkanäle weggelassen werden. Die Funktion der Sensorelementkanäle ist die in der Beschreibung der 69 beschrieben.
• Hieraus ergeben sich 2⁷ =128 mögliche Platzierungskombinationen an den verschiedenen 3 Sensorelementpositionen, die hiermit alle für eine fachkundige Person offenbart sind.
• Die vektorielle Filterausgangssignal S4 umfasst die vektoriellen Filterausgangssignale (S4_1, S4_2, S4_3, S4_4, S4_5) der Mehrfachkorrelatoren (LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5).
• Die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV werden das vektorielle Filterausgangssignal S4 vorzugsweise aus. Typischerweise emulieren die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV einige Vorrichtungsteile der Sensorelementkanäle.
• Es ist oft zweckmäßig, wenn die Steuervorrichtung CTR auch die Mustererkennungsvorrichtung MEV ganz oder in Teilen beispielsweise mittels eines computerimplementierten Verfahren emuliert.
• Das Besondere ist nun, dass in dem hier dargestellten Beispiel die Mikrowellensignalquelle µWG das von ihr erzeugte Mikrowellensignal µW nicht beide Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, sondern nur in eine der beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980. Zur Erläuterung soll die Mikrowellensignalquelle µWG bevorzugt das von ihr erzeugte Mikrowellensignal µW in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 in dem Beispiel der 140 beispielhaft einspeisen.
• Die Mikrowellenquelle µWG erzeugt das Mikrowellensignal µW. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Mikrowellensignals µW durch die Mikrowellenquelle µWG mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an die Mikrowellenquelle µWG. Die Steuervorrichtung CTR überprüft vorzugsweise den Status der Mikrowellensignalquelle µWG mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Ein zweiter Signalgenerator G2 erzeugt typischerweise ein Mikrowellenmodulationssignal S5m. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Mikrowellenmodulationssignals S5m durch den zweiten Signalgenerator G2 mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an den zweien Signalgenerator G2. Typischerweise überprüft die Steuervorrichtung CTR den Status des zweiten Signalgenerators G2 mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Das Mikrowellenmodulationssignal S5m moduliert bevorzugt die Amplitude des Radiowellensignals µW der Mikrowellenquelle µW. Typischerweise ist das Radiowellenmodulationssignal S5m ein digitales Signal mit einem ersten logischen Pegel und einem zweiten logischen Pegel, der vom ersten logischen Pegel verschieden ist. Beispielsweise steuert der zweite Signalgenerator G2 mittels des Mikrowellenmodulationssignals S5m die Amplitude des Mikrowellensignals µW, das die Mikrowellensignalquelle µWG erzeugt.
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit einer vorgegebenen Minimalamplitude erzeugt, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den ersten logischen Wert annimmt.
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal RµW mit einer vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den zweiten logischen Wert annimmt.
• Die Steuerung der Mikrowellensignalquelle µWG durch das Mikrowellenmodulationssignal S5m kann auch schaltend erfolgen:
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG das Mikrowellensignal µW abschaltet, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den ersten logischen Wert annimmt.
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Mikrowellensignalquelle µWG ein Mikrowellensignal µW mit der vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Mikrowellenmodulationssignal S5m den zweiten logischen Wert annimmt.
• Die Radiowellenquelle RFG erzeugt das Radiowellensignal RW. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Radiowellensignals RW durch die Radiowellenquelle RFG mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an die Radiowellenquelle RFG. Die Steuervorrichtung CTR überprüft vorzugsweise den Status der Radiowellensignalquelle RFG mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Ein dritter Signalgenerator G3 erzeugt typischerweise ein Radiowellenmodulationssignal S5r. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR die Erzeugung des Radiowellenmodulationssignals S5r durch den dritter Signalgenerator G3 mittels Datenbotschaften über den Datenbus DB an den dritten Signalgenerator G3. Typischerweise überprüft die Steuervorrichtung CTR den Status des dritten Signalgenerator G3 mittels Datenabfragen über den Datenbus DB. Das Radiowellenmodulationssignal S5r moduliert bevorzugt die Amplitude des Radiowellensignals RW der Radiowellenquelle RW. Typischerweise ist das Radiowellenmodulationssignal S5r ein digitales Signal mit einem ersten logischen Pegel und einem zweiten logischen Pegel, der vom ersten logischen Pegel verschieden ist. Beispielsweise steuert der dritte Signalgenerator G3 mittels des Radiowellenmodulationssignals S5r die Amplitude des Radiowellensignals RW, das die Radiowellensignalquelle RFG erzeugt.
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG ein Radiowellensignal RW mit einer vorgegebenen Minimalamplitude erzeugt, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den ersten logischen Wert annimmt.
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG ein Radiowellensignal RW mit einer vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den zweiten logischen Wert annimmt.
• Die Steuerung der Radiowellensignalquelle RFG durch das Radiowellenmodulationssignal S5r kann auch schaltend erfolgen:
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG das Radiowellensignal RW abschaltet, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den ersten logischen Wert annimmt.
• Beispielsweise kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Radiowellensignalquelle RFG ein Radiowellensignal RW mit der vorgegebenen Maximalamplitude erzeugt, wenn das Radiowellenmodulationssignal S5r den zweiten logischen Wert annimmt.
• Vorzugsweise ist das Radiowellenmodulationssignal RW mit einer Radiowellenmodulationsfrequenz f_RWm moduliert. Vorzugsweise ist die Radiowellenmodulationsfrequenz f_RWm von den anderen Modulationsfrequenzen der Vorrichtung, wie zuvor erläutert, verschieden. Bevorzugt fügt sich die Radiowellenmodulationsfrequenz f_RWm in das 2ⁿ-Schema der Modulationsfrequenzen der Vorrichtung ein, dass sicherstellt, dass keine der Mischfrequenzen der Modulationsfrequenzen gleich oder ähnlich sind.
• Die beispielhafte Vorrichtung der 140 verwendet zur Vereinfachung der Darstellung das Mikrowellenmodulationssignal S5m als Radiowellenmodulationssignal S5r und den zweiten Signalgenerator G2 als dritten Signalgenerator G3.
• Das Besondere ist nun, dass in dem hier dargestellten Beispiel die Radiowellensignalquelle RFG das von ihr erzeugte Radiowellensignal RW nicht beide Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, sondern nur in eine beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und zwar bevorzugt nun in die andere der beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980. Zur Erläuterung soll die Radiowellensignalquelle RFG bevorzugt das von ihr erzeugte Radiowellensignal RW nun in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 in dem Beispiel der 140 beispielhaft einspeisen.
• Dies hat den Vorteil, dass kein Mischer MIX für die Mischung des Radiowellensignals RW mit dem Mikrowellensignal µW zu einem Radiowellen-Mikrowellen-Mischsignal RWµW mehr notwendig ist.
• Die Verwendung von Radiowellen hat den Vorteil, dass auch Resonanzen, die durch die Wechselwirkung der paramagnetischen Zentren mit nuklearen Atomkernen von Isotopen, die ein magnetisches Moment aufweisen und sich im Material der Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. der funktionsgleich verwendeten Kristalle im Sensorelement SE befinden, angeregt werden können und ggf. beobachtet werden können.
• Die Grundidee der 140 ist also die beiden Signalleitungen 6810 und 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 für unterschiedliche Funktionen zu nutzen. Eine Signalleitung der differenziellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 für die Anregung der Resonanzen zwischen dem nuklearen Atomkern von Isotopen mit magnetischen Momenten im Material der Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. im Material der funktionsäquivalenten Kristalle, die sich jeweils in den Sensorelementen SE befinden, einerseits und den paramagnetischen Zentren, also beispielsweise NV-Zentren, in diesen Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. diesen funktionsäquivalenten Kristallen andererseits.
• Figur 141
• Die 141 entspricht der 139, wobei nun zum Ersten entlang der differentiellen Tri-Plate-Leitung beispielhaft fünf mittlere Sensorelemente 1420 angeordnet sind, denen jeweils ein Sensorelementkanal zugeordnet ist. Zum Zweiten umfasst die Vorrichtung der 141 nun mehrere Magnetfelderzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5). Diese Magnetfelderzeugungsmittel erzeugen jeweils eine jeweilige zusätzliche magnetische Flussdichte (B_{ad_}1, B_{ad_}2, B_{ad_}3, B_{ad_}4, B_{ad_}5), die vorzugsweise jeweils ein dem jeweiligen Magnetfelderzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5) zugeordnetes Sensorelement (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) zugeordnet ist.
• Diese zusätzlichen magnetischen Flussdichten (B_{ad_}1, B_{ad_}2, B_{ad_}3, B_{ad_}4, B_{ad_}5) definieren in der 2 jeweils eine horizontale Linie, auf der der Arbeitspunkt des zugeordneten Sensorelements (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) liegen muss. Im Beispiel der 141 weisen sie Spulen der Magnetfelserzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5) unterschiedliche Windungszahlen auf und sind in Serie geschaltet. Sie definieren daher in der 2 beispielhaft fünf dieser horizontalen Linien, auf denen die jeweiligen Arbeitspunkte der beispielhaft fünf Sensorelements (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) liegen müssen, wobei jeder dieser Linien genau ein Sensorelement (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) zugeordnet ist.
• Die Vorgaben jeweils einer Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_I}, ω_{µW_I}, ω_{µW_IV} der jeweiligen Mikrowellensignale (µW_I, µW_II, µW_III, µW_IV) der 143 und 145 definieren jeweils eine senkrechte Linie in der 2. Die fünf Kreuzungspunkte der horizontalen Linien und der so definierten senkrechten Linie ergeben für die jeweils zugeordneten Sensorelemente (1420_1, 1420_2, 1420_3, 1420_4, 1420_5) deren Arbeitspunkte. Es ist intuitiv sofort offensichtlich, dass auf diese Weise die Steuervorrichtung CTR einen oder mehrere der folgenden Werte bereits bei der ersten Messung grob ermitteln kann.
1. 1. die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. 2. die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. 3. die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. 4. die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. 5. die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. 6. den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. 7. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. 8. den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0,
• Nach weiteren Messungen kann die Steuervorrichtung CTR auch hier auf einen oder mehrere der folgenden Werte schließen:
• 9. den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
• 10. den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
• 11. die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
• 12. die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
• 13. die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
• 14. den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
• 15. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
• 16. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
• 17. den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
• 18. den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
• 19. den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
• 20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
• 21. den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
• 22. den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
• 23. den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
• 24. den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
• 25. den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
• 26. den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;
• Figur 142
• 142 entspricht der 141 mit dem Unterschied, dass ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM als Magnetfelserzeugungsmittel L_c die unterschiedlichen zusätzlichen magnetischen Flussdichten (B_{ad_}1, B_{ad_}2, B_{ad_}3, B_{ad_}4, B_{ad_}5) erzeugt. Auch hier kann die Erzeugung der zusätzlichen magnetischen Flussdichten wieder so aussehen, dass beispielsweise gilt: $$\left|{\text{B}}_{\text{ad}}\_1\right|>\left|{\text{B}}_{\text{ad}}\_2\right|>\left|{\text{B}}_{\text{ad}}\_3\right|>\left|{\text{B}}_{\text{ad}}\_4\right|>\left|{\text{B}}_{\text{ad}}\_5\right|.$$

  
• Nachteil ist, dass eine Verstellung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ dann nur mit dem Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM alleine nicht mehr möglich ist. Daher ist es sinnvoll, in dem Fall ein zusätzliches Magnetfelserzeugungsmittel L_c zusätzlich zum Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM vorzusehen.
• Es wird hier offensichtlich, dass eine Auflösung mit nur 5 Sensorelementkanälen unzureichend ist.
• Figur 143
• 143 zeigt als konsequente Weiterentwicklung der Verwendung mehrerer mehr oder weniger punktförmiger Sensorelemente SE die Verwendung linienhafter und/oder flächenhafter Sensorelementschichten 14305 als ein feingranulares ausgedehntes Sensorelement SE. Damit dies möglich ist, ist vorzugsweise die Sensorelementschicht 14305 dünner als die kleinste Strukturgröße des zu vermessenden Wellenleiters (1380, 2380, 6880, 6980) gefertigt. Als Strukturgröße gelten hierbei die Breiten der Signalleitungen (1330, 6830,6810, 6820) der betreffenden Wellenleiter (1380, 2380, 6880, 6980) und deren Abstände zueinander und zu Masseflächen (2310, 2320) der betreffenden Wellenleiter (2380, 1880, 6980). Das in der 143 dargestellte Prinzip kann für verschiedene Wellenleiter (1380, 2380, 6880, 6980) angewendet werden. Vorzugsweise sind die Wellenleiter (1380, 2380, 6880, 6980) planare Wellenleiter. Exemplarisch behandelt die hier vorgelegte Schrift Mikrostreifenleitungen 1380, Schlitzleitungen 1880, Tri-Plate-Leitungen 2380, differenzielle Mikrostreifenleitungen 6880 und differenzielle Tri-Plate-Leitungen 6980. Die technische Lehre des hier vorgelegten Dokuments ist aber ausdrücklich nicht auf diese Wellenleitungstypen begrenzt. Vorzugsweise weist die linienhafte und/oder flächenhafte Sensorelementschicht 14305 alle Merkmale eines Sensorelements SE, die in diesem Dokument bereits mehrfach beschreiben wurden, auf. Die Idee ist also, statt mit diskreten Sensorelementen SE mit einer kontinuierlich und linienhaften und/oder flächenhaften, typischerweise im Wesentlichen homogen gefertigten Sensorelementschicht 14305 als Sensorelement SE die Messungen der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und/oder der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk eines externen Mikrowellensignals S_ωnk vorzunehmen, die auf die Sensorelementschicht 14305 einwirken.
• Eine Verwendung einer linienhaften Sensorelementschicht 14305 als Sensorelement SE stellen beispielsweise die 22 und 44 beispielhaft dar. Grundsätzlich kann zum Ersten ein linienhaftes Sensorelement SE(14305) quer zur Richtung eines Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) angeordnet sein. Grundsätzlich kann zum Zweiten ein linienhaftes Sensorelement SE(14305) parallel zur Richtung eines Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) angeordnet sein und dabei, wenn es schmaler als der Abstand der Signalleitungen (1330, 6810, 6820) und kleiner als die Breite der ggf. vorhandenen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und der ggf. vorhandenen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 ist, mehrere Positionen relativ zu diesen Strukturen des jeweiligen Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) einnehmen. In dem Fall kann somit das parallel zum jeweiligen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6830, 6980) angeordnete linienhafte Sensorelement SE(14305) verschiedene Positionen relativ zum Wellenleiter(1380, 1880, 2380, 6830, 6980) annehmen. Ist das linienhafte Sensorelement SE(14305) jedoch in diesen Fällen breiter, so kommt dies dem Vorhandensein verschiedener idealer linienhafter Sensorelemente SE(14305) direkt benachbart und parallel zueinander gleich. Eine Kamera kann die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL dieser verbreiterten linienhaften Sensorelemente SE(14305) beobachten und eine nachfolgende Aufbereitungsvorrichtung 14330 bzw. eine Steuervorrichtung CTR, CTR2 können diese Signale der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL dieser linienhaften Sensorelemente SE(14305) in dem verbreiterten linienhaften Sensorelement SE(14305) mittels computerimplementierten Bildverarbeitungsverfahren trennen und zugehörige Messwerte ermitteln Im Falle der 22 und 44 ist die linienhafte Sensorelementschicht 14305 beispielhaft quer zur Richtung des Wellenleiters angeordnet. Eine solche quer zum Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) angeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305 bezeichnet daher das hier vorgelegte Dokument als querangeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305.
• Soll das Magnetfelderzeugungsmittel L_C mehrere Magnetfelderzeugungsmittel (L_{c_}1, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5) als Teilvorrichtungen des Magnetfelderzeugungsmittel L_C umfassen, die längs des Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) angeordnet sind, so kann bevorzugt eine linienhafte Sensorelementschicht 14305 auch längs dieses Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) ausgeformt sein. Eine solche längs des Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) angeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305 bezeichnet daher das hier vorgelegte Dokument als längsangeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305, die hier typischerweise eine Vielzahl von ineinander übergehenden Sensorelementen SE umfasst.
• Zunächst nehmen wir an, dass die längsangeordnete linienhafte Sensorelementschicht 14305. so schmal ist, dass sie einer der im Folgenden für die zuvor bereits erwähnten verschiedenen beispielhaften Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) möglichen Positionen einnehmen kann. Für alternative, hier nicht aufgeführte, insbesondere planare, Wellenleiter gelten die analogen Positionen.
• Hierzu diskutiert das hier vorgelegte Dokument beispielhaft die in dem hier vorgelegten Dokument bereits beispielhaft erwähnten Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980).
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Mikrostreifenleitung 1380 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340,
2. 2. auf dem linken Signalleiter 1330,
3. 3. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt drei Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Schlitzleitung 1880 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880
2. 2. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der Triplate-Leitung 2380 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. 2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. 3. auf dem Signalleiter 1330,
4. 4. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350
5. 5. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt fünf Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen der differentielle Mikrostreifenleitung 6880 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340,
2. 2. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
3. 3. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
4. 4. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
5. 5. auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass insgesamt sieben Positionierungen von längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 relativ zu den Leitungen und Leitungsflächen differenzielle Triplate-Leitung 2380 möglich sind:
1. 1. auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310,
2. 2. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340,
3. 3. auf dem linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830,
4. 4. in der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830.
5. 5. auf dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830,
6. 6. in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350,
7. 7. auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320.
• Mischformen durch Fehlplatzierungen und Vergrößerungen (Verbreiterungen) der betreffenden längsangeordneten linienhaften Sensorelementschichten 14305 sind möglich und von der Beanspruchung ausdrücklich umfasst. Die Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) können gerade oder nicht gerade auf dem Trägersubstrat 1360 ausgeformt sein. Die Breite der Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) kann längs der Sensorelementschicht 14305 variieren, wobei die Variationsstellen der Breite der Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) bevorzugt so ausgeformt sind, dass keine Stoßstellen durch variierende Wellenwiederstände der jeweiligen Wellenleiter in Folge der Variation der Breite der Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) entstehen. Bevorzugt weichen die Breiten der Signalleitungen (1330, 6810, 6820) und die Abstände der Signalleitungen (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) zueinander und die Breiten der ggf. vorhandenen nicht-leitenden linken Isolationslücken 2340 und der ggf. vorhandenen nicht-leitenden rechten Isolationslücken 2350 in einem ersten Bereich eines Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980), der Sensorelemente SE aufweist und/oder ganz oder teilweise von einer Sensorelementschicht 14305 bedeckt ist oder einer Sensorelementschicht 14305 und/oder einem Sensorelement SE wechselwirkt, von den Breiten der Signalleitungen (1330, 6810, 6820) und den Abstände der Signalleitungen (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) zueinander und den Breiten der ggf. vorhandenen nicht-leitenden linken Isolationslücken 2340 und der ggf. vorhandenen nicht-leitenden rechten Isolationslücken 2350 in einem zweiten Bereich eines Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980), der keine Sensorelemente SE aufweist und der nicht ganz oder teilweise von einer Sensorelementschicht 14305 bedeckt ist und nicht mit einer Sensorelementschicht 14305 und/oder einem Sensorelement SE wechselwirkt, ab. Bevorzugt sind diese Abweichungen so gestaltet, dass der Wellenwiderstand des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6880, 6980) im ersten Bereich vom Wellenwiderstand des zweiten Bereichs betragsmäßig um nicht mehr als 25% besser, um nicht mehr als 10%, besser um nicht mehr als 5%, besser um nicht mehr als 2%, besser um nicht mehr als 1%, besser, um nicht mehr als 0,5% abweicht.
• Das hier vorgelegte Dokument weist darauf hin, dass auch die Verwendung anderer, insbesondere planarer, Wellenleiter in funktionsäquivalenter Weise möglich ist.
• Auch können Wellenleiter, Funktionselemente der Streifenleitungstechnologie, wie Kapazitäten, Induktivitäten, Abzweigungen, Knicke, Kurven, Zirkulatoren, Wellenkoppler, Phasenschieber, Dickschichtwiderstände, Dünnfilmtransistoren, MEMS-Schalter etc. aufweisen.
• Werden nun zwei unmittelbar nebeneinander liegende längsangeordnete linienhaften Sensorelementschichten 14305 verwendet, so können diese zwei oder mehr der oben aufgeführten Positionierungen gegenüber dem jeweiligen Wellenleiter gleichzeitig aufweisen.
• Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet eine solche Sensorelementschicht 14305 dann als längsangeordnete flächenhafte Sensorelementschicht 14305. Werden nun mehrere unmittelbar nebeneinander liegende längsangeordnete linienhaften Sensorelementschichten 14305 verwendet, die alle der oben aufgeführten Positionierungen gegenüber dem jeweiligen Wellenleiter gleichzeitig aufweisen, so bezeichnet das hier vorgelegte Dokument eine solche Sensorelementschicht 14305 dann als flächenhafte Sensorelementschicht 14305.
• Vorzugsweise hängt dann der Betrag der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die die flächenhafte Sensorelementschicht 14305 durchflutet, von der Position längs des jeweiligen Wellenleiters ab.
• Ganz besonders bevorzugt verwendet die vorgeschlagene Vorrichtung ein statisches Magnetfelderzeugungsmittel 14319(L_C), beispielsweise in Form eines Permanentmagneten PM. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM als statisches Magnetfelserzeugungsmittel 14319(L_C) der eine zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad erzeugt, die vorzugsweise von der Koordinate x längs der benutzten Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) abhängt. Besonders bevorzugt ist diese Abhängigkeit der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad von der Koordinate x längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) im Bereich der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 linear abhängig von der Koordinate x längs des benutzten Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV): $$B_{ad}\left(x\right)\approx B_{ad0}+k\times x$$

  
• Hierbei ist B_ad0 eine für den verwendeten Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM(14319) spezifischen Offset-Konstante. x ist die Koordinate längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV). k ist eine Proportionalitätskonstante für den verwendeten Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM(14319) im Bereich der flächenhaften Sensorelementschicht 14305. In dem Beispiel der 143 ist k willkürlich negativ gewählt. Natürlich können statt dieses linearen Zusammenhangs auch Polynome eine höheren Grades als 1 mit komplexeren Abhängigkeiten der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad von der Koordinate x längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) im Bereich der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 verwendet werden.
• Durch die quasikontinuierliche Verteilung des Betrags der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad von der Koordinate x längs des betreffenden Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV) entsprechend B_ad(x) steigt die Dimensionalität des Sensorelement SE quasi ins unendliche. Sie wird letztlich nur durch die Granularität der Diamant-Nano-Kristalle ND im Sensorelement SE, hier der Granularität der Kristalle / Diamant-Nano-Kristalle ND in der flächenhaften Sensorelementschicht 14305, begrenzt. Es handelt sich also immer noch um ein vektorielles Sensorelement SE mit extrem hoher Dimensionalität. Der Übergang ist ähnlich dem Übergang vom einer Fourier-Reihe zum Fourier-Intergral.
• Dementsprechend können die bis hierher vorgestellten Auswertevorrichtungen und Methoden dieses Problem in der Regel nicht mehr adäquat lösen.
• Das hier vorgelegte Dokument schlägt daher vor, statt diskreter Sensorelementkanäle eine Magnetfeldkamera für die Auswertung zu verwenden. Hierzu verweist das hier vorgelegte Dokument auf die noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 10 2023 100 856.0 , DE 10 2023 100 857.9 , DE 10 2023 111 858.7 und DE 10 2023 111 859.5 .
• Eine wesentliche Idee des hier vorgelegten Dokuments ist, eine solche Magnetfeldkamera, wie sie in diesen Dokumenten beschrieben ist, mit einem Wellenleiter, insbesondere einem planaren Wellenleiter und/oder insbesondere mit einem der hier diskutierten Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV), und einem der hier vorgestellten Systeme zu kombinieren und die Verteilung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL in der Fläche der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 innerhalb des sich ergebenden Gesamtsystems als zweidimensional vektorielle Fluoreszenzstrahlung aufzufassen und mittels einer Kamera, insbesondere einer CMOS-Kamera, zu erfassen und durch die Steuerungsvorrichtung CTR bzw. eine Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder eine Auswertevorrichtung 14330 unter Benutzung von computerimplementierten Bildverarbeitungsalgorithmen auszuwerten um auf Messwerte, insbesondere die Position der Spitze 30 der V-Formation (22, 25) und/oder daraus abgeleitete Werte, zu schließen. Bevorzugt umfassen die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Steuervorrichtung CTR ein Speichermedium (RAM, NVM), dass diese computerimplementierten Bildverarbeitungsalgorithmen auf die Ausgangsdaten der Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 anwendet, um Messwerte und/oder Messwertgruppen zu ermitteln und auf einem Bildschirm 14332 darzustellen und/oder für die Verarbeitung durch ein übergeordnetes Rechnersystem (CTR2, 14329) bereitzustellen oder an ein solches übergeordnetes Rechnersystem (CTR2, 14329) zu übertragen.
• Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV unter Verwendung von computerimplementierten Bildverarbeitungs- und/oder Mustererkennungsalgorithmen einen oder mehrere der folgenden Messwerte bzw. Messwertgruppen:
1. 1. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. 2. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. 3. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. 4. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. 5. Informationen über die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. 6. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. 7. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. 8. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0,
• Nach weiteren Messungen können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 auch hier auf einen oder mehrere der folgenden Werte schließen:
• 9. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
• 10. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
• 11. Informationen über die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
• 12. Informationen über die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
• 13. Informationen über die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
• 14. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
• 15. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
• 16. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
• 17. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
• 18. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
• 19. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
• 20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
• 21. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
• 22. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
• 23. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
• 24. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
• 25. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
• 26. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;
• Als Beispiel wird hier die Ermittlung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk erläutert:
• Besonders bevorzugt ist, dass die Relation B_ad(x) eine bijektive Funktion ist. Für die Ermittlung einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad können dann die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV in einem ersten Schritt eine Intensitätskurve I_fl(x) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL längs eines Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980, 6830_I, 6830_II, 6830_III, 6830_IV), beispielsweise des ersten Wellenleiters (6830_I), mit den Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 für eine erste Mikrowellenfrequenz ω_{µW_1} aufnehmen. Da die Relation B_ad(x) des Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM(14319) bekannt und umkehrbar und eine Funktion von x ist, können die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV die Umkehrfunktion x(B_ad) bestimmen und in eine für eine bei ω_nk=0Hz bestimmte Kalibrationskurve I_fl(x) einsetzen und erhalten so eine Kurve I_fl(B_ad) für diese eine Mikrowellenfrequenz ω_{µW_1}. Vorzugsweise wurde zuvor das gesamte Intensitätsfeld I_fl(ω_µW, B_ad) in einem Kalibrationsvorgang bestimmt, sodass Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV vorzugsweise über die entsprechenden Daten in einem Speicher (RAM, NVM) der Vorrichtung verfügen. Wird nun beispielsweise einem bekannten ersten Mikrowellensignal µW_G_I mit der ersten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} der ersten internen Mikrowellenquelle µW_G_I innerhalb der ersten Mikrowellenquelle µWG_I (Siehe 145) in einem ersten Mixer µW_MX_I der ersten Mikrowellenquelle µWG_I ein Signal S_ωnk mit einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk zugemischt, so entsteht ein erstes Mikrowellenmischsignal µW_MX_I. Ein erster Mikrowellenfilter µW_F_I (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_I}-ω_nk und ω_{µW_I}+ω_nk entstehenden Transienten im ersten Mikrowellenmischsignal gW_MX_I. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I (Siehe 145) bei einem Tiefpass als ersten Mikrowellenfilter µW_F_I kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I (Siehe 145) bei einem Hochpass als erster Mikrowellenfilter µW_F_I größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (Siehe 145).
• Hierdurch können in einem dritten Schritt die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV die Position der unteren Resonanzkante 22 in der erfassten Kurve I_fl(B_ad) als Wert der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad,22 für diese untere Resonanzkante 22 ermitteln. Dies kann beispielsweise durch Bildung eines Kreuzkorrelationsintegrals zwischen der erfassten Kurve I_fl(B_ad) und einer Referenzkurve I_{fl_ref}(B_ad) für S_ωnk konstant geschehen. $$K\left(B_{ad}\right)={\displaystyle \int {}_{B_{ad\_min}}^{B_{ad\_max}}}{I}_{fl}\left(B_{ad}\right)\circ I_{fl\_ref}\left(B_{ad\_max}-B_{ad}\right)d{B}_{ad}$$

  
• Wird nur eine untere Referenzkante gesucht, so liegt diese typischerweise bei der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad,22 mit dem Maximum der Korrelation K(B_ad).
• In einem vierten Schritt können dann die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV daraus dann eine Mikrowellenfrequenz ω_µW22=ω_µW(B_ad,22) für die Lage der unteren Resonanzkante 22 bestimmen.
• Je nach Art des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I (Hochpass oder Tiefpass) können dann die Auswertevorrichtung 14330 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV daraus dann mittels - ω_nk = ω_µW22 - ω_{µW_I} bzw. ω_nk =ω_{gW_I} - ω_µW22 die unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_nk bestimmen.
• In 143 ist links des Trägersubstrats 1360 ein XY-Diagramm zur Verdeutlichung des beispielhaften, möglichen Zusammenhangs B_ad(x) dargestellt. Natürlich kann auch k=0 gelten, wenn kein Gradient der magnetischen Flussdichte in der jeweiligen Anwendung gewünscht ist.
• Der linienhafte Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980) kann im Bereich der der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 nicht nur gerade, sondern auch krumm und/oder ringförmig und/oder ringsegmentförmig und/oder abknickend ausgeführt sein. Weist beispielsweise der linienhafte Wellenleiter (1380, 2380, 1880, 6830, 6980) im Bereich der der flächenhaften Sensorelementschicht 14305 zwei seriell hintereinander verschaltete Abschnitte des linienhaften Wellenleiters (1380, 2380, 1880, 6830, 6980) auf, die vorzugsweise in diesen Abschnitten gerade sind und die beispielsweise in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind (siehe 152), so können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV durch ein computerimplementiertes Bildverarbeitungsverfahren auf die Polarisationsrichtung und Frequenz von extern einfallender Mikrowellenstrahlung bzw. anderer elektromagnetischer Strahlung schließen, deren Mischfrequenz mit der Mikrowellenfrequenz des Mikrowellensignals µW im Messbereich der paramagnetischen Zentren bzw. der NV-Zentren der Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. der entsprechenden funktionsäquivalenten Kristalle liegt.
• Im Folgenden erläutert das hier vorgelegte Dokument nochmals der Vollständigkeit halber die Funktionsweise der hier vorgeschlagenen Vorrichtung näher:
• Die Lichtquelle LED emittiert als beispielhafte Pumpstrahlungsquelle Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und möglicherweise unerwünschte elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche. Optional kann wieder ein erster Signalgenerator G1 ein LED-Modulationssignal S5w mit einer LED-Modulationsfrequenz f_LED erzeugen. Vorzugsweise steuert die Steuervorrichtung CTR den ersten Signalgenerator G1 über den Datenbus DB. Ein Lichtquellentreiber LDRV versorgt bevorzugt zumindest Zeitweise in Abhängigkeit von dem optionalen LED-Modulationssignal S5w und/oder in Abhängigkeit von Steuerungsdaten der Steuervorrichtung CTR, die die Steuervorrichtung CTR über den Datenbus DB an den Lichtquellentreiber LDRV übermittelt, die Lichtquelle LED mit elektrischer Energie. Typischerweise können das LED-Modulationssignal S5w und/oder die Steuerungsdaten der Steuervorrichtung LED also die Intensität der Pumpstrahlung LB, die die Lichtquelle LED emittiert modulieren. Im Extremfall können das LED-Modulationssignal S5w und/oder die Steuerungsdaten der Steuervorrichtung LED also die Emission der Pumpstrahlung LB, die die Lichtquelle LED insbesondere in Abhängigkeit von einem computerimplementieren Lichterzeugungsprogramm in einem Speicher RAM, NVM der Vorrichtung, dass die Steuervorrichtung CTR zumindest zeitweise ausführt, an- und ausschalten. Ein optionales optischer Shortpass-Filter 14304 lässt bevorzugt nur die Pumpstrahlung LB mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Lichtquelle LED passieren und hält bevorzugt die elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche zurück. Sofern die Lichtquelle LED keine unerwünschte elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche emittiert, ist dieses optische Shortpass-Filter 14304 nicht notwendig. Eine optionale, vorzugsweise vorhandene Beleuchtungsoptik 14303 sorgt dafür, dass die Pumpstrahlung LB die Sensorelementschicht 14305 möglichst homogen ausleuchtet. Die Beleuchtungsoptik 14303 kann ein oder mehrere optische Funktionselemente wie Linsen, Blenden, Lichtwellenleiter, Prismen etc., wie sie in jedem Lehrbuch der technischen Optik zu finden sind, umfassen. Die Form der Linsen und/oder Spiegel und sonstigen optischen Funktionselemente der Beleuchtungsoptik 14303 ist vorzugsweise so berechnet und ausgeformt, dass bei einer bekannten Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle LED die Ausleuchtung der Sensorelementschicht 14305 mit Pumpstrahlung LB homogen ist. Diese optischen Funktionselemente können auch Funktionselemente der diffraktiven Optik wie photonische Kristalle, dielektrische Spiegel, Hologramme etc. umfassen. Das hier vorgelegte Dokument verweist hier beispielhaft auf die Dokumente Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik” Wiley-VCH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009
• Die Sensorelementschicht 14305 ist vorzugsweise auf dem mechanischen Trägersubstrat 1360, beispielsweise einer ebenen Fläche 14316, aufgebracht. Die ebene Fläche kann insbesondere durch ein Dielektrikum 14340 erzielt werden, dass Unebenheiten der Wellenleiter (1360, 1880, 2380, 6880, 6980, 6980_1, 6980_II, 6980_III, 6980_IV) ausgleicht. Vorzugsweise ist die Vorrichtung in ein Gehäuse 14308 eingebaut. Das Material Gehäusewand des Gehäuses 14308 ist in diesem Bereich bevorzugt nicht magnetisch und beeinflusst bevorzugt das magnetische Feld vorzugsweise im Wesentlichen nicht. Typischerweise umfasst das Trägersubstrat 1360 Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder aus halbleiten Materialien, wie beispielsweise Stücke von Platinenmaterialien oder Stücke von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder Stücke von Glas-Wafern oder ein Stücke von Keramik-Wafern und/oder Stücke von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücken von MEMS-Wafern und/oder Stücke mikroelektronischen Schaltungen und/oder beispielsweise Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücken von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente. Die Sensorelementschicht 14305 umfasst bevorzugt eine Vielzahl zufällig und vorzugsweise gleichverteilt orientierter Kristalle mit paramagnetischen Zentren bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren. Bevorzugt umfasst die Sensorelementschicht 14305 ein Trägermaterial TM einer kolloidalen Mischung KL, in das die Kristalle mit paramagnetischen Zentren bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren eingebettet sind. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 14305 ein ausgehärtetes Trägermaterial TM einer ausgehärteten kolloidalen Mischung KL. Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 14305 ein mittels elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 einer Aushärtewellenlänge λ_H ausgehärtetes Trägermaterial TM einer ausgehärteten kolloidalen Mischung KL. Die Sensorelementschicht 14305 umfasst ganz besonders bevorzugt eine Vielzahl zufällig und vorzugsweise gleichverteilt orientierter Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren. Bei den paramagnetischen Zentren kann es sich bei der Verwendung von Diamant als Kristallmaterial der Diamant-Nano-Kristalle ND beispielsweise um NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder TiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder SnV-Zentren und/oder NiN4-Zentren und/oder PbV-Zentren und/oder ST1-Zentren handeln. Andere paramagnetische Zentren und/oder Kristallmaterialien erscheinen funktionsäquivalent möglich. Die Pumpstrahlung LB besitzt bei der Verwendung von NV-Zentren in Dimant als Kristalle der Sensorelementschicht 14305 bevorzugt eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Im Falle der Verwendung von NV-Zentren in Diamant oder in Diamanten der Sensorelementschicht 14305 ist eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B beispielsweise als Lichtquelle LED mit 520nm Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp geeignet. Bei der Verwendung von NV-Zentren in Diamantkristallen als Diamant-Nano-Kristalle ND in der Sensorelementschicht 14305 als paramagnetische Zentren der Sensorelementschicht 14305 emittieren die NV-Zentren der Sensorelementschicht 14305 typischerweise bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB der oben beschriebenen Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer typischen Fluoreszenzwellenlänge λ_fl von ca. 637nm.
• Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 14305 nach dem Aushärten des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL für elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND und/oder der NV-Zentren der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelementschicht 14305 transparent.
• Bevorzugt ist das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL der Sensorelementschicht 14305 nach dem Aushärten des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL für elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Lichtquelle LED zur Anregung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND und/oder der NV-Zentren der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelementschicht 14305 transparent.
• Eine abbildende Optik 14307 erfasst bevorzugt das Bild der ortsabhängigen Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl, das die Sensorelementschicht 14305 mittels der paramagnetischen Zentren, also beispielsweise mittels der NV-Zentren, in der Sensorelementschicht 14305 bei Anregung durch die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp erzeugt.
• Die abbildende Optik 14307 kann ein oder mehrere optische Funktionselemente wie Linsen, Blenden, Lichtwellenleiter, Prismen, Spiegel, Planspiegel, Konvex- und Konkavspiegel etc., wie sie in jedem Lehrbuch der technischen Optik zu finden sind, umfassen. Diese optischen Funktionselemente können insbesondere auch Funktionselemente der diffraktiven Optik wie phononische Kristalle, dielektrische Spiegel, Hologramme etc. umfassen. Das hier vorgelegte Dokument verweist hierzu beispielhaft auf die Dokumente Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik” Wiley-VCH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009.
• Ein optisches Longpass-Filter F1(14306) lässt bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl und damit die Fluoreszenzstrahlung FL passieren. Das optische Longpass-Filter F1(13406) blockiert bevorzugt die Passage anderer elektromagnetische Strahlung, beispielsweise solcher mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, und damit die Passage der Pumpstrahlung LB. Hierdurch kann die abbildende Optik 14307 das Bild der Intensitätsverteilung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL über die Sensorelementschicht 14305 im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl abgetrennt von anderen Strahlungsbildern anderer Wellenlängen erfassen und auf die n × m Fotodetektoren PD des n × m Lichtsensorarrays 14301 der Fluoreszenzkamera abbilden. Beispielsweise kann die Abbildende Optik Linsen und/oder Lichtwellenleiterbündel als vektorielle Lichtwellenleiter LWL mit Lichtwellenleitern als Lichtwellenleiterbündelkomponenten umfassen. n und m sind hier ganze positive Zahlen. Bei dem Lichtsensorarray 14301 handelt es sich bevorzugt im einen CMOS-Chip, noch stärker bevorzugt um eine mikrointegrierte CCD-Fotodetektorschaltung, die vorzugsweise eine Auswerteelektronik umfasst. Da die Intensität I_ist(x) der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 lokal in der Sensorelementschicht 14305 von der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und der Mikrowellenfrequenz ω_µW(x) am jeweiligen Ort x des jeweiligen paramagnetischen Zentrums in der Sensorelementschicht 14305 abhängt, entspricht das Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist(x) der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL über die Sensorelementschicht 14305 einem Magnetflussdichtebetragsbild des Feldes der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ, das die Sensorelementschicht 14305 durchflutet, bzw. einem Mikrowellenfrequenzbetragsbild, dass nichtlinear von der Verteilung der Mikrowellenfrequenzen der Mikrowellenstrahlung im Bereich der Sensorelementschicht 14305 abhängt. Da in der Regel die Dichteverteilung der paramagnetischen Zentren in der Sensorelementschicht 14305 und/oder die Ausleuchtung der Sensorelementschicht 14305 mit Pumpstrahlung LB und/oder die Erfassung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung FL über die Fläche der Sensorelementschicht 14305 bei allem Bemühen nicht ganz homogen zu fertigen sind, hat es sich bewährt, durch Kalibrationsmessungen das System vor dem ersten Gebrauch zu kalibrieren. Zur Verarbeitung der Messwerte der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 erfassen Auswertelektroniken 14315 des Lichtsensorarrays 14301 die Messwerte des Signale der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und bilden daraus insbesondere durch Verstärkung und/oder Filterung die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301. Diese Auswertelektroniken 14315 des Lichtsensorarrays 14301 entsprechen der Funktion des ersten Verstärkers V1 in den zuvor diskutierten Sensorelementkanälen. Die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 entsprechen analog dazu den Empfangssignalen S0 der zuvor diskutierten Fotodetektoren PD. Die Auswertung kann nun jedoch typischerweise aufgrund der hohen Dimensionalität nicht mehr mittels eines einfachen Mehrfachkorrelators LIV durchgeführt werden, der ggf. auch noch kanalweise zu Verfügung gestellt wird. Das hier vorgelegte Dokument schlägt stattdessen vor, die Analyse mittels eines computerimplementierten Bild- und/oder Mustererkennungsprogramms, das in einem Speicher (RAM, NVM) der Vorrichtung abgelegt ist und von der einer Aufbereitungsvorrichtung 14330 als Steuervorrichtung CTR ausgeführt wird, durchzuführen.
• Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331(S0) der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 kann optional mittels einer Ansteuervorrichtung LCTR für weitere Magnetfelderzeugungsmittel L_C steuern, wenn diese nicht nur den Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM umfassen. Bei den weiteren Magnetfelderzeugungsmitteln L_c kann es sich beispielsweise wieder um Flachspulen 2520 (L_C) handeln, die von der Ansteuervorrichtung LCTR für das weitere Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Strom bestromt werden.
• Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 erzeugt aus den die Ausgangssignalen 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 vorzugsweise ein Bild der Intensitätsverteilung der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305. Aufgrund der zuvor dargestellten Zusammenhänge stellen das Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 ein Magnetflussdichtenbetragsbild des Feldes der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ in der Sensorelementschicht 14305 dar. Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 kann dieses Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 beispielsweise direkt mittels der Schnittstellenschaltung 14336 über einen Datenbus 14329 an ein weiteres und/der übergeordnetes Rechnersystem 14328(CTR2) übertragen. Das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328(CTR2) kann der Bedienung des Sensorsystems 14321 dienen. Bei dem weiteren und/der übergeordneten Rechnersystem 14328 kann es sich um eine weiter Steuervorrichtung CTR2 des Sensorsystems 14321 handeln. Beispielsweise kann das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328 zur Bedienung des Sensorsystems 14321 aus dem von der Auswertevorrichtung 14330 über eine Datenschnittstelle 14336 und einen Datenbus 14329 an das das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328 übertragene Bild der Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 eine ein- oder zweioder dreidimensionale Darstellung der Verteilung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ in der Sensorelementschicht 14305. In dem Beispiel der 143 sind auf einer ersten Oberfläche des Trägersubstrats 1360 beispielhaft vier Wellenleitungen, hier beispielhaft vier beispielhafte differentielle Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV), aufgebracht. In dem Beispiel der 143 bedeckt das Dielektrikum 14340 die Signalleitungen (6810, 6820) der Tri-Plate-Leitung 6980 dieser Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV) und die jeweilige elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die jeweilige elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 und füllt beispielhaft zur Planarisierung die jeweilige nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 und die jeweilige nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 und die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem jeweiligen linken Signalleiter 6810 und dem jeweiligen rechten Signalleiter 6820 des jeweiligen differentiellen Signalleiters 6830 auf, sodass sich eine im Wesentlichen glatte Zwischenoberfläche 14316 ergibt, auf der die Sensorelementschicht 14305 beispielhaft aufgebracht ist. In dem Beispiel der 143 dient das Dielektrikum 14340 somit auch zu dem Zweck eine planare Oberfläche 14316 für das Aufbringen der Sensorelementschicht 14305 auf das Trägersubstrat 1360 sicherzustellen, um die Artefakte in der computerimplementierten Bild- und Mustererkennung zu reduzieren. Das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328 kann beispielweise als weitere Steuervorrichtung CTR2 des Sensorsystems 14321 die empfangenen Bilder und/oder die extrahierten Messwerte auf dem Bildschirm 14332 darstellen.
• Der Datenbus 14329 dient dabei der Herstellung der Datenverbindung zwischen der Aufbereitungsvorrichtung 14330(CTR) für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 (Empfängerausgangssignale S0 bzw. digitalisierte Empfängerausgangssignale S1 bzw. analoge Empfängerausgangssignale S1) und dem weiteren und/der übergeordneten Rechnersystem 14328(CTR2) zur Bedienung des Sensorsystems 14321. Die von außen auf die Sensorelementschicht 14305 einwirkenden externen magnetischen Flussdichten B_ext, die zur die Sensorelementschicht 14305 beeinflussenden Gesamtflussdichte B_Σ beitragen, und die externe Mikrowellenstrahlung S_ωnk beeinflussen durch Superposition die Intensitätsverteilung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305. und damit die Bilder, die die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 als Bilder der Intensitätsverteilung der der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der Sensorelementschicht 14305 beispielsweise direkt mittels der Schnittstellenschaltung 14336 über einen Datenbus 14329 an das weitere und/der übergeordnete Rechnersystem 14328(CTR2) überträgt.
• Um mit einem Bild möglichst viele Daten zu erfassen verfügt die beispielhafte Vorrichtung über beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV). Vorzugsweise sind die beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) Teil eines vektoriellen Mikrowellensignalquelle µW. Jede dieser beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) erzeugt in dem Beispiel eines von vier Mikrowellensignalen (µW_I, µW_II, µW_III, µW_IV). D.h. die vektorielle Mikrowellensignalquelle µW erzeugt ein vektorielles Mikrowellensignal µW, das diese beispielhaft vier Mikrowellensignalquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) beispielsweise umfasst. Auf dem Trägersubstrat 1360 befinden sich beispielhaft vier Wellenleitungen, hier beispielhaft vier Triplate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV).
• In dem Beispiel der 143 speist die erste Mikrowellenquelle µWG_I das erste Mikrowellensignal µW_I in die erste Wellenleitung, hier eine erste Tri-Plate-Leitung 6980_I ein.
• In dem Beispiel der 143 speist die zweite Mikrowellenquelle µWG_I das zweite Mikrowellensignal µW_II in die zweite Wellenleitung, hier eine zweite Tri-Plate-Leitung 6980_II ein.
• In dem Beispiel der 143 speist die dritte Mikrowellenquelle µWG_III das dritte Mikrowellensignal µW_III in die dritte Wellenleitung, hier eine dritte Tri-Plate-Leitung 6980_III ein.
• In dem Beispiel der 143 speist die vierte Mikrowellenquelle µWG_IV das vierte Mikrowellensignal µW_IV in die vierte Wellenleitung, hier eine vierte Tri-Plate-Leitung 6980_IV ein.
• Die vier Wellenleitungen, hier in dem Beispiel der 143 die beispielhaften vier Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV), bilden zusammen eine vektorielle Wellenleitung, hier eine vektorielle Tri-Plate-Leitung 6980, die die beispielhaften vier Tri-Plate-Leitungen (6980_I, 6980_II, 6980_III, 6980_IV) in dem Beispiel der 143 umfasst.
• In dem Beispiel der 143 speist die vektorielle Mikrowellenquelle µWG das vektorielle Mikrowellensignal µW in die vektorielle Wellenleitung, hier eine vektorielle Tri-Plate-Leitung 6980 ein.
• In dem Beispiel der 143 erzeugt die erste Mikrowellenquelle µWG_I das erste Mikrowellensignal µW_I mit einer ersten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I}.
• In dem Beispiel der 143 erzeugt die zweite Mikrowellenquelle µWG_II das zweite Mikrowellensignal µW_II mit einer zweiten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II}.
• In dem Beispiel der 143 erzeugt die dritte Mikrowellenquelle µWG_III das dritte Mikrowellensignal µW_III mit einer dritten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III}.
• In dem Beispiel der 143 erzeugt die vierte Mikrowellenquelle µWG_IV das vierte Mikrowellensignal µW_IV mit einer vierten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV}.
• Die erste Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} und die zweite Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II} und die dritte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III} und die vierte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV} können zusammen als vektorielle Mikrowellenfrequenz ω_µW aufgefasst werden.
• In dem Beispiel der 143 erzeugt die vektorielle Mikrowellenquelle µWG das vektorielle Mikrowellensignal µW somit mit einer vektorielle Mikrowellenfrequenz ω_µW,
• Um ein Maximum an Informationen erfassen zu können, sind die erste Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} und die zweite Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II} und die dritte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III} und die vierte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV} vorzugsweise untereinander verschieden.
• Diese vier Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) definieren dann in 2 vier senkrechte virtuelle Linien, auf denen die Arbeitspunkte liegen müssen. (Siehe nachfolgende 144.)
• Durch die Verwendung eines Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM, werden diese vertikalen Linien tatsächlich als Messwerte sichtbar und können durch ein computerimplementiertes Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren aus den Bildern des Lichtsensorarray 14301 direkt extrahiert werden. Bevorzugt führen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) das computerimplementierte Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren aus. Bevorzugt befinden sich die Programmdaten mit dem Programmcode für das computerimplementierte Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren in einem Speichermedium, beispielsweise in einem Speicher (RAM, NVM) des Systems. Bevorzugt führen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) den Programmcode für das computerimplementierte Mustererkennungs- und/oder Bildverarbeitungsverfahren in einem Speichermedium, beispielsweise in einem Speicher (RAM, NVM) des Systems bei Ausführung dieser Verfahren aus.
• Ein optionaler erster zweiter Signalgenerator G2_I erzeugt ein erstes Mikrowellenmodulationssignal S5m_I mit einer ersten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_I}.
• Ein optionaler zweiter zweiter Signalgenerator G2_II erzeugt ein zweites Mikrowellenmodulationssignal S5m_II mit einer zweiten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_II}.
• Ein optionaler dritter zweiter Signalgenerator G2_III erzeugt ein drittes Mikrowellenmodulationssignal S5m_III mit einer dritten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_III}.
• Ein optionaler vierter zweiter Signalgenerator G2_IV erzeugt ein viertes Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV mit einer vierten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_IV}.
• Bevorzugt ist der Kehrwert der ersten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_I} ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
• Bevorzugt ist der Kehrwert der zweiten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_II}, ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
• Bevorzugt ist der Kehrwert der dritten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_III} ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
• Bevorzugt ist der Kehrwert der vierten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_IV} ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholperiode des Lichtsensorarrays 14301. (Englisch: Frame Rate)
• Dies vermeidet Alaising-Effekte.
• Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die ersten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_I} des ersten Mikrowellenmodulationssignals S5m_I des ersten zweiten Signalgenerators G2_I über den Datenbus DB einstellen.
• Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die zweiten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_II} des zweiten Mikrowellenmodulationssignals S5m_II des zweiten zweiten Signalgenerators G2_II über den Datenbus DB einstellen.
• Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die dritten Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_III} des dritten Mikrowellenmodulationssignals S5m_III des dritten zweiten Signalgenerators G2_III über den Datenbus DB einstellen.
• Die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) können typischerweise die vierte Mikrowellenmodulationsfrequenz f_{µW_IV} des vierten Mikrowellenmodulationssignals S5m_IV des vierten zweiten Signalgenerators G2_IV über den Datenbus DB einstellen.
• Das optionale erste Mikrowellenmodulationssignal S5m_I kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des ersten Mikrowellensignals µW_I modulieren.
• Das optionale zweite Mikrowellenmodulationssignal S5m_II kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des zweite Mikrowellensignals µW_II modulieren.
• Das optionale dritte Mikrowellenmodulationssignal S5m_III kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des dritte Mikrowellensignals µW_III modulieren.
• Das optionale vierte Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV kann typischerweise, wenn vorhanden, die Amplitude des vierten Mikrowellensignals µW_IV modulieren.
• Bevorzugt übermittelt der erste zweite Signalgenerator G2_I das erste Mikrowellenmodulationssignal S5m_I auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
• Bevorzugt übermittelt der zweite zweite Signalgenerator G2_II das zweite Mikrowellenmodulationssignal S5m_II auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
• Bevorzugt übermittelt der dritte zweite Signalgenerator G2_III das dritte Mikrowellenmodulationssignal S5m_III auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
• Bevorzugt übermittelt der erste vierte Signalgenerator G2_IV das vierte Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV auch an die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328).
• Sofern eine solche Modulation entsprechend dem vektoriellen Mikrowellenmodulationssignal S5m stattfindet, berücksichtigen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und ggf. über diese indirekt an das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) den jeweiligen vektoriellen Wert des vektoriellen Mikrowellenmodulationssignals S5m bei der Ausführung der computerimplementierten Bilderkennungsverfahren und/oder Mustererkennungsverfahren.
• Nach der Auswertung eines oder mehrerer Bilder des Lichtsensorarrays 14301, ermitteln die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) bevorzugt einen Verfeinerungsbedarf, um die Messergebnisse in ihrer Präzision zu verbessern. Hierfür führen bevorzugt die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise ein computerimplementiertes Bayes'sche Optimierungsverfahren durch. Bevorzugt ist der Programmcode für das beispielhafte Bayes'sche Optimierungsverfahren in einem Speichermedium der Vorrichtung, insbesondere einem Speicher (RAM, NVM), abgelegt. Bevorzugt führen die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) diesen Programmcode bei Ausführung des computerimplementierten Bayes'sche Optimierungsverfahrens durch.
• Während des beispielhaften Bayes'sche Optimierungsverfahrens können die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise über den Datenbus DB neue vektorielle Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) in der vektoriellen Mikrowellenquelle µW einstellen und so das Diagramm erfasste der 2 an interessierenden Punkten andere Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I} ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) geeignet verfeinern.
• Während des beispielhaften Bayes'sche Optimierungsverfahrens können die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise über den Datenbus DB andere zusätzliche magnetische Flussdichten B_ad einstellen, die die Magnetfelderzeugungsvorrichtung L_c erzeugt und die zur Gesamtflussdichte B_Σ jeweils beiträgt.
• Hierdurch können die Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) den Erfassungsbereich in der 2 nach oben oder unten verschieben und so signifikantere Stellen, wie beispielsweise den Punkt der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 und der Nullpunktsflussdichte B₀, in den Erfassungsbereich bringen. Solche Positionen sind besonders leicht zu erkennen. Hierdurch kann die Sensorvorrichtung sehr schnell die Präzision der Messwerte verbessern und durch die Ermittlung der Lage der Kurve der 2 in einem Flussdichte-Mikrowellenfrequenzdiagramm die Parameter einer externen magnetischen Flussdichte B_ext und einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk eines von extern einwirkenden Mikrowellenfeldes insbesondere durch Mischung mit einer Mischfrequenz ermitteln.
• Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR (Aufbereitungsvorrichtung 14330) und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) unter Verwendung der besagten computerimplementierten Bildverarbeitungs- und/oder Mustererkennungsalgorithmen einen oder mehrere der folgenden Messwerte bzw. Messwertgruppen:
1. 1. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren Resonanzkante 22,
2. 2. Informationen über die wahrscheinliche Lage der unteren mittleren Resonanzkante 23,
3. 3. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen mittleren Resonanzkante 24,
4. 4. Informationen über die wahrscheinliche Lage der oberen Resonanzkante 25,
5. 5. Informationen über die wahrscheinliche Lage des mittleren Resonanzminimums 29,
6. 6. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der wirksamen Offsetflussdichte B_off,
7. 7. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsflussdichte B₀,
8. 8. Informationen über den wahrscheinlichen Wert der Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0,
• Nach weiteren Messungen können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 und/oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) auch hier auf einen oder mehrere der folgenden Werte schließen:
• 9. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 64 der magnetischen Flussdichte B₆₁, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
• 10. Informationen über den wahrscheinlichen Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist, an einem oder mehreren Arbeitspunkten,
• 11. Informationen über die wahrscheinliche Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist,
• 12. Informationen über die wahrscheinliche Steigung 67 der Kurve an einem oder mehreren Arbeitspunkten;
• 13. Informationen über die Polynomkoeffizienten der Polynomapproximation 127 der Kurve in einigen Arbeitspunkten,
• 14. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₂,
• 15. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₃,
• 16. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₄,
• 17. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen wirksamen magnetischen Flussdichte B₂₅,
• 18. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer wirksamen magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉,
• 19. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;
• 20. den wahrscheinlichen Wert einer unteren Mikrowellenfrequenz ω_µW22;
• 21. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unteren mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW23;
• 22. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen mittleren Mikrowellenfrequenz ω_µW24;
• 23. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer oberen Mikrowellenfrequenz ω_µW25;
• 24. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW29;
• 25. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;
• 26. Informationen über den wahrscheinlichen Wert einer Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;
• Figur 144
• 144 zeigt das Diagramm der 2, wobei nun beispielhaft vier beispielhafte Mikrowellenfrequenzen (ω_{µW_I}, ω_{µW_II}, ω_{µW_III}, ω_{µW_IV}) eingezeichnet sind, mit denen beispielsweise eine Vorrichtung entsprechend der 143 die Messwerte der Intensität der I_fl(B_ad) Fluoreszenzstrahlung FL längs der vier eingezeichneten senkrechten Linien für verschiedene zusätzliche Beträge der magnetischen Flussdichte B_ad ermittelt. Hierdurch können die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 den ersten Arbeitspunkt 14401 mit den Werten B₂₂, ω_µW,22=ω_{µW_I} und den zweiten Arbeitspunkt 14402 mit den Werten B₂₂, ω_µW,22=ω_{µW_II} auf der unteren Resonanzkante 22 ermitteln.
• Außerdem können hierdurch die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV bzw. eine Auswertevorrichtung 14330 den dritten Arbeitspunkt 14403 mit den Werten B₂₅, ω_µW,25=ω_{µW_III} und den vierten Arbeitspunkt 14404 mit den Werten B₂₂, ω_µW,25=ω_{µW_IV} auf der oberen Resonanzkante 25 ermitteln. Es ist leicht zu erkennen, dass sich für Mikrowellenfrequenzen ω_µW, die größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 sind auch Schnittpunkte der vertikalen Linien mit der unteren mittleren Resonanzkante 23, mit der oberen mittleren Resonanzkante 24 und mit dem mittleren Resonanzminimum 29 ergeben können. Je nach Anwendung kann es daher besser sein, den linken Bereich des Diagramms der 2 mit ω_µW < ω_µW0 (präziser und eindeutiger) oder den rechten Bereich des Diagramms der 2 mit ω_µW > ω_µW0 (mehr Informationen) zu nutzen. Mittels computerimplementierter Verfahren können die Mustererkennungsvorrichtung MEV und/oder die Steuervorrichtung CTR die Position der Spitze 30 der F-Formation (22, 25) ermitteln und daraus Messwerte für gesuchte physikalische Parameter ableiten.
• Figur 145
• 145 zeigt beispielhaft die innere Struktur einer vektoriellen Mikrowellenquelle µWG mit den Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) der 143 im Falle der Zumischung eines externen Signals S_ωnk mit unbekannter Mikrowellenfrequenz ω_nk am Beispiel der Mikrowellenquellen (µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV) der 143.
• In dem Beispiel erzeugt die erste interne Mikrowellenquelle µW_G_I in Abhängigkeit von dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_I und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das erste internen Mikrowellensignal µW_G_I. Bevorzugt hängt die Amplitude des ersten internen Mikrowellensignals µW_G_I von dem ersten Mikrowellenmodulationssignal S5m_I ab. Das erste interne Mikrowellensignal µW_G_I weist dabei eine ersten Mikrowellenfrequenz ω_{µW_I} auf.
• Ein erster interner Mixer µW_MX_I innerhalb der ersten Mikrowellenquelle µWG_I mischt nun das ersten interne Mikrowellensignal µW_G_I mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der erste interne Mixer µW_MX_I bildet somit das so gemischte erste Mikrowellenmischsignal µW_MX_I. Ein erster Mikrowellenfilter µW_F_I (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_I}-ω_nk und ω_{µW_I}+ω_nk entstehenden Transienten in dem erste Mikrowellenmischsignal µW_MX_I und bildet das erste Mikrowellensignal µW_I. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I bei einem Tiefpass als ersten Mikrowellenfilter µW_F_I kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des ersten Mikrowellenfilters µW_F_I bei einem Hochpass als ersten Mikrowellenfilter µW_F_I größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
• In dem Beispiel erzeugt die zweite interne Mikrowellenquelle µW_G_II in Abhängigkeit von dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das zweite internen Mikrowellensignal µW_G_II. Bevorzugt hängt die Amplitude des zweiten internen Mikrowellensignals µW_G_II von dem zweiten Mikrowellenmodulationssignal S5m_II ab. Das zweite interne Mikrowellensignal µW_G_II weist dabei eine zweite Mikrowellenfrequenz ω_{µW_II} auf.
• Ein zweiter interner Mixer µW_MX_II innerhalb der zweiten Mikrowellenquelle µWG_II mischt nun das zweite interne Mikrowellensignal µW_G_II mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der zweite interne Mixer µW_MX_II bildet somit das so gemischte zweite Mikrowellenmischsignal µW_MX_II. Ein zweiter Mikrowellenfilter µW_F_II (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_II}-ω_nk und ω_µW-II+ω_nk entstehenden Transienten in dem zweiten Mikrowellenmischsignal gW_MX_II und bildet das zweite Mikrowellensignal µW_II. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des zweiten Mikrowellenfilters µW_F_II bei einem Tiefpass als zweiten Mikrowellenfilter µW_F_II kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des zweiten Mikrowellenfilters µW_F_II bei einem Hochpass als zweiten Mikrowellenfilter µW_F_II größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
• In dem Beispiel erzeugt die dritte interne Mikrowellenquelle µW_G_III in Abhängigkeit von dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das dritte internen Mikrowellensignal µW_G_III. Bevorzugt hängt die Amplitude des dritten internen Mikrowellensignals µW_G_III von dem dritten Mikrowellenmodulationssignal S5m_III ab. Das dritte interne Mikrowellensignal µW_G_III weist dabei eine dritte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_III} auf.
• Ein dritter interner Mixer µW_MX_III innerhalb der dritten Mikrowellenquelle µWG_III mischt nun das dritte interne Mikrowellensignal µW_G_III mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der dritte interne Mixer µW_MX_III bildet somit das so gemischte dritte Mikrowellenmischsignal µW_MX_III. Ein dritter Mikrowellenfilter µW_F_III (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_III}-ω_nk und ω_{µW_III}+ω_nk entstehenden Transienten in dem dritten Mikrowellenmischsignal µW_MX_III und bildet das dritte Mikrowellensignal µW_III. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des dritten Mikrowellenfilters µW_F_III bei einem Tiefpass als dritten Mikrowellenfilter µW_F_III kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des dritten Mikrowellenfilters µW_F_III bei einem Hochpass als dritten Mikrowellenfilter µW_F_III größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
• In dem Beispiel erzeugt die vierte interne Mikrowellenquelle µW_G_IV in Abhängigkeit von dem vierten Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV und den über den Datenbus DB durch die Steuervorrichtung CTR oder die Auswertevorrichtung 14330 oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV eingestellten Parametern das vierte interne Mikrowellensignal µW_G_IV. Bevorzugt hängt die Amplitude des vierten internen Mikrowellensignals µW_G_IV von dem vierten Mikrowellenmodulationssignal S5m_IV ab. Das vierte interne Mikrowellensignal µW_G_IV weist dabei eine vierte Mikrowellenfrequenz ω_{µW_IV} auf.
• Ein vierter interner Mixer µW_MX_IV innerhalb der vierten Mikrowellenquelle µWG_IV mischt nun das vierte interne Mikrowellensignal µW_G_IV mit dem Signal S_ωnk mit der unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_nk. Der vierte interne Mixer µW_MX_IV bildet somit das so gemischte vierte Mikrowellenmischsignal µW_MX_IVI. Ein vierter Mikrowellenfilter µW_F_IV (Siehe 145) eliminiert bevorzugt einen der beiden bei ω_{µW_IV}-ω_nk und ω_{µW_IV}+ω_nk entstehenden Transienten in dem vierten Mikrowellenmischsignal µW_MX_IV und bildet das vierte Mikrowellensignal µW_IV. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des vierten Mikrowellenfilters µW_F_IV bei einem Tiefpass als vierten Mikrowellenfilter µW_F_IV kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Bevorzugt ist die Grenzfrequenz des vierten Mikrowellenfilters µW_F_IV bei einem Hochpass als vierten Mikrowellenfilter µW_F_IV größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0. Hierdurch wird das Diagramm der 2 betreffend die Position der untere Resonanzkante 22 in eine umkehrbare Funktion ω_µW(B_ad) gewandelt. (siehe 146)
• Figur 146
• 146 veranschaulicht, die Funktionsbildung der Kurve der unteren Resonanzkante 22 durch Tiefpassfilterung in den Mikrowellenfiltern (µW_F_I, µW_F_II, µW_F_III, µW_F_IV) (Siehe 143, 144 und 145).
• Figur 147
• Die Grundidee der Herstellung eines kolloidalen Lackes KL zur Belackung und/oder zum Bedrucken des Trägersubstrats 1360 ist in 147 dargestellt:
• Zunächst gehen wir hier davon aus, dass die Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND in ausreichend großen Mengen in vorzugsweise im Wesentlichen gleicher Form vorliegen. Beispielhaft gehen wir hier davon aus, dass es sich bei den Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND um Nanodiamanten mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren, vorzugsweise mit einem oder mehreren NV-Zentren, handelt. Andere Kristallmaterialien und/oder paramagnetische Zentren sind denkbar, wenn sie ebenfalls eine Fluoreszenzstrahlung FL bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung LB einer typischerweise Zentren spezifischen Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp emittieren. Die Diamant-Nano-Kristalle ND stehen hier somit beispielhaft für andere mögliche Kristalle mit möglicherweise anderen Eigenschaften und/oder anderen paramagnetischen Zentren. Auf den Rest dieses Dokuments wird hier verwiesen. Im Falle der Diamant-Nano-Kristalle ND, die Diamant umfassen, sind NV-Zentren als paramagnetische Zentren bevorzugt.
• Die Kristalle mit paramagnetischen Zentren und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren werden mit dem zuvor ausgewählten und in geeigneter Form bereitgestelltem Trägermaterial TM und ggf. einem Lösungsmittel LM zur Einstellung der Viskosität beispielhaft zur Vermischung in einen Behälter gegeben und mittels Verrühren VR gemischt, bis eine kolloidale Mischung (kolloidaler Lack KL) entsteht, die für die vorgesehene Weiterverarbeitung beispielsweise in einer Nachfolgenden Spin-On-Belackung oder einen Druckvorgang, beispielsweise einen Siebdruckvorgang und/oder einem Schablonendruck und/oder Tampon-Druck, geeignet ist.
• Das hier vorgestellte Dokument schlägt als Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL beispielsweise ein klares, farbloses, flüssiges Fotopolymer, beispielsweise den optischen Norland Klebstoff 61 vor. Weitere Informationen sind zum Zeitpunkt der Anmeldung des hier vorgelegten Dokuments unter https://www.norlandprod.com/adhesives/noa%2061.html verfügbar.
• Norland Optical Adhesive 61 („NOA 61“) ist ein klares, farbloses, flüssiges Fotopolymer, das unter Bestrahlung mit einer Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H im ultraviolettem Wellenlängenbereich aushärtet. Da es sich um ein Einkomponentensystem mit 100 % Feststoffanteil handelt, bietet es viele Vorteile bei Verklebungen, bei denen der Klebstoff UV-Licht ausgesetzt werden kann. Durch die Verwendung von NOA 61 entfällt das Vormischen, Trocknen oder Aushärten durch Wärme, wie es bei anderen Klebstoffsystemen üblich ist. Die Aushärtezeit ist typischerweise kurz und hängt von der aufgetragenen Dicke D_SE der Sensorelementschicht 14305 bzw. des Sensorelements SE und der verfügbaren UV-Lichtenergie ab. Es ist besonders sinnvoll, wenn das Trägermittel TM der kolloidalen Mischung KL die Federal Specification MIL-A-3920 für optische Klebstoffe erfüllt. NOA 61 erfüllt als Trägermittel TM der kolloidalen Mischung KL die Federal Specification MIL-A-3920 vom 21 Februar 1977 für optische Klebstoffe. Das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL soll eine bestmögliche optische Verbindung zu der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 herstellen können. Dementsprechend soll Das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL soll eine bestmögliche optische und/oder mechanische Verbindung zu FR-4-Oberflächen (Flameresistent-4) oder PTFE-Oberflächen (Polytetrafluorethylen) oder Oberflächen halbleitender Materialien, wie beispielsweise zu Oberflächen von Stücken von Platinenmaterialien oder von Stücken von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder von Stücken von Glas-Wafern oder von Stücken von Keramik-Wafern und/oder von Stücken von Halbleiterwafern, beispielsweise Oberflächen von Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise von Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder von Stücken eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise von Stücken von MEMS-Wafern und/oder von Stücken mikroelektronischen Schaltungen und/oder beispielsweise von Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise von Stücken von MOEMS-Wafern etc. und/oder von Stücken von MOEMS-Wafern mikroelektronischer Schaltkreise und mikroelektronischer Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanischer Funktionselemente und/oder mikrofluidischer Funktionselemente je nach Anwendungsbereich herstellen können. NOA61 erfüllt diese Voraussetzungen in der Regel und insbesondere auch über den benötigten Temperaturbereich und typischerweise die erwartete Lebensdauer. Dies macht eine Produktqualifikation aber nicht überflüssig. Besonders günstig ist die Verwendung eines Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL, das für die Verklebung von Linsen, Prismen und Spiegeln für militärische, luft- und raumfahrttechnische und kommerzielle Optiken sowie für den Abschluss und das Spleißen von Glasfasern empfohlen ist. NOA61 erfüllt diese Voraussetzungen.
• Das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL soll sich typischerweise nach Herstellerangaben außerdem durch hervorragende Klarheit, geringe Schrumpfung und Lichtflexibilität auszeichnen. Diese Eigenschaften sind wichtig, damit der Anwender qualitativ hochwertige Sensorelemente SE und/oder Sensorelementschichten SE(14305) herstellen und eine langfristige Leistung unter wechselnden aggressiven Umgebungsbedingungen erzielen kann.
• NOA 61 härtet, wie für das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL gewünscht, mit ultraviolettem Licht als Aushärtestrahlung 4910 aus, wobei die maximale Absorption im Bereich von 320-380 Nanometern für die Aushärtewellenlänge λ_H liegt und die höchste Empfindlichkeit für die Aushärtung von NOA61 bei einer Aushärtewellenlänge λ_H von 365 nm erreicht wird. Die empfohlene Energie für die vollständige Aushärtung beträgt 3 Joule/cm² bei diesen Aushärtewellenlängen λ_H. Die Aushärtung von NOA 61 wird durch Sauerstoff nicht gehemmt, so dass alle Bereiche, die mit Luft in Berührung kommen, zu einem nicht klebrigen Zustand aushärten, wenn sie ultraviolettem Licht als Aushärtestrahlung 4910 ausgesetzt werden.
• Bei den meisten optischen Anwendungen erfolgt die Aushärtung mittels der als Aushärtestrahlung 4910 in zwei Schritten. Zunächst erfolgt eine kurze, gleichmäßige Belichtung, die sogenannte Vorhärtung mit einer Aushärtestrahlung 4910 mit einer Aushärtewellenlänge λ_H. Die Aushärtungszeit ist ausreichend lang, um die Verbindung zu verfestigen und zu ermöglichen, dass sie bewegt/transportiert werden kann, ohne die Ausrichtung zu stören. Danach folgt eine längere Aushärtung unter UV-Licht als Aushärtestrahlung 4910, um eine vollständige Vernetzung und Lösungsmittelbeständigkeit des Klebstoffs, also beispielsweise NOA 61, zu erreichen. Die Aushärtung mit Aushärtestrahlung 4910 kann in dem Beispiel NOA 61 als Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL in 10 Sekunden mit einer 100-Watt-Quecksilberlampe bei 6" erfolgen. Wenn für die Ausrichtung eine längere Zeit erforderlich ist, kann sie mit einer Lichtquelle für Aushärtestrahlung 4910 mit sehr geringer Intensität auf einige Minuten im Falle des beispielhaften Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL NOA 61 verlängert werden. Die endgültige Aushärtung kann im Falle des beispielhaften Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL mit der 100-Watt-Quecksilberlampe in 5 bis 10 Minuten erreicht werden.
• Die Vorhärtung ermöglicht es dem Anwender, den das Trägersubstrat 1360 und/oder Lichtwellenleiter LWL im Falle der getrennten Bereitstellung bei Bedarf schnell gegeneinander noch auszurichten und zu fixieren, und minimiert die Anzahl der erforderlichen Haltevorrichtungen. Nach der Vorfixierung kann überschüssiger Klebstoff mit einem mit Alkohol oder Aceton als beispielhaftes Lösungsmittel LM angefeuchteten Tuch abgewischt und/oder abgespült werden. Die Lichtwellenleiter LWL sollten zu diesem Zeitpunkt geprüft und Ausschuss in Methylenchlorid separiert werden. Der beschichtete Bereich der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 muss für eine Nacharbeit typischerweise in dem Lösungsmittel LM eingeweicht werden und löst sich normalerweise über Nacht. Die Zeit, die benötigt wird, um das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL für eine Nacharbeit zu lösen, hängt vom Ausmaß der Aushärtung und der Größe der Beschichtung ab.
• Nach der Aushärtung weist NOA 61 als Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine sehr gute Haftung und Lösungsmittelbeständigkeit auf, aber es hat noch nicht seine optimale Haftung auf Glas und/oder SiO₂-Halbleiterwafer-Oberflächen erreicht. Diese wird durch eine Alterung über einen Zeitraum von etwa 1 Woche erreicht, in der sich eine chemische Verbindung zwischen Glas bzw. SiO₂-Oberfläche einerseits und Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL bildet. Diese optimale Haftung kann auch durch eine Alterung des Trägersubstrats 1360 mit der Sensorelementschicht 14305 und/oder den Sensorelementen SE bei 50° C für 12 Stunden in einem Temperaturschrank erreicht werden.
• NOA 61 hält vor der Alterung Temperaturen von -15°C bis 60° C stand, wenn es zum Beschichten des Lichtwellenleiters LWL und/oder des Trägersubstrats 1360 verwendet wird. Nach der Alterung hält es Temperaturen von -150°C bis 125°C stand. Damit ist dieses Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL NOA 61 automotive-tauglich. Als Beschichtung auf der Oberfläche des Lichtwellenleiters LWL und/oder des Trägersubstrats 1360 hält NOA 61 drei Stunden lang 260°C und beim Reflow-Löten stand. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn das Trägersubstrat ein Platinenmaterial, beispielsweise mit elektronischen Bauelementen ist. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die noch unveröffentlichte Schrift DE 10 2023 111 858.7 . Hierdurch können das Sensorelement SE und/oder die Sensorelementschicht 14305 und/oder die vorschlagsgemäßen Lichtwellenleiter LWL bis zu diesen Temperaturen für die Messung der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und/oder zur Messung von unbekannten Mikrowellenfrequenzen ω_nk verwendet werden. Das hier vorgelegte Dokument schlägt daher die Verwendung eines vorschlagsgemäßen Lichtwellenleiters LWL und/oder das Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 bei Temperaturen oberhalb von 100°C und/oder sogar oberhalb von 110°C und/oder sogar oberhalb von 120°C und/oder sogar oberhalb von 130°C und/oder sogar oberhalb von 140°C und/oder sogar oberhalb von 150°C und/oder sogar oberhalb von 160°C und/oder sogar oberhalb von 170°C und/oder sogar oberhalb von 180°C und/oder sogar oberhalb von 190°C und/oder sogar oberhalb von 200°C und/oder sogar oberhalb von 210°C und/oder sogar oberhalb von 220°C und/oder sogar oberhalb von 230°C und/oder sogar oberhalb von 240°C und/oder sogar oberhalb von 250°C und/oder sogar oberhalb von 260°C vor. Hierbei ist zu beachten, dass hier die Eigenschaften des Materials des eines vorschlagsgemäßen Lichtwellenleiters LWL und/oder des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 nicht berücksichtigt wurden, die ggf. diese Temperaturbereiche nicht mehr zulassen, was im Falle einer Nacharbeit zu prüfen wäre.
• Typische Eigenschaften eines Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL sind ein Feststoffgehalt mehr als 80%, eine Viskosität bei 25°C von mehr als 250 cps, ein Brechungsindex des gehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL von mehr als 1,2 eine Dehnung bei Bruch von weniger als 50% oder mehr als 25% je nach Anwendung, ein Elastizitätsmodul von weniger als (psi) 200.000, eine Zugfestigkeit von mehr als (psi) 3.000 und eine Härte von mehr als Shore D 60.
• Typische Eigenschaften von NOA 61 als beispielhaftes Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL sind ein Feststoffgehalt von 100%, eine Viskosität bei 25°C von 300 cps, en Brechungsindex des gehärteten Polymers des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL von 1,56, eine Dehnung bei Bruch von 38%, ein Elastizitätsmodul von (psi) 150.000, eine Zugfestigkeit von (psi) 3.000 und eine Härte von Shore D 85.
• Wie bereits beschrieben, sind diese Verfahren prinzipiell nicht auf die Verwendung Trägermaterials TM (NAO 61 in z.B. alkoholischer Lösung) der kolloidalen Mischung KL und dieser Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren, insbesondere NV-Zentren beschränkt. Beispielsweise können auch statt der Diamanten mit NV-Zentren als Diamant-Nano-Kristalle ND auch Diamant-Nano-Kristalle ND mit SiV-Zentren und/oder mit TiV-Zentren und/oder mit GeV-Zentren und/oder mit SnV-Zentren und/oder mit NiN4-Zentren und/oder mit PbV-Zentren und/oder mit ST1-Zentren als paramagnetischen Zentren verwendet werden, wobei deren Eignung ggf. bei einer Nacharbeit zuvor durch eine fachkundige Person zu prüfen wäre. Solche alternativen paramagnetischen Zentren und/oder Materialien für Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND müssen für die Erfüllung des technischen Zwecks des herzustellenden Systems dienlich sein, was jeweils zu Beginn einer Nacharbeit zu prüfen wäre. Zur Vereinfachung der Beschreibung stellen wir hier nicht alle sinnvollen Varianten dar. Die Beanspruchung umfasst aber auch solche Kombinationen. Es können also auch andere Kombinationen aus Kristalle anderer Materialien und anderer Trägermaterialien TM und anderer Lösungsmittel LM in der kolloidalen Mischung KL verwendet werden, wenn die durch das herzustellende System zu lösende technische Aufgabe und die beabsichtigte Herstellungsmethode (Belacken und/oder Bedrucken und/oder lokales Benetzen) dies erfordert. Im Folgenden wird meistens nur der Begriff Belacken verwendet. Sofern anwendbar soll dieser Begriff auch die Begriffe Belacken, Beschichten und und/oder lokales Benetzen umfassen.
• Das Bezugszeichen ND steht hier also nicht nur für Diamant-Nano-Kristalle ND, die Diamant als Material umfassen, sondern auch für allgemeinere Kristalle.
• Die Kristalle können auch poly-Kristallin sein und dann auch verschiedene Materialien und Schichten umfassen. Beispielsweise kann es sich um Silizium-Nanokristalle und/oder Kristalle und Mischkristalle beispielsweise umfassend III/V-Materialeien handeln, die beispielsweise von einer SiO₂-Schicht oder eine andere optisch in den relevanten Wellenlängenbereichen (X_pmp, λ_fl) transparente Isolationsschicht eigehüllt sind und bevorzugt geeignete paramagnetische Zentren aufweisen. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise darüber hinaus zahlreiche verschiedene transparente Lacke bekannt, die ggf. auf ihre jeweilige Eignung als Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL bei Verwendung anstelle von NOA61 jeweils geprüft werden können. Das hier geschriebene gilt für die Diamant-Nano-Kristalle ND im ganzen Dokument.
• Figur 148
• Das hier vorgestellte Verfahren sieht in seiner Grundversion vor, einen kolloidalen Lack KL umfassend ein Trägermaterial TM und Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND auf das Trägersubstrat 1360 aufzubringen.
• Typischerweise umfasst das Trägersubstrat 1360 Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder halbleitende Materialien, wie beispielsweise Stücke von Platinenmaterialien oder Stücke von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder Stücke von Glas-Wafern oder Stücke von Keramik-Wafern und/oder Stücke von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücke von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücke von BiCMOS-Wafern und/oder beispielsweise Stücke von Wafern aus einer Bipolar-Technologie und/oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücke von MEMS-Wafern und/oder Stücke mikroelektronischer Schaltungen und/oder beispielsweise Stücke von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücke von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und mikroelektronischer Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente.
• Das Aufbringen des kolloidalen Lackes KL auf das Trägersubstrat 1360 kann beispielsweise durch Aufschleudern oder Aufsprühen oder Aufdrucken oder ähnliche Verfahren erfolgen. (Siehe 147.) Hinsichtlich der im Stand der Mikrotechnik möglichen Belackungsverfahren sei hier beispielhaft auf Marc J. Madou „Fundamentals of Microfabrication: the science of miniaturization“ CRC Press 2002 verwiesen.
• Die 148 stellt ein mögliches, dem entsprechendes Belackungsverfahren beispielhaft dar. Der kolloidale Lack KL wird beispielhaft mittels eines Dispensers DP, einer speziellen Dosiervorrichtung, bevorzugt im Symmetriezentrum des beispielhaften Trägersubstrats 1360, hier ein beispielhafter Wafer, auf dieses in einem bevorzugt vorbestimmten zeitlichen Mengenverlauf pro Zeiteinheit aufgebracht. Das beispielhafte Trägersubstrats 1360 in Form des beispielhaften Wafers, der hier das beispielhafte Trägersubstrat 1360 darstellt, liegt in diesem Beispiel auf dem Drehteller einer Lackschleuder SC. Dieser Drehteller der Lackschleuder SC rotiert mit einer prozesstypischen Geschwindigkeit typischerweise entsprechend einem prozesstypischen zeitlichen Geschwindigkeitsprofil. Die Auftragung und die Rotationsgeschwindigkeit können vom Zeitpunkt seit dem Beginn der Belackung beispielsweise durch den Dispenser DP abhängen, um ein optimales Ergebnis für die Belackung mit dem kolloidalen Lack KL und die Platzierung der Nanopartikel NP sicherzustellen. Sie folgen also bevorzugte einem Rotationsgeschwindigkeitsprofil bzw. einem zeitlichen Profil der Auftragungsmenge des kolloidalen Lacks KL.
• Figur 149
• Die beispielhaften Schritte eines Wafer basierenden Belackungsverfahrens sind in 149 beispielhaft schematisch und vereinfacht dargestellt.
• Das betreffende beispielhafte Belackungsverfahren der 149 beginnt mit dem Verfahrensbeginn 14910.
• Es folgt das Bereitstellen 14920 Trägersubstrats 1360, bevorzugt also eines Halbleitersubstrates - beispielsweise eines Wafers.
• Sodann folgt bevorzugt das Bereitstellen 14930 des eines kolloidalen Lackes KL in Form einer kolloidalen Lösung von Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND in einem noch flüssigen Trägermaterial TM und ggf. einem zusätzlichen Lösungsmittel. Dabei kann das Bereitstellen 14920 Trägersubstrats 1360 und das Bereitstellen 14930 des eines kolloidalen Lackes KL in beliebiger Reihenfolge hintereinander oder gleichzeitig erfolgen. Die Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND umfassen dabei bevorzugt paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant.
• Der kolloidale Lack KL wird später strukturiert und zu einem strukturierten kolloidalen Film in Form der Sensorelemente SE auf dem Trägersubstrat 1360 bevorzugt mittels einer Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H gehärtet. Der kolloidale Lack KL wird vorzugsweise strukturiert zu einem strukturierten kolloidalen Film in Form der Sensorelemente SE auf dem Trägersubstrat 1360 ganz besonders bevorzugt mittels einer lokal selektiv aufprojezierten oder zugeführten Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H lokal und selektiv gehärtet. Vorzugsweise werden optische Funktionselemente der Vorrichtung, beispielsweise Lichtwellenleiter LWL und/oder als Lichtwellenleiter verwendete Trägersubstrate 1360, die später gegenüber den dann ausgebildeten Sensorelementen SE und/oder den dann ausgebildeten Sensorelementschichten 14305 justiert sein müssen, für die Zuführung Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H verwendet, sodass sich durch diese Zuführung automatisch ein selbstjustierender Aushärteeffekt des UV-aushärtbaren kolloidalen Lackes KL bei der Ausbildung der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 gegenüber diesen optische Funktionselemente der Vorrichtung, beispielsweise Lichtwellenleiter LWL und/oder als Lichtwellenleiter verwendete Trägersubstrate 1360 justiert sein müssen. Damit dieser spätere ausgehärtete kolloidalen Film in Form der Sensorelemente SE auf der Oberfläche des Trägersubstrat 1360 haften kann, sollte der kolloidale Lack KL der Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND zumindest Teile des Trägersubstrats 1360 benetzen können. Dies kann beispielsweise durch eine oder mehrere optionale vorausgehende Plasmabehandlungen 14950 mit Wasserstoff oder Sauerstoff oder der Gleichen bekanntermaßen gesteuert werden. Hierbei können die Benetzungseigenschaften der Oberfläche mittels einer der Plasmabehandlung vorausgehenden Fotolithografie 14940 auch in der Fläche moduliert (benetzend vs. nicht benetzend) ausgeführt werden. Hierzu werden vor der Plasmabehandlung 14950 einige Oberflächenbereiche beispielsweise mit Fotolack in dem besagten Fotolithografieschritt 14940 selektiv abgedeckt und andere Bereiche, die behandelt werden sollen, nicht mit Fotolack abgedeckt, so dass diese dem Plasma ausgesetzt sind. Eine solche Modulation der Benetzungseigenschaften wäre somit ein weiterer optionaler zusätzlicher Arbeitsschritt in Form einer Fotolithografie 14940, der denkbar ist.
• Nach der optionalen Plasmabehandlung 14950 wird typischerweise dann der Abdecklack wieder entfernt 14960, wenn zuvor der besagte Fotolithografieschritt 14940 durchgeführt wurde.
• Es folgt dann das Belacken 14970 des Trägersubstrats 1360 mit dem kolloidalen Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND, um einen kolloidalen Film aus kolloidalen Lack KL auf einer Oberfläche des Trägersubstrats 1360 zu erhalten. Dies geschieht beispielsweise durch Ausschleudern und/oder Aufsprühen und/oder Aufdrucken eines zuvor erstellten kolloidalen Lackes der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND.
• In der Regel wird der kolloidale Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit den darin enthaltenen Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND dann soweit zu einem kolloidalen Film in Form von Sensorelementen SE ausgehärtet 14980, dass er mechanisch für die weitere Verarbeitung ausreichend stabil ist, aber ggf. noch mittels anderer nachfolgender Verfahrensschritte strukturiert werden kann. Auf die Verarbeitungshinweise des bevorzugten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL NOA 61 in diesem Dokument weist das hier vorgelegte Dokument in diesem Zusammenhang hin.
• Diese Strukturierung 14990 des kolloidalen Filmes zur Erzeugung der Sensorelemente SE erfolgt in der Regel bevorzugt mit fotolithografischen Methoden.
• Die bevorzugte Methode, die dieses Dokument vorschlägt ist die strukturierte Aushärtung des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 durch selektive Bestrahlung mit Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H, Entfernung des überschüssigen kolloidalen Lackes KL mit einem Lösungsmittel LM und ggf. anschließende endgültige Aushärtung durch einen Temperaturschritt in einer Thermokammer oder einen Aushärteschritt durch Lagern.
• Figur 150
• 150 zeigt eine zweite Methode der Strukturierung. Diese zweite Methode der Strukturierung kann durch Vorhärten des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 erfolgen. Anschließend kann der nicht ganz ausgehärtete kolloidale Film aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 mit fotolithografischen Methoden.
• Eine solche Fotolithografische Methode kann beispielsweise wie folgt aussehen:
1. 1. Aufbringen 15010 des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf die Oberfläche des Trägersubstrats 1360;
2. 2. Anhärten 15020 des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360;
3. 3. Aufbringen 15030 Fotolack auf die Oberfläche des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360
4. 4. Aushärten 15040 des Fotolacks;
5. 5. selektives Belichten 15050 des Fotolacks mit einer Maske, die gegenüber anderen Strukturen auf dem Trägersubstrats 1360 justiert ist, oder auf andere Weise ;
6. 6. Entwickeln 15060 des Fotolacks entwickeln mit Öffnung der Ätzöffnungen im Fotolack;
7. 7. ggf. Härten 15070 des Fotolackes, wobei hier die Herausforderung darin besteht, den Fotolack ausreichend zu härten und das Trägermaterial TM des kolloidalen Films im kolloidalen Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 nicht zu weit auszuhärten;
8. 8. selektives Ätzen oder Lösen 15080 des freiliegenden kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 in den Ätzöffnungen, wobei der Fotolack möglichst wenig angegriffen werden sollte (ggf. können noch andere Zwischenschichten wie z.B. Metallschichten auf den kolloidalen Film aus kolloidalem Lack KL auf dem Trägersubstrats 1360 aufgebracht und strukturiert werden.);
9. 9. selektives Entfernen 15090 des Fotolacks,
10. 10. Aushärten 15095 des stehen gebliebenen kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360, um die Sensorelemente SE und/oder Sensorelementschichten 14305 zu erhalten.)
• Ein solches Strukturierungsverfahren ist nicht selbstjustierend und daher mit größeren Fertigungsschwankungen behaftet als das selbstjustierende Fertigungsverfahren
• Eine solche Strukturierung 14990 ist nicht unbedingt erforderlich. In einigen Anwendungen mag es ausreichen, den kolloidalen Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND mit einer der besagten Belackungsverfahren aufzutragen, also die Belackung 14970 durchzuführen und den kolloidalen Lack KL der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND dann direkt komplett auszuhärten 14910. Die Strukturierung 14990 ist aber neben den besagten fotolithografischen Verfahren auch mittels mikromechanischer Verfahren (Ritzen, Fräsen) denkbar. Auch können Excimer-Laser und Partikelstrahlen wie Elektronen und/oder lonenstrahlen zur Strukturierung verwendet werden. Entweder ist das Trägermaterial TM des kolloidalen Lackes KL bzw. des sich daraus ergebenden kolloidalen Films selbst ein Fotolackmaterial und damit der kolloidale Lack ein Fotolack oder der Fotolack wird auf den kolloidalen Lack KL als drüber liegende Schicht aufgebracht. Im letzteren Fall sollte der Fotolack so gewählt werden, dass er selektiv von dem kolloidalen Lack KL bzw. kolloidalen Film strukturiert werden kann und der kolloidale Lack KL bzw. der kolloidale Film selektiv vom Fotolack strukturiert werden kann.
• Bevorzugt ist aber eine Variante des kolloidalen Lackes KL mit einem fotoempfindlichen Trägermaterial TM, beispielsweise einem geeigneten fotoempfindlichen Polyimid und/oder NOA 61.
• Es erfolgt dann die bevorzugt fotolithografische oder mikromechanische Strukturierung 14990 des kolloidalen Lackes KL zum kolloidalen Film mit den Sensorelementen SE und/oder den Sensorelementschichte 14305.
• Nach der Strukturierung 14990 erfolgt typischerweise die finale Aushärtung 14911 des kolloidalen Filmes und damit der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305.
• Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens ist es somit möglich, beliebige Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND gezielt auf einem Trägersubstrat 1360, insbesondere einer Platine und/oder einem Wafer, insbesondere auf einem CMOS-Wafer oder BICMOS-Wafer oder Bipolar-Wafer oder einem planaren Glas- oder Kunststoff-Wafer, lokalisiert zu platzieren und, wenn gewünscht selbstjustierend zu platzieren.
• Figur 151
• 151 zeigt schematisch und grob vereinfacht einen Schnitt durch ein beispielhaftes System, um den Inhalt des vorausgegangenen Vorschlags bei Anwendung auf einen mikroelektronischen CMOS-Schaltkreis zu verdeutlichen. Basis der beispielhaften Vorrichtung ist das Trägersubstrat 1360. Hierbei soll es sich in dem Beispiel der 151 beispielhaft zur Verdeutlichung um ein Silizium-Wafer-Stück (Im Allgemeinen mit den Englischen Worten Chip oder Die bezeichnet) beispielhaft mit einer p-Leitfähigkeit handeln, wie er in der MOS- und der CMOS- und der BICMOS- und der Bipolar-Technik heute üblich ist. Die Ausführengen hier lassen sich natürlich auch auf die Bipolartechnik übertragen.
• Integrierte Schalung als Trägersubstrat 1360
• Vor dem Einbringen der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren wurde beispielhaft ein MOS- bzw. CMOS- bzw. BICMOS- bzw. ein Bipolar-Prozess und/oder ein anderer Halbleiterprozess mit dem beispielhaften Trägersubstrat 1360, hier dem beispielhaften Silizium-Wafer, durchgeführt. Bei diesem wurde eine beispielhafte mikroelektronische Schaltung mit mindestens einem mikroelektronischem Bauteil auf dem beispielhaften Silizium-Wafer und damit auf dem beispielhaften Trägersubstrat 1360 hergestellt.
• Durch diesen Herstellungsschritt wurde dieser zu einem MOS-Wafer bzw. zu einem CMOS-Wafer bzw. zu einem BICMOS-Wafer bzw. zu einem Bipolar-Wafer wurde. Symbolisch für eine solche mikroelektronische Schaltung ist ein einzelner beispielhafter MOS-Transistor vereinfacht schematisch angedeutet. Die 151 verzichtet auf eine komplexere Schaltungsdarstellung, um die Übersichtlichkeit aufrechtzuerhalten. Eine fachkundige Person liest hier direkt eine größere Menge möglicher Bauelemente und Schaltungen mit. Dort kann man sich beispielsweise auch einen Bipolartransistor oder ähnliche Bauelemente wie Thyristoren und dergleichen denken. Durch diese vereinfachte Darstellung soll sichergestellt werden, dass das Grundprinzip ohne verwirrende Details deutlich wird. Die vereinfachte Darstellung soll die Ko-Integration einer mikroelektronischen Schaltung mit dem Kristall und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND mit den paramagnetischen Zentren und/oder insbesondere NV-Zentren zum Ausdruck bringen. Eine Funktionstüchtigkeit kann aufgrund der Komplexität der dann erforderlichen Darstellung hier leider nicht dargestellt werden, was aber den Offenbarungsgehalt nicht reduziert.
• Beispielhafter MOS-Transistor
• Der beispielhaft dargestellte MOS-Transistor umfasst in diesem Beispiel eine N-Wanne NW in dem Trägersubstrat 1360. Der angedeutete beispielhafte MOS-Transistor weist ein Source-Gebiet Sr, ein Drain-Gebiet Dr, einen Source-Kontakt SrK zur Kontaktierung des Source-Gebiets Sr, einen Drain-Kontakt DrK zur Kontaktierung des Drain-Gebiets Dr, ein Gate-Oxid GOX, ein Feld-Oxid FOX, ein Abdeckoxid AOX und ein Gate GA auf. Oberhalb dieser mikroelektronischen Bauelemente befindet sich der Metallisierungsstapel der mikrointegrierten Schaltung. Der Metallisierungsstapel der mikrointegrierten Schaltung umfasst vorzugsweise mehrere strukturierte Isolationsschichten und mehrere strukturierte elektrische leitende Schichten, insbesondere Metallisierungsschichten, die die elektrischen Verbindungen herstellen. Eine Metallisierungsschicht ist beispielsweise angedeutet durch eine zweite elektrisch nach oben und unten isolierte und strukturierte zweite Metalllage M2L. In der Realität sind die MOS-, CMOS-, BICMOS und Bipolar-Strukturen wesentlich komplizierter. Sie umfassen typischerweise beispielsweise mehrere Lagen aus elektrisch leitfähigem Metall und/oder polykristallinem Silizium und typischerweise mehrere Isolationsschichten z.B. aus SiO₂ und Kontakte und Durchkontaktierungen .
• Der zweite Lichtwellenleiter LWL2 koppelt das lichtemittierende Gebiet LG der Mesa-Struktur MESA, die die Lichtquelle LED des Sensorsystems bilden, an das Sensorelement Se, das sich hier in der mikromechanischen Vertiefung der zweiten Fangstruktur FS2 befindet und das hier wieder Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren umfasst. Die zweite untere Metallblende uMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 schirmt den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 nach unten zum Trägersubstrat 1360 als optische Abschirmung ME ab. Die zweite obere Metallblende oMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 schirmt den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 als optische Abschirmung ME ab. Der zweite Lichtwellenleiter LWL2 erfasst die Pumpstrahlung LB des Lichterzeugenden Gebiets LG in seiner Funktion als Lichtquelle LED und transportiert die Pumpstrahlung LB zum Sensorelement SE. Vorzugsweise umfasst diese optische transportstrecke einen optischer Filter (Shortpass) 14304, der in den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 eingefügt ist und der elektromagnetische Wellen, die nicht die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp aufweisen nicht transmittiert und nur elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp transmittiert.
• Der erste Lichtwellenleiter LWL1 erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren des Sensorelements SE und transportiert die Fluoreszenzstrahlung FL zu dem Fotodetektor PD. Der Fotodetektor PD ist in dem Beispiel der 151 als PN-Übergang zwischen einem p-dotierten gebiet pG und einem n-dotierten Gebiet nG beispielhaft ausgeführt. Es kann sich bei dem Fotodetektor PD auch um andere Fotodetektoren wie beispielsweise CCD-Detektoren handeln.In den ersten Lichtwellenleiter LWL1 ist ein Filter F1 eingefügt, der im Wesentlichen nur elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL transmittiert und der vorzugsweise im Wesentlichen elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge verschieden von der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL absorbiert oder reflektiert. Dies stellt sicher, dass beispielsweise die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp den Fotodetektor PD nicht erreichen kann. Die erste untere Metallblende uMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 schirmt den ersten Lichtwellenleiter LWL1 nach unten zum Trägersubstrat 1360 als optische Abschirmung ME ab. Die erste obere Metallblende oMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 schirmt den ersten Lichtwellenleiter LWL1 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360 als optische Abschirmung ME ab.
• Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 Vorrichtungsteile von hier vorgestellten Systemen wie z.B. denen der 65 bis 67 und/oder denen der 135 bis 143. Solche Vorrichtungsteile, die die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 umfassen kann, können beispielsweise umfassen:
• die Auswertevorrichtung (AWV, 14330), Steuervorrichtungen (CTR, CTR2, 14333), Datenbusse (DB, 14329), Treiberstufen DRVL, Signalgeneratoren (G1, G1_1, G1_2, G1_3, G2, G2_I, G2_II, G2_III, G2_IV), Magnetfelderzeugungsmittel (L_C, L_{c_}3, L_{c_}2, L_{c_}3, L_{c_}4, L_{c_}5), Magnetfeldregler LCTR, Lichtquellentreiber (LDRV, LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3, LDRV_4, LDRV_5), Lichtquellen (LED, LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5, 14302), Mehrfachkorrelatoren (LIV, LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5), Multiplizierer (M1, M2), Mustererkennungsvorrichtung MEV, Mischer MIX, Magnetfeldsensoren MS, Mikrowellensignalquellen (µWG, µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV), Speicher (RAM, NVM), Fotodetektoren (PD, PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5), Radiowellenquellen RFG, Verstärker (V1, V1_1, V1_2, V1_3, V1_4, V1_5), Lichtsensorarrays 14301, Auswertelektronik 14315, Aufbereitungsvorrichtungen 14330, Schnittstellenschaltungen 14336, etc.
• Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung beispielsweise auch einen Spannungsregler zur Versorgung der mikroelektronischen Schaltung und ggf. ihrer Teilkomponenten und/oder zur Versorgung einer Pumplichtquelle, der Lichtquelle LED, zur Anregung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB. Ein geeignetes mikrooptisches System muss aber zum einen die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB stimulieren können und zum anderen die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 erfassen und zuverlässig von der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, trennen können. Hierfür ist es sinnvoll, wenn das mikro-elektrooptische System mikrooptische Bauelemente aufweist, die in einem entsprechenden Prozessschritt mikrotechnisch hergestellt werden. Besonders wichtig sind hierbei optische Filter (F1, 14303) und Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2).
• An dieser Stelle verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft auf die Bücher Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik” Wiley-VCH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009.
• Außerdem weist das hier vorgelegte Dokument auf andere Beschreibungsteile dieses Dokuments hin, die ebenfalls sich mit mikroelektronischen Systemen und/oder Schaltungen beschäftigen und die hier in diesem Zusammenhang daher auch wichtige Informationen zu diesem Abschnitt liefern der Kombination mit der technischen Lehrer dieses Abschnitts hier ebenfalls offenbart ist.
• Das hier vorgelegte Dokument verweist daher hier auf den einschlägigen Stand der Technik zu mikroelektronischen Schaltkreisen verwiesen.
• erster mikrooptischer Lichtwellenleiter LWL1 und Sensorelement SE
• Die der Verdeutlichung dienende Struktur der Vorrichtung der 151 umfasst beispielhafte mikrooptische Komponenten in Form von beispielhaften Lichtwellenleitern (LWL1, LWL2). Diese beispielhaften Lichtwellenleitern (LWL1, LWL2) sollen in dem Verdeutlichungsbeispiel der 151 mit der Vielzahl paramagnetischer Zentren in der Vielzahl der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren zusammenwirken. Bevorzugt kann es sich bei den Diamant-Nano-Kristallen ND um Nanodiamanten mit NV-Zentren als paramagnetische Zentren handeln. Der kolloidale Lack KL mit Trägermaterial TM und Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND ist in der Vertiefung der zweiten Fangstruktur FS2 platziert worden. Der kolloidale Lack KL bedeckt im Bereich der Fangstruktur FS2 die Oberfläche der Vorrichtung um die Position der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND in der Vertiefung der zweiten Fangstruktur FS2 zu fixieren. Das Trägermaterial TM des kolloidalen Lackes KL muss nach dem Aushärten für die zu verwendende Pumpstrahlung LB und die verwendete Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND ausreichend transparent sein. Die zweite Fangstruktur FS2 ist vorzugsweise mit dem Trägermaterial TM des kolloidalen Lackes KL gefüllt. Die Schicht des kolloidalen Lackes KL aus Trägermaterial TM und Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND ist in dem Beispiel der 151 fotolithografisch und/oder durch ein selbstjustierendes Aushärteverfahren auf den Bereich der Fangstruktur FS2 begrenzt worden. Dies hat den Vorteil, dass z.B. elektrische Kontakte der integrierten Schaltung bevorzugt leichter wieder freigelegt werden können.
• Die beispielhafte Vorrichtung, die hier zur Verdeutlichung beschrieben wird, weist eine erste Lichtwellenleiterstruktur LWL1 auf, deren Material beispielsweise ein aufgesputtertes SiO₂-Material oder das Material eines anderen transparenten Oxids und/oder einer optisch transparenten Isolationsschicht des Metallisierungsstapels umfassen kann, das auf die Oberfläche des Trägersubstrat 1360 aufgebracht wurde. Bevorzugt wurde zuvor eine Lichtabstrahlung in andere Bereiche der Schaltung durch einen ersten Abschnitt einer ersten Metallblende uMS1 nach unten zum Trägersubstrat 1360 hin unterbunden. Die erste Lichtwellenleiterstruktur LWL1 wurde bevorzugt fotolithografisch strukturiert und beispielhaft mit einem ersten Abschnitt einer zweiten Metallblende oMS1 nach oben hin zur Reduktion des optischen Übersprechens und zur Verbesserung des Signal- zu Rausch-Verhältnisses abgedeckt. Es wird empfohlen, die Arbeitsfähigkeit einer solchen Konstruktion mit einer FDTD-Simulation vor der Herstellung für die verwendeten Prozessparameter präzise zu simulieren, da bei zu kleinen Dimensionen beispielsweise eine Lichtausbreitung nicht mehr möglich ist. Auf die gleiche Weise wurde eine zweite Lichtwellenleiterstruktur LWL2 gefertigt, der von einem zweiten Abschnitt der ersten Metallblende uMS2 und einem zweiten Abschnitt der zweiten Metallblende oMS2 bevorzugt umfasst ist.
• MESA-Struktur als Lichtquelle
• In dem Beispiel der 151 ist eine beispielhafte Lichtquelle vorgesehen. Diese besteht hier beispielhaft aus einer beispielhaften MESA-Struktur (LED), die bevorzugt und beispielhaft gegenüber dem planaren Substrat isoliert ist. Statt einer MESA-Struktur MESA können auch andere Silizium-LEDs oder andere Lichtquellen als Lichtquelle LED der Vorrichtung Verwendung finden. In dieser lichterzeugenden MESA-Struktur MESA ist typischerweise ein lichtemittierendes Gebiet als Lichtquelle LED gefertigt. In diesem Zusammenhang sei hinsichtlich der Fertigung einer Lichtquelle LED in indirekten Halbleitern wie Silizium auf die folgende Schrift verwiesen:
• Röcke H., Meijer J., Stephan A., Weidenmüller U., Bukow H. H., Rolfs C. „White electroluminescent nanostructure in silicon fabricated using focused ion implantation" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 181 (1001) Seite 274-279.
• Das besondere bei der Verwendung einer MESA-Struktur MESA ist, dass diese einen Wellenlängenbereich in dem notwendigen Wellenlängenbereich der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB emittiert. Leider emittiert die MESA-Struktur MESA auch andere Wellenlängen, sodass die Verwendung eine optischen Bandpassfilters 14304 geboten erscheint.
• 152 zeigt das beispielhafte Emissionsspektrum einer solchen MESA-Struktur MESA als Lichtquelle LED. Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass das optische Bandpassfilter 14304 in den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 eingefügt werden sollte, um die optische Transmission in Richtung der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND mit den paramagnetischen Zentren bzw. NV-Zentren auf die Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zu begrenzen und elektromagnetische Strahlung aus der Lichtquelle LED mit kürzeren und längeren Wellenlängen nicht zu transmittieren.
• Sofern eine Lichtquelle LED verwendet wird, die im Wesentlichen nur elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp emittiert, kann auf das optische Bandpassfilter 14304 verzichtet werden.
• In dem Beispiel der 151 wird eine solche Lichtquelle LED mit dem lichtemittierenden Gebiet LG benutzt, um über den ersten Lichtwellenleiter LWL1 nach Bandpassfilterung im optischen Bandpassfilter 14304 die paramagnetischen Zentren bzw. NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND zu pumpen und zur Eimission von Fluoreszenzstrahlung FL anzuregen.
• Beispielhaft ist in den ersten Lichtwellenleiter LWL1 ein optisches Bandpassfilter 14304 eingefügt, das elektromagnetische Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp im Wesentlichen passieren lässt und elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängen, insbesondere der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen soweit dämpft, dass sie für die jeweilige Anwendung keine Rolle mehr spielen.
• Zweiter Lichtwellenleiter LWL2 und Fotodetektor PD
• Der zweite Lichtwellenleiter LWL2 erfasst in dem Beispiel der 150 die Fluoreszenzstrahlung FL und leitet diese zu einem Fotodetektor PD der mikroelektronischen Schaltung geleitet wird.
• Beispielhaft ist in den zweiten Lichtwellenleiter LWL2 ein optisches Filter F1 eingefügt, das elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen passieren lässt und elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängen, insbesondere der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp im Wesentlichen soweit dämpft, dass sie für die jeweilige Anwendung keine Rolle mehr spielen.
• Bevorzugt sind das optische Filter F1 und das optische Bandpassfilter 14304 als mikrooptische Funktionselemente beispielsweise als dielektrische Schichtfolge und/oder als photonischer Kristall ausgeführt. Das hier vorgelegte Dokument empfiehlt FDTD-Simulationen zur Überprüfung der gewählten Konstruktionen, wobei die Fertigungstoleranzen unbedingt mitsimuliert werden sollten.
• Der beispielhafte Fotodetektor PD umfasst in diesem Verdeutlichungsbeispiel der 151 beispielhaft eine PN-Diode, die eine N-Wanne nG und eine P-Kathode pG umfasst.
• mikrotechnische Funktionselemente
• Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche lichtempfindliche mikroelektronische Bauteile bekannt, die insbesondere mit den besagten MOS-, CMOS-, BICMOS und Bipolar-Prozessen gefertigt werden können. Um die Komplexität der Darstellung gering und transparent zu halten wurde die 151 soweit vereinfacht, dass eine fachkundige Person erkennen kann, welche beispielhaften Elemente wie kombiniert werden können und beispielhaft zusammenwirken können. Es können auch die zahlreichen aus dem Stand der Technik bekannten mikrofluidischen, mikromechanischen, mikrooptischen und mikroelektronischen Funktionselemente in ähnlichen Vorrichtungen mit der hier vorgeschlagenen Methode kombiniert werden. Beispielsweise können Bragg-Filter und Spiegel-Strukturen in den Lichtwellenleitern (LWL1, LWL2) vorgesehen werden.
• mikrotechnische Vorrichtung und Wellenleiter
• Im Gegensatz zum Stand der Technik sieht der hier vorgelegte Vorschlag vor, einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), hier eine beispielhafte differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980, oberhalb oder wie hier unterhalb des Sensorelements SE zu platzieren. Die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 umfasst wieder den elektrisch leitender Rückseitenkontakt 1370, die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310, die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 sowie die differentielle Signalleitung 6830 mit der der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820. Die differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980 ist nur ein Beispiel für einen Wellenleiter. Die beispielhafte mikrointegrierte Schaltung der 151 kann stattdessen auch eine Mikrostreifenleitung 1380 und/oder eine Schlitzleitung 1880 und/oder eine Tri-Plate-Leitung 2380 und/oder eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 und/oder eine andere Wellenleitung, insbesondere eine planare Wellenleitung, aufweisen, die mit einem Sensorelement SE und/oder einer Sensorelementschicht 14305 wechselwirken. In den vorausgehenden Figuren wurden verschiedene Positionierungen verschiedener Sensorelemente SE gegenüber Vorrichtungsteilen von Wellenleitungen diskutiert. Eine solche mikrointegrierte Schaltung kann ein oder mehrere Sensorelemente SE aufweisen, die unterschiedlich zu den Vorrichtungsteilen der besagten Wellenleitungen positioniert sein können und die unterschiedliche Größen relativ zu den Vorrichtungsteilen der Wellenleitungen haben können. Auch diese unterschiedlichen Größen der Sensorelemente SE wurden in den vorausgehenden Figurenbeschreibungen diskutiert und werden daher hier nicht wiederholt. Sie gelten aber im Zusammenhang mit der Verwendung in mikrointegrierten Schaltungen im Sinne des hier vorgelegten Dokuments hiermit als offenbart.
• mikroelektronisches System
• Bevorzugt umfasst somit das System eine mikroelektronische Schaltung oder zumindest ein mikroelektronisches Bauelement, insbesondere einen Fotodetektor PD und/oder ein lichtemittierendes Bauelement als Lichtquelle LED. Im spezielleren umfasst das System bevorzugt einen mikroelektronischen MOS-, CMOS-, BICMOS oder Bipolar-Schaltkreis oder zumindest ein mikroelektronisches MOS- bzw. CMOS- bzw. BICMOS- oder Bipolar-Bauelement, insbesondere einen Fotodetektor und/oder ein lichtemittierendes Bauelement. Im Falle einer CMOS-Technologie handelt es sich bevorzugt um einen CMOS-Fotodetektor, z.B. eine CCD-Pixel oder ein CCD-Pixel-Array und/oder ein lichtemittierendes CMOS-Bauelement, wobei ein CMOS-Bauelement dadurch gekennzeichnet ist, dass es in einer CMOS-Technologie gefertigt wurde. Der mikroelektronische Schaltkreis ist bevorzugt zumindest in Teilen in MOS- oder CMOS- oder BICMOS- oder Bipolar-Technologie gefertigt.
• Die mikroelektronische Schaltung kann eine Vielzahl von Schaltungselementen umfassen, von denen einige mit dem Sensorelement zusammenwirken können. Das hier vorgelegte Dokument zählt hier nur Beispielhaft einige auf.
• • Analog-Digital-Wandler (ADC): Wandelt analoge Eingangssignale in digitale Signale um.
• • Digital-Analog-Wandler (DAC): Wandelt digitale Eingangssignale in analoge Signale um.
• • Operationsverstärker (OPV): Verstärkt und verstärkt analoge Signale.
• • Spannungsreferenzen: Erzeugen stabile Referenzspannungen für den Schaltungsbetrieb.
• • Verstärker: Verstärkt analoge Signale mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren.
• • Filter: Filtert unerwünschte Frequenzen aus einem Signal (z. B. Tiefpass-, Hochpass- oder Bandpassfilter).
• • Oszillatoren: Erzeugt periodische Wellenformen oder Taktsignale.
• • Multiplexer (MUX) und Demultiplexer (DEMUX): Schalten zwischen verschiedenen Eingangssignalen oder verteilen ein Eingangssignal auf mehrere Ausgänge.
• • Phasenregelkreise (PLL): Generiert stabilisierte Taktsignale basierend auf einem Referenztakt.
• • Verzögerungselemente: Ermöglichen die zeitliche Steuerung von Signalen.
• • Komparatoren: Vergleicht zwei Eingangssignale und gibt einen Ausgang entsprechend dem Vergleichsergebnis.
• • Pufferverstärker: Verstärkt das Signal, ohne seine Charakteristik zu verändern.
• • Spannungsregler: Stabilisiert die Ausgangsspannung, unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung oder Laständerungen.
• • Taktgeneratoren: Erzeugt Taktsignale mit definierten Frequenzen und Phasenverschiebungen.
• • Datenpuffer: Speichert Daten und ermöglicht eine zeitversetzte Übertragung.
• • Schaltungsüberwachung: Überwacht die Betriebsbedingungen der Schaltung und schützt sie vor Schäden.
• • Serielle Kommunikationsschnittstellen: Ermöglichen die Kommunikation zwischen verschiedenen Bauteilen oder Geräten über serielle Datenübertragung.
• • Leistungstreiber: Verstärken das Signal für den Antrieb von Hochleistungskomponenten wie Motoren oder Aktuatoren.
• • Schaltungslogik: Enthält logische Elemente wie AND-, OR-, NAND- und XOR-Gatter zur Durchführung von digitalen Berechnungen und Logikoperationen.
• • Speicher: Umfasst verschiedene Arten von Speicherbausteinen wie Flip-Flops, Latches oder Register zum Speichern von Daten.
• • Takt- und Phasenregelschleifen (PLL): Generiert präzise und stabile Taktsignale basierend auf einem Referenztakt und ermöglicht die Synchronisation von Signalen.
• • Analogschalter: Schaltet analoge Signale zwischen verschiedenen Pfaden oder Kanälen um.
• • Impulsbreitenmodulation (PWM): Moduliert die Breite von Impulsen, um die Leistung oder das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit eines Signals zu steuern.
• • Signalverarbeitungseinheiten (DSP): Spezialisierte digitale Signalprozessoren für die Verarbeitung und Analyse von analogen und digitalen Signalen.
• • Spannungsteiler: Teilt eine Eingangsspannung in zwei oder mehrere Ausgangsspannungen auf.
• • Temperatursensoren: Erfassen und messen die Temperatur in der Umgebung oder in einem Bauteil.
• • Stromquellen und Stromsenken: Erzeugen konstanten Strom oder absorbieren Strom in einer Schaltung.
• • Schutzschaltungen: Überwachen und schützen die Schaltung vor Überspannung, Unterspannung, Übertemperatur oder Kurzschluss.
• • Pegelwandler: Übersetzt Signale zwischen verschiedenen Spannungsebenen oder Logikpegeln.
• • Impedanzwandler: Passt die Impedanz zwischen verschiedenen Teilen einer Schaltung an, um eine optimale Signalübertragung zu ermöglichen.
• • Spannungsregler: Stabilisieren die Ausgangsspannung auf einen vordefinierten Wert, unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung oder Laständerungen.
• • Strommessung: Ermöglicht die Messung des Stroms in einem Schaltungsteil oder einer Komponente.
• • Digital Signaling Interface (DSI): Ein serieller Hochgeschwindigkeitsbus zur Übertragung von Daten zwischen integrierten Schaltungen.
• • Analogschleifenfilter: Filtert unerwünschte Störsignale aus einem analogen Eingangssignal.
• • Energieerfassung: Erfasst und misst den Energieverbrauch in einer Schaltung oder einem System.
• • Fehlerkorrektur: Verwendet Fehlerkorrekturcodes und Algorithmen zur Erkennung und Korrektur von Übertragungsfehlern in digitalen Signalen.
• • Datenkonverter: Wandelt Daten von einem Format in ein anderes um, z. B. seriell zu parallel oder umgekehrt.
• • Verstärker mit variabler Verstärkung: Bietet die Möglichkeit, den Verstärkungsfaktor eines Verstärkers dynamisch anzupassen.
• • Bandlückenreferenzen: Erzeugt eine stabile Referenzspannung unabhängig von Temperaturänderungen.
• • Pulsweitenmodulation (PWM): Moduliert die Pulsweite eines Signals, um analoge Informationen zu übertragen oder die Leistung von Schaltungen zu regeln.
• • Taktverteilung: Verteilt Taktsignale an verschiedene Teile einer Schaltung oder eines Systems.
• • Taktreiniger: Filtert Störungen und Rauschen aus einem Taktsignal.
• • Sensor-Schnittstellen: Integriert Schnittstellen für verschiedene Sensoren wie Temperatursensoren, Drucksensoren, Beschleunigungssensoren usw.
• • Schaltungsmodelle: Beschreibt mathematische Modelle zur Analyse und Simulation von Mixed-Signal-Schaltungen.
• • Digitale Signalverarbeitung (DSP): Verarbeitet digitale Signale durch mathematische Algorithmen wie Filterung, Spektralanalyse, Signalmodulation usw.
• • Phasendetektoren: Vergleicht die Phasenbeziehung zwischen zwei Signalen und erzeugt eine Ausgangsspannung entsprechend der Phasendifferenz.
• • Digitale Steuerlogik: Steuert die Funktionen und den Betrieb der Schaltung auf der Grundlage von digitalen Eingangssignalen.
• • Spannungsmultiplikatoren: Erzeugt eine höhere Ausgangsspannung als die Eingangsspannung durch wiederholtes Laden und Entladen von Kondensatoren.
• • Fehlererkennung und Fehlerkorrektur (ECC): Identifiziert und korrigiert Fehler in digitalen Daten durch Hinzufügen von Redundanzinformationen.
• • Programmierbare Logik: Enthält programmierbare Logikbausteine wie FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) oder CPLDs (Complex Programmable Logic Devices), um flexible Schaltungsfunktionalitäten zu ermöglichen.
• • Datenpuffer: Speichert Daten vorübergehend, um eine zeitliche Trennung zwischen Eingang und Ausgang zu ermöglichen.
• • Taktgenerator: Erzeugt Taktsignale mit spezifischen Frequenzen und Phasenverschiebungen.
• • Batteriemanagement: Überwacht und steuert den Ladezustand und die Leistung von Batterien.
• • Digitale Filter: Filtert unerwünschte Frequenzen oder Rauschen aus digitalen Signalen.
• • Phasenverschiebungsnetzwerke: Führt Phasenverschiebungen in einem Signal ein, um spezifische zeitliche Beziehungen zu erreichen.
• • Signalisolatoren: Trennt galvanisch Signale, um elektrische Störungen zu minimieren.
• • Impulsgeneratoren: Erzeugt Impulse oder kurze Signale für spezifische Anwendungen.
• • Spektrumanalysatoren: Analysiert und visualisiert das Frequenzspektrum eines Signals.
• • Echtzeituhr (RTC): Ermöglicht die genaue Zeitmessung und das Aufrechterhalten einer Echtzeituhr während des Stromausfalls.
• • Multipunkt-Modulation: Kombiniert mehrere digitale Signale in einem Modulationsschema.
• • Displaytreiber: Steuert die Ansteuerung von Anzeigeelementen wie LCDs oder LED-Anzeigen.
• • Hysterese-Komparatoren: Vergleicht Eingangssignale mit einer Schwelle und erzeugt eine Ausgangsspannung, die abhängig von der Hysterese ist.
• • Analogschleifenkompensatoren: Kompensiert Fehler in Rückkopplungsschleifen von Analogschaltungen, um die Stabilität und Genauigkeit zu verbessern.
• • Programmierbare Verstärker: Erlaubt die Anpassung des Verstärkungsfaktors oder der Verstärkungsfunktion über eine digitale Schnittstelle.
• • Clock-Multiplexer: Wählt zwischen verschiedenen Taktsignalen aus und leitet sie zur weiteren Verarbeitung weiter.
• • Hochspannungstreiber: Verstärkt und treibt Hochspannungssignale an, beispielsweise für die Ansteuerung von Leistungstransistoren.
• • I/O-Schnittstellen: Stellt die Kommunikation und den Datenaustausch mit externen Geräten oder Schnittstellen her.
• • Logik-Überwachung: Überwacht und steuert die Logikpegel in einer Schaltung, um eine zuverlässige Signalverarbeitung sicherzustellen.
• • Data Encoding/Decoding: Kodiert und dekodiert Daten für die effiziente Übertragung oder Speicherung.
• • Lasttreiber: Steuert die Ausgabe von Leistung an externe Komponenten oder Lasten.
• Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 Vorrichtungsteile von hier vorgestellten Systemen wie z.B. denen der 65 bis 67 und/oder denen der 135 bis 143. Solche Vorrichtungsteile, die die mikroelektronische Schaltung auf und/oder in dem Trägersubstrat 1360 umfassen kann, können beispielsweise umfassen:
• die Auswertevorrichtung (AWV, 14330), Steuervorrichtungen (CTR, CTR2, 14333), Datenbusse (DB, 14329), Treiberstufen DRVL, Signalgeneratoren (G1, G1_1, G1_2, G1_3, G2, G2_I, G2_II, G2_III, G2_IV), Magnetfelderzeugungsmittel (L_c, L_c_3, L_c_2, L_c_3, L_c_4, L_c_5), Magnetfeldregler LCTR, Lichtquellentreiber (LDRV, LDRV_1, LDRV_2, LDRV_3, LDRV_4, LDRV_5), Lichtquellen (LED, LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5, 14302), Mehrfachkorrelatoren (LIV, LIV_1, LIV_2, LIV_3, LIV_4, LIV_5), Multiplizierer (M1, M2), Mustererkennungsvorrichtung MEV, Mischer MIX, Magnetfeldsensoren MS, Mikrowellensignalquellen (µWG, µWG_I, µWG_II, µWG_III, µWG_IV), Speicher (RAM, NVM), Fotodetektoren (PD, PD_1, PD_2, PD_3, PD_4, PD_5), Radiowellenquellen RFG, Verstärker (V1, V1_1, V1_2, V1_3, V1_4, V1_5), Lichtsensorarrays 14301, Auswertelektronik 14315, Aufbereitungsvorrichtungen 14330, Schnittstellenschaltungen 14336, etc.
• Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung beispielsweise auch einen Spannungsregler zur Versorgung der mikroelektronischen Schaltung und ggf. ihrer Teilkomponenten und/oder zur Versorgung einer Pumplichtquelle, der Lichtquelle LED, zur Anregung der Emission der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB. Ein geeignetes mikrooptisches System muss aber zum einen die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 mittels Pumpstrahlung LB stimulieren können und zum anderen die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 erfassen und zuverlässig von der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle, hier der Lichtquelle LED, trennen können. Hierfür ist es sinnvoll, wenn das mikro-elektrooptische System mikrooptische Bauelemente aufweist, die in einem entsprechenden Prozessschritt mikrotechnisch hergestellt werden. Besonders wichtig sind hierbei optische Filter (F1, 14303) und Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2).
• An dieser Stelle verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft auf die Bücher Baha E.A. Saleh, Malvin Carl Teich, „Grundlagen der Photonik” Wiley-VCH, 2007 und Bernhard C. Kress, Patrick Meyreueis „Applied Digital Optics“ Wiley, 2009.
• Das vorgeschlagene Verfahren umfasst somit bevorzugt einen Schritt zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung mikrooptischer Bauelemente auf dem Halbleitersubstrat.
• Zur Co-Integration geeigneter lichtemittierender Bauteile
• Ein besonderes Problem stellen, wie bereits angedeutet, lichtemittierende Bauelemente in Standard-Silizium-Technologien zur Herstellung mikroelektronischer Schaltungen dar. Entweder wird als Halbleitersubstrat ein Material aus einem Halbleiter mit einem direkten Übergang, wie beispielsweise GaAs oder ein anderes geeignetes III/V-Material, verwendet, wodurch die lichtemittierenden Bauelemente (Lichtquellen LED) für die Erzeugung der Pumpstrahlung LB für die Anregung der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschichten 14305 direkt auf dem Wafer gefertigt werden können, oder es wird als Halbleitersubstrat ein Material aus einem Halbleiter mit einem indirekten Übergang, wie beispielsweise Silizium oder Diamant, verwendet. Hinsichtlich der Erzeugung von Lichtquellen LED in Diamant verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft auf das folgende Dokument:
• Burchard B., „Elektronische und optoelektronische Bauelemente und Bauelementstrukturen auf Diamantbasis“ Dissertation, Hagen 1994.
• Hinsichtlich der Erzeugung von Lichtquellen LED in Silizium verweist das hier vorgelegte Dokument beispielhaft nochmals auf den bereits erwähnten folgenden Zeitschriftenartikel:
• Röcken H., Meijer J., Stephan A., Weidenmüller U., Bukow H.H., Rolfs C., „White electroluminescent nanostructure in silicon fabricated using focused ion implantation" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 181 (1001) Seite 274-279.
• Dieses Dokument behandelt eine PNP- oder NPN-MESA-Struktur MESA, bei der die mittlere Dotierung extrem hoch und sehr schmal ausgeführt ist. Die Autoren des Dokuments vertreten die Auffassung, dass es sich hier um ein Bauteil im Lawinendurchbruch handelt. Dabei wird die Lichtenergie in Form eines thermischen Spektrums durch die heißen Elektronen abgestrahlt. Die mikroelektronische Schaltung legt bei einer NPN-Struktur zwischen den Kontakt des ersten N-Gebiets und dem Kontakt des zweiten N-Gebiets eine relativ hohe Spannung an. Es kommt zum Durchbruch. Durch den Durchbruch der Basis-Kollektor-Strecke wird ein Strom in die Basis injiziert. Die extrem hoch dotierte und sehr schmale Basis schaltet durch, sodass der Transistor schlagartig extrem schnell durchschaltet. Die Teile der Basis-Kollektor-Kapazität in der Nähe des PN-Übergangs werden schlagartig entladen. Hierdurch kommt es zu einer elektromagnetischen Welle in der Basis, die durch die hohe Dotierung und den dadurch vorhandenen Brechungsindexsprung fokussiert wird. Wenn ein „+“ eine hohe Dotierung symbolisieren soll, wird hier also die Verwendung einer PN+P-Struktur oder einer NP+N-Struktur vorgeschlagen. Aus der Literatur sind insbesondere sogenannte Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diodes bekannt, die ähnliches leisten, typischerweise aber im infraroten Wellenlängenbereich strahlen. (K. Kurokawa, „Avalanche Breakdown Electroluminescence in Silicon Carbide Light Emitting Diodes", January 2000Materials Science Forum 338-342:691-694, DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.338-342.691) Diese kommen also als Pumpstrahlungsquellen nicht in Frage.
• Auf Basis einer solchen PN+P-Struktur oder einer NP+N-Struktur oder einer solchen Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diode ergibt sich dann ein quantentechnologisches, mikro-elektrooptisches oder photonisches oder mikroelektronisches System in MOS-, CMOS-, BICMOS- oder Bipolar-Technik, oder einer anderen geeigneten Wafer-Fertigungstechnik. Das besagte System umfasst dann ein Trägersubstrat 1360, das insbesondere aus einem indirekten Halbleiter wie Silizium gefertigt ein kann und eine Oberfläche OF aufweist. Bevorzugt weist das Trägersubstrat 1360 für die Lichterzeugung eine Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diode oder eine PN+P-Struktur oder eine NP+N-Struktur oder eine halbleitende MESA-Struktur (MESA) MESA auf. Diese Silicon-Avalance-Based-Light-Emitting-Diode, PN+P-Struktur, NP+N-Struktur oder halbleitende MESA-Struktur (MESA) MESA dienen hier als lichtemittierendes mikroelektronisches Bauteil, das beispielsweise als Pumplichtquelle, hier die Lichtquelle LED, für die Anregung eines paramagnetischen Zentrums genutzt werden kann. Die MESA-Struktur MESA ist bevorzugt gegenüber dem Substrat isoliert und weist einen ersten Bereich (E) der MESA-Struktur (MESA), einen zweiten Bereich (B) der MESA-Struktur (MESA) und einen dritten Bereich (C) der MESA-Struktur (MESA) auf. Das quantentechnologische, mikro-elektrooptische oder photonische oder mikroelektronische System weist darüber mehrere Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit zumindest einer Vielzahl bevorzugt möglichst gleicher paramagnetischer Zentren, insbesondere NV-Zentren, auf. Zumindest ein mikro-optisches Funktionselement, insbesondere ein Lichtwellenleiter LWL2, das in dem Trägersubstrat 1360 oder auf der Oberfläche OF des Trägersubstrats 1360 gefertigt ist, koppelt bevorzugt die besagten lichtemittierenden Bauteile in oder auf dem Trägersubstrat 1360 mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren, sodass diese gepumpt oder sonst wie optisch manipuliert werden können. Bevorzugt ist in das mikro-optisches Funktionselement, insbesondere den zweiten Lichtwellenleiter LWL2, ein optisches Bandpassfilter 14304 integriert, das bevorzugt im Wesentlichen die Pumpstrahlung LB mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp transmittiert. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments umfasst dann das Trägersubstrat 1360 das mikrooptische Funktionselement, hier den zweiten Lichtwellenleiter LWL2. Hierbei ist der zweite Lichtwellenleiter LWL2 in seiner Längserstreckung ganz oder zu großen Teilen vorzugsweise fest mit dem Substrat 1360 verbunden. Der erste Bereich (E) und der dritte Bereich (C) der ggf. verwendeten MESA-Struktur MESA weisen bevorzugt einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Der zweite Bereich (B) der ggf. verwendeten MESA-Struktur MESA weist bevorzugt einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist und der zweite Bereich (B) zwischen dem ersten Bereich (E) und dem zweiten Bereich (C) angeordnet ist. Bei der MESA-Struktur (MESA) MESA handelt es sich bevorzugt um eine PNP- oder NPN-MESA-Struktur MESA, wobei die Breite des zweiten Bereichs (B) bevorzugt kleiner als 3µm und/oder kleiner als 1µm und/oder kleiner als 500nm und/oder kleiner als 200nm und/oder kleiner als 100nm und/oder kleiner als 50nm und/oder kleiner als 25nm und/oder kleiner als 10nm ist. Der zweite Bereich (B) ist bei einer ausreichend hohen Dotierung dann dazu geeignet, bei Anlegen einer ausreichend hohen elektrischen Spannung Licht zu emittieren. Ein beispielhaftes Spektrum zeigt 152. Eine Kopplung mit einem optischen Funktionselement dokumentiert dann, dass die MESA-Struktur MESA dazu vorgesehen ist, Licht zu emittieren. Das vom zweiten Bereich (B) emittierte Licht wirkt dann mit paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 mittels des besagten mikrooptischen Funktionselements, hier dem zweiten Lichtwellenleiter LWL2 zusammen.
• Das Trägersubstrat 1360 ist bevorzugt Halbleitersubstrat oder ein Silizium-Wafer oder ein GaAs-Wafer oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder ein Wafer aus II/VI-Material oder aus ein mittels Band-Gap-Engineering behandelter Wafer oder ein Diamant-Wafer oder ein Ge-Wafer oder ein anderer Wafer aus einem Mischhalbleiter oder ein Teil eines solchen Wafers.
• Es wird in dieser Offenbarung somit ein quantentechnologisches, mikro-elektrooptisches oder photonisches System vorgeschlagen, das ein Trägersubstrat 1360, insbesondere ein Halbleitersubstrat umfasst. Das besondere des Vorschlags hier ist, dass das gesamte System mit Ausnahme der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND aus einem indirekten Halbleitermaterial gefertigt sein kann. In und/oder auf dem Halbleitermaterial ist typischerweise eine mikroelektronische Schaltung, bevorzugt in einer MOS-, CMOS-, BICMOS,- oder Bipolar-Technik gefertigt. Dabei umfasst die mikroelektronische Schaltung bevorzugt eine Mehrzahl von Bauelementen wie Transistoren, Dioden, Widerständen, Kondensatoren, lichtempfindliche und ggf. lichtemittierende elektronische Bauelemente. Ein solches, lichtempfindliches Bauelement, also beispielsweise ein Fotodetektor PD, der besagten mikroelektronischen Schaltung beispielsweise zur Erfassung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND, die bevorzugt ein Diamant und NV-Zentrum umfassen, kann beispielsweise eine PN-Diode als lichtempfindliches, elektrisches Bauelement, als Fotodetektor PD sein, das Teil der mikroelektrischen Schaltung ist. Ein lichtemittierendes Bauelement kann beispielsweise eine MESA-Struktur MESA, wie hie beschrieben sein. Das quantentechnologische, mikro-elektrooptische oder photonische System umfasst bevorzugt einen Teilbereich eines kolloidalen Films bzw. kolloidalen Lackes KL als Sensorelement SE und/oder Sensorelementschicht 14305, der mehrere Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit paramagnetischen Zentren aufweist. Ganz besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der es sich bei Trägersubstrat 1360 um einen mikroelektronischen Schaltkreis, insbesondere um einen mikroelektronischen Schaltkreis in MOS-, CMOS-, BICMOS, oder Bipolar-Technologie handelt. Typischerweise umfasst das Trägersubstrat 1360 dann Materialien, wie beispielsweise Stücke von Platinenmaterialien oder Stücke von Kunststoffplatten- oder -folien und/oder Stücke von Glas-Wafern oder Stücke von Keramik-Wafern und/oder Stücke von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücke von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücke von BiCMOS-Wafern und/oder beispielsweise Stücke von Wafern aus einer Bipolar-Technologie und/oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder beispielsweise Stücke von MEMS-Wafern und/oder Stücke mikroelektronischer Schaltungen und/oder beispielsweise Stücke von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücke von MOEMS-Wafern etc. und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und mikroelektronischer Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente.
• Ein solcher mikroelektronischer Schaltkreis, der typischerweise in dem Trägersubstrat 1360 gefertigt ist, umfasst als bevorzugt eine Mehrzahl mikroelektronischer Bauelemente, wie MOS-Transistoren, Bipolartransistoren, Dioden, Widerstände, Kapazitäten, Spulen und ggf. weitere Halbleiterbauelemente, die in dem Trägersubstrat 1360 und insbesondere im Metallisierungsstapel, gefertigt sind und durch Leitungen zu der mikroelektronischen Schaltung verschaltet sind, die mit den paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder der Diamant-Nano-Kristalle ND, die bevorzugt Diamant und/oder NV-Zentren umfassen, zu einem Gesamtsystem optisch gekoppelt sind. Dabei umfasst das Trägersubstrat 1360 bevorzugt mindestens ein mikrooptisches Funktionselement, z.B. einen ersten Lichtwellenleiter LWL1 und die mikroelektronische Schaltung in MOS-, CMOS-, BICMOS, oder Bipolar-Technik. Typischerweise weist das Trägersubstrat 1360 auch das lichtempfindliche elektrische Bauelement (nG, pG), den Fotodetektor PD, auf, um bevorzugt mittels dieses lichtempfindlichen elektrischen Bauelements (pG, nG), des Fotodetektors PD, eine Emission von Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren, insbesondere von NV-Zentren, der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND zu erfassen. Typischerweise hängt dann zumindest ein Betriebsparameter der mikroelektronischen Schaltung von einem durch das lichtempfindliche Bauelement (pG, nG), den Fotodetektor PD, erfassten Wert der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 ab. Die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 sind bevorzugt über das erste mikrooptische Funktionselement LWL1 mit dem lichtempfindlichen elektrischen Bauelement (pG, nG), dem Fotodetektor PD gekoppelt. Bevorzugt sind das erste optische Funktionselement und/oder das zweite optische Funktionselement in Teilen oder ganz identisch. 151 zeigt jedoch eispielhaft verschiedene optische Funktionselemente. Ein solches quantentechnologisches, mikro-elektrooptisches oder photonisches oder mikroelektronisches System kann aber auch auf einem mit einem Trägersubstrat 1360 aus einem direkten Halbleitermaterial gefertigt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Lichtausbeute der lichtemittieren Bauelemente des Systems bei Nutzung als Lichtquellen LED höher ist und so eine bessere Pumpleistung durch die Pumpstrahlung LB erreicht werden kann, was den Kontrast zwischen der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 bei der magnetischen Flussdichte mit maximaler Intensität I_iSt der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 und der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 bei der magnetischen Flussdichte mit minimaler Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 verbessert. Bevorzugt werden dann Substratmaterialen des Trägersubstrats 1360 verwendet, bei denen ein Halbleitermaterial des Substrats ein III/V-Halbleitermaterial und/oder ein II/VI-Halbleitermaterial oder ein durch Bandgap-Engineering hergestelltes Halbleitermaterial sein kann. Das Substratmaterial des Trägersubstrats 1360 muss also ausdrücklich nicht homogen sein, sondern kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Das System umfasst dann eine mikroelektronischen Schaltung, die bevorzugt Teil des Trägersubstrats 1360 sein kann, und ein elektrisches Bauelement, das bevorzugt Teil der mikroelektrischen Schaltung ist, und eine mikrooptische Teilvorrichtung (LWL1, LWL2), die bevorzugt Teil des Trägersubstrats 1360 ist, und mehrere Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND, die Diamanten sein können, mit paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305. Das Trägersubstrat 1360 umfasst somit in dem hier vorgestellten Fall die mikroelektronische Schaltung und das elektrische Bauelement und die mikrooptische Vorrichtung (LWL1, LWL2). Das besondere des Systems ist dann, dass es zumindest ein lichtemittierendes elektrooptisches Bauelement MESA vorzugsweise als Lichtquelle LED aufweist, das Teil des Trägersubstrats 1360 ist oder auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 gefertigt ist, wobei das Trägersubstrat 1360 das lichtemittierende Bauelement MS als Lichtquelle LED umfasst und wobei das lichtemittierende elektrooptische Bauelement MESA als Lichtquelle LED mit der mikrooptischen Teilvorrichtung (LWL1, LWL2) optisch wechselwirkt. Das lichtemittierende elektrooptische Bauelement MESA wechselwirkt als Lichtquelle LED mit dem elektrischen Bauelement elektrisch und/oder optisch in direkter oder indirekter Weise mittels der mikrooptischen Teilvorrichtung (LWL1, LWL2). Diese Wechselwirkung zwischen dem lichtemittierenden elektrooptischen Bauelement MESA als Lichtquelle LED mit dem elektrischen Bauelement erfolgt dabei bevorzugt unter Mitwirkung der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305.
• Das Trägersubstrat 1360 ist in dem hier vorgestellten Fall also bevorzugt ein Halbleitersubstrat, ein Silizium-Wafer oder ein GaAs-Wafer oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder ein Wafer aus II/VI-Material oder aus ein mittels Band-Gap-Engineering behandelter Wafer oder ein Diamant-Wafer oder ein Ge-Wafer oder ein anderer Wafer aus einem Mischhalbleiter.
• Im Falle von III/V-Materialien kann das Substrat auch eine andere LED oder einen Laser als Lichtquelle LED umfassen.
• Bevorzugt umfasst das quantentechnologische, mikro-elektrooptische oder photonische System mindestens ein mikrooptisches Element. Bevorzugt ist das das mikrooptische Element dazu geeignet oder vorgesehen, zumindest die Funktion eines der folgenden mikrooptischen Elemente zu erfüllen:
• • die Funktion einer optischen Linse und/oder
• • die Funktion eines photonischen Kristalls und/oder
• • die Funktion eines optischen Filters und/oder
• • die Funktion eines optischen ganz oder teilweise reflektierenden Spiegels und/oder
• • die Funktion eines Lichtwellenleiters (LWL1, LWL2) und/oder
• • die Funktion eines Richtkopplers und/oder
• • die Funktion eines Wellensumpfes und/oder
• • die Funktion eines Circulators (Zirkulators) und/oder
• • die Funktion eines Koppel- und/oder Auskoppelgliedes.
• Die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 wechselwirken in der Regel mit Magnetfeldern. Daher ist es denkbar, dass die Vorrichtung zumindest ein Funktionselement eines magnetischen Kreises und/oder eine ferromagnetische Teilvorrichtung oder eine ferromagnetische Teilstruktur umfasst. Dabei kann es sich um einen mikro- oder nanoskopischen Permanentmagneten PM handeln, der ggf. beispielsweise in den Metallisierungsstapel des besagten MOS-, CMOS-, BICMOS oder Bipolar-Schaltkreises, insbesondere oberhalb der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 integriert ist. Bevorzugt kann es sich um einen mit einem Gradienten behafteten Permanentmagneten GPM handeln. Bevorzugt ist die besagte ferromagnetische Teilvorrichtung oder Teilstruktur Teil eines magnetischen Kreises. In dem Falle verfügt das quantentechnologische, mikro-elektrooptische System bevorzugt über eine Erregungsvorrichtung, beispielsweise ein Magnetfelderzeugungsmittel L_c, beispielsweise in Form einer oder mehrerer in dem Metallisierungsstapel gefertigten Flachspule, die dazu geeignet ist, eine magnetische Erregung in dem magnetischen Kreis hervorzurufen. Bevorzugt wird die magnetische Teilvorrichtung durch Abscheiden einer ferromagnetischen Schicht und anschließende fotolithografische Strukturierung gefertigt.
• in dem Beispiel der 151 umfasst die beispielhafte Vorrichtung oberhalb des Sensorelements SE bzw. der Sensorelementschicht 14305 ein beispielhaftes Magnetfelderzeugungsmittel L_c in Form einer beispielhaften Flachspule im Metallisierungsstapel. Hinsichtlich der Funktion und des Betriebs verweist das hier vorgelegte Dokument auf die vorausgehenden Beschreibungen.
• Sollen die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 als Teilvorrichtungen eines Sensorsystems verwendet werden, so hängt der Betrag und/oder die Richtung der durch die Erregungsvorrichtung erzeugten magnetischen Erregung H in dem magnetischen Kreis bzw. in dem Magnetfelderzeugungsmittel L_c bevorzugt von einem Betriebszustandsparameter des elektronischen Schaltkreises, also bevorzugt des MOS-, CMOS-, BICMOS- oder Bipolar-Schaltkreises, ab. In diesem Zusammenhang verweist das hier vorgelegte Dokument auf das Dokument DE 10 2018 127 394 A1 . Die Verwendung des hier vorgestellten Verfahrens zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß der DE 10 2018 127 394 A1 ist ausdrücklich Teil dieser Offenlegung. Die hier vorgelegte Schrift beschäftigt sich in ihrem Kern mit der großtechnischen Serienherstellung solcher Systeme, wie sie beispielsweise in der DE 10 2018 127 394 A1 beschrieben sind. Die hier vorgestellten Methoden werden sich aber auch für die Herstellung von Quantencomputern und anderen quantenoptischen Systemen eignen, die eine Anbindung an mikroelektronische und/oder mikromechanische und/oder mikrooptische Systeme benötigen.
• Typischerweise weist ein solches quantentechnologische, mikro-elektrooptische System ein lichtempfindliches Bauelement (pG, nG) auf. Dabei ist dann bevorzugt das lichtempfindliche Bauelement (pG, nG), insbesondere der Fotodetektor PD, dazu geeignet und/oder bestimmt, die Intensität I_ist einer Fluoreszenzstrahlung FL von paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 zu erfassen. Bevorzugt werden die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 hierfür durch verschiedene optische Elemente zum einen mit einer Pumplichtquelle MS als Lichtquelle LED über eine optische Wellenverbindung aus mehreren optischen Komponenten (paramagnetische Zentren, SE, LWL2) und zum anderen mit dem lichtempfindlichen Bauelement (pG, nG) in Form der Lichtquelle LED über eine weitere optische Wellenverbindung aus mehreren weiteren optischen Komponenten (paramagnetische Zentren, SE, LWL1) gekoppelt.
• Der hier offenbarte integrierter MOS-Schaltkreis bzw. CMOS- Schaltkreis, bzw. BICMOS-Schaltkreis bzw. Schaltkreis in Bipolar-Technologie oder einer anderen Schaltungstechnik zeichnet sich somit dadurch aus, dass er mehrere kristalline Teilvorrichtungen, die bevorzugt mechanisch mit ihm fest verbunden sind und die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 aufweist, wobei die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 Funktionselemente für die bestimmungsgemäße Verwendung des integrierten Schaltkreises sind. Ein kolloidaler Film und/oder ein kolloidaler Lack KL stellen als Sensorelement SE bzw. Sensorelementschicht 14305 bevorzugt die mechanische Verbindung zwischen den kristallinen Teilvorrichtungen und dem Trägersubstrat 1360 her. Bevorzugt ein oder mehrere optische Kopplungen z.B. durch ein oder mehrere mikro-optisches Funktionselemente rufen eine oder mehrere Wirkverbindungen zwischen den paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der Sensorelemente SE und/oder der Sensorelementschicht 14305 und zumindest einem oder mehreren Teilen der MOS-, CMOS-, BICMOS- oder Bipolar- Schaltung, insbesondere lichtemittierenden Gebieten LG der Lichtquelle LED und/oder lichtempfindlichen Bauteilen (PD, pG, nG), insbesondere dem Fotodetektor PD, hervor. Der integrierte CMOS-Schaltkreis, bzw. MOS-Schaltkreis, bzw. BICMOS-Schaltkreis bzw. Schaltkreis in Bipolar-Technologie oder einer anderen Schaltungstechnik weist typischerweise einen oder mehrere Transistoren auf. Im Falle einer BICMOS-Schaltung können das Bipolartransistoren und/oder MOS-Transistoren sein. Im Falle einer MOS- oder CMOS-Schaltung können das MOS-Transistoren sein. Im Falle einer Bipolar-Schaltung können das Bipolartransistoren sein.
• Bevorzugt ist die mikrointegrierte Schaltung einstückig ausgeführt. Bevorzugt umfasst die mikrointegrierte Schaltung mehrere der folgenden Teilvorrichtungen wie die Steuervorrichtung CTR und die Speicher RAM, NVM, Teile des Datenbusses DB, einen oder mehrere Lichtquellentreiber LDRV, einen oder mehrere erste Signalgeneratoren G1, einen oder mehrere Mehrfachkorrelatoren LIV, einen oder mehrere Fotodetektoren PD, einen oder mehrere erste Verstärker V1, einen oder mehrere Mustererkennungsvorrichtungen MEV, einen oder mehrere Mikrowellenquellen µWG, einen oder mehrere zweite Signalgeneratoren G2, einen oder mehrere Magnetfeldsensoransteuerungen SIS, einen oder mehrere Magnetfeldsensoren MS, einen oder mehrere Magnetfeldregler LCTR, einen oder mehrere mikrooptische Funktionselemente 14306, 14304, F1, ein oder mehrere Sensorelemente SE und/oder Sensorelementschichten 14305, ein oder mehrere Lichtsensorarrays 14301, ein oder mehrere Auswertelektroniken 14315 des Lichtsensorarrays 14301, ein oder mehrere Aufbereitungsvorrichtungen 14330,eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen 14336, ein oder mehrere Permanentmagneten 14319, ein oder mehrere Magnetfelderzeugungsvorrichtungen L_C,.
• Die mikroelektronische Schaltung kann entsprechend der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments ein oder mehrere Sensorelemente SE und/oder ein oder mehrere Sensorschichten 14305 umfassen. Die ein oder mehrere Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehrere Sensorschichten 14305 umfassen bevorzugt eine Vielzahl von Kristallen unterschiedlicher Ausrichtung mit paramagnetischen Zentren und/oder eine Vielzahl von Diamant-Nano-Kristallen ND unterschiedlicher Ausrichtung und NV-Zentren und/oder anderen paramagnetischen Zentren.
• Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung ein oder mehrere Lichtquellen LED zur Erzeugung der Pumpstrahlung LB für die ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305.
• Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung mikrooptische Funktionselemente zur Bestrahlung der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305 mit der Pumpstrahlung LB der ein oder mehrere Lichtquellen LED.
• Bevorzugt umfasst die mikroelektronische Schaltung mikrooptische Funktionselemente zur Erfassung der Fluoreszenzstrahlung FL der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305 und zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305 von der Pumpstrahlung LB der ein oder mehrere Lichtquellen LED und zur Bestrahlung der Fotodetektoren PD mit der Fluoreszenzstrahlung FL der ein oder mehreren Sensorelemente SE und/oder die ein oder mehreren Sensorschichten 14305.
• Für die Anwendung in verschiedenen Anwendungsfällen kann die mikroelektronische Schaltung darüber hinaus auch mikrofluidische und/oder mikromechanische und weitere mikrooptische Funktionselemente umfassen.
• Figur 152
• Die 152 zeigt ein Spektrum einer MESA-Struktur MESA der 151 aus dem Stand der Technik für eine Betriebsspannung von 15V.
• Die Kurvendaten entstammen dem Dokument Röcken H., Meijer J., Stephan A., Weidenmüller U., Bukow H.H., Rolfs C., „White electroluminescent nanostructure in silicon fabricated using focused ion implantation" Nuclear Instruments and Methods in Physics Researc B 181 (1001) Seite 274-279.
• Es ist klar zu erkennen, dass eine solche Struktur nicht nur Licht im Bereich der gewünschten Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp um 520nm herum aussendet, sondern auch im Bereich der zu erwartenden Fluoreszenzstrahlung FL oberhalb von 600nm. Eine Verwendung ohne optisches Bandpassfilter 14304 ist daher nicht ratsam.
• Figur 153
• 153 zeigt ein beispielhaftes Trägersubstrat 1360 mit einem gewinkelt aufgebrachten Wellenleiter 6980. Der beispielhafte Wellenleiter ist in dem Beispiel der 153 eine differenzielle Tri-Plate-Leitung 6980. Die beispielhafte Wellenleitung 6980 ist von einer Sensorelementschicht 14305 als Sensorelement SE bedeckt. Die beispielhafte Sensorelementschicht 14305 soll wieder eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND mit paramagnetischen Zentren umfassen, die bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl in Abhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µw des Mikrowellensignals µW und der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad emittieren. Die Abschlusswiderstände 6710 schließen die beispielhafte Tri-Plate-Wellenleitung 6980 als beispielhafte Wellenleitung wieder vorzugsweise reflexionsfrei ab.
• Bevorzugt durchflutet ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM von der anderen Seite des Trägersubstrats 1360 die Sensorelementschicht 14305 mit einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte, die beispielsweise in x-Richtung von einer maximalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_max} zu einer minimalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_min} hin abnimmt und die beispielsweise in y-Richtung von einer maximalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_max} zu einer minimalen zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_{ad_min} hin abnimmt. Natürlich sind andere Verläufe denkbar.
• Hierdurch verschiebt sich die Lage der V-Formation (22, 25, 30) der 2 in der Vertikalen der 2 für jeden Punkt der Sensorelementschicht 14305 oberhalb des Wellenleiters, hier der Tri-Plate-Leitung 6980. Somit lässt der Intensitätsverlauf der Intensität I_ist(x, y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters, hier der Tri-Plate-Leitung 6980, Rückschlüsse auf das Mikrowellenspektrum des Mikrowellensignals µW zu.
• Bevorzugt umfasst das Sensorsystem in einem Speicher RAM, NVM des Sensorsystems über eine Datenbank einer Vielzahl von Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_ist(x, y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der Wellenleiterkoordinaten x, y für die jeweiligen Verläufe der beiden Äste des Wellenleiters, hier der Tri-Plate-Leitung 6980, für verschiedene bei der Erfassung dieser Messwertverläufe bekannte Mikrowellenfrequenzen ω_µW des Mikrowellensignals µW und/oder computerimplementierte Modelle und/oder computerimplementierte Approximationsfunktionen, die diese Messwerte liefern können. Bevorzugt ermitteln die Steuervorrichtung CTR und/oder die Mustererkennungsvorrichtung MEV mit deren Hilfe für verschiedene Mikrowellenfrequenzen ω_µW einen Korrelationswert K(ω_µW) zwischen den Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_LIB(x) bzw. I_LIB(y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters aus der Datenbank oder den computerimplementierten Modellen oder den computerimplementierten Approximationsfunktionen einerseits und dem aktuell gemessenen Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_ist(x) bzw. I_ist(y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters.
• Für den waagerechten Teil des Wellenleiters (siehe 152) bilden wir den Korrelationswert K_w(ω_µw) beispielsweise durch Bildung eines L2-Produkt-Integrals: $$K_w\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)={\displaystyle \int {}_{x_a}^{x_b}{I}_{LIB}\left(x\right)\ast I_{ist}\left(x_0+x\right)}dx$$

  
• Für den senkrechten Teil des Wellenleiters (siehe 152) bilden wir den Korrelationswert K_s(ω_µW) beispielsweise durch Bildung eines L2-Produkt-Integrals: $$K_s\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)={\displaystyle \int {}_{y_a}^{y_b}{I}_{LIB}\left(y\right)\ast I_{ist}\left(y_0+y\right)}dy$$

  
• Da jeder Position x und y genau eine zusätzliche magnetische Flussdichte B_ad(x) bzw. B_ad(y) zugeordnet ist, kann dieses L2-Produkt auch geschrieben werden als: $$K_w\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)={\displaystyle \int {}_{B_{ad}\left(x_a\right)}^{B_{ad}\left(x_b\right)}{I}_{LIB}\left(x\left(B_{ad}\right)\right)\ast I_{ist}\left(x\left(B_{ad}\right)+x\left(B_{ad}\left(x_0\right)\right)\right)}d{B}_{ad}$$

  

  $$K_s\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)={\displaystyle \int {}_{B_{ad}\left(y_a\right)}^{B_{ad}\left(y_b\right)}{I}_{LIB}\left(y\left(B_{ad}\right)\right)\ast I_{ist}\left(y\left(B_{ad}\right)+y\left(B_{ad}\left(y_0\right)\right)\right)}d{B}_{ad}$$

  
• Die V-Formation (siehe 2 und 146) kann auf den linken Ast (22) oder den rechten Ast (25) beschränkt werden. Daher sollte vor der Einspeisung des Mikrowellensignals µW in den Wellenleiter 6980 im Falle der Nutzung des linken Asts (22) ein Tiefpassfilter (z.B. µWG_F_I) sicherstellen, dass das Mikrowellensignal µW keine Signalkomponenten mit einer Mikrowellenfrequenz ω_µW größer als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 mehr umfasst. Daher sollte vor der Einspeisung des Mikrowellensignals µW in den Wellenleiter 6980 im Falle der Nutzung des rechten Asts (25) ein Hochpassfilter (z.B. µWG_F_I) sicherstellen, dass das Mikrowellensignal µW keine Signalkomponenten mit einer Mikrowellenfrequenz ω_µW kleiner als die Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0 mehr umfasst. in der Praxis ist die Realisierung des Tiefpassfilters und damit die Nutzung des linken Asts (22) der V-Formation (siehe 2) einfacher.
• In dem Fall ist dann jeder zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad(x) bzw. B_ad(y) genau eine Mikrowellenfrequenz ω_µW(B_ad(x)) bzw. ω_µW(B_ad(y)) zugeordnet.
• Das L2-Produkt kann dann geschrieben werden als: $$\begin{array}{l}{K}_w\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(x_0\right)\right)\right)\\ ={\displaystyle \int {}_{{\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(x_a\right)\right)}^{{\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(x_b\right)\right)}}{I}_{LIB}\left(x\left(B_{ad}\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)\right)\right)\\ \ast I_{ist}\left(x\left(B_{ad}\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)\right)+x\left(B_{ad}\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(x_0\right)\right)\right)\right)\right)d{\omega }_{\mathrm{\mu }W}\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}{K}_s\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(y_0\right)\right)\right)\\ ={\displaystyle \int {}_{{\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(y_a\right)\right)}^{{\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(y_b\right)\right)}}{I}_{LIB}\left(y\left(B_{ad}\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)\right)\right)\\ \ast I_{ist}\left(y\left(B_{ad}\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\right)\right)+y\left(B_{ad}\left({\omega }_{\mathrm{\mu }W}\left(B_{ad}\left(y_0\right)\right)\right)\right)\right)d{\omega }_{\mathrm{\mu }W}\end{array}$$

  
• Ein solcher von den Mikrowellenfrequenzen ω_µW abhängiger Korrelationswert K_s(ω_µW). K_w(ω_µW) bezeichnet das hier vorgelegte Dokument als Hochfrequenzspektrum des Mikrowellensignals µW.
• Es ist offensichtlich, dass für eine Vermessung der Messwertverläufen für den Intensitätsverlauf I_ist(x) bzw. I_ist(y) der Fluoreszenzstrahlung FL längs der beiden Äste des Wellenleiters Magnetfeldkameras wie sie in 141 bis 143 beispielhaft dargestellt sind, besonders günstig sind.
• Figur 154
• 154 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines selbstjustierten Sensorelements SE Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:
• • Bereitstellen 15310 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• • Bereitstellen 15320 einer flüssigen kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterial TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
• • Benetzen 15330 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit der kolloidalen Mischung KL mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
• • Einspeisen 15340 elektromagnetischer Strahlung in das erste Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt.
• • Entfernen 15350 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.
• Typischerweise härtet das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
• Figur 155
• 155 veranschaulicht schematisch vereinfacht das bereits erwähnte Verfahren zur Herstellung eines maskenjustierten Sensorelements SE am Lichtwellenleiters LWL(4630), wie er zuvor beschrieben und verwendet wurde. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte:
• • Bereitstellen 15410 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
• • Bereitstellen 15420 einer flüssigen kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterial TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
• • Beschichten 15430 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit der kolloidalen Mischung KL mit dem Trägermaterial TM, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
• • Justieren 15440 einer Belichtungsmaske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360.
• • Bestrahlen 15450 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) durch die Belichtungsmaske 5410 mit elektromagnetischer, wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt;
• • Entfernen 15460 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.
• Typischerweise härtet das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL nur teilweise aus, was die Bildung des optischen Funktionselements und des Sensorelements SE ermöglicht.
• Figur 156
• 156 zeigt eine Sensorelementschicht 45105 auf einem Trägersubstrat 1360 mit einer Tri-Plate-leitung 2380. Die Tri-Plate-Leitung 2380 umfasst den Signalleiter 1330, die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340, die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350, die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320. Die Durchkontaktierungen 4510 verbinden die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 mit dem nicht sichtbaren elektrisch leitender Rückseitenkontakt 1370.
• Figur 157
• 157 zeigt das Trägersubstrat 1360 der 156 in drei Exemplaren, wobei der Anfang und das Ende der Tri-Plate-Leitung 6980 jeweils mit einer SMA-Buchse 15710, 15720 als beispielhafter Mikrowellenverbindung versehen sind. Die Sensorelementschichten 14305 sind mit einer Transportsicherung 15730 abgedeckt, die die Sensorelementschichten 14305 nicht berührt und mittels Klemmen an dem Trägersubstrat 1360 der 156 befestigt ist.
• Figur 158
• 158 zeigt die Rückseite der Trägersubstrate 1360 der 157.
• Figur 159
• 159 zeigt die noch flüssige Sensorelementschicht 4810 nach dem Auftragen auf das Trägersubstrat 1360.
• Figur 160
• 160 zeigt die noch ungetrennten Trägersubstrate 1360 nach dem Auftragen der Sensorelementschicht 4810 .
• Figur 161
• 161 zeigt die Dicke D_SE der Sensorelementschicht 14305 nach dem Aushärten des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL von der Seite des Trägersubstrats 1360 aus gesehen.
• Figur 162
• 162 zeigt die vorschlagemäße Vorrichtung in Form des vorschlagsgemäßen Sensorkopfes 16221 aus einer ersten Ansicht. Eine Lichtquelle 16202 (Laser, LED) des vorschlagsgemäßen Sensorkopfes 16221 bestrahlt die Sensorschicht 16205 des vorschlagsgemäßen Sensorkopfes 16221 mit Pumpstrahlung 16213 einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Sensorschicht 16205 umfasst bevorzugt Kristalle mit paramagnetischen Zentren. Bevorzugt umfassen die Kristalle 16266 der Sensorschicht 16205 Diamanten. Bevorzugt umfassen die Kristalle 16266 der Sensorschicht 16205 Nanokristalle 16266. Bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren in der Sensorschicht 16205 um NV-Zentren in Diamantkristallen. Bevorzugt umfasst das Trägermaterial der Sensorschicht 16205 die Kristalle und/oder Nanokristalle 16266. Diese Sensorschicht 16205 ist bevorzugt auf einer ebenen Fläche im Innern des Gehäuses 16208 der des vorschlagsgemäßen Sensorkopfes 16221 aufgebracht. Die Sensorschicht 16205 umfasst somit paramagnetische Zentren. Da die Kristalle 16266 sehr klein als Nanokristalle 16266 ausgeführt sein können, kann die Dicke 16225 der Sensorschicht 16205 sehr dünn ausgeführt sein und die Sensorschicht 16205 sehr dicht mit Kristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren angefüllt sein. Bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp emittieren die paramagnetischen Zentren der Sensorschicht 16205 Fluoreszenzstrahlung 16214 mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl. Eine beispielhafte Größe der Sensorschicht 16205 kann beispielsweise 32mm x 22mm betragen. Andere Dimensionen sind möglich. Bei einer Nacharbeit sollten die Personen, die die Nacharbeit durchführen die Dimensionen der Sensorschicht 16205 entsprechend der jeweiligen konkret vorgesehenen Anwendung wählen. Ein Lichtsensorarray 16201 mit n x m Lichtsensoren und mit einer Auswerteelektronik des Lichtsensorarrays 16201 erfasst diese Fluoreszenzstrahlung 16214.Die erfolgreiche Erprobung der hier vorgestellten Vorrichtung mit dem hier vorgestellten Sensorkopf 16221 umfasste ein Lichtsensorarray 16201 mit n x m Lichtsensoren mit n=900 und m= 600. Bevorzugt umfasst die Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201, die Ansteuerung des Lichtsensorarrays 16201 und der der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201, die Energieversorgung der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201, die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201, und eine Schnittstellenschaltung 16236 zur Weitergabe der Werte der Werte der Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201, an ein übergeordnetes System, beispielsweise ein Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 mit einem Bildschirm 16232 über einen Datenbus 16229 oder dergleichen. Bevorzugt befindet sich der Strahlengang der Pumpstrahlung 16213 und der Fluoreszenzstrahlung 16214 innerhalb eines Gehäuses 16208. Das hier vorgelegte Dokument nennt die Oberfläche der Sensorschicht 16205, die dem Lichtsensorarray 16201 zugewandt ist, im Folgenden Oberseite der 16223 Sensorschicht 16205. Das hier vorgelegte Dokument nennt die gegenüberliegende Oberfläche der Sensorschicht 16205, die dem Lichtsensorarray 16201 nicht zugewandt ist, im Folgenden Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205.
• Die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 befindet sich vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 16208.
• Die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 befindet sich vorzugsweise außerhalb des Gehäuses 16208. an dessen Oberfläche. Vorzugsweise bedeckt ein Lichtschutz die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205. Dies verhindert, dass Licht in das Gehäuse 16208 eindringt und zum Lichtsensorarrays 16201 gelangt. Die Sensorschicht 16205 ist bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Pumpstrahlung 16213, der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Sensorschicht 16205 ist bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Fluoreszenzstrahlung 16214, der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Beispielsweise kann der Lichtschutz ein Lack auf der Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 oder ein besonders dünner, lichtundurchlässiger Teil der Gehäusewand des Gehäuses 16208 sein. Bevorzugt beeinflusst eine solche dünne Gehäusewand des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 das magnetische Feld, also beispielsweise die magnetische Flussdichte 1620B nicht.
• Bevorzugt umfasst das Lichtsensorarray 16201 n x m Lichtsensoren, die vorzugsweise in einer Fläche angeordnet sind. Hierbei sind n und m positive ganze Zahlen.
• Zur besseren Übersicht ist der Deckel, der den Innenraum des Gehäuses 16208 abdeckt in der 162 nicht dargestellt.
• Figur 163
• 163 zeigt die Vorrichtung mit aufgesetztem Deckel zum lichtdichten Verschluss des Gehäuses 16208.
• Figur 164
• 164 entspricht der 162, wobei die beispielhafte Vorrichtung nun aus einem anderen Winkel dargestellt ist.
• Figur 165
• 165 zeigt die Vorrichtung im Querschnitt. Die Lichtquelle 16202 (Laser, LED) emittiert die Pumpstrahlung 16213 mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und ggf. auch elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängenbereiche 16227. Optische Funktionselemente einer Beleuchtungsoptik 16203, wie beispielsweise ein oder mehrere Parabolspiegel. lenken möglichst viel Pumpstrahlung 16213 mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in Richtung Sensorschicht 16205. Ein optischer Shortpass-Filter 16204 transmittiert vorzugsweise die Pumpstrahlung 16213 mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und vorzugsweise nicht die elektromagnetische Strahlung der besagten anderen Wellenlängenbereiche. Hierdurch bestrahlt die Lichtquelle 16202 im Wesentlichen die Sensorschicht 16205 ausschließlich mit Pumpstrahlung 16213 einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Sensorschicht 16205 umfasst bevorzugt Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 mit paramagnetischen Zentren. Optische Funktionselemente und/oder Filterfolien etc. der Beleuchtungsoptik 16203 im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 16202 und der Sensorschicht 16205 homogenisieren bevorzugt die Intensitätsverteilung der Pumpstrahlung 16213 mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp auf der Sensorschicht 16205. Bei einer Sensorschicht 16205 mit einer homogenen Verteilung der paramagnetischen Zentren über die Fläche der Sensorschicht 16205 homogenisiert dies die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 der Sensorschicht 16205 in einem homogenen Magnetfeld B. Bevorzugt umfassen die Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 der Sensorschicht 16205 Diamanten. Bevorzugt umfassen die Kristalle 16266 der Sensorschicht 16205 Nanokristalle 16266. Bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren in Diamantkristallen der Sensorschicht 16205. Bevorzugt umfasst das Trägermaterial der Sensorschicht 16205 diese Kristalle und/oder Nanokristalle 16266. Diese Sensorschicht 16205 ist bevorzugt auf einer ebenen Fläche 16215 aufgebracht. Die Sensorschicht 16205 umfasst somit diese paramagnetische Zentren. Da die Kristalle 16266 sehr klein als Nanokristalle 16266 ausgeführt sein können, kann die Sensorschicht 16205 sehr dünn ausgeführt sein und sehr dicht mit Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 angefüllt sein. Da die vorzugsweise ebene Fläche 16216 vorzugsweise als sehr dünne Gehäusewand des Gehäuses 16208 ausgeführt ist, ist der Abstand zwischen Sensorschicht 16205 und der Außenfläche des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 sehr klein. Vorzugsweise ist der ist der Abstand 16226 zwischen Sensorschicht 16205 und der Außenfläche des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 kleiner als 1mm, besser kleiner als 500µm, besser kleiner als 200µm, besser kleiner als 100µm , besser kleiner als 50µm, besser kleiner als 20µm, besser kleiner als 10µm , besser kleiner als 5µm, besser kleiner als 2µm, besser kleiner als 1µm. Vorzugsweise ist die Dicke 16225 der Sensorschicht 16205 kleiner als 1mm, besser kleiner als 500pm, besser kleiner als 200µm, besser kleiner als 100µm , besser kleiner als 50µm, besser kleiner als 20µm, besser kleiner als 10µm , besser kleiner als 5µm, besser kleiner als 2µm, besser kleiner als 1µm. Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen der Dicke 16225 der Sensorschicht 16205 geteilt durch den Abstand 16226 zwischen Sensorschicht 16205 und der Außenfläche des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 kleiner als 1, besser kleiner als 0,5, besser kleiner als 0,2, besser kleiner als 0,1, besser kleiner als 0,05, besser kleiner als 0,02, besser kleiner als 0,01. Die Untergrenze des Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen der Dicke 16225 der Sensorschicht 16205 geteilt durch den Abstand 16226 zwischen Sensorschicht 16205 und der Außenfläche des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 bestimmen sie Anforderung der jeweiligen Anwendung. Ein niedriges Verhältnis führt letztlich zu einer verschlechterten Auflösung, sodass nicht immer ein niedrigeres Verhältnis einen Vorteil bietet. Je nach Material der Gehäusewand des Gehäuses im Bereich der Sensorschicht 16205 und je nach den Anforderungen kann dieser Abstand zwischen Sensorschicht 16205 und der Außenfläche des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 nach unten hin durch Anforderungen der mechanischen Stabilität, der Lebensdauer etc. begrenzt sein. Größere Abstände zwischen Sensorschicht 16205 und der Außenfläche des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 verringern die Auflösung der Sensormessvorrichtung. Bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp durch die Lichtquelle 16202 emittieren die paramagnetischen Zentren der Sensorschicht 16205 Fluoreszenzstrahlung 16214 mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl hängt dabei von der magnetischen Flussdichte B am Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums in der Sensorschicht 16205 ab. Eine abbildende Optik 7 erfasst die Fluoreszenzstrahlung 14 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl und bildet die Intensitätsverteilung der Emissionsintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl auf die vorzugsweise in einer Ebene angeordneten n × m Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 als Fluoreszenzbild der Emissionsintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl ab. Das Lichtsensorarray 16201 mit der Auswerteelektronik 16215 erfasst dieses Fluoreszenzbild der Emissionsintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl als n × m Matrix von Messwerten der n × m Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201. Der bei der Erprobung des Vorschlage benutzte Sensorkopf 16221 erreichte eine effektive Auflösung von 33µm × 3µm. Die theoretisch erzielbare Auflösung liegt typischerweise im Bereich der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung 16214. Das hier vorgelegte Dokument offenbart somit eine technische Lehre für einen Sensorkopf 16221 zur ortsaufgelösten und bildgebenden Erfassung der Verteilung der Stärke der magnetischen Flussdichte B mit einer Auflösung von besser kleiner als 100µm × 100µm, bzw. besser kleiner als 50µm × 50µm, bzw. besser kleiner als 20µm × 20µm, bzw. besser kleiner als 10µm × 10µm, bzw. besser kleiner als 5µm × 5µm, bzw. besser kleiner als 2µm × 2µm, bzw. besser kleiner als 1µm × 1µm. Für diese hohen Auflösungen sollten die Kristalle und/oder Nanokristalle 66 mit den paramagnetischen Zentren in der Sensorschicht 16205 um einen Faktor größer 2, besser um einen Faktor größer 5, um einen Faktor größer 10, besser um einen Faktor größer 20, besser um einen Faktor größer 50, um einen Faktor größer 100 kleiner als die effektive Länge der Außenkannte der effektiven Größe eines Pixels der Auflösung, wie zuvor angegeben, sein. Für diese hohen Auflösungen sollte die Dicke 16225 der Sensorschicht 5 um einen Faktor größer 2, besser um einen Faktor größer 5, um einen Faktor größer 10, besser um einen Faktor größer 20, besser um einen Faktor größer 50, um einen Faktor größer 100 kleiner als die effektive Länge der Außenkannte der effektiven Größe eines Pixels der Auflösung, wie zuvor angegeben, sein. Die Aufbereitungsschaltung für die n × m Ausgangssignale 16231 der n × m Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 bereitet die typischerweise analogen Signale der n × m Ausgangssignale 16231 der n × m Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 auf und digitalisiert diese vorzugsweise. Diese Aufbereitung umfasst bevorzugt eine Verstärkung und / oder Filterung. Vorzugsweise multipliziert ein Rechnersystem der Auswerteelektronik 16215, das vorzugsweise Teil der Aufbereitungsschaltung ist, oder eines nachfolgenden Rechnersystems 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 die n × m Messwerte mit n × m Kalibrationswerten einer n × m Kalibrationsmatrix. Dies dient dazu, ggf. doch noch vorhandene Inhomogenitäten der Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 bei homogenem Magnetfeld B zu eliminieren. Vorzugsweise gibt das Rechnersystem der Aufbereitungsschaltung der Auswerteelektronik 16215 über eine Schnittstellenschaltung die so korrigierten Werte der Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201, an ein übergeordnetes System, beispielsweise ein übergeordnetes Rechnersystem mit einem Bildschirm über einen Datenbus oder dergleichen weiter. Bevorzugt befindet sich der Strahlengang der Pumpstrahlung 16213 und der Fluoreszenzstrahlung 16214 von der Lichtquelle 16202 bis zum Lichtsensorarray 16201 innerhalb eines vorzugsweise lichtdichten Gehäuses 16208. Vorzugsweise befindet sich in dem optischen Pfad zwischen Sensorschicht 5 und Lichtsensorarrays 16201 der optische Longpass-Filter 16206. Vorzugsweise befindet sich der optische Longpass-Filter 16206 möglichst nahe der Oberfläche oder auf der Oberfläche des Lichtsensorarrays 16201. Der optische der optische Longpass-Filter 16206 stellt bevorzugt sicher, dass im Wesentlichen nur elektromagnetische Strahlung 16214 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl, also im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl die Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 erreicht.
• Die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 befindet sich vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 16208.
• Die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 befindet sich vorzugsweise außerhalb des Gehäuses 16208. an dessen Oberfläche. Vorzugsweise bedeckt ein Lichtschutz die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205. Dies verhindert, dass Licht in das Gehäuse 16208 eindringt und zum Lichtsensorarrays 16201 gelangt. Die Sensorschicht 16205 ist bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Sensorschicht 16205 ist bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Beispielsweise kann der Lichtschutz ein Lack auf der Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 oder ein besonders dünner, lichtundurchlässiger Teil 16216 der Gehäusewand des Gehäuses 16208 sein. Bevorzugt beeinflusst eine solche dünne Gehäusewand 16216 des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 5 das magnetische Feld, also beispielsweise die magnetische Flussdichte B, nicht.
• Bevorzugt umfasst das Lichtsensorarray 16201 n x m Lichtsensoren, die vorzugsweise in einer Fläche angeordnet sind. Hierbei sind n und m positive ganze Zahlen.
• Figur 166
• 166 zeigt einen beispielhaften, nicht maßstabsgerechten Querschnitt durch die Sensorschicht 16205.
• Auf ein Trägermaterial 16209 ist eine Verspiegelung 16210 aufgebracht. Das Trägermaterial 1629 befindet sich in Richtung der Unterseite 16222 der Sensorschicht 1625. Die Verspiegelung 16210 befindet sich bezogen auf das Trägermaterial 1629 in Richtung der Oberseite 16223 der Sensorschicht 1625. Die Verspiegelung 16210 ist bevorzugt undurchlässig für elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Verspiegelung 16210 reflektiert bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp wieder zurück in den Innenraum des Gehäuses 1628. Dies hat den Vorteil, dass die Pumpstrahlung 16213 mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp die Schicht mit Kristallen und/oder Nanokristallen 66 mit paramagnetischen Zentren 16211 zweimal durchläuft. Dies verdoppelt die Pumpleistung und damit die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214, die n x m Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 erreicht.
• Die Verspiegelung 10 reflektiert bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl wieder zurück in den Innenraum des Gehäuses 16208. Dies hat den Vorteil, dass die Fluoreszenzstrahlung 16214 mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl, die die paramagnetischen Zentren der Schicht mit Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren 16211 in Richtung Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 emittieren, zurück in Richtung Oberfläche der Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 reflektieren. Dies verdoppelt nochmals die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214, die n x m Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 erreicht.
• Auf der Verspiegelung 16210 in Richtung Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 befindet sich vorschlagsgemäß die Schicht mit Kristallen und/oder mit Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren 16211.
• Eine weitere Trägermaterialschicht 16212 deckt vorzugsweise die die Schicht mit Kristallen und/oder Nanokristallen 66 mit paramagnetischen Zentren 16211 ab. Vorzugsweise ist das Material der Trägermaterialschicht 16212 transparent für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Pumpstrahlung 16213, mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Vorzugsweise ist das Material der Trägermaterialschicht 16212 transparent für elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• Die Sensorschicht 16205 kann optische Funktionselemente wie Lichtwellenleiter und/oder Filter und/oder photonische Kristalle und/oder digitale Optiken umfassen. Die digitalen Optiken können in die Oberfläche der Sensorschicht 5 eingeprägt oder sonst wie eingearbeitet sein.
• Die Sensorschicht 16205 kann optische Funktionselemente wie Lichtwellenleiter und/oder Filter umfassen.
• Figur 167
• 167 zeigt eine typische Nutzungssituation. Der Sensorkopf 16221 ist vorzugsweise auf der Oberfläche 16234 des jeweiligen Messobjekts mit der Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 aufgesetzt. In 167 ist die auf der Oberfläche 16234 des jeweiligen Messobjekts die Oberfläche des beispielhaften ferromagnetischen Materials 16217. Das beispielhafte ferromagnetische Material 16217 der 167 weist beispielhafte Inhomogenitäten in Form von beispielhaften Fehlern 16218 in dem beispielhaften ferromagnetischen Material 16217 der 167 auf. Zwei Hilfsmagnete 16219 stellen eine magnetische Erregung des magnetischen Prüfkreises bereit. Der beispielhafte magnetische Prüfkreis umfasst hier die beiden Hilfsmagnete 16219, das Material des Messobjekts in Form des beispielhaften ferromagnetischen Materials 16217 und den Luftraum um diese Objekte herum. Die beispielhaften Fehler 16218 in dem beispielhaften ferromagnetischen Material 16217 der 167 verzerren das magnetische Feld im Bereich dieser Fehler 16218. Bei den Fehlern kann es sich beispielsweise um Risse, Bohrungen, Nuten, Lunker, Höhlungen, Materialzusammensetzungsfluktuationen und andere Strukturen handeln deren magnetische Materialparameter zu einer Veränderung der Struktur der magnetischen Flusslinien des magnetischen Flusses B in diesem Bereich dieser Fehler 16218 führen.
• Die Fehler 18 führen zu einer Veränderung der Verteilung und Stärke des magnetischen Flusses B, der aus dem Material des Messobjekts in Form des beispielhaften ferromagnetischen Materials 16217 in den Luftraum um diese Objekte herum austritt. Damit verändert sich die Verteilung und Richtung der magnetischen Flussdichte B bei der Durchdringung der Sensorschicht 16205. Dies wiederum verändert die Intensitätsverteilung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren der Sensorschicht 1625 in der Sensorschicht 5. Damit ändert sich das Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205, das die Fluoreszenzkamera mittels der abbildenden Optik 7 und den n × m Lichtsensoren des Lichtsensorarray 16201 aufnimmt. Das Lichtsensorarray 16201 erfasst das Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205 und übermittelt dieses Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205 an ein Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Bevorzugt führt das ein Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ein Bildverarbeitungsprogramm aus. Vorzugsweise ermittelt das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 eine Abweichung zwischen dem Fluoreszenzbild des fehlerhaften Messobjekts und dem Fluoreszenzbild eines fehlerfreien Messobjekts oder einem berechneten oder sonst wie erzeugten Referenzfluoreszenzbild. Beispielsweise kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ein KI-Programm zur Klassifizierung der Abweichungen und/oder der Fehler und/oder zur Bewertung der Abweichungen und/oder der Fehler ausführen. Beispielsweise kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ein neuronales Netzwerkmodell zur Klassifizierung der Abweichungen und/oder der Fehler und/oder zur Bewertung der Abweichungen und/oder der Fehler ausführen. Beispielsweise kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ein KI-Programm zur Klassifizierung und/oder Bewertung eines oder mehrerer Fluoreszenzbilder ausführen. Beispielsweise kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ein neuronales Netzwerkmodell zur Klassifizierung und/oder zur Bewertung eines oder mehrerer Fluoreszenzbilder ausführen.
• Beispielsweise kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ein computerimplementiertes KI-Programm zur Klassifizierung und/oder Bewertung eines oder mehrerer Fluoreszenzbilder ausführen, die die Vorrichtung unter Beeinflussung durch den elektrischen Strom durch ein Magnetfelderzeugungsmittel L_c und/oder eine stromdurchflossene Leitung ermittelt hat. Beispielsweise kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ein computerimplementierte neuronales Netzwerkmodell zur Klassifizierung und/oder zur Bewertung eines oder mehrerer solcher Fluoreszenzbilder ausführen. Beispielsweise kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 mit Hilfe solcher oder ähnlicher oder ähnlicher computerimplementierte Verfahren auf Werte physikalische Parameter der Magnetfelderzeugungsmittel L_c und/oder der stromdurchflossenen Leitung wie beispielsweise Temperatur, elektrischer Widerstand, Strom, oder Spannung oder aus diesen ableitbare Werte wie Temperatur oder Feuchtigkeit etc. schließen.
• Vorzugsweise ist der Programmcode solcher computerimplementierter Verfahren in einem Speicher des Rechnersystems 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 abgelegt. Typischerweise führt das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 diesen Programmcode bei Ausführung der computerimplementierten Verfahren aus. Statt des Rechnersystems 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 kann auch ein anderer Rechner der Vorrichtung diese computerimplementierten Verfahren ausführen und hierzu in seinem Speicher den entsprechenden Programmcode zumindest zeitweise vorhalten.
• Um ein vollständiges Bild des Zustands der Oberfläche 16234 des Materials des Messobjekts, hier in Form des beispielhaften ferromagnetischen Materials 16217, zu erhalten bewegt die messende Person und/oder eine mechanische Positioniervorrichtung den Messkopf 16221 vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit 16220 über die Oberfläche 16234 des Materials des Messobjekts, hier in Form des beispielhaften ferromagnetischen Materials 16217.
• Vorzugsweise sind die Hilfsmagneten 16219 dabei fest mit dem Sensorkopf 16221 verbunden und/oder ein Teil desselben. die Hilfsmagnete 16219 erzeugen die notwendige magnetische Erregung H des magnetischen Kreises, dessen Teil die Sensorschicht 16205 vorzugsweise ist.
• Die Hilfsmagnete 16219 umfassen bevorzugt Permanentmagnete. Die Hilfsmagnete 16219 können Elektromagnete sein oder umfassen. sofern die Hilfsmagnete 16219 Elektromagnete umfassen kann können die Aufbereitungsschaltung 30 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder ein Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 und/oder eine andere Steuervorrichtung und/oder ein anderes Rechnersystem mittels einer Ansteuervorrichtung für die Elektromagnete der Hilfsmagnete 16219 beispielsweise die Amplitude der magnetischen Erregung H der Hilfsmagnete 16219 mit einem Code und/oder einer Frequenz modulieren.
• Bei dem Code kann es sich beispielsweise um einen Spreiz-Kode handeln. Beispielsweise kann ein Pseudozufallszahlengenerator PRNG der Ansteuervorrichtung 16239 für die Elektromagnete der Hilfsmagnete 16219 den Spreizkode in Form eines Spreizkodesignals erzeugen. Bevorzugt weist das Spreizkodesignal die Taktfrequenz des Pseudozufallszahlengenerator PRNG auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Pseudozufallszahlengenerator PRNG um ein mit einem einfach primitiven Polynom rückgekoppeltes Schieberegister handeln. Typischerweise modulieren die Hilfsmagnete die von ihnen erzeugte magnetische Feldstärke H dann zumindest zu einem Teil mit der jeweiligen Amplitude des Spreizkodesignals der Ansteuervorrichtung 16239 für die Elektromagnete der Hilfsmagnete 16219. Der Einfachheit halber sprechen wir auch bei einem monofrequenten Spreizkode in Form einer einzigen Modulationsfrequenz von einem Spreizkodesignal. Bevorzugt weist das Spreizkodesignal eine untere Grenzfrequenz ω_u und eine obere Grenzfrequenz ω_o. auf. Bevorzugt hat das Spreizcodesignal unterhalb der unteren Grenzfrequenz ω_u im Wesentlichen eine Amplitude von 0. Bevorzugt hat das Spreizcodesignal oberhalb der oberen Grenzfrequenz ω_o. im Wesentlichen eine Amplitude von 0.
• Bevorzugt weist das Trägersignal des Spreizkodesignals eine Trägerfrequenz auf, die typischerweise gleich der Frequenz der Schiebefrequenz des typischerweise linear rückgekoppelten Schieberegisters des Pseudozufallszahlengenerators PRNG ist. Im Falle eines monofrequenten Spreizkodes entspricht die Trägerfrequenz dieser Frequenz des Spreizkodes. Vorzugsweise ist die Trägerfrequenz gleich der Frame-Rate (Bildwiederholrate) mit der die Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 der Fluoreszenzkamera das Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205 erfassen. Bei dem Sensorkopf 16221 der hier dargestellten Beispiele lag diese Frame-Rate bei bis zu 160 Frames pro Sekunde. Die Framerate der Magnetfeldkamera ist dabei im Sinne des hier vorgelegten Dokuments die Rate der erzeugten und übertragenen Fluoreszenzbilder der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 pro Sekunde. Bevorzugt schwankt das Spreizkodesignal beispielsweise zwischen den Werten 0 und 1.
• Da dann die magnetische Feldstärke H mit dem Spreizcodesignalmoduliert ist, ist dann auch die magnetische Flussdichte B, die die Sensorschicht 16205 durchdringt, mit dem Spreizcodesignal moduliert. Daher ist auch die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit dem Spreizcodesignal moduliert. Bevorzugt erfassen die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 mehrere Fluoreszenzbilder der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 der Fluoreszenzkamera und multiplizieren die Amplituden der Pixelwerte der Messwerte der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 mit dem Inversen des Werts des Spreizkodesignals bzw. mit dem Inversen des Werts der Summe aus dem Wert des Spreizkodesignals plus einem Offset. Eine Division durch 0 ist ja nicht möglich.
• Vorzugsweise werten die die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 mehrere Frames, also Fluoreszenzbilder, der Fluoreszenzkamera, als der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201, in einer Auswertebildsequenz aus.
• Zu Beginn der Auswertesequenz initialisieren die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 je Lichtsensor des Lichtsensorarrays 16201 von eine jeweilige Pixelsumme für den Summenwert des betreffenden Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 auf einen vorgebbaren Initialwert. Typischerweise ist dieser Initialwert 0.
• Vorzugsweise werten die die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 Pixelwerte eines Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 in Zeiten zu denen das Spreizkodesignal beispielsweise den Werten 0 annimmt negativ und ziehen den jeweiligen Pixelwert eines Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 daher in dem Fall von einer Pixelsumme für den Summenwert des betreffenden Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 ab.
• Vorzugsweise werten die die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 Pixelwerte eines Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 in Zeiten zu denen das Spreizkodesignal beispielsweise den Werten 1 annimmt positiv und addieren den jeweiligen Pixelwert eines Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 daher in dem Fall daher zu einer Pixelsumme für den Summenwert des betreffenden Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 hinzu.
• Nachdem die Auswertesequenz beendet ist und die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 die geplanten, mehreren Frames, also Fluoreszenzbilder, der Fluoreszenzkamera, also der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201, in der Auswertebildsequenz ausgewertet haben, erzeugen die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und/oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 aus den resultierenden jeweiligen Pixelsummen für die jeweiligen Summenwerte der jeweiligen Lichtsensors des Lichtsensorarrays 16201 ein verbessertes Fluoreszenzbild.
• Diese Vorgehensweise eliminiert ein Hintergrundrauschen und erhöht die Empfindlichkeit.
• Figur 168
• 168 zeigt das System der 165 vereinfacht mit den Ansteuer- und Auswertevorrichtungen als Blockdiagramm.
• Die Lichtquelle 2 emittiert Pumpstrahlung 16213 mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und unerwünschte elektromagnetische Strahlung 16227 anderer Wellenlängenbereiche. Ein optischer Shortpass-Filter 16204 lässt bevorzugt nur die Pumpstrahlung 16213 passieren und hält bevorzugt die elektromagnetische Strahlung 16227 anderer Wellenlängenbereiche zurück. Sofern die Lichtquelle 16202 keine unerwünschte elektromagnetische Strahlung 16227 anderer Wellenlängenbereiche emittiert, ist dieses optische Shortpass-Filter 16204 nicht notwendig. Eine Beleuchtungsoptik 16203 sorgt dafür, dass die Pumpstrahlung 16213 die Sensorschicht 16205 möglichst homogen ausleuchtet. Die Beleuchtungsoptik 16203 kann ein oder mehrere optische Funktionselemente umfassen. Die Sensorschicht 16205 ist vorzugsweise auf einem mechanischen Träger, beispielsweise einer ebenen Fläche 16216, aufgebracht. Vorzugsweise ist die ebene Fläche 16216 Teil der Gehäusewand des hier nicht gezeichneten Gehäuses 16208. Das Material dieser ebenen Fläche 16216 bzw. der Gehäusewand des Gehäuses 16208 in diesem Bereich ist bevorzugt nicht magnetisch und beeinflusst bevorzugt das magnetische Feld im Wesentlichen nicht. Die Sensorschicht 16205 umfasst bevorzugte eine Vielzahl zufällig und vorzugsweise gleichverteilt orientierte Kristalle und/oder Nanokristalle 66 mit paramagnetischen Zentren. Bei den paramagnetischen Zentren kann es sich bei der Verwendung von Diamant als Kristallmaterial beispielsweise um NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder TiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder SnV-Zentren und/oder NiN4-Zentren und/oder PbV-Zentren und/oder ST1-Zentren handeln. Die Pumpstrahlung 16213 besitzt bei der Verwendung von NV-Zentren in Dimant als Kristalle und/oder Nanokristalle 66 der Sensorschicht 16205 bevorzugt eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Im Falle der Verwendung von NV-Zentren in Diamant oder in Diamanten der Sensorschicht 16205 ist eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B beispielsweise als Lichtquelle 16202 mit 520nm Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp geeignet. Bei der Verwendung von NV-Zentren in Diamantkristallen in der Sensorschicht 16205 als paramagnetische Zentren der Sensorschicht 16205 emittieren die NV-Zentren der Sensorschicht 16205 typischerweise bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 der oben beschriebenen Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung 16214 mit einer typischen Fluoreszenzwellenlänge λ_fl von ca. 637nm bei NV-Zentren. Eine abbildende Optik 16207 erfasst bevorzugt das Fluoreszenzbild der ortsabhängigen Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl, das die Sensorschicht 16205 mittels der paramagnetischen Zentren in der Sensorschicht 16205 erzeugt. Ein optisches Longpass-Filter 16206 lässt bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl und damit die Fluoreszenzstrahlung 16214 passieren. Das optische Longpass-Filter 16206 blockier bevorzugt die Passage elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und damit die Passage der Pumpstrahlung 16213. Hierdurch kann die abbildende Optik 16207 das Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205 im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl erfassen und auf die n x m Lichtsensoren des n x m Lichtsensorarrays 16201 der Fluoreszenzkamera abbilden. Da die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der Sensorschicht 16205 lokal in der Sensorschicht 16205 von der magnetischen Flussdichte B am Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums in der Sensorschicht 16205 abhängt, entspricht das Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205 einem Magnetflussdichtenbetragsbild des magnetischen Flussdichtefeldes, das die Sensorschicht 16205 durchflutet. Da in der Regel die Dichteverteilung der paramagnetischen Zentren in der Sensorschicht 16205 und/oder die Ausleuchtung der Sensorschicht 16205 mit Pumpstrahlung 16213 und/oder die Erfassung der Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 über die Fläche der Sensorschicht 16205 bei allem Bemühen nicht ganz homogen sind, hat es sich bewährt, durch Kalibrationsmessungen das System vor dem ersten Gebrauch zu kalibrieren. Zur Verarbeitung der Messwerte der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 erfassen Auswertelektroniken 16215 des Lichtsensorarrays 16201 die Messwerte des Signale der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und bilden daraus insbesondere durch Verstärkung und/oder Filterung die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201. Die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 steuert bevorzugt mittels einer Ansteuervorrichtung 35 für die Elektromagnete der Hilfsmagnete 19 die Hilfsmagnete 16219, wenn diese nicht nur Permanentmagnete umfassen. Die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 erzeugt aus den die Ausgangssignalen 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 ein Fluoreszenzbild und/oder beispielsweise ggf. auch ein verbessertes Fluoreszenzbild, wie oben beschrieben. Aufgrund der zuvor dargestellten Zusammenhänge stellen das Fluoreszenzbild und/oder beispielsweise ggf. auch das verbesserte Fluoreszenzbild ein Magnetflussdichtenbetragsbild des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 16205 bzw. ein verbessertes Magnetflussdichtenbetragsbild des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 5 dar. Die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 überträgt dieses Fluoreszenzbild bzw. das verbesserte Fluoreszenzbild vorzugsweise mittels der Schnittstellenschaltung 16236 über einen Datenbus 16229 an ein Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Bevorzugt erzeugt das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 aus diesem Fluoreszenzbild bzw. aus dem verbesserten Fluoreszenzbild eine ein- oder zwei- oder dreidimensionale Darstellung der Verteilung der magnetischen Flussdichte in der Sensorschicht 16205 und stellt diese auf dem Bildschirm 16232 dar. Der Datenbus 16229 dient dabei der Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Das Messobjekt, hier beispielhaft ein ferromagnetisches Material 16217 mit Fehlern 16218 erzeugt die Variationen der magnetischen Flussdichte B in der Sensorschicht 16205, die zu den besagten Magnetflussdichtenbetragsbildern des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 5 bzw. den verbesserten Magnetflussdichtenbetragsbildern des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 5 führen.
• Figur 169
• 169 zeigt eine Zeichnung auf Basis eines beispielhaften Fotos eines beispielhaften, bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags erstellten Sensorkopfes 16223 mit abgenommenen Deckel. Die Zeichnung entspricht im Wesentlichen der 164. Zu erkennen ist die Zuleitung mit dem Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Außerdem sind die Lichtquelle 16202 und die mit grüner Pumpstrahlung 16213 bestrahlte Sensorschicht 16205 zu erkennen.
• Figur 170a
• 170a zeigt eine Zeichnung auf Basis eines beispielhaften Fotos eines beispielhaften, bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags erstellten Sensorkopfes 16223 mit abgenommenen Deckel. Die Zeichnung entspricht im Wesentlichen ebenfalls der 164. Zu erkennen sind die Lichtquelle 16202, Unterseite 16224 des Gehäuses 16208, die abbildende Optik 16207 in Form eines Kameraobjektivs und ein bisher nicht erwähnter Spiegel 16203 zur Homogenisierung der Pumpstrahlungsintensität der Pumpstrahlung 16213 auf der Sensorschicht 16205. Der Sensorkopf 16221 der 170a ist ein Beispiel für eine Beleuchtungsoptik 16203, die mehrere optische Funktionselemente umfasst.
• Figur 170b
• 170b entspricht im Wesentlichen der 170a und zeigt den gleichen Sensorkopf 16221 aus einer etwas anderen Perspektive. Das Lichtsensorarray 16201 und das optische Longpass-Filter 16206 sind in der grauen Ausstülpung untergebracht. Die Dicke der Gehäusewand des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205 und die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 sind gut zu erkennen. Die Zuleitung mit dem Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Außerdem sind die Lichtquelle 16202 und die mit grüner Pumpstrahlung 16213 bestrahlte Sensorschicht 16205 zu erkennen. Der beispielhafte Sensorkopf 16221 ist in der Lage, die örtliche Verteilung magnetischer Flussdichten mit Beträgen von 0mT bis ca. 50mT darzustellen.
• Figur 171
• 171 zeigt eine Zeichnung des Prototypen mit aufgesetztem Deckel. Der Innenraum des Gehäuses 16208 des Sensorkopfes 16221 ist dann lichtdicht verschlossen.
• Figuren 172 und 173
• 173 zeigt oben das musterkodierte Magnetflussdichtenbetragsbild 16239 der Verteilung der magnetischen Flussdichte von vier Permanentmagneten 16237 auf einer Glasplatte 16238 in willkürlichen Einheiten. Das System der 168 erzeugte dieses zweidimensionale Falschfarben-Magnetflussdichtenbetragsbild 16239 der Verteilung der magnetischen Flussdichte von vier Permanentmagneten 16237 auf einer Glasplatte 16238 durch Aufsetzen des Sensorkopfes 16221 der vorhergehenden Seiten mit dessen Unterseite 16224 auf die Permanentmagneten 16237. (Siehe hierzu 172)
• 173 zeigt unten den eindimensionalen Verlauf der Fluoreszenzintensität längs einer Linie durch die Gruppierung der Permanentmagneten 16237 hindurch. Die Magnetfeldkamera kann Strukturen kleiner 500µm auflösen.
• Bei diesen beiden Bildern handelt es sich um Zeichnungen basierend auf Screen-Shots der Darstellung auf dem Bildschirm 16232.
• Figur 174
• 174 zeigt eine Darstellung für vier magnetisierte Ringe. Die 173 zeigt unten links die entsprechende Anordnung als eine Zeichnung basierend auf einem Foto.
• Figuren 175 und 176
• Die 175 entspricht der 172. Die 176 entspricht der 173. Bei der Erstellung der 176 wurde nun eine magnetisierbare ferromagnetische flächige Figur (siehe 174) verwendet.
• 176 zeigt oben das zweidimensionale musterkodierte Magnetflussdichtenbetragsbild 16239 der Verteilung der magnetischen Flussdichte der magnetisierten Figur auf einer Glasplatte 16238 in willkürlichen Einheiten. Das System der 178 erzeugte dieses musterkodierte Magnetflussdichtenbetragsbild 16239 der Verteilung der magnetischen Flussdichte von vier Permanentmagneten 16237 auf einer Glasplatte 16238 durch Aufsetzen des Sensorkopfes 16221 der vorhergehenden Seiten mit dessen Unterseite 16224 auf die magnetisierte Figur der 175.
• 177 zeigt unten den eindimensionalen Verlauf der Fluoreszenzintensität längs einer Linie durch die magnetisierte Figur der 175 hindurch.
• Bei diesen beiden Bildern handelt es sich um Zeichnungen basierend auf Screen-Shots der Darstellung auf dem Bildschirm 16232.
• Figur 177
• 177 zeigt eine Darstellung für einen inhomogen magnetisierten Ring. Die 177 zeigt unten links die entsprechende Anordnung als Zeichnung basierend auf einem Foto.
• Figur 178
• 178 zeigt den Sensorkopf mit angebrachten Hilfsmagneten 16219.
• Figur 179
• 179 zeigt die Detektion und Darstellung von Bohrungen in einem ferromagnetischen Material 17 mit einer Vorrichtung der 170, 167 und 168.
• Bei einem der beiden Bilder handelt es sich um eine Zeichnung basierend auf einem Screen-Shot der Darstellung auf dem Bildschirm 16232. Das andere Bild ist eine Zeichnung basierend auf einem Foto der Messituation.
• Figur 180
• Die 180 zeigt einen beispielhaften, alternativen Sensorkopf 16221 einer bespielhaften, alternativen Magnetfeldkamera. Das Gehäuse 16208 dieses beispielhafte , alternativen Sensorkopfs 16221 der bespielhaften, alternativen Magnetfeldkamera umfasst beispielhaft einen oberen Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208 und einen unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208. Beispielsweise kann es sich bei dem oberen Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208 um einen oberen 3D-Druckgehäuseteil des beispielhaften 3D-Druckgehäuses 16208 handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 um einen unteren 3D-Druckgehäuseteil des beispielhaften 3D-Druckgehäuses 16208 handeln. Der untere Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 umfasst hier beispielhaft die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 mit der Sensorschicht 5, die bevorzugt die Schicht 16211 mit Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren umfasst. Die Sensorschicht 16205 ist vorzugsweise durch eine dünne Materialschicht des unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208 an der die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 abgedeckt und dadurch mechanisch geschützt. Das Material dieser dünne Materialschicht des unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208 an der die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 beeinflusst bevorzugt die magnetische Flussdichte in Betrag und Richtung, die die Sensorschicht 5 durchflutet, bevorzugt im Wesentlichen nicht. Im Wesentlichen bedeutet hierbei, dass das Material dieser dünne Materialschicht des unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208 an der die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 die magnetische Flussdichte, die die Sensorschicht 5 durchflutet, beeinflusst, dass diese Beeinflussung für den jeweiligen technischen Zweck unerheblich ist und/oder dass diese Beeinflussung zur Beeinflussung eines Messwerts, der von der Fluoreszenzstrahlung 16214 der der Schicht 16211 abhängig ist, nur so wenig beeinflusst, dass dieser Messwert nur eine betragsmäßige Änderung erfährt, die betragsmäßig innerhalb eines vorgegebenen Toleranzintervalls liegt. Eine Energiezuleitung 16255 ist mittels eines Anschlussstecker 16256 für die Energiezuleitung 16255 mit dem Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244 im unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208 elektrisch verbunden. Die Energiezuleitung 16255 dient der Energieversorgung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244.
• Ein Datenbusleitung eines Datenbusses 16229 dient der Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. (siehe auch 168)
• Ein zweiter Kühlkörper 16249 dient der Kühlung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244. Der zweite Kühlkörper 16249 umfasst bevorzugt Kupfer oder ein anderes thermisch gut leitendes Material, das bevorzugt die magnetische Flussdichte, die die Schicht 16211 der Sensorschicht 5 durchflutet, nicht oder schlechter im Wesentlichen nicht oder schlechter nur wenig beeinflusst, als Kühlkörpermaterial des zweiten Kühlkörpers 16249. Die Ausarbeitung des Vorschlags ergab, dass es vorteilhaft ist, die Temperatur des Lichtsensorarrays 16201 und/oder der Sensorschicht 16205 niedrig zu halten, um den Signal-zu-Rausch-Abstand möglichst groß zu halten. Die LEDs 16244 erzeugen trotz relativ gutem Wirkungsgrad im Betrieb eine größere Menge Abwärme, die der zweite Kühlkörper 16249 zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses aus dem Gehäuse 16208 abführt.
• Aus dem gleichen Grund weist der hier beispielhaft vorgeschlagene Sensorkopf 16221 einen ersten Kühlkörper 16250 zur Kühlung der Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 und/oder des Lichtsensorarrays 16201 auf. Der erste Kühlkörper 16250 verbessert hierdurch das Signal-zu-Rauschverhältnis des Video-Signals der Lichtsensorarrays 16201 in der Fluoreszenzkamera des Sensorkopfes 16221.
• Figur 181
• 181 zeigt schematisch und vereinfacht einen Querschnitt durch den Sensorkopf 16221 der 180.
• Das Gehäuse 16208 des Sensorkopfes 16221 umfasst beispielhaft wieder, wie in der 180 einen oberen Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208 und einen unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208.
• Der untere Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 umfasst beispielhaft einen Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245.
• Auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 sind hier beispielhaft LED-Vorwiderstände 16259 montiert, beispielsweise aufgelötet oder aufgeklebt. Diese LED-Vorwiderstände 16259 sind typischerweise LED-Vorwiderstände162 59 der LEDs 16244 auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 für die Strombegrenzung des Diodenstroms der LEDs 16244 im Betrieb. Vorzugsweise deckt eine dünne Materialschicht des unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 die Sensorschicht 16205 ab. und schützt diese. Zur besseren Übersicht ist diese möglichst dünne Materialschicht des unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 in der 181 nicht eingezeichnet. Die Lager dieser dünnen Materialschicht ist im Bereich der Sensorschicht 16205 im Wesentlichen gleich der Unterseite 16224 des Gehäuses 16208.
• Ein auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 montierter Kodierstecker 16262 mit Jumper kann beispielsweise der Änderung analoger Betriebsparameter der elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 dienen. Beispielsweise ist es denkbar, dass es möglich ist, den elektrischen LED-Strom durch die LEDs 16244 auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 mittels eines solchen Kodiersteckers 16262 durch Positionieren des Jumpers einzustellen. Dabei sieht der Kodierstecker 16262 typischerweise mehrere verschiendene mögliche Positionen des Jumpers auf dem Kodierstecker 16262 vor, von denen jede dieser Positionen bevorzugt eine ganz bestimmte Bestromung der LEDs 16244 mit einem elektrischen Strom mit einem ganz bestimmten Stromwert entspricht.
• In dem Beispiel der 181 sind die LED-Vorwiderstände 16259 auf der der Fluoreszenzkamera zugewandten Seite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 montiert. In dem Beispiel der 181 sind die LEDs 16244 auf der der Fluoreszenzkamera abgewandten Seite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 montiert. Dies hat den Vorteil, dass kein oder nur wenig Streulicht von den LEDs 16244 zu dem Lichtsensorarrays 16201 in der Fluoreszenzkamera des Sensorkopfes 16221 gelangen kann. Dies verbessert das Signal-zu-Rauschverhältnis des Messsignals des Sensorkopfes 16221. Bevorzugt ist die Sensorschicht 16205 mit dem Schaltungsträgers (PCB) 16243 mechanisch beispielsweise durch einen Kleber 16248 festverbunden.
• Die Sensorschicht 16205 umfasst bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, eine Glasplatte 16246
• Die Glasplatte dient hier in dem Beispiel der 181 als beispielhaftes optisches Funktionselement, dass die paramagnetischen Zentren der mit Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Bevorzugt bildet die Glasplatte 16246 die ebene Fläche 16216 des unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208 aus. Die Glasplatte 46 hat hier im Beispiel der 181 auch die Funktion des Trägermaterials II 16212.
• Der erste Kühlkörper 16250 dient der Kühlung der Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 1621 und/oder des Lichtsensorarrays 16201. Der erste Kühlkörper 16250 umfasst bevorzugt Kupfer und/oder ein anderes thermisch gut leitenden, bevorzugt im Wesentlichen nicht magnetisches Material als Kühlkörpermaterial des ersten Kühlkörpers 16250. Bevorzugt ist der erste Kühlkörper 16250 in einem möglichst guten thermischen Kontakt mit dem Kameragehäuse 16254 der Fluoreszenzkamera mit dem Lichtsensorarray 16201 mit dessen Auswertelektronik 16215 und der abbildenden Optik 16207.
• Beispielsweise kann Wärmeleitpaste 53 und/oder ein Wärmeleitkleber 53 Kühlrippen 51 mit dem ersten Kühlkörper 50 thermisch und/oder mechanisch verbinden. Hierdurch kann der Kühlkörper 50 die Wärme der Auswertelektronik 15 des Lichtsensorarrays 1 der Fluoreszenzkamera an die Umgebungsluft abgegeben und die Temperatur des Lichtsensorarrays 1 senken. Dies verbessert das Signal-zu-Rausch-verhältnis des Datensignals des Lichtsensorarrays 1 über die Datenleitung 29.
• Die Fluoreszenzkamera weist in dem Beispiel der 181 ein Kameragehäuse 16254 der Fluoreszenzkamera mit dem Lichtsensorarray 1621 auf. In dem Beispiel der 181 ist das Kameragehäuse 16254 der Fluoreszenzkamera mit dem Lichtsensorarray 16201 mit dessen Auswertelektronik 16215 und der abbildenden Optik 16207 in den oberen Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208 eingesetzt oder eingeschraubt oder eingeklebt oder dergleichen. Im Gegensatz zu den Vorrichtungen der 162, 163, 164, 165, 167, 169, 170, 171 bestrahlen die Pumpstrahlungsquellen die Sensorschicht 16205 nun nicht wie in den 162, 163, 164, 165, 167, 169, 180, 181 von oben, sondern von der Seite der Glasplatte 16246. Die LEDs 16244 strahlen in dem Beispiel der 181 von der Seite in die Glasplatte 16246 die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp ein. Die Pumpstrahlung 16213 tritt vorzugsweise über die ganze Fläche der Glasplatte 16246 aus der Glasplatte wieder aus und bestrahlt dabei die Schicht 16211 mit den Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 mit den paramagnetischen Zentren, also beispielsweise den NV-Zentren, an der Unterseite der Glasplatte 16246 auf der dem Lichtsensorarray 16201 abgewandten Seite der Glasplatte 16246. Hierdurch regen die LEDs 16244 die Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 mit den paramagnetischen Zentren, also beispielsweise den NV-Zentren, an der Unterseite der Glasplatte 16246 auf der dem Lichtsensorarray 16201 abgewandten Seite der Glasplatte 16246 zur Emission von Fluoreszenzstrahlung 16214 an. Eine bevorzugt vorhandene reflektierende Schicht 16210 unterhalb der Schicht 16211 mit den Kristallen und/oder mit den Nanokristallen 16266 mit den paramagnetischen Zentren, also beispielsweise den NV-Zentren, an der Unterseite der Glasplatte 16246 auf der dem Lichtsensorarray 16201 abgewandten Seite der Glasplatte 16246 reflektiert Pumpstrahlung 16213 und Fluoreszenzstrahlung 16214, die nach unten aus der Schicht 16211 auf der dem Lichtsensorarray 16201 abgewandten Seite der Glasplatte 16246 austritt, wieder in die Schicht 16211 zurück. Die zurückreflektierte Pumpstrahlung 16213 verstärkt die Erzeugung der Fluoreszenzstrahlung 16214 in der Schicht 16211. Die zurückreflektierte Fluoreszenzstrahlung 16214 gelangt, wie die direkt in Richtung des Lichtsensorarrays 16201 emittierte Fluoreszenzstrahlung 16214 zum Lichtsensorarray 16201 und verbessert so das Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
• Typischerweise ist die lokale Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren in der Schicht 16211 der Sensorschicht 16205 an verschiedenen Positionen in der Schicht 16211 von der Intensität der Pumpstrahlung 16213 und dem Betrag der magnetischen Flussdichte B an diesen Positionen abhängig.
• Es ergibt sich somit ein Intensitätsmuster der Emission der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren in der Schicht 16211 der Sensorschicht 16205 an verschiedenen Positionen in der Schicht 16211, das die flächenhaften Unterschiede der Beträge der Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren in der Schicht 16211 der Sensorschicht 16205 an verschiedenen Positionen des Schicht 16211 wiedergibt.
• Die abbildende Optik 7 erfasst dieses Intensitätsmuster der Emission der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren in der Schicht 16211 der Sensorschicht 16205 und bildet dieses Intensitätsmuster auf das Lichtsensorarray 16201 ab.
• Das Kameragehäuse 16254 der Fluoreszenzkamera verbindet das Lichtsensorarray 16201 in dem Beispiel der 181 mechanisch mit dessen Auswerteelektronik 16215 und der abbildenden Optik 16207 und mit dem oberer Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208.
• Der Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ist in dem Beispiel der 181 zur Vereinfachung weggelassen. Eine fachkundige Person soll sich beim Lesen dieses Textes diesen Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 hinzudenken.
• Die Energiezuleitung 16255 zur Energieversorgung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244 ist in dem Beispiel der 181 zur Vereinfachung weggelassen. Eine fachkundige Person soll sich beim Lesen dieses Textes diese Energiezuleitung 16255 zur Energieversorgung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244 hinzudenken.
• Figur 182
• 182 entspricht im Wesentlichen der 181 und zeigt den gleichen Sensorkopf 16221 wie die Vorrichtung der 181 und der 180 aus einer anderen Perspektive. Das hier vorgelegte Dokument verweist daher hier auf die Beschreibungen der 180 und 181 und die Bezugszeichenliste. Die Energiezuleitung 16255 zur Energieversorgung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244 ist in dem Beispiel der 182 angeschnitten und daher nur unvollständig dargestellt. Der Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ist in dem Beispiel der 182 zur Vereinfachung weggelassen. Eine fachkundige Person soll sich beim Lesen dieses Textes diesen Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 hinzudenken.
• Figur 183
• 183 entspricht insofern im Wesentlichen den 180 bis 182, als dass die 183 nun einen Querschnitt durch den Sensorkopf 16221 der 180 bis 182 quer zum ersten Kühlkörper 16250 zeigt. Das hier vorgelegte Dokument verweist daher hier auf die Beschreibungen der 180 bis 182 und die Bezugszeichenliste.
• Figur 184
• 184 entspricht insofern im Wesentlichen den 180 bis 183, als dass die 184 eine Seitenansicht ohne Schnitt aus einer anderen Perspektive. Das hier vorgelegte Dokument verweist daher hier auf die Beschreibungen der 180 bis 183 und die Bezugszeichenliste.
• Der Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 ist in dem Beispiel der 184 zur Vereinfachung weggelassen. Eine fachkundige Person soll sich beim Lesen dieses Textes diesen Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 hinzudenken.
• Figur 185
• 185 entspricht insofern im Wesentlichen den 180 bis 184, als dass die 185 eine Seitenansicht mit horizontalem Schnitt aus einer Perspektive von unten mit Blick auf die Sensorschicht 16205 auf der Unterseite 16224 des Sensorkopfes 16221 der 180 bis 184. Das hier vorgelegte Dokument verweist daher hier auf die Beschreibungen der 180 bis 184 und die Bezugszeichenliste.
• Der oberer Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208 und die Energiezuleitung 16255 sind angeschnitten und daher nur teilweise dargestellt, ohne dass die Schnittflächen in der 185 sichtbar sind.
• Figur 186
• 186 entspricht der 185 mit dem Unterschied, dass der in der 185 dargestellt angeschnittene Teil des Sensorkopfes 16221 nun mit der Schnittfläche nach oben statt nach unten dargestellt ist.
• 186 entspricht insofern im Wesentlichen den 180 bis 185, als dass die 186 eine Seitenansicht mit horizontalem Schnitt und Blick von oben darstellt. Das hier vorgelegte Dokument verweist daher hier auf die Beschreibungen der 180 bis 185 und die Bezugszeichenliste.
• Figur 187
• 187 zeigt den ersten Kühlkörper 16250 vor dem Einsetzen in das Gehäuse 16208. In dem hier vorgestellten Beispiel der 170 bis 187 schlägt das hier vorgelegte Dokument vor, ein elastisches und thermisch leitendes Material 16257 und/oder eine thermisch leitende Isolationsfolie 16258 zwischen Kühlkörper 16250 und Gehäuse 16208 vorzusehen, die eine elektrische Isolierung sicherstellen und/oder das Auftreten mechanischer Spannungen bei Erwärmung infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten verringern.
• Figur 188
• 188 zeigt einen beispielhaften zweiter Kühlkörper 16249 zur Kühlung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244 vor dessen Einbau in einen Sensorkopf entsprechend den 180 bis 187. Der zweite Kühlkörper 16249 umfasst bevorzugt Kupfer als Kühlkörpermaterial des zweiten Kühlkörpers 16249 oder ein anderes thermisch gut leitendes Kühlkörpermaterial.
• Figur 189
• 189 zeigt den unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 188 mit dem Schaltungsträger (PCB) 16243 vor dem Einbau in das Gehäuse 16208. Der Schaltungsträgers (PCB) 16243 ist mit den LEDs 16244 nach unten auf den unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 montiert. Die LEDs 16244 sind daher nicht sichtbar. Die LED-Vorwiderstände 16259 der LEDs 16244 befinden sich auf der sichtbaren Oberseite auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244. Zur besseren Klarheit sei hier erwähnt, dass das Bezugszeichen 16259 sich auf die Vorwiderstände 16259 der LEDs 16244 und nicht auf die Sensorschicht 16205 bezieht. Die Sensorschicht 16205 ist mit ihrer Glasplatte 16246 an dem Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 befestigt. Der Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 weist eine Öffnung auf, sodass die Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren in der Schicht 16211 auf der Unterseite der Glasplatte 16246 durch die Glasplatte 16246 und die Öffnung in dem Schaltungsträger (PCB) 16243 zum Lichtsensorarray 16201 gelangen kann.
• Mittels eines Jumpers am beispielhaften Kodierstecker 16262 kann beispielhaft die Intensität der Pumpstrahlung 16213 der LEDs 41624 beispielsweise durch Selektion von Spannungsteilerausgangswerten oder dergleichen eingestellt werden.
• Ein Anschlussstecker 16256 für die Energiezuleitung 16255 dient der Energieversorgung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244.
• Typischerweise befinden sich auf der Oberseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 weitere elektronische Bauteile 16260 beispielsweise für die Energieversorgung der LEDs 16244.
• Beispielsweise kann sich ein Spannungsregler 16261 als ein solches weiters Bauteil 16260 auf der Oberseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 befinden.
• In dem Beispiel der 189 dienen elastische und thermisch leitende Materialien 16257 zwischen unterem Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 und oberen Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208 dazu, das Auftreten mechanischer Spannungen bei Erwärmung infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten und/oder unterschiedlicher thermischer Belastungen zu verringern.
• Figur 190
• 190 zeigt die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 189 mit den Vorwiderständen 16259 der LEDs 16244. Der Schaltungsträger (PCB) 16243 ist zu einem Einsatz in einem Sensorkopf 16221 entsprechend den 180 bis 189 vorgesehen. Die Öffnung 16265 in dem Schaltungsträger (PCB) 16243 dient dazu, dass die Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren, also beispielsweise der NV-Zentren, in der Schicht 16211 der Sensorschicht 16205 auf der Unterseite der Glasplatte 16246 durch die Glasplatte 16246 und die Öffnung in dem Schaltungsträger (PCB) 16243 zum Lichtsensorarray 16201 gelangen kann. Mittels eines Kodiersteckers 62 kann in dem Beispiel der 190 der Nutzer die Helligkeit der LEDs 16244 einstellen. Bevorzugt können die Nutzer mittels des Kodiersteckers 16262 die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 16261 einstellen. Beforzugt versorgt der Spannungsregler 16262 über die Vorwiderstände 16259 der LEDs 16244 die LEDs 16244. Der Kodierstecker 16262 dient somit bevorzugt zur Änderung analoger Betriebsparameter der elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243.
• Figur 191
• 191 zeigt die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 190 mit den LEDs 16244. 191 zeigt dabei die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 der vorausgehenden 190. An dem Schaltungsträger (PCB) 16243 ist mittels vier Klebepunkten mit Kleber 16248 eine Glasplatte 16246 befestigt. Diese Glasplatte 16246 dient als beispielhaftes optisches Funktionselement. Die LEDs 16244 strahlen die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp über die Kanten der Glasplatte 16246 in das für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Pumpstrahlung 16213, der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp transparente Material der Glasplatte 16246 ein. Typischerweise tritt ein Teil dieser Pumpstrahlung 16213 in die Richtung aus jener Glasplattenoberfläche der Glasplatte 16246 aus, die vom Lichtsensorarray 16201 abgewandt ist, und bestrahlt dort die Sensorschicht 16205, die die Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren, beispielsweise NV-Zentren, umfasst, mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Dies regt die paramagnetischen Zentren in der Schicht 16211 zur Emission einer magnetfeldabhängigen Fluoreszenzstrahlung 16214 an, die das Lichtsensorarray 16201 mittels der abbildenden Optik 16207 ortsaufgelöst detektieren und als Bild erfassen kann.
• Leider ist die Intensitätsverteilung der Intensität der an einem Punkt der Oberfläche der Glasplatte 16246 aus dieser abgewandten Glasplattenoberfläche der Glasplatte 16246 austretenden Pumpstrahlung 16213 vom inversen quadratischen Abstand dieses Punkts der Oberfläche der Glasplatte 16246 von der betreffenden LED 16244 abhängig. Diese Abstandsabhängigkeit kann durch eine Diffuser-Struktur in einer Diffusor-Schicht 16269 auf dieser abgewandten Glasplattenoberfläche der Glasplatte 16246 ausgeglichen werden. Bevorzugt ist somit die Glasplatte 16246 auf der Oberfläche, die vom Lichtsensorarray 16201 abgewandt ist, mit einer Diffusor-Struktur in einer Diffusor-Schicht 16269 versehen, die eine homogene Beleuchtung der Schicht 16211 und damit der in der Schicht 16211 enthaltenen paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung 16213 durch die LEDs 16244 sicherstellt.
• Bei diesem System aus einer Glasplatte 16246, den LEDs 16244, die von den Kanten der Glasplatte 16246 Pumpstrahlung 16213 in das Material der Glasplatte 16246 einstrahlen, der Diffusor-Schicht 16269 und der Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren handelt es sich letztlich um ein flaches Flächenbeleuchtungssystem, mit: a) einer flächigen Pumpstrahlungsquelle (16244, 16246) für Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, die ein Substrat und mindestens einen auf dem Substrat (Glaswafer 16246) ausgebildeten, im Wesentlichen nicht gepixelten, Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Bereich aufweist, der Pumpstrahlung 16213 von mindestens einer Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der flächigen Pumpstrahlungsquelle aus in jede Richtung ausstrahlt (Nach unten zeigende Oberfläche der Glasplatte 16246); und b) einer Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht - beispielsweise der Glasplatte 16246 -, die auf der mindestens einen Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite(Kante der Glasplatte 16246) über dem Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Bereich einer punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (beispielhafte LEDs 16244) angeordnet ist, worin die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht - insbesondere die Glasplatte 16246 - vorzugsweise Pumpstrahlung 16213 aus einer Richtung weglenkt, die rechtwinklig zur Fläche der Pumpstrahlung 16213 (Lichtausbreitungsebene der Pumpstrahlung 16213 in der Glasplatte 16246) ausstrahlenden Seite der flächigen oder punktförmigen Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) verläuft.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine strukturierte erste Oberfläche(Unterseite der Glasplatte 16246) auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs 16244) benachbart angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine plane erste Oberfläche auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs 16244) rechtwinklig gegenüber angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine plane erste Oberfläche auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs 16244) gegenüber angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die strukturierte erste Oberfläche der Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht (Glasplatte 16246) dreieckige Prismen oder eine auf die erste Oberfläche der Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht (Glasplatte 16246) aufgebrachte Diffusor-Schicht 16269 beispielsweise als Diffusor auf.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die strukturierte Oberfläche beispielsweise zylindrische Linsen oder andere optische und/oder mikrooptische Funktionselemente auf.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die strukturierte Oberfläche eine Vielzahl keilförmiger Strukturen auf, die eine lange Achse aufweisen, wobei die Achsen der keilförmigen Strukturen bevorzugt dann in einer gemeinsamen Richtung ausgerichtet sind.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems umfasst eine flächige Pumpstrahlungsquelle OLEDs oder VCSELs als LEDs 16244.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine plane erste Oberfläche auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs 16244) gegenüber angeordnet ist, wobei bevorzugt die flächigen Pumpstrahlungsquellen (LEDs 16244) OLEDs oder VCSELs als LEDs 16244 umfassen.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems umfasst das flächige Flächenbeleuchtungssystem in einer Diffusor-Schicht 16269 einen Diffusor, der zwischen der Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht und der flächigen Pumpstrahlungsquelle angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems umfasst das Flächenbeleuchtungssystem eine zweite, Pumpstrahlung 16213 lenkende, optischen Schicht, die über der Pumpstrahlung 16213 lenkenden optischen Schicht und parallel zur Pumpstrahlung 16213 lenkenden optischen Schicht angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems ist beispielsweise die Pumpstrahlung 16213 lenkende optische Schicht in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt und Pumpstrahlung 16213 lenkende Strukturen sind in einem Bereich in einem Winkel ausgerichtet, der sich von dem Winkel Licht lenkender Strukturen in einem zweiten Bereich unterscheidet.
• Bevorzugt befindet sich die Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren auf der Oberfläche des flachen Flächenbeleuchtungssystems, also beispielsweise auf der Oberfläche einer Diffusor-Schicht 69 eines Diffusors, der sich bevorzugt wieder auf einer Oberfläche der besagten Glasplatte 16246 befindet.
• Das flache Flächenbeleuchtungssystem umfasst somit bevorzugt
• • Pumpstrahlungsquellen, hier beispielhaft in Form der LEDs 16244,
• • eine Pumpstrahlung 16213 transportierende Schicht, hier die Glasplatte 16246,
• • wobei die Pumpstrahlungsquellen eine Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in eine diese Pumpstrahlung transportierende Schicht, hier die Glasplatte 16246, die Pumpstrahlung 16213 von der Seite über eine Kante der Glasplatte 16246 einspeisen,
• • eine Diffusor-Schicht 16269, die eine weitere, eine Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht ist,
• • wobei die Diffusor-Schicht 16269 auf der mindestens einen Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite über dem Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Bereich flächigen Pumpstrahlungsquelle angeordnet ist, worin die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht vorzugsweise Pumpstrahlung 16213 aus einer Richtung weglenkt, die vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig zur Fläche der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (insbesondere der LEDs 16244) verläuft
• Die Diffusor-Schicht 16269 lenkt somit bevorzugt die Pumpstrahlung 16213 in der Glasplatte 16246 auf die auf der Diffusor-Schicht 16269 bevorzugt befindliche Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren, die daraufhin Fluoreszenzstrahlung 16214 emittieren. Die Diffusor-Schicht 16269 kann auch durch eine Mattierung und/oder Strukturierung der ersten Oberfläche 16267 der Glasplatte 16246 erreicht werden. Auch die zweite Oberfläche 16268 der Glasplatte 16246 kann eine Diffusor-Schicht 16269 aufweisen. Beispielsweise kann durch eine unterschiedliche Rauigkeit der Oberfläche der Glasplatte 16246 erreicht werden, das ein örtlich unterschiedlicher Anteil der Pumpstrahlung 16213 in der Glasplatte 16246 aus der Glasplatte 16246 aus- und in die Schicht 16211 eingekoppelt wird. Beispielsweise kann die Oberfläche der Glasplatte so strukturiert werden, dass in größerer Entfernung von den Pumpstrahlungsquellen (LEDs 16244) ein größerer Anteil der Pumpstrahlung 16213 aus der Glasplatte 16246 heraus in die Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren eingekoppelt wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei einem homogenen externen Magnetfeld mit einer homogenen magnetischen Flussdichte die Intensität der erzeugten Fluoreszenzstrahlung 16214 an Punkten der Oberfläche der Schicht 16211 im Wesentlichen nicht mehr von der Entfernung zu den Pumpstrahlungsquellen, hier den LEDs 16244, abhängt.
  die so konstruierte flächige Pumpstrahlungsquelle aus LEDs 16244 und Glasplatte 16246 und optionaler Diffusor-Schicht 16269 bzw. Diffusor-Oberflächenstruktur der Glasplatte 16246 bestrahlt dann die paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Schicht 16211 umfasst dabei bevorzugt Kristalle 16266, besonders bevorzugt Mikro- oder Nanokristalle 16266, mit diesen paramagnetischen Zentren, die bevorzugt NV-Zentren in Diamantkristallen sind. Bevorzugt bildet die Glasplatte 16246 die ebene Fläche 16216 des unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208 aus. Die Glasplatte 16246 hat hier auch die Funktion des Trägermaterials II 16212.
• Figur 192
• 192 zeigt die Unterseite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 des Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 191. 192 entspricht insbesondere der 191, wobei nun die Schicht 16211 der Sensorschicht 16205 mit einem Trägermaterial I 16209 als reflektierender Schicht 16210 abgedeckt ist.
• Figur 193
• 193 zeigt die einen Schnitt durch einen Sensorkopf 16221 entsprechend den 180 bis 192. 193 entspricht dabei weitestgehend der 183, wobei nun jedoch nur die Schnittfläche dargestellt ist und wobei nun der Schnitt durch die LEDs 16244 geführt ist. Außerdem umfasst der Sensorkopf der 193 den zweiten Kühlkörper 16249 zu Kühlung des Schaltungsträgers (PCB) 43 des Sensorkopfes 16221 und zur Ableitung der Abwärme der LEDs 16244. Der obere Teil der Fluoreszenzkamera mit der Auswertelektronik 16215 fehlt zur besseren Übersichtlichkeit. Eine fachkundige Person kann diese Details beispielsweise der 183 entnehmen und hier ergänzen, sodass der obere Teil der Fluoreszenzkamera in der Figur, auch wenn nicht explizit eingezeichnet, trotzdem als offenbart gilt.
• In der 193 sind zwei Klebepunkte mit Kleber 16248 eingezeichnet, mit denen der Schaltungsträger (PCB) 16243 des Sensorkopfes 16221 mit den LEDs 16244 und den übrigen elektronischen Bauteilen (16259, 16260, 16261) an dem unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 8 befestigt ist.
• Die LEDs 16244 strahlen bei Betrieb in horizontaler Richtung Pumpstrahlung 16213 in die Glasplatte 16246 ein. Die Glasplatte162 46 dient dabei als Wellenleiter für die Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungsquellen, also beispielsweise der LEDs 16244, mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Glasplatte 16246 verteilt die Pumpstrahlung 16213 der LEDs 16244 flächenhaft. Ein Teil der so in der Glasplatte 16246 transportierten Pumpstrahlung 16213 tritt in der vertikalen Richtung nach oben und unten aus der Glasplatte 16246 aus.
• Die Pumpstrahlung 16213 der LEDs 16244, die aus der Glasplatte 16246 nach unten austritt, trifft auf die Sensorschicht 16205, hier die Schicht 16211 mit den Kristallen und/oder mit den Nanokristallen 66 mit paramagnetischen Zentren. Bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Die paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 emittieren infolge der Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp Fluoreszenzstrahlung 16214 der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl. Typischerweise ist bei NV-Zentren die Pumpstrahlung 16213 grün und die Fluoreszenzstrahlung 16214 rot.
• Eine reflektierende Schicht 16210 reflektiert vorzugsweise die Pumpstrahlung 16213, die von der Schicht 16211 transmittiert und nicht reflektiert und nicht absorbiert wird, zurück in Richtung des Lichtsensorarrays 16201. Dabei passiert die reflektierte Pumpstrahlung 16213 die Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren ein zweites Mal und ruft dort ein zweites Mals die Emission von Fluoreszenzstrahlung 16214 hervor. Dies hebt den Signalkontrast der lokal magnetfeldabhängigen Intensität der lokalen Fluoreszenzstrahlung 16214 weiter an.
• Die reflektierende Schicht 16210 reflektiert vorzugsweise auch den Anteil der Fluoreszenzstrahlung 16214, die von der Schicht 16211 nach unten hin emittiert wird, zurück in Richtung des Lichtsensorarrays 16201. Dabei passiert die reflektierte Fluoreszenzstrahlung 16214 die Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren ein zweites Mal.
• Die Schicht 16211 emittiert somit einen ersten Anteil der Fluoreszenzstrahlung 16214 direkt in Richtung des Lichtsensorarrays 16201 und transmittiert einen zweiten Anteil der Fluoreszenzstrahlung 16214, der an der reflektierenden Schicht 16210 reflektiert wurde, zumindest teilweise typischerweise ebenfalls in Richtung des Lichtsensorarrays 16201. Dies hebt somit ebenfalls den Signalkontrast der lokal magnetfeldabhängigen Intensität der lokalen Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 weiter an.
• In dem Beispiel der 193 verhindert beispielhaft eine optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 den Austritt der Pumpstrahlung 16213 der LEDs 16244 mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp aus der Glasplatte 16246 in Richtung des Lichtsensorarrays 16201. D.h. diese optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 kann die Rolle des optischen Filter (Longpass) 16206 übernehmen und diesen ersetzen.
• In dem Beispiel der 193 ermöglicht beispielhaft die optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 die Transmission der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl durch die Glasplatte 16246 in Richtung des Lichtsensorarrays 16201. D.h. diese optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 kann auch hier die Rolle des optischen Filter (Longpass) 16206 übernehmen und diesen ersetzen.
• Daher ist die optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 typischerweise für elektromagnetische Strahlung, also beispielsweise Pumpstrahlung 16213, mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp im Wesentlichen nicht transparent und bevorzugt im Wesentlichen reflektierend.
• Hier bei bedeutet „im Wesentlichen nicht transparent“, dass die Intensität der verbleibenden transmittierten elektromagnetischen Strahlung, also beispielsweise Pumpstrahlung 16213, mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp so gering ist, dass die verbleibenden transmittierten elektromagnetischen Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp die Erzielung des beabsichtigten Zwecks in der jeweiligen Anwendung vorzugsweise nicht beeinträchtigt.
• Hier bei bedeutet „im Wesentlichen reflektiert“, dass die Intensität der nicht reflektierten elektromagnetischen Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp so gering ist, dass die verbleibende reflektierte elektromagnetischen Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp für die Erzielung des beabsichtigten Zwecks in der jeweiligen Anwendung vorzugsweise ausreichend ist.
• In dem Beispiel der 193 bildet die Kombination aus den LEDs 16244 mit der Glasplatte 16246 ein Beispiel für eine flächenhafte Pumpstrahlungsquelle zur Bestrahlung der paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 der Schicht 16211 der Sensorschicht 5 mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp .
• Das hier vorgelegte Dokument offenbart somit eine flächenhafte Pumpstrahlungsquelle, die ein oder mehrere primäre Pumpstrahlungsquellen, hier die LEDs 16244, und ein optisches Funktionselement, hier die Glasplatte 16246 zur flächenhaften Verteilung der Pumpstrahlung 16213 der primären Pumpstrahlungsquellen, hier der LEDs 16244, umfasst.
• In einer bevorzugten Variante bestrahlt diese flächenhafte Pumpstrahlungsquelle eine Schicht 16211 mit Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren, hier die Schicht 16211, mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
• In einer weiteren Variante emittiert diese Schicht 16211 dann ggf. örtlich unterschiedlich je nach dem Wert des lokalen Betrags der magnetischen Flussdichte eine Fluoreszenzstrahlung 16214 mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• In einer weiteren Variante separiert ein optisches Funktionselement, beispielsweise die dichroitisch verspiegelte optionale Schicht 16247 und/oder der optischer Filter (Longpass) 16206, die elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp von der elektromagnetischen Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. In dieser weiteren Variante separiert somit das optische Funktionselement, beispielsweise die dichroitisch verspiegelte optionale Schicht 16247 und/oder der optischer Filter (Longpass) 16206, die Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp von der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Somit kann dann nur noch elektromagnetischen Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl bzw. Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl zum Lichtsensorarray 16201 gelangen.
• Vorzugsweise ist zu dem gleichen Zweck das Gehäuse 16208 des Sensorkopfes 16221 lichtdicht ausgeführt.
• Die abbildende Optik 16207 bildet die örtlich verschiedene Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 auf das Lichtsensorarray 16201 ab.
• Mittels der nicht eingezeichneten, aber hiermit ausdrücklich mitoffenbarten Auswerteelektronik 162015 und des Lichtsensorarrays 16201 erfasst der Sensorkopf 16221 somit diese die örtlich verschiedene Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 und damit die örtlich unterschiedlichen Werte des Betrags der magnetischen Flussdichte in der Schicht 16211 in Form eines Bildes.
• Der erste Kühlkörper 16250 kühlt die Auswerteelektronik 16213 der Fluoreszenzkamera und das Lichtsensorarray 16201 der Fluoreszenzkamera und erhöht so den Signal-zu-Rauschabstand der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201.
• Der zweite Kühlkörper 49 kühlt den Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245. Hierbei kühlt der zweite Kühlkörper 16249 insbesondere die LEDs 16244, die erhebliche Wärme abgeben, und verhindert so ein Aufheizen des Gehäuses (8, 40, 41) und damit ein Aufheizen des Lichtsensorarrays 16201. Auch und erhöht den Signal-zu-Rauschabstand der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201.
• Bei dem Sensorkopf 16221 der 193 handelt es sich somit weitestgehend um einen Sensorkopf 16221 entsprechend den 180 bis 192.
• Figur 194
• 194 zeigt die einen Schnitt durch einen Sensorkopfe 16221 entsprechend den 180 bis 193. 194 entspricht dabei weitestgehend der 193, wobei nun der Schnitt NICHT durch die LEDs 16244 geführt ist. 193 entspricht dabei auch weitestgehend der 183, wobei nun jedoch nur die Schnittfläche dargestellt ist. Bei dem Sensorkopf 16221 der 194 handelt es sich somit weitestgehend um einen Sensorkopf 16221 entsprechend den 180 bis 193.
• Figur 195
• 195 entspricht dabei weitestgehend der 184, wobei nun der Sensorkopf 16221 der 195 zusätzlich gegenüber dem Sensorkopf 16221 der 184 den zweiten Kühlkörper 16249 aufweist. Bei dem Sensorkopf 16221 der 195 handelt es sich somit weitestgehend um einen Sensorkopf 16221 entsprechend den 180 bis 194.
• Figur 196
• 196 zeigt die Fluoreszenzkamera eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 195 in Verbindung mit dem ersten Kühlkörper 16250 als Schnittbild. Die Fluoreszenzkamera umfasst hier beispielsweise die Auswerteelektronik 16215, das Kameragehäuse 16254, das Lichtsensorarray 16201 und die abbildende Optik 16207. Ggf. kann die Fluoreszenzkamera auch das optische Filter (Longpass) 16206 im Strahlengang der abbildenden Optik 16207 und des Lichtsensorarrays 16201 mitumfassen.
• Der erste Kühlkörper 16250 ist vorzugsweise mit einem geringen thermischen Widerstand mit der Auswerteelektronik 16215 und/oder dem Lichtsensorarray 16201 thermisch verbunden. Besonders bevorzugt ist der erste Kühlkörper 16250 mit einem geringen thermischen Widerstand mit dem Lichtsensorarray 16201 thermisch verbunden. Hierdurch verbessert der erste Kühlkörper 50 das Signal-zu-Rauschverhältnis des Lichtsensorarrays 16201.
• Figur 197
• 197 zeigt wie die 196 die Fluoreszenzkamera eines Sensorkopfes 16221 entsprechend den 180 bis 196 in Verbindung mit dem ersten Kühlkörper162 50 nun jedoch nicht als Schnittbild.
• Figur 198
• 198 zeigt das Funktionsprinzip der Sensorschicht 16205, wie sie in den Vorrichtungsteilen des Sensorkopfes der 180 bis 197 in den 181, 182, 183, 185, 186, 189, 190,191, 192, 193 und 194 Verwendung findet. Die zwei Leuchtdioden (LEDs) 16244 bilden hier die primären Pumpstrahlungsquellen für die Erzeugung der Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die primären Pumpstrahlungsquellen in Form der LEDs 16244 strahlen die Pumpstrahlung 16213 von der Seite her in das flächige erste optische Funktionselement in Form einer Glasplatte 16249 ein. Die Pumpstrahlung 16213 breitet sich vom Einspeisepunkt der Pumpstrahlung 16213 in das flächenhafte erste optische Funktionselement - hier die Glasplatte 16249 - flächenhaft aus, wobei die Intensität mit dem Abstand vom Einspeisepunkt der Pumpstrahlung 16213 in das flächenhafte erste optische Funktionselement - hier die Glasplatte 16249 - kontinuierlich abnimmt. Ein Teil der Pumpstrahlung 16213 verlässt das erste optische Funktionselement (Glasplatte 16249) in Richtung einer ersten Oberfläche 16267 und tritt in die Schicht 16211 über. Die Schicht 16211 umfasst bevorzugt eine Vielzahl von Kristallen und/oder Nanokristallen 16266, die bevorzugt paramagnetische Zentren umfassen. Die Kristalle und Nanokristalle 16266 sind bevorzugt in ein Trägermaterial der Schicht 16211 eingebettet, dass für elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge A_pmp transparent ist. Die Kristalle und Nanokristalle 16266 sind bevorzugt in ein Trägermaterial der Schicht 16211 eingebettet, dass für elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl transparent ist.
• Die Kristalle und Nanokristalle 16266 sind bevorzugt in ein Trägermaterial der Schicht 16211 eingebettet, dass für Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp transparent ist. Die Kristalle und Nanokristalle 16266 sind bevorzugt in ein Trägermaterial der Schicht 16211 eingebettet, dass für Fluoreszenzstrahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl transparent ist.
• Ein Teil der Pumpstrahlung 16213 in der Schicht 16211 bestrahlt paramagnetische Zentren von Kristallen und Nanokristallen 16266 in der Schicht 16211. Aufgrund der Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp emittieren paramagnetische Zentren von Kristallen und Nanokristallen 16266 in der Schicht 16211 Fluoreszenzstrahlung 16214.
• Eine Verspiegelung 16210 reflektiert den Teil der Fluoreszenzstrahlung 16214, der die Schicht 16211 nicht in Richtung auf das Lichtsensorarray 16201, sondern in die entgegengesetzte Richtung verlässt in die Schicht 16211 zurück.
• Die Verspiegelung 16210 reflektiert den Teil der Pumpstrahlung 16213, der die Schicht 16211 nicht in Richtung auf das Lichtsensorarray 16201, sondern in die entgegengesetzte Richtung verlässt in die Schicht 16211 zurück.
• In dem Beispiel der 198 ist die Verspiegelung 16210 mit einem optionalen Trägermaterial I 9 abgedeckt. Typischer Weise ist das Trägermaterial I 16209 eine Teilvorrichtung des unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208.
• Figur 199
• Die 199 zeigt schematisch vereinfacht das Funktionsprinzip der Sensorschicht 16205, wie sie in den Vorrichtungsteilen des Sensorkopfes der 180 bis 197 in den 181, 182, 183, 185, 186, 189, 190,191, 192, 193 und 194 Verwendung finden kann. Im wesentlichen entspricht die 38 der 195, wobei auf der zweiten Oberfläche 16268 des ersten optischen Funktionselements (Glasplatte 16249) eine dichroitisch verspiegelte optionale Schicht 16247 aufgebracht ist.
• Die optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 ist vorzugsweise im Wesentlichen transparent für elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• Die optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 ist vorzugsweise im Wesentlichen NICHT transparent für elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
• Die optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 ist vorzugsweise im Wesentlichen transparent für Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl.
• Die optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 ist vorzugsweise im Wesentlichen NICHT transparent für Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp.
• Bevorzugt reflektiert die optionale dichroitisch verspiegelte Schicht 16247 Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, die über die zweite Oberfläche 16268 des ersten optischen Funktionselements (Glasplatte 16249) aus dem ersten optischen Funktionselement (Glasplatte 49) austritt, wieder in das erste optische Funktionselement (Glasplatte 16249) hinein zurück. Hierdurch werden die paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 der Schicht 16211 einem Maximum an Intensität der Pumpstrahlung 16213 aufgesetzt. Dies verbessert das Signal-zu-Rauschverhältnis weiter.
• Figur 200
• 200 zeigt das System der 168 mit einem Sensorkopf der 180 bis 199.
• Die LEDs 16244 emittieren Pumpstrahlung 16213 mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Sensorschicht 16205 entspricht bevorzugt dem Aufbau der 199. Die Sensorschicht 16205 ist vorzugsweise auf einem mechanischen Träger, beispielsweise einer ebenen Fläche 16216, aufgebracht. Vorzugsweise ist die ebene Fläche 16216 Teil der Gehäusewand des hier nicht gezeichneten Gehäuses 16208. Das Material dieser ebenen Fläche 16216 bzw. der Gehäusewand des Gehäuses 16208 in diesem Bereich ist bevorzugt nicht magnetisch und beeinflusst bevorzugt das magnetische Feld im Wesentlichen nicht. Die Sensorschicht 16205 umfasst bevorzugte eine Vielzahl zufällig und vorzugsweise gleichverteilt orientierte Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 mit paramagnetischen Zentren. Bei den paramagnetischen Zentren kann es sich bei der Verwendung von Diamant als Kristallmaterial beispielsweise um NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder TiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder SnV-Zentren und/oder NiN4-Zentren und/oder PbV-Zentren und/oder ST1-Zentren handeln. Die Pumpstrahlung 16213 besitzt bei der Verwendung von NV-Zentren in Dimant als Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 der Sensorschicht 16205 bevorzugt eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Im Falle der Verwendung von NV-Zentren in Diamant oder in Diamanten der Sensorschicht 16205 ist eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B beispielsweise als LED 16244 mit 520nm Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp geeignet. Bei der Verwendung von NV-Zentren in Diamantkristallen in der Sensorschicht 16205 als paramagnetische Zentren der Sensorschicht 16205 emittieren die NV-Zentren der Sensorschicht 16205 typischerweise bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung 16213 der oben beschriebenen Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp eine Fluoreszenzstrahlung 16214 mit einer typischen Fluoreszenzwellenlänge λ_fl von ca. 637nm bei NV-Zentren. Eine abbildende Optik 16207 erfasst bevorzugt das Fluoreszenzbild der ortsabhängigen Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl, das die Sensorschicht 16205 mittels der paramagnetischen Zentren in der Sensorschicht 16205 erzeugt. Ein optisches Longpass-Filter 16206 und/oder eine dichroitisch verspiegelte optionale Schicht 16247 in der Sensorschicht 16205 lassen bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl und damit die Fluoreszenzstrahlung 16214 passieren. Das optische Longpass-Filter 6 und/oder eine dichroitisch verspiegelte optionale Schicht 16247 in der Sensorschicht 16205 blockieren bevorzugt die Passage elektromagnetischer Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und damit die Passage der Pumpstrahlung 16213. Hierdurch kann die abbildende Optik 16207 das Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205 im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl erfassen und auf die n × m Lichtsensoren des n × m Lichtsensorarrays 16201 der Fluoreszenzkamera abbilden. Da die Intensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 der Sensorschicht 16205 lokal in der Sensorschicht 16205 von der magnetischen Flussdichte B am Ort des jeweiligen paramagnetischen Zentrums in der Sensorschicht 16205 abhängt, entspricht das Fluoreszenzbild der Sensorschicht 16205 einem Magnetflussdichtenbetragsbild des magnetischen Flussdichtefeldes, das die Sensorschicht 16205 durchflutet. Da in der Regel die Dichteverteilung der paramagnetischen Zentren in der Sensorschicht 16205 und/oder die Ausleuchtung der Sensorschicht 16205 mit Pumpstrahlung 16213 und/oder die Erfassung der Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung 16214 über die Fläche der Sensorschicht 16205 bei allem Bemühen nicht ganz homogen sind, hat es sich bewährt, durch Kalibrationsmessungen das System vor dem ersten Gebrauch zu kalibrieren. Zur Verarbeitung der Messwerte der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 erfassen Auswertelektroniken 16215 des Lichtsensorarrays 1621 die Messwerte des Signale der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und bilden daraus insbesondere durch Verstärkung und/oder Filterung die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201. Die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 steuert bevorzugt mittels einer Ansteuervorrichtung 16235 für die Elektromagnete der Hilfsmagnete 16219 die Hilfsmagnete 16219, wenn diese nicht nur Permanentmagnete umfassen. Die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 erzeugt beispielsweise aus den die Ausgangssignalen 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 ein Fluoreszenzbild und/oder beispielsweise ggf. auch ein verbessertes Fluoreszenzbild, wie oben beschrieben. Aufgrund der zuvor dargestellten Zusammenhänge stellen das Fluoreszenzbild und/oder beispielsweise ggf. auch das verbesserte Fluoreszenzbild ein Magnetflussdichtenbetragsbild des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 16205 bzw. ein verbessertes Magnetflussdichtenbetragsbild des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 16205 dar. Die Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 überträgt dieses Fluoreszenzbild bzw. das verbesserte Fluoreszenzbild vorzugsweise mittels der Schnittstellenschaltung 16236 über einen Datenbus 16229 an ein Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Bevorzugt erzeugt das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 aus diesem Fluoreszenzbild bzw. aus dem verbesserten Fluoreszenzbild eine ein- oder zwei- oder dreidimensionale Darstellung der Verteilung der magnetischen Flussdichte in der Sensorschicht 16205 und stellt diese auf dem Bildschirm 16232 dar. Der Datenbus 16229 dient dabei der Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 31 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Das Messobjekt, hier beispielhaft ein ferromagnetisches Material 16217 mit Fehlern 16218 erzeugt die Variationen der magnetischen Flussdichte B in der Sensorschicht 5, die zu den besagten Magnetflussdichtenbetragsbildern des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 16205 bzw. den verbesserten Magnetflussdichtenbetragsbildern des magnetischen Flussdichtefeldes in der Sensorschicht 16205 führen.
• Figur 201
• 201 entspricht weitestgehend der 198, die das Funktionsprinzip der Sensorschicht 5 zeigt, wie sie in den Vorrichtungsteilen des Sensorkopfes der 180 bis 197 in den 181, 182, 183, 185, 186, 189, 190, 191, 192, 193 und 194 Verwendung findet. Die 201 unterscheidet sich von der 198 durch eine Diffusorschicht 16269.
• Die folgenden Erklärungen der 201 finden sich auch im vorangehenden Text.
• Leider ist die Intensitätsverteilung der Intensität der an einem Punkt der Oberfläche der Glasplatte 16246 aus dieser abgewandten Glasplattenoberfläche der Glasplatte 16246 austretenden Pumpstrahlung 16213 vom inversen quadratischen Abstand dieses Punkts der Oberfläche der Glasplatte162 46 von der betreffenden LED 16244 abhängig. Diese Abstandsabhängigkeit kann durch eine Diffuser-Struktur in einer Diffusor-Schicht 16269 auf dieser abgewandten Glasplattenoberfläche der Glasplatte 16246 ausgeglichen werden. Bevorzugt ist somit die Glasplatte 16246 auf der Oberfläche, die vom Lichtsensorarray 16201 abgewandt ist, mit einer Diffusor-Struktur in einer Diffusor-Schicht 16269 versehen, die eine homogene Beleuchtung der Schicht 16211 und damit der in der Schicht 16211 enthaltenen paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung 16213 durch die LEDs 16244 sicherstellt.
• Bei diesem System aus einer Glasplatte 16246, den LEDs 16244, die von den Kanten der Glasplatte 16246 Pumpstrahlung 16213 in das Material der Glasplatte 16246 einstrahlen, der Diffusor-Schicht 16269 und der Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren handelt es sich letztlich um ein flaches Flächenbeleuchtungssystem, mit: a) einer flächigen Pumpstrahlungsquelle (16244, 16246) für Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp, die ein Substrat und mindestens einen auf dem Substrat (Glaswafer 16246) ausgebildeten, im Wesentlichen nicht gepixelten, Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Bereich aufweist, der Pumpstrahlung 16213 von mindestens einer Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der flächigen Pumpstrahlungsquelle aus in jede Richtung ausstrahlt (Nach unten zeigende Oberfläche der Glasplatte 16246); und b) einer Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht - beispielsweise der Glasplatte 16246 -, die auf der mindestens einen Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite(Kante der Glasplatte 16246) über dem Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Bereich einer punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (beispielhafte LEDs 16244) angeordnet ist, worin die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht - insbesondere die Glasplatte 16246 - vorzugsweise Pumpstrahlung 16213 aus einer Richtung weglenkt, die rechtwinklig zur Fläche der Pumpstrahlung 16213 (Lichtausbreitungsebene der Pumpstrahlung 16213 in der Glasplatte 16246) ausstrahlenden Seite der flächigen oder punktförmigen Pumpstrahlungsquelle (16246, 16244) verläuft.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine strukturierte erste Oberfläche (Unterseite der Glasplatte 16246) auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs 16244) benachbart angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine plane erste Oberfläche auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs 16244) rechtwinklig gegenüber angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine plane erste Oberfläche auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs 16244) gegenüber angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die strukturierte erste Oberfläche der Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht (Glasplatte 16246) dreieckige Prismen oder eine auf die erste Oberfläche der Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht (Glasplatte 16246) aufgebrachte Diffusor-Schicht 16269 beispielsweise als Diffusor auf.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die strukturierte Oberfläche beispielsweise zylindrische Linsen oder andere optische und/oder mikrooptische Funktionselemente auf.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die strukturierte Oberfläche eine Vielzahl keilförmiger Strukturen auf, die eine lange Achse aufweisen, wobei die Achsen der keilförmigen Strukturen bevorzugt dann in einer gemeinsamen Richtung ausgerichtet sind.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems umfasst eine flächige Pumpstrahlungsquelle OLEDs oder VCSELs als LEDs 16244.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems weist die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht (Glasplatte 16246) eine plane erste Oberfläche auf, die der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (LEDs162 44) gegenüber angeordnet ist, wobei bevorzugt die flächigen Pumpstrahlungsquellen (LEDs 16244) OLEDs oder VCSELs als LEDs 16244 umfassen.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems umfasst das flächige Flächenbeleuchtungssystem in einer Diffusor-Schicht 16269 einen Diffusor, der zwischen der Pumpstrahlung 16213 lenkenden, optischen Schicht und der flächigen Pumpstrahlungsquelle angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems umfasst das Flächenbeleuchtungssystem eine zweite, Pumpstrahlung 16213 lenkende, optischen Schicht, die über der Pumpstrahlung 16213 lenkenden optischen Schicht und parallel zur Pumpstrahlung 16213 lenkenden optischen Schicht angeordnet ist.
• In einer Ausprägung des flachen Flächenbeleuchtungssystems ist beispielsweise die Pumpstrahlung 16213 lenkende optische Schicht in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt und Pumpstrahlung 16213 lenkende Strukturen sind in einem Bereich in einem Winkel ausgerichtet, der sich von dem Winkel Licht lenkender Strukturen in einem zweiten Bereich unterscheidet.
• Bevorzugt befindet sich die Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren auf der Oberfläche des flachen Flächenbeleuchtungssystems, also beispielsweise auf der Oberfläche einer Diffusor-Schicht 16269 eines Diffusors, der sich bevorzugt wieder auf einer Oberfläche der besagten Glasplatte 16246 befindet.
• Das flache Flächenbeleuchtungssystem umfasst somit bevorzugt
• • Pumpstrahlungsquellen, hier beispielhaft in Form der LEDs 16244,
• • eine Pumpstrahlung 16213 transportierende Schicht, hier die Glasplatte 16246,
• • wobei die Pumpstrahlungsquellen eine Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in eine diese Pumpstrahlung transportierende Schicht, hier die Glasplatte 16246, die Pumpstrahlung 16213 von der Seite über eine Kante der Glasplatte 16246 einspeisen,
• • eine Diffusor-Schicht 16269, die eine weitere, eine Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht ist,
• • wobei die Diffusor-Schicht 16269 auf der mindestens einen Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite über dem Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Bereich flächigen Pumpstrahlungsquelle angeordnet ist, worin die Pumpstrahlung 16213 lenkende, optische Schicht vorzugsweise Pumpstrahlung 16213 aus einer Richtung weglenkt, die vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig zur Fläche der Pumpstrahlung 16213 ausstrahlenden Seite der punktförmigen oder flächigen Pumpstrahlungsquelle (insbesondere der LEDs 16244) verläuft
• Die Diffusor-Schicht 16269 lenkt somit bevorzugt die Pumpstrahlung 16213 in der Glasplatte 16246 auf die auf der Diffusor-Schicht 16269 bevorzugt befindliche Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren, die daraufhin Fluoreszenzstrahlung 16214 emittieren. Die Diffusor-Schicht 16269 kann auch durch eine Mattierung und/oder Strukturierung der ersten Oberfläche 67 der Glasplatte 16246 erreicht werden. Auch die zweite Oberfläche 68 der Glasplatte 46 kann eine Diffusor-Schicht 16269 aufweisen. Beispielsweise kann durch eine unterschiedliche Rauigkeit der Oberfläche der Glasplatte 16246 erreicht werden, das ein örtlich unterschiedlicher Anteil der Pumpstrahlung 16213 in der Glasplatte 16246 aus der Glasplatte 16246 aus- und in die Schicht 16211 eingekoppelt wird. Beispielsweise kann die Oberfläche der Glasplatte so strukturiert werden, dass in größerer Entfernung von den Pumpstrahlungsquellen (LEDs 16244) ein größerer Anteil der Pumpstrahlung 16213 aus der Glasplatte 16246 heraus in die Schicht 16211 mit den paramagnetischen Zentren eingekoppelt wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei einem homogenen externen Magnetfeld mit einer homogenen magnetischen Flussdichte die Intensität der erzeugten Fluoreszenzstrahlung 16214 an Punkten der Oberfläche der Schicht 16211 im Wesentlichen nicht mehr von der Entfernung zu den Pumpstrahlungsquellen, hier den LEDs 16244, abhängt.
• die so konstruierte flächige Pumpstrahlungsquelle aus LEDs 16244 und Glasplatte 16246 und optionaler Diffusor-Schicht 16269 bzw. Diffusor-Oberflächenstruktur der Glasplatte 16246 bestrahlt dann die paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Schicht 16211 umfasst dabei bevorzugt Kristalle 66, besonders bevorzugt Mikro- oder Nanokristalle 66, mit diesen paramagnetischen Zentren, die bevorzugt NV-Zentren in Diamantkristallen sind. Bevorzugt bildet die Glasplatte 16246 die ebene Fläche 16216 des unteren Gehäuseteils 16241 des Gehäuses 16208 aus. Die Glasplatte 16246 hat hier auch die Funktion des Trägermaterials II 16212.
• Figur 202
• 202 zeigt ein beispielhaftes optisch transparentes Trägersubstrat 1360 mit einem beispielhaften Wellenleiter in Form einer Tri-Plate-Leitung 2380. Bei der Auswahl des Wellenleitertypen des Wellenleiters auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 ist es vorteilhaft, wenn die Leitungen und elektrisch leitenden Flächen des betreffenden Wellenleiters die Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 bis auf die Clearences (2340, 2350) komplett abdecken, sodass Licht aus dem optisch transparenten Trägersubstrat 1360 im Wesentlichen nur über die Kanten des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 und/oder die Clearences (2340, 2350) des Wellenleiters das optisch transparente Trägersubstrat 1360 verlassen kann. Bevorzugt ist der elektrisch leitender Rückseitenkontakt 1370 hierzu spiegelnd ausgeführt, sodass er das Licht innerhalb des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 wieder in das optisch transparente Trägersubstrat 1360 zurückspiegelt. Dies erhöht die Intensität der Pumpstrahlung in den Clearances (2340, 2350) des Wellenleiters. Als Wellenleiter kommen beispielsweise Schlitzleitungen 1880, Tri-Plate-Leitungen 2380, und differentielle Tri-Plate-Leitungen 6980 in Frage, da diese typischerweise über eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 und eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 verfügen, die den Austritt des Lichts, insbesondere der Pumpstrahlung 16213 (16213) aus dem optisch transparenten Trägersubstrat 1360 verhindern.
• Im Falle einer Schlitzleitung 1880 bildet der Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 die Clearance, durch die die Pumpstrahlung 13 (16213) aus dem für die Pumpstrahlung 14313 (16213) optisch transparenten Trägersubstrat 1360 austreten kann und in die Sensorschicht 16205 als Sensorelement SE eintreten kann. Typischerweise emittieren die paramagnetischen Zentren, hier typischerweise NV-Zentren in Diamanten innerhalb der bestrahlten Segmente der Sensorschicht 16205 im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880, Fluoreszenzstrahlung 16214 in Folge der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung 14313 (16213).
• Im Falle einer Tri-Plate-Leitung 2380 bilden die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 und die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 die beiden Clearances, durch die die Pumpstrahlung 14313 (16213) aus dem für die Pumpstrahlung 14313 (16213) optisch transparenten Trägersubstrat 1360 austreten kann und in die beiden Teilsegmente der Sensorschicht 16205 als Sensorelemente SE eintreten kann. Typischerweise emittieren die paramagnetischen Zentren, hier typischerweise NV-Zentren in Diamanten innerhalb der bestrahlten Segmente der Sensorschicht 16205 in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380, Fluoreszenzstrahlung 16214 in Folge der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung 14313 (16213).
• Im Falle einer differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 bilden die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 und die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 sowie die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der Tri-Plate-Leitung 2380 die drei Clearances, durch die die Pumpstrahlung 14313 (16213) aus dem für die Pumpstrahlung 14313 (16213) optisch transparenten Trägersubstrat 1360 austreten kann und in die drei Teilsegmente der Sensorschicht 16205 als Sensorelemente SE in diesen drei Clearances eintreten kann. Typischerweise emittieren die paramagnetischen Zentren, hier typischerweise NV-Zentren in Diamanten innerhalb der bestrahlten Segmente der Sensorschicht 16205 in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 und in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 sowie in der elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der Tri-Plate-Leitung 2380, Fluoreszenzstrahlung 16214 in Folge der Bestrahlung mit der Pumpstrahlung 14313 (16213).
• Vorzugsweise emittieren im normalen Betrieb LEDs als Pumpstrahlungsquellen 16244 die Pumpstrahlung 14313 (16213) und strahlen diese über Kanten des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 in das optisch transparente Trägersubstrat 1360 ein. Das optisch transparente Trägersubstrat 1360 verteilt die Pumpstrahlung 14313 (16213) innerhalb des optisch transparenten Trägersubstrats 1360.
• Die Pumpstrahlung14313 (16213) tritt durch die Clearances (2349, 2350) des Wellenleiters (2380) aus dem optisch transparenten Trägersubstrat 1360 aus und bestrahlt die Sensorelemente SE der Sensorschicht 16205.
• Der Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 ist vorzugsweise in eine Magnetfeldkamera, wie sie beispielsweise dieses Dokument beschreibt eingebaut. Auf die übrigen Abschnitte dieses Dokuments wird hier ausdrücklich Bezug genommen.
• Figur 203
• 203 zeigt den beispielhaften Ablauf der Herstellung einer Vorrichtung entsprechend 202.
• Das vorgeschlagene Verfahren umfasst vorzugsweise folgende Schritte:
1. 1. Bereitstellen 20310 eines optisch transparenten Trägersubstrat 1360, wobei das optisch transparente Trägersubstrat 1360 zumindest eine optische transparente Kante aufweist und wobei das optisch transparente Trägersubstrat 1360 mit einem Wellenleiter mit zumindest einer Clearance, beispielsweise einer Schlitzleitung und/oder einer Tri-Plate-Leitung oder einer differenziellen Tri-Plate-Leitung, abgedeckt ist, sodass Licht im Wesentlichen nur durch die Clearance des Welleneiters auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aus dem optisch transparenten Trägersubstrat 1360 austreten kann.
2. 2. Bereitstellen 20320 einer flüssigen kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung, der Aushärtestrahlung 4910, einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterial TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;
3. 3. Beschichten 20330 der er Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 und des Wellenleiters auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit der kolloidalen Mischung KL aus dem Trägermaterial TM und den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren, wobei die kolloidale Mischung KL somit eine Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;
4. 4. ggf. (nicht eingezeichnet) Anhärten der Beschichtung des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aus der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels einer Temperaturbehandlung;
5. 5. Einspeisen 20340 elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H über die mindestens eine Kante des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 in das optisch transparente Trägersubstrat 1360,
6. 6. Austreten 20350 der Aushärtestrahlung 4910 im Bereich zumindest einer Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aus dem des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 und einstrahlen der Aushärtestrahlung 4910 in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL, wobei die Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910 so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL im Bereich dieser Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aushärtet und sich die kolloidale Mischung KL im bestrahlten Bereich in einen Festkörper wandelt;
7. 7. Entfernen 20360 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und der kolloidalen Mischung KL im Bereich dieser Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 ein Sensorelement SE und/oder eine Sensorschicht 16205 bildet;
8. 8. ggf. (nicht eingezeichnet) finales Aushärten des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL des verbliebenen Sensorelements SE und/oder eine Sensorschicht 16205 in den Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) im Bereich einer Clearance des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 insbesondere mittels einer Temperaturbehandlung. Die Erforderlichkeit dieses Post-Bake-Schrittes bestimmt sich aus der Art des verwendeten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL und des Lösungsmittels LM in der kolloidalen Mischung KL.
• Figur 204
• 204 zeigt schematisch die Durchführung der Aushärtung des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL entsprechend des Verfahrens nach 203 in Schritt 20350. zu diesem Zeitpunkt sind die Pumpstrahlungsquellen 16244 und der Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 vorzugsweise noch nicht mit dem optisch transparenten Trägersubstrat 1360 verbunden. Aushärtestrahlungsquellen (nicht eingezeichnet) emittieren Aushärtestrahlung 4910 mit einer Aushärtewellenlänge λ_H. Ein optisches Aushärtesystem (nicht eingezeichnet) transportiert die Aushärtestrahlung 4910 zu den optisch transparenten Kanten des optisch transparenten Trägersubstrats 1360. Dieses optische Aushärtesystem umfasst vorzugsweise ein oder mehrere optische Funktionselemente wie Spiegel, Linsen, Blenden, Prismen etc. um die Aushärtestrahlung 4910 zu führen, in der Intensität und im Spektrum geeignet einzustellen. Vorzugsweise verfügt das System aus Aushärtestrahlungsquellen und optischem Aushärtesystem über eine (nicht eingezeichnete) Aushärtesteuerung mit einem Zeitgeber und/oder einem Rechnersystem mit einem Speicher, so dass das Rechnersystem der Aushärtesteuerung und/oder die Aushärtesteuerung die Dauer der Bestrahlung durch
1. 1. Steuerung der Aushärtestrahlungsquellen z.B. durch Anschalten / Ausschalten der Aushärtestrahlungsquellen und/oder
2. 2. mittels Shuttern innerhalb des optische Aushärtesystems z.B. durch Unterbrechen / Öffnen des optischen Pfads zwischen Aushärtestrahlungsquellen und dem optisch transparenten Trägersubstrat 1360
steuern kann. Das Rechnersystem innerhalb der Aushärtesteuerungsvorrichtung kann typischerweise mittels eines computerimplementierten Aushärtesteuerungsprogramms innerhalb des Speichers des Rechnersystems der Aushärtesteuerung den Aushärtevorgang steuern. Der Programmcode des computerimplementierten Aushärtesteuerungsprogramms befindet sich dabei vorzugsweise in dem Speicher des Rechnersystems der Aushärtesteuerungsvorrichtung. Das Rechnersystem innerhalb der Aushärtesteuerungsvorrichtung führt diesen Programmcode typischerweise bei der Bestrahlung des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aus. Der Speicher kann ein ggf. auch austauschbares Speichermedium umfassen, das diesen Programmcode und/oder Parameter für die Durchführung der Bestrahlung umfasst. Bevorzugt temperiert eine 8nicht eingezeichnete Temperiervorrichtung das optisch transparenten Trägersubstrat 1360 während der Bestrahlung mit Aushärtestrahlung 4910. Bei der Temperiervorrichtung kann es sich auch um einen beheizbaren und/oder klimatisierbaren Raum handeln, in dem die Bestrahlung mit Aushärtestrahlung 4910 stattfindet. Die Aushärtesteuerungsvorrichtung kann ggf. diese Temperiervorrichtung in Abhängigkeit von dem temperaturmesswert eines Temperatursensors steuern.
• Das optische Aushärtesystem strahlt die Aushärtestrahlung 4910 über die Kanten des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 in das optisch transparente Trägersubstrat 1360 ein.
• Das optisch transparente Trägersubstrat 1360 ist vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung mit der Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910 für den vorgesehenen Zweck ausreichend transparent, sodass die Aushärtestrahlung 4910 das kolloidale Material KL in den Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 in für eine Aushärtung des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL ausreichenden Intensität erreicht. Dies bedeutet, dass das optisch transparente Trägersubstrat 1360 vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung mit der Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910 im Wesentlichen transparent ist.
• Das optisch transparente Trägersubstrat 1360 ist vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp im Wesentlichen transparent. Dies bedeutet, dass die Intensität der Pumpstrahlung 16213 (siehe 202), die die paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND und/oder die NV-Zentren der Diamant-Nano-Kristalle ND nach durchgang durch das Material des optisch transparente Trägersubstrats 1360 erreicht, ausreichend ist, um dies zur Emission von Fluoreszenzstrahlung 16214 (siehe 202) zu veranlassen.
• Die Bestrahlung des kolloidalen Materials KL in den Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 führt zum Aushärten des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL in den Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360. Dies bildet verfestigte Sensorelemente SE innerhalb des kolloidalen Materials KL in den der Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aus. Nach dem Entfernen 20360 des überschüssigen kolloidalen Materials KL umfasst das des optisch transparente Trägersubstrat 1360 in den Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 die notwendigen Sensorelemente SE um wie in der 202 schematisch skizziert eingesetzt zu werden. Dieser Einsatz kann vorzugsweise in einer der zuvor beschriebenen Magnetfeldkameras erfolgen.
• Bezugszeichenliste
• Bezugszeichen mit Zahlen

1

Diagramm der Resonanzlinien des Anteils mit Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW an der der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines mit NV-Zentren versehenen Diamant-Einkristalls in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms 1 aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse des Diagramms 1 in willkürlichen Einheiten aufgetragen (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“) . In dem Beispiel ist ein einzelner Diamantkristall in [111] gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds ausgerichtet. Das in dem Diagramm 1 dargestellte Verhalten ist aus dem Stand der Technik bekannt;

2

Resonanzlinie von NV-Zentren eines Diamant-Einkristalls für die Spinquantenzahl m_s=-1, der gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=-1;

3

Resonanz eines Einkristalls, der gegenüber dem Magnetfeld in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in einer der drei anderen Kristallrichtungen des Diamant-Einkristalls gegenüber der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=-1

4

Resonanzlinie von NV-Zentren eines Diamant-Einkristalls für die Spinquantenzahl m_s=+1, der gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in einer der drei anderen Kristallrichtungen des Diamant-Einkristalls gegenüber der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=+1;

5

Resonanzlinie von NV-Zentren eines Diamant-Einkristalls für die Spinquantenzahl m_s=+1, der gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds in [111] Richtung ausgerichtet ist und wobei die bei dieser Resonanzlinie wechselwirkenden NV-Zentren des Diamant-Einkristalls in der [111]-Richtung des Diamant-Einkristalls ausgerichtet sind. Die B-Komponente des Mikrowellenfeldes ist gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds senkrecht ausgerichtet. Die Resonanzlinie entspricht der Spinquantenzahl m_s=+1;

20

Diagramm der Resonanz der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber dem Magnetfeld ausgerichtet. Dieses Verhalten ist aus dem Stand der Technik bekannt.

22

untere Resonanzkante 22. Es handelt sich um die untere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds ausgerichtet.

23

untere mittlere Resonanzkante 23. Es handelt sich um die untere mittlere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet.

24

obere mittlere Resonanzkante 24. Es handelt sich um die obere mittlere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet.

25

obere Resonanzkante 25. Es handelt sich um die obere Resonanzkante der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet.

26

unteres Resonanzteilfeld. Es handelt sich um das untere Resonanzteilfeld der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren magnetischen Flussdichten B hin. Die untere mittlere Resonanzkante 23 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu niedrigeren magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzteilfeld 26 zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin weiter.

27

oberes Resonanzteilfeld. Es handelt sich um das obere Resonanzteilfeld der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren magnetischen Flussdichten B hin. Die obere mittlere Resonanzkante 24 begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu höheren magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das obere Resonanzteilfeld 27 zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin weiter.

28

unteres Resonanzfeld. Es handelt sich um das untere Resonanzteilfeld der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Die untere Resonanzkante 22 begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu niedrigeren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin. Die obere Resonanzkante 25 begrenzt das untere Resonanzteilfeld 28 zu höheren Mikrowellenfrequenzen ω_µW und zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin. Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das untere Resonanzfeld 28 zu höheren magnetischen Flussdichten B hin weiter.

29

mittleres Resonanzminimum 29. Es handelt sich um das mittlere Resonanzminimum der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL bzw. der Änderung der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des Resonanzfelds der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Kollektivs von Diamantkristallen, die zueinander zufällig und im Wesentlichen gleichverteilt unterschiedlich im Raum orientiert sind, in Anhängigkeit von der Mikrowellenfrequenz ω_µW und von der magnetischen Flussdichte B. Dabei ist die Mikrowellenfrequenz ω_µW in der X-Achse des Diagramms aufgetragen. Die magnetische Flussdichte B ist in der Y-Achse in willkürlichen Einheiten aufgetragen. (englisch: „arbitrary units“ oder abgekürzt „au“), In dem Beispiel sind die Diamanten der Vielzahl der Diamantkristalle in unterschiedlichen Richtungen gegenüber der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds ausgerichtet. Das Resonanzminimum verläuft zwischen der unteren mittleren Resonanzkante 23 und der oberen mittleren Resonanzkante 24.Eine Offsetflussdichte B_off begrenzt das Resonanzminimum 29 zu kleineren magnetischen Flussdichten B hin weiter.

30

Spitze der V-Formation 30 aus unterer Resonanzkante 22 und einer oberer Resonanzkante 25;

41

Linie 41 entlang derer der Arbeitspunkt des Sensorelements SE wandert, wenn für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk die Vorrichtung beispielsweise die wirksame magnetische Referenzflussdichte B_ref mittels Änderung der zusätzlichen wirksamen magnetischen Flussdichte B_adw verändert;

42

Schnittpunkt 42 der Linie 43 mit der unteren Resonanzkante 22;

43

Linie 43 entlang derer der Arbeitspunkt des Sensorelements SE wandert, wenn für die Bestimmung einer unbekannten Mikrowellenfrequenz ω_µWnk die Vorrichtung beispielsweise die ein Mikrowellensignal µW mit der variierten Mikrowellenfrequenz ω_µW zumischt und sich hierdurch innerhalb des Sensorelements SE Mikrowellensignalanteile mit einer gemischten Mikrowellenfrequenz von ω_µWmix+=ω_µWnk+ω_µW und ω_µwmix-=ω_µWnk-ω_µW. ergeben;

45

Schnittpunkt 45 der Linie 43 mit der oberen Resonanzkante 25;

61

obere Referenzlinie 61;

62

untere Referenzlinie 62;

63

mittlere Referenzlinie 63;

64

Wert 64 der magnetischen Flussdichte B_61, der der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist;

65

Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist;

66

Differenz 66 des Werts der magnetischen Flussdichte B₆₃, der der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist, minus dem Wert 65 der magnetischen Flussdichte B₆₂, der der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist;

67

Steigung 67 der Kurve;

127

Polynomapproximation 127 der Kurve;

1310

elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;

1320

elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;

1330

Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;

1340

elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340;

1350

elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350;

1360

Trägersubstrat 1360. Insbesondere kann es sich um das Trägersubstrat 1360 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handeln. Bevorzugt ist das Trägersubstrat 1360 ein dielektrisches Substrat wie beispielsweise eine Keramik mit hoher Dielektrizitätszahl ε_r. Bei dem Trägersubstrat 1360 kann es sich auch um einen Halbleiterwafer, wie beispielsweise einen Silizium-Wafer oder einen CMOS-Wafer oder BiCMOS-Wafer oder einen Wafer aus einem Bipolar-Halbleiter-Prozess oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder ein Wafer aus einem II/VI-Material oder ein Wafer aus einem Mischkristallhableitermaterial oder einen Diamant-Wafer oder einen diamantbeschichteten Wafer handeln. Auch kann es sich bei dem Trägersubstrat 1360 um eine Isolationsschicht eines mikrointegrierten Schaltkreises und/oder eines MEMS-Bauteils oder einer mikro-optischen Systems oder eines mikro-elektro-optischen Systems oder eines mikrofluidischen Systems oder dergleichen handeln.

1370

elektrisch leitender Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980;

1380

einzelne Mikrostreifenleitung 1380. Die beispielhafte einzelne Mikrostreifenleitung 1380 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen. Bevorzugt weist einzelne Mikrostreifenleitung 1380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand auf;

1410

linkes Sensorelement SE(1410) - links der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. - links der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden linken Isolationsfläche 1340 der beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. - links der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 in der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 bzw. - links der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 in der nichtleitenden linken Isolationslücke 2340 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 und der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 bzw. - links des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 auf der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880;

1420

mittleres Sensorelement SE(1420) auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880;

1430

rechtes Sensorelement SE(1430) - rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. - rechts der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 auf der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitenden rechten Isolationsfläche 1350 der beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. - rechts der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 in der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 zwischen der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 und der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 bzw. - rechts der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 in der nichtleitenden rechten Isolationslücke 2350 zwischen der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 und der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 6980 bzw. - rechts des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 auf der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880;

1440

Richtung des Vektors 1440 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE links der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um Mikrostreifenleitung 1380 handelt, bzw. b) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE links der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um eine Triplate-Leitung 2380 handelt, bzw. c) das die Mikrowellensignalquelle µWG in den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt;

1450

Richtung des Vektors 1450 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um Mikrostreifenleitung 1380 handelt, bzw. b) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um eine Triplate-Leitung 2380 handelt, bzw. c) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt, bzw. d) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE auf elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt;

1460

Richtung des Vektors 1460 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE rechts der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um Mikrostreifenleitung 1380 handelt, bzw. b) das die Mikrowellensignalquelle µWG in die Signalleitung 1330 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE rechts der Signalleitung 1330 platziert ist und es sich um eine Triplate-Leitung 2380 handelt, bzw. c) das die Mikrowellensignalquelle µWG in den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 einspeist, im Bereich des Sensorelements SE, wenn das Sensorelement SE im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 platziert ist und es sich um eine Schlitzleitung 1880 handelt;

1710

Sensorelement SE(1710), dass die elektrisch leitende Signalleitung 1330 umgibt. Im weitesten Sinne ist das Sensorelement SE(1710) eine Kombination der Sensorelemente 1410, 1420 und 1430;

1840

Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet den Schlitz 1840 einer Schlitzleitung 1880 auch als Clearance einer Schlitzleitung 1880. Der Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 ist eine nicht-leitende Isolationslücke im Sinne dieses Dokuments;

1880

Schlitzleitung 1880. Die beispielhafte Schlitzleitung 1880 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360 und eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 auf der Oberseite des elektrisch nicht-leitenden Trägersubstrats 1360. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nichtleitende linke Isolationsfläche 1340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von anderen Schaltungsteilen. Außerdem trennt ein elektrisch im Wesentlichen nicht-leitender Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880. Bevorzugt weist Schlitzleitung 1880 bezogen auf die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 als „heißen“ Außenleiter und den elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektrode einen Wellenwiderstand auf;

2210

den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 überdeckendes Sensorelement SE(2210);

2340

elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340;

2350

elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350;

2380

Tri-Plate-Leitung 2380. Die beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch leitende Signalleitung 1330 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch leitende linken Signalmassefläche 1310 und der elektrisch leitende rechten Signalmassefläche 1320. Dabei trennt eine elektrisch im Wesentlichen nichtleitende linke Isolationslücke 2340 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden linken Signalmassefläche 1310. Außerdem trennt eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 die elektrisch leitende Signalleitung 1330 von der elektrisch leitenden rechten Signalmassefläche 1320. Bevorzugt weist die Tri-Plate-Leitung 2380 bezogen auf die elektrisch leitende Signalleitung 1330 als „heißen“ Innenleiter und die Gemeinschaft aus elektrisch leitender linken Signalmassefläche 1310, elektrisch leitender rechter Signalmassefläche 1320 und elektrisch leitendem Rückseitenkontakt 1370 als Masseelektroden einen Wellenwiderstand auf;

2410

linkes Sensorelement SE(2410), das die nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt;

2420

mittleres Sensorelement SE(2420), das die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt;

2430

rechtes Sensorelement SE(2430), das die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt;

2510

Isolationsschicht 2510;

2520

Flachspule 2520 als Magnetfelderzeugungsmittel L_C;

4410

großes Sensorelement SE(4410) zu dem das mittlere Sensorelement SE (1420) und das rechte Sensorelement SE (1430) und das linke Sensorelement SE (1410) verschmolzen sind;

4510

linke Durchkontaktierung 4510, die die elektrisch leitende linke Signalmassefläche 1310 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 mit dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 oder der beispielhaften Schlitzleitung 1880 elektrisch verbinden;

4520

rechte Durchkontaktierung 4520, die die elektrisch leitende rechte Signalmassefläche 1320 der beispielhaften Schlitzleitung 1880 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 mit dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 oder der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 oder der beispielhaften Schlitzleitung 1880 elektrisch verbinden;

4610

linker optischer Wellenleiter LWL (4610) ;

4620

rechter optischer Wellenleiter LWL (4620) ;

4630

mittleren optischen Lichtwellenleiters LWL (4630);

4810

Sensorelementschicht 4810;

4910

Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H;

5210

linke Justiermarke 5210;

5220

rechte Justiermarke 5220;

6710

Abschlusswiderstände 6710. Die Abschlusswiderstände 6710 können beispielsweise zwischen den Leitungen der jeweiligen Wellenleitung und/oder den Leitungen und dem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 geschaltet sein;

6810

linker Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830;

6820

rechter Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830;

6830

differentieller Signalleiter 6830 der beispielhaften differentiellen Mikrostripleitung 6880 bzw. der beispielhaften differentiellen Triplate-Leitung 7080. Der differentielle Signalleiter 6830 kann Signale ggf. auch gleichzeitig im Gleichtaktbetrieb und im Gegentaktbetrieb übertragen. Im Gleichtaktbetrieb verhält der differentielle Signalleiter 6830 sich wie der Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostripleitung 1380 bzw. der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 ;

6840

elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 auch als Clearance des differentiellen Signalleiters 6830. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 ist eine nicht-leitende Isolationslücke im Sinne diese Dokuments;

6880

differentielle Mikrostreifenleitung 6880. Die beispielhafte differentielle Mikrostreifenleitung 6880 umfasst ein vorzugsweise nicht oder nur wenig elektrisch leitendes Trägersubstrat 1360, einen elektrisch leitenden Rückseitenkontakt 1370 auf der Unterseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360, eine linke elektrisch leitende Signalleitung 6810 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 einerseits und der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 andererseits, eine rechte elektrisch leitende Signalleitung 6820 auf der Oberseite des elektrisch nicht leitenden Trägersubstrats 1360 zwischen der elektrisch isolierenden Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 einerseits und der elektrisch im Wesentlichen nichtleitenden rechten Isolationsfläche 1350 andererseits. Die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 isoliert elektrisch den linken Signalleiter 6810 von dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830. Der linke Signalleiter 6810 und der rechte Signalleiter 6820 bilden zusammen den differentiellen Signalleiter 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 auch als Clearance des differentiellen Signalleiters 6830. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 auch als Clearance des differentiellen Signalleiters 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die elektrisch isolierende Lücke 6840 zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 auch als Clearance der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gleichtaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gleichtaktansteuerung mit einem Gleichtaktsignal. Die differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 kann mit einem Gegentaktaktsignal angesteuert werden, bei dem in den linken Signalleiter 6810 und den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 das gleiche Signal zeitsynchron, aber mit unterschiedlichem Vorzeichen, eingespeist wird. Dieser Betriebszustand heißt Gegentaktansteuerung mit einem Gegentaktsignal. Bevorzugt weist die differentiellen Mikrostripleitung 6880 bezogen auf den differentieller Signalleiter 6830 als „heißen“ Innenleiter einen Gleichtaktwellenwiderstand für eine Gleichtaktansteuerung auf und einen Gegentaktwellenwiderstand für eine Gegentaktansteuerung auf;

6980

differentielle Tri-Plate-Leitung 6980;

7110

linkes Leitungssensorelement SE(7110) auf der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880;

7120

rechtes Leitungssensorelement SE(7120) auf der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880;

7140

Richtung des Vektors 7340 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des linken Sensorelements SE(1410), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des linken Sensorelements SE(1410), wenn es sich um eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;

7150

Richtung des Vektors 7350 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des linken Leitungssensorelements SE(7110), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des linken Leitungssensorelements SE(7110), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;

7160

Richtung des Vektors 7360 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die linke Signalleitung 6810 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des mittleren Leitungssensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;

7170

Richtung des Vektors 7370 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des mittleren Sensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des mittleren Leitungssensorelements SE(1420), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;

7180

Richtung des Vektors 7380 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des rechten Leitungssensorelements SE(7120), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des rechten Leitungssensorelements SE(7120), wenn es sich um eine differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;

7190

Richtung des Vektors 7390 der magnetische Flussdichte B_µW des Mikrowellenfeldes des Mikrowellensignals µW, a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 einspeist, im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430), wenn es sich um eine differenzielle Mikrostreifenleitung 6880 handelt, bzw. a) das die Mikrowellensignalquelle µWG und/oder eine andere Signalquelle (RWG) in die rechte Signalleitung 6820 der differentiellen Signalleitung 6830 der differentiellen Mikrowellenleitung 6880 der differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 einspeist, im Bereich des rechten Sensorelements SE(1430), wenn es sich um eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 handelt;

13320

vergrößertes mittleres Sensorelement SE(13320). Das vergrößerte mittlere Sensorelement SE(13320) entspricht einem mittleren Sensorelement SE(1420), das Eigenschaften der benachbarten Sensorelemente, beispielsweise des linken Leitungssensorelements SE(7110) und des rechten Leitungssensorelement SE(7120), mitaufweist. Das vergrößerte mittlere Sensorelement SE(13320)befindet sich im Wesentlichen auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Triplate-Leitung 6980 bzw. auf der elektrisch leitenden Signalleitung 1330 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. in der Lücke 6840 zwischen der elektrisch leitenden linken Signalleitung 6810 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 und der der elektrisch leitenden rechten Signalleitung 6820 der differenziellen Signalleitung 6830 der beispielhaften differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880;

14301

Lichtsensorarray 14301 mit Elektronik (Ansteuerung, etc.). Vorzugsweise umfasst das Lichtsensorarray einen CCD-Kamerasensor oder dergleichen, wobei jedes CCD-Pixel des CCD-Kamerasensors einen Lichtsensor des Lichtsensorarrays im Sinne des hier vorgelegten Dokuments darstellt. Das Lichtsensorarray 14301 kann das Lichtsensorarray 16201 umfassen oder das Lichtsensorarray 16201 sein. Das Lichtsensorarray 16201 kann das Lichtsensorarray 14301 umfassen oder das Lichtsensorarray 14301 sein;

14302

Lichtquelle 14302. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um einen Laser oder eine LED handeln. Die Lichtquelle 14302 und/oder die MESA-Struktur (MESA) und/oder die ggf. verwendeten Silizium basierenden LEDs sind Lichtquellen LED im Sinne dieses Dokuments. Bevorzugt strahlt die Lichtquelle bei Versorgung mit elektrischer Energie Pumpstrahlung 14313 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp ab. Die Lichtquelle 14302 kann die Lichtquelle 16202 umfassen oder die Lichtquelle 16202 sein. Die Lichtquelle 16202 kann die Lichtquelle 14302 umfassen oder die Lichtquelle 14302 sein;

14303

Beleuchtungsoptik 14303. Die Beleuchtungsoptik 14303 kann die Beleuchtungsoptik 16203 umfassen oder die Beleuchtungsoptik 16203 sein. Die Beleuchtungsoptik 16203 kann die Beleuchtungsoptik 14303 umfassen oder die Beleuchtungsoptik 14303 sein.;

14304

optischer Filter (Shortpass) 14304; Der optischer Filter (Shortpass) 14304 kann den optischer Filter (Shortpass) 16204 umfassen oder der optischer Filter (Shortpass) 16204 sein. Der optischer Filter (Shortpass) 16204 kann den optischer Filter (Shortpass) 14304 umfassen oder der optischer Filter (Shortpass) 14304 sein;

14305

Sensorschicht 14305. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise eine Sensorschicht 14305 und/oder die Sensorschicht 14305 kann eine Sensorschicht 16205 umfassen oder sein;

14306

optischer Filter (Longpass) 14306. Der optische Filter (Longpass) 16206 kann den optischen Filter (Longpass) 14306 umfassen oder der optischen Filter (Longpass) 14306 sein;

14307

abbildende Optik 14307. Die abbildende Optik 16207 kann die abbildende Optik 14307 umfassen oder die abbildende Optik 14307 sein;

14308

Gehäuse 14308. Das Gehäuse 14308 kann das Gehäuse 16208 umfassen oder das Gehäuse 16208 sein. Das Gehäuse 16208 kann das Gehäuse 14308 umfassen oder das Gehäuse 14308 sein;

14309

Trägermaterial I 14309. Das Trägermaterial I 16209 kann das Trägermaterial I 14309 umfassen oder das Trägermaterial I 14309 sein. Das Trägermaterial I 14309 kann das Trägermaterial I 16209 umfassen oder das Trägermaterial I 16209 sein;

14310

Verspiegelung 14310. Die Verspiegelung 14310 kann die Verspiegelung 16210 umfassen oder die Verspiegelung 16210 sein. Die Verspiegelung 16210 kann die Verspiegelung 14310 umfassen oder die Verspiegelung 14310 sein;

14311

Schicht 14311 mit Kristallen mit paramagnetischen Zentren. Bevorzugt umfasst diese Schicht eine Vielzahl von Nanokristallen, die vorzugsweise vollkommen zufällig, gleichverteilt orientiert sind und deren Dichte vorzugsweise im Wesentlichen nicht abhängig von der Position in der Schicht ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kristallen um Diamanten. Vorzugsweise handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Bei diesem Diamantmaterial handelt es sich bevorzugt um NV-reichem Diamantstaub in einem optisch transparentem Verbundmaterial, das für elektromagnetische Strahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und für elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen transparent ist.

14312

Trägermaterial II 14312. Bei dem Trägermaterial II 14312 kann es sich beispielsweise um eine Glasplatte 16246 handeln, die gleichzeitig als beispielhaftes optisches Funktionselement die Schicht 14311 mit Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung 14313 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bestrahlt. Das Trägermaterial II 14312 kann das Trägermaterial II 16212 umfassen oder das Trägermaterial II 16212 sein. Das Trägermaterial II 16212 kann das Trägermaterial II 14312 umfassen oder das Trägermaterial II 14312 sein;

14313

Pumpstrahlung 14313 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Pumpstrahlung 16213 kann die Pumpstrahlung 14313 sein oder umfassen. Die Pumpstrahlung 14313 kann die Pumpstrahlung 16213 sein oder umfassen.

14314

Fluoreszenzstrahlung 14314 mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Die Fluoreszenzstrahlung 16214 kann die Fluoreszenzstrahlung 14314 umfassen oder die Fluoreszenzstrahlung 14314 sein. Die Fluoreszenzstrahlung 14314 kann die Fluoreszenzstrahlung 16214 umfassen oder die Fluoreszenzstrahlung 16214 sein;

14315

Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301. Die Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301 kann die Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 umfassen oder die Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 sein. Die Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 kann die Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301 umfassen oder die Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301 sein;

14316

vorzugsweise ebene Fläche 14316. Die vorzugsweise ebene Fläche 14316 kann die vorzugsweise ebene Fläche 16216 umfassen oder die vorzugsweise ebene Fläche 16216 sein. Die vorzugsweise ebene Fläche 16216 kann die vorzugsweise ebene Fläche 14316 umfassen oder die vorzugsweise ebene Fläche 14316 sein;

14319

Permanentmagnet, vorzugsweise ein Gradienten behafteter Permanentmagnet GPM(14319);

14321

Sensorsystem 14321;

14322

Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305. Die Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305 kann die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 umfassen oder die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 sein. Die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 kann die Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305 umfassen oder die Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305 sein.

14323

Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305. Die Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305 kann die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 umfassen oder die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 sein. Die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 kann die Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305 umfassen oder die Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305 sein;

14324

Unterseite 14324 des Gehäuses 14308. Die Unterseite 14324 des Gehäuses 14308 kann die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 umfassen oder die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 sein. Die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 kann die Unterseite 14324 des Gehäuses 14308 umfassen oder die Unterseite 14324 des Gehäuses 14308 sein;

14326

der Abstand 14326 zwischen Sensorschicht 14305 und der Außenfläche des Gehäuses 14308 im Bereich der Sensorschicht 14305. In den hier vorgestellten Beispielen betrug der Abstand zwischen der Sensorschicht 14305 und der Oberfläche 14334 des Messobjekts 14317 weniger als 1mm. Der der Abstand 16226 kann der der Abstand 14326 sein;

14327

elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche. Die elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche kann die elektromagnetische Strahlung 16227 anderer Wellenlängenbereiche sein oder umfassen. Die elektromagnetische Strahlung 16227 anderer Wellenlängenbereiche kann die elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche sein oder umfassen;

14328

weiteres und/oder übergeordnetes Rechnersystem CTR2(14328) beispielsweise zur Bedienung des Sensorsystems 14321 und /oder des Sensorkopfes 16221. Das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 kann das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) umfassen oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) sein. Das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 umfassen oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 sein.

14329

Datenbus DB(14329) zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 und Rechnersystem 14328 zur Bedienung des Sensorkopfes 14321. Der Datenbus DB(14329) kann den Datenbus 16229 umfassen oder kann der Datenbus 16229 sein. Der Datenbus 16229 kann den Datenbus DB(14329) umfassen oder kann der Datenbus DB(14329) sein.

14330

Aufbereitungsvorrichtung 14330 für die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301. Die Aufbereitungsschaltung 14330 umfasst bevorzugt die Steuervorrichtung CTR und ggf. auch eine Mustererkennungsvorrichtung MEV oder Vorrichtungsteile derselben und einen oder mehrere Speicher (RAM, NVM), die flüchtige Speicher RAM und nichtflüchtige Speicher NVM umfassen können. Das Aufbereitungsvorrichtung 14330 kann das Aufbereitungsvorrichtung 16230 umfassen oder das Aufbereitungsvorrichtung 16230 sein. Das Aufbereitungsvorrichtung 16230 kann das Aufbereitungsvorrichtung 14330 umfassen oder das Aufbereitungsvorrichtung 14330 sein.

14331

Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301. Die Ausgangssignale 14331 der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301 umfassen in der Regel die Empfängerausgangssignale (S0_1, S0_2, S0_3, S0_4, S0_5) oder die digitalisierten Empfängerausgangssignale (S1_1, S1_2, S1_3, S1_4, S1_5) der Fotodetektoren PD des Lichtsensorarrays 14301. Die Ausgangssignale 14331 können die Ausgangssignale 16231 umfassen oder die Ausgangssignale 16231 sein. Die Ausgangssignale 16231 können die Ausgangssignale 14331 umfassen oder die Ausgangssignale 14331 sein;

14332

Bildschirml4332. Der Bildschirml4332 kann den Bildschirm16232 umfassen oder der Bildschirml6232 sein. Der Bildschirml6232 kann den Bildschirml4332 umfassen oder der Bildschirml4332 sein;

14333

Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 zur Bedienung des Sensorsystems 14321 mit zumindest einer CPU. Der Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 kann den Rechnerkern 16233 des Rechnersystems 16228 umfassen oder der Rechnerkern 16233 des Rechnersystems 16228 sein. Der Rechnerkern 16233 des Rechnersystems 16228 kann den Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 umfassen oder der Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 sein.

14334

Oberfläche des Messobjekts 14334. Die Oberfläche des Messobjekts 14334 kann die Oberfläche des Messobjekts 16234 umfassen oder die Oberfläche des Messobjekts 16234 sein. Die Oberfläche des Messobjekts 16234 kann die Oberfläche des Messobjekts 14334 umfassen oder die Oberfläche des Messobjekts 14334 sein;

14336

Schnittstellenschaltung 14336. Die Schnittstellenschaltung 14336 kann die Schnittstellenschaltung 16236 umfassen oder die Schnittstellenschaltung 16236 sein. Die Schnittstellenschaltung 16236 kann die Schnittstellenschaltung 14336 umfassen oder die Schnittstellenschaltung 14336 sein;

14337

Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337. Die Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337 können die Permanentmagnete für Prüfzwecke 16237 umfassen oder die Permanentmagnete für Prüfzwecke 16237 sein. Die Permanentmagnete für Prüfzwecke 16237 können die Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337 umfassen oder die Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337 sein.

14338

Glasplatte 14338. Die Glasplatte 14338 kann die Glasplatte 16238 umfassen oder die Glasplatte 16238 sein. Die Glasplatte 16238 kann die Glasplatte 14338 umfassen oder die Glasplatte 14338 sein.

14340

optionales Dielektrikum 14340;

14372

Speicher 14372 und/oder Speichermedium des Rechnersystems 14328, die als Speicher des Rechnerkerns 14333 dienen. Der Speicher 14372 und/oder das Speichermedium können flüchtige Speicher RAM und nicht flüchtige Speicher ROM umfassen.

15010

Aufbringen 15010 des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf die Oberfläche des Trägersubstrats 1360;

15020

Anhärten des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360;

15030

Fotolack auf die Oberfläche des kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 aufbringen

15040

Aushärten 15040 des Fotolacks;

15050

selektives Belichten 15050 des Fotolacks mit einer Maske, die gegenüber anderen Strukturen auf dem Trägersubstrats 1360 justiert ist, oder auf andere Weise;

15060

Entwickeln 15060 des Fotolacks mit Öffnung der Ätzöffnungen im Fotolack;

15070

Härten 15070 des Fotolackes;

15080

selektives Ätzen oder Lösen 15080 des freiliegenden kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360 in den Ätzöffnungen;

15090

selektives Entfernen 15090 des Fotolacks;

15095

Aushärten 15095 des stehen gebliebenen kolloidalen Films aus kolloidalem Lack KL auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360;

15310

Bereitstellen 15310 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;

15320

Bereitstellen 15320 einer flüssigen kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung (Aushärtestrahlung 4910) einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;

15330

Benetzen 15330 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit der kolloidalen Mischung KL, die die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;

15340

Einspeisen 15340 elektromagnetischer Strahlung in das erste Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt.

15350

Entfernen 15350 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film des Trägermaterials TM und der der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet.

15410

Bereitstellen 15410 eines Lichtwellenleiters LWL(4630), wobei der Lichtwellenleiter LWL(4630) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;

15420

Bereitstellen 15420 einer kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung, der Aushärtestrahlung 4910, einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterials TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;

15430

Beschichten 15430 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit der kolloidalen Mischung KL und damit mit dem Trägermaterial TM, die die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweisen;

15440

Justieren 15440 einer Belichtungsmaske 5410 gegenüber dem Trägersubstrat 1360;

15450

Bestrahlen 15450 des zweiten Endes des Lichtwellenleiters LWL(4630) durch die Belichtungsmaske 5410 mit elektromagnetischer, wobei die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung, die Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910, so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt;

15460

Entfernen 15460 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film der kolloidalen Mischung KL am zweiten Ende des Lichtwellenleiters LWL(4630) das Sensorelement SE bildet;

16201

Lichtsensorarray 16201 mit Elektronik (Ansteuerung, etc.). Vorzugsweise umfasst das Lichtsensorarray einen CCD-Kamerasensor oder dergleichen, wobei jedes CCD Pixel des CCD Kamerasensors einen Lichtsensor des Lichtsensorarrays im Sinne des hier vorgelegten Dokuments darstellt. Das Lichtsensorarray 14301 kann das Lichtsensorarray 16201 umfassen oder das Lichtsensorarray 16201 sein. Das Lichtsensorarray 16201 kann das Lichtsensorarray 14301 umfassen oder das Lichtsensorarray 14301 sein;

16202

Lichtquelle. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um einen Laser oder eine LED handeln. Bevorzugt strahlt die Lichtquelle bei Versorgung mit elektrischer Energie Pumpstrahlung 16213 der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp ab. Die Lichtquelle 14302 kann die Lichtquelle 16202 umfassen oder die Lichtquelle 16202 sein. Die Lichtquelle 16202 kann die Lichtquelle 14302 umfassen oder die Lichtquelle 14302 sein;

16203

Beleuchtungsoptik. Die Beleuchtungsoptik 14303 kann die Beleuchtungsoptik 16203 umfassen oder die Beleuchtungsoptik 16203 sein. Die Beleuchtungsoptik 16203 kann die Beleuchtungsoptik 14303 umfassen oder die Beleuchtungsoptik 14303 sein;

16204

optischer Filter (Shortpass). Der optischer Filter (Shortpass) 14304 kann den optischer Filter (Shortpass) 16204 umfassen oder der optischer Filter (Shortpass) 16204 sein. Der optischer Filter (Shortpass) 16204 kann den optischer Filter (Shortpass) 14304 umfassen oder der optischer Filter (Shortpass) 14304 sein;

16205

Sensorschicht 16205. Die Sensorschicht 16205 im Sinne des hier vorgelegte Dokuments kann ein einzelnes Sensorelement SE oder mehrere Sensorelemente SE umfassen. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise den Signalleiter 1330 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bzw. den Signalleiter 1330 der beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. den Signalleiter 1330 der beispielhaften Triplate-Leitung 2380 bzw. die Signalleiter 1330 beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 bedecken. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise auch die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationsfläche 1340 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 und/oder die elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationsfläche 1350 der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1380 bedecken. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise ein linkes Sensorelement SE(1410) und/oder ein mittleres Sensorelement SE(1420) und/oder ein rechtes Sensorelement SE(1430) und/oder ein Sensorelement SE(1710), dass die elektrisch leitende Signalleitung 1330 umgibt, umfassen. und/oder Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise ganz oder teilweise sich im Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 (Clearance einer Schlitzleitung 1880) befinden. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise eine Schlitzleitung 1880 ganz oder teilweise bedecken. Die Sensorschicht 16205 kann dementsprechend ein den Schlitz 1840 der Schlitzleitung 1880 überdeckendes Sensorelement SE(2210) umfassen. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise sich ganz oder in Teilen in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende linke Isolationslücke 2340 und/oder in der elektrisch im Wesentlichen nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 insbesondere einer beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 befinden. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise sich ganz oder in Teilen eine beispielhafte Tri-Plate-Leitung 2380 bedecken. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise ein linkes Sensorelement SE(2410), das die nichtleitende linke Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt, und/oder ein mittleres Sensorelement SE(2420), das die elektrisch leitende Signalleitung 1330 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt, und/oder rechtes Sensorelement SE(2430), das die nicht-leitende rechte Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380 überdeckt, umfassen. Eine Sensorelementschicht 4810 kann als Vorläufer der Sensorschicht 16205 dienen oder in eine Sensorschicht 16205 überführt werden. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise den linken Signalleiter 6810 des differentiellen Signalleiters 6830 und/oder den rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 und/oder den differentiellen Signalleiter 6830 und/oder die beispielhafte differentielle Mikrostripleitung 6880 ganz oder in Teilen bedecken. Die Sensorschicht 16205 kann sich beispielsweise ganz oder in Teilen in der elektrisch isolierende Lücke 6840 (Clearance) zwischen dem linken Signalleiter 6810 und dem rechten Signalleiter 6820 des differentiellen Signalleiters 6830 befinden. Die Sensorschicht 16205 kann sich beispielsweise ganz oder in Teilen in der Clearance der differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 befinden. vergrößertes mittleres Sensorelement SE(13320). eine differentielle Tri-Plate-Leitung 6980 ganz oder in Teilen bedecken. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise ein linkes Leitungssensorelement SE(7110) und/oder ein rechtes Leitungssensorelement SE(7120) und/oder ein vergrößertes mittleres Sensorelement SE(13320) umfassen. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise eine Sensorschicht 14305 und/oder die Sensorschicht 14305 kann eine Sensorschicht 16205 umfassen oder sein. Die Sensorschicht 16205 kann beispielsweise eine Schicht 14311 mit Kristallen mit paramagnetischen Zentren und/oder Schicht 14311 mit Kristallen mit paramagnetischen Zentren kann eine Sensorschicht 16205 umfassen oder sein. Die Sensorschicht 16205 kann somit ganz oder in teilen sich in der Clearance eines Wellenleiters, insbesondere der hier beschriebenen befinden;

16206

optischer Filter (Longpass) 16206. Der optische Filter (Logpass) 16206 kann den optischen Filter (Longpass) 14306 umfassen oder der optischen Filter (Longpass) 14306 sein;

16207

abbildende Optik 16207. Die abbildende Optik 16207 kann die abbildende Optik 14307 umfassen oder doe abbildende Optik 14307 sein;

16208

Gehäuse 16208. Beispielsweise kann es sich um ein 3D-Druckgehäuse handeln. Das Gehäuse 16208 kann beispielsweise oberer Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208 und einen unteren Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 umfassen. Das Gehäuse 14308 kann das Gehäuse 16208 umfassen oder das Gehäuse 16208 sein. Das Gehäuse 16208 kann das Gehäuse 14308 umfassen oder das Gehäuse 14308 sein;

16209

Trägermaterial I 16209. Das Trägermaterial I 16209 kann das Trägermaterial I 14309 umfassen oder das Trägermaterial I 14309 sein. Das Trägermaterial 1 14309 kann das Trägermaterial 1 16209 umfassen oder das Trägermaterial I 16209 sein;

16210

Verspiegelung 16210. Die Verspiegelung 14310 kann die Verspiegelung 16210 umfassen oder die Verspiegelung 16210 sein. Die Verspiegelung 16210 kann die Verspiegelung 14310 umfassen oder die Verspiegelung 14310 sein;

16211

Schicht 16211 mit Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren. Bevorzugt umfasst diese Schicht eine Vielzahl von Kristallen und/oder Nanokristallen 16266, die vorzugsweise vollkommen zufällig, gleichverteilt orientiert sind und deren Dichte vorzugsweise im Wesentlichen nicht abhängig von der Position in der Schicht ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 um Diamanten. Vorzugsweise handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Bei diesem Diamantmaterial handelt es sich bevorzugt um NV-reichem Diamantstaub in einem optisch transparentem Verbundmaterial, das für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Pumpstrahlung 16213, mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und für elektromagnetische Strahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl im Wesentlichen transparent ist. Typischerweise umfasst die Sensorschicht 16205 diese Schicht 16211.

16212

Trägermaterial II 16212. Bei dem Trägermaterial II 16212 kann es sich beispielsweise um eine Glasplatte 16246 handeln, die gleichzeitig als beispielhaftes optisches Funktionselement die Schicht 16211 mit Kristallen und/oder Nanokristallen 16266 mit paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bestrahlt. Das Trägermaterial II 14312 kann das Trägermaterial II 16212 umfassen oder das Trägermaterial II 16212 sein. Das Trägermaterial II 16212 kann das Trägermaterial II 14312 umfassen oder das Trägermaterial II 14312 sein;

16213

Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Pumpstrahlung 16213 kann die Pumpstrahlung 14313 sein oder umfassen. Die Pumpstrahlung 14313 kann die Pumpstrahlung 16213 sein oder umfassen.

16214

Fluoreszenzstrahlung 16214 mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl. Die Fluoreszenzstrahlung 16214 kann die Fluoreszenzstrahlung 14314 umfassen oder die Fluoreszenzstrahlung 14314 sein. Die Fluoreszenzstrahlung 14314 kann die Fluoreszenzstrahlung 16214 umfassen oder die Fluoreszenzstrahlung 16214 sein.;

16215

Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201. Die Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301 kann die Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 umfassen oder die Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 sein. Die Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 kann die Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301 umfassen oder die Auswertelektronik 14315 des Lichtsensorarrays 14301 sein;

16216

vorzugsweise ebene Fläche 16216. Die vorzugsweise ebene Fläche 14316 kann die vorzugsweise ebene Fläche 16216 umfassen oder die vorzugsweise ebene Fläche 16216 sein. Die vorzugsweise ebene Fläche 16216 kann die vorzugsweise ebene Fläche 14316 umfassen oder die vorzugsweise ebene Fläche 14316 sein;

16217

ferromagnetisches Material;

16218

Fehler in dem beispielhaften ferromagnetischen Material 16217 der 167;

16219

Hilfsmagnet 16219;

16220

beispielhafte Bewegungsrichtung;

16221

Sensorkopf 16221;

16222

Unterseite der Sensorschicht 16205 in Richtung vom Lichtsensorarray 16201 weg. Die Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305 kann die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 umfassen oder die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 sein. Die Unterseite 16222 der Sensorschicht 16205 kann die Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305 umfassen oder die Unterseite 14322 der Sensorschicht 14305 sein;

16223

Oberseite der Sensorschicht 16205 in Richtung des Lichtsensorarrays 16201. Die Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305 kann die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 umfassen oder die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 sein. Die Oberseite 16223 der Sensorschicht 16205 kann die Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305 umfassen oder die Oberseite 14323 der Sensorschicht 14305 sein;

16224

Unterseite 16224 des Gehäuses 16208. Die Unterseite 14324 des Gehäuses 14308 kann die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 umfassen oder die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 sein. Die Unterseite 16224 des Gehäuses 16208 kann die Unterseite 14324 des Gehäuses 14308 umfassen oder die Unterseite 14324 des Gehäuses 14308 sein;

16225

Sensorschichtdicke der Sensorschicht 16205;

16226

der Abstand zwischen Sensorschicht 16205 und der Außenfläche des Gehäuses 16208 im Bereich der Sensorschicht 16205. In den hier vorgestellten Beispielen betrug der Abstand zwischen der Sensorschicht 16205 und der Oberfläche 16234 des Messobjekts 16217 weniger als 1mm. Der der Abstand 16226 kann der der Abstand 14326 sein;

16227

elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängenbereiche 16227. Die elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche kann die elektromagnetische Strahlung 16227 anderer Wellenlängenbereiche sein oder umfassen. Die elektromagnetische Strahlung 16227 anderer Wellenlängenbereiche kann die elektromagnetische Strahlung 14327 anderer Wellenlängenbereiche sein oder umfassen

16228

Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 kann das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) umfassen oder das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) sein. Das weitere und/oder übergeordnete Rechnersystem CTR2(14328) kann das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 umfassen oder das Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 sein.;

16229

Datenbus 16229 zur Herstellung der Datenverbindung zwischen Aufbereitungsschaltung 16230 für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201 und Rechnersystem 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221. Der Datenbus DB(14329) kann den Datenbus 16229 umfassen oder kann der Datenbus 16229 sein. Der Datenbus 16229 kann den Datenbus DB(14329) umfassen oder kann der Datenbus DB(14329) sein;

16230

Aufbereitungsschaltung für die Ausgangssignale 16231 der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201. Die Aufbereitungsschaltung 16230 ist bevorzugt Teil der Auswerteelektronik 16215;

16231

Ausgangssignale der Lichtsensoren des Lichtsensorarrays 16201. Die Ausgangssignale 16231 können die Ausgangssignale 14331 umfassen oder die Ausgangssignale 14331 sein;

16232

Bildschirm. Der Bildschirml4332 kann den Bildschirm16232 umfassen oder der Bildschirml6232 sein. Der Bildschirml6232 kann den Bildschirml4332 umfassen oder der Bildschirml4332 sein;

16233

Rechnerkern des Rechnersystems 16228 zur Bedienung des Sensorkopfes 16221 mit zumindest einer CPU. Der Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 kann den Rechnerkern 16233 des Rechnersystems 16228 umfassen oder der Rechnerkern 16233 des Rechnersystems 16228 sein. Der Rechnerkern 16233 des Rechnersystems 16228 kann den Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 umfassen oder der Rechnerkern 14333 des Rechnersystems 14328 sein.

16234

Oberfläche des Messobjekts. In 167 Oberfläche des ferromagnetischen Materials 16217. Die Oberfläche des Messobjekts 14334 kann die Oberfläche des Messobjekts 16234 umfassen oder die Oberfläche des Messobjekts 16234 sein. Die Oberfläche des Messobjekts 16234 kann die Oberfläche des Messobjekts 14334 umfassen oder die Oberfläche des Messobjekts 14334 sein;

16235

Ansteuervorrichtung für die Elektromagnete der Hilfsmagnete 16219;

16236

Schnittstellenschaltung. Die Schnittstellenschaltung 16336 kann die Schnittstellenschaltung 16236 umfassen oder die Schnittstellenschaltung 16236 sein. Die Schnittstellenschaltung 16236 kann die Schnittstellenschaltung 14336 umfassen oder die Schnittstellenschaltung 14336 sein;

16237

Permanentmagnete für Prüfzwecke. Die Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337 können die Permanentmagnete für Prüfzwecke 16237 umfassen oder die Permanentmagnete für Prüfzwecke 16237 sein. Die Permanentmagnete für Prüfzwecke 16237 können die Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337 umfassen oder die Permanentmagnete für Prüfzwecke 14337 sein

16238

Glasplatte; Die Glasplatte 14338 kann die Glasplatte 16238 umfassen oder die Glasplatte 16238 sein. Die Glasplatte 16238 kann die Glasplatte 14338 umfassen oder die Glasplatte 14338 sein;

16239

zweidimensionale Falschfarben- Magnetflussdichtenbetragsbild der Verteilung der magnetischen Flussdichte von vier Permanentmagneten 16237 auf einer Glasplatte 16238.

16240

oberer Gehäuseteil 16240 des Gehäuses 16208. Beispielsweise kann es sich um einen oberen 3D-Druckgehäuseteil des beispielhaften 3D-Druckgehäuses 16208 handeln;

16241

unterer Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208. Beispielsweise kann es sich um einen unteren 3D-Druckgehäuseteil des beispielhaften 3D-Druckgehäuses 16208 handeln;

16242

Stromversorgungskabel 16242 für das PCB 16243 mit den LEDs 16244;

16243

Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245;

16244

LED 16244 zur Bestrahlung der Sensorschicht 16205 über eine Beleuchtungsoptik 16203 beispielsweise in Form einer Glasplatte 16246 als beispielhaftes optisches Funktionselement mit Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp;

16245

Energieversorgung 16245 der LEDs 16244 des beispielhaften Schaltungsträgers (PCB) 16243;

16246

Glasplatte 16246 als beispielhaftes optisches Funktionselement, dass die paramagnetischen Zentren der Schicht 16211 mit Pumpstrahlung 16213 mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bestrahlt. Die Schicht 16211 umfasst dabei bevorzugt Kristalle und/oder Nanokristalle 16266 mit diesen paramagnetischen Zentren, die bevorzugt NV-Zentren sind. Bevorzugt bildet die Glasplatte 16246 die ebene Fläche 16 des unteren Gehäuseteils 41 des Gehäuses 16208 aus. Die Glasplatte hat hier auch die Funktion des Trägermaterials II 16212;

16247

dichroitisch verspiegelte optionale Schicht 16247;

16248

Kleber 16248;

16249

zweiter Kühlkörper 16249 zur Kühlung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244. Der zweite Kühlkörper 16249 umfasst bevorzugt Kupfer als Kühlkörpermaterial des zweiten Kühlkörpers 16249;

16250

erster Kühlkörper 16250 zur Kühlung der Auswertelektronik 16215 des Lichtsensorarrays 16201 und/oder des Lichtsensorarrays 16201. Der erste Kühlkörper 162050 umfasst bevorzugt Kupfer als Kühlkörpermaterial des ersten Kühlkörpers 16250;

16251

Kühlrippen 16251, die thermisch mit dem ersten Kühlkörper 16250 beispielsweise mittels einer Wärmeleitpaste 16253 oder dergleichen gekoppelt sind;

16252

Deckel 16252 des Gehäuses 16208;

16253

Wärmeleitpaste 16253;

16254

Kameragehäuse 16254 der Fluoreszenzkamera mit dem Lichtsensorarray 16201 mit dessen Auswertelektronik 16215 und der abbildenden Optik 16207;

16255

Energiezuleitung 16255 zur Energieversorgung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244;

16256

Anschlussstecker 16256 für die Energiezuleitung 16255 zur Energieversorgung des Schaltungsträgers (PCB) 16243 für die LEDs 16244 und deren Energieversorgung 16245 und der LEDs 16244;

16257

elastisches und thermisch leitendes Material 16257;

16258

Thermisch leitende Isolationsfolie 16258;

16259

LED-Vorwiderstände 16259 der LEDs 16244 auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244 ;

16260

elektronische Bauteile 16260 der Energieversorgung der LEDs 16244 auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243;

16261

Spannungsregler und/oder Regeltransistor 16261. Der Spannungsregler und/oder Regeltransistor 16261 ist typischerweise ein elektronisches Bauteile 16260 der Energieversorgung der LEDs 16244 auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243. Der Spannungsregler und/oder Regeltransistor 16261 ist typischerweise das Stellglied der Spannungsreglung der Energieversorgung der LEDs 16244 auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243;

16262

Kodierstecker 16262 zur Änderung analoger Betriebsparameter der elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243;

16263

Befestigungsmittel für die beispielhafte Befestigung des Hilfsmagneten 16219 an dem Deckel 16252 des Gehäuses ;

16264

Zugangsöffnung 16264 in dem unterer Gehäuseteil 16241 des Gehäuses 16208 an der Unterseite des Gehäuses 16208, die die Änderung der Kodierposition des Jumpers des Kodiersteckers 16262 und damit eine Änderung analoger Betriebsparameter der elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger (PCB) 16243 nach dem Verschließen des Gehäuses 16208 erlaubt. Hiefür muss der Kodierstecker 16264 jedoch auf der anderen Seite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 als in den 181, 182, 186, 189, 190 gezeigt montiert werden. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieses Dokuments wurde erkannt, dass eine Kodierung auf dieser Seite des Schaltungsträgers (PCB) 16243 statt mit Jumpern und Kodiersteckern 16262 durch Lötbrücken effizienter und haltbarer ist;

16265

Öffnung 16265 in dem Schaltungsträger (PCB) 16243 für die LEDs 16244. Die Öffnung 16265 dient dazu, dass die Fluoreszenzstrahlung 16214 der paramagnetischen Zentren, also beispielsweise der NV-Zentren, in der Schicht 16211 der Sensorschicht 16205 auf der Unterseite der Glasplatte 16246 durch die Glasplatte 16246 und die Öffnung in dem Schaltungsträger (PCB) 16243 zum Lichtsensorarray 16201 gelangen kann

16266

Kristall, vorzugsweise Nano-Kristall 16266 mit vorzugsweise mehreren paramagnetischen Zentren;

16267

erste Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements (Glasplatte 16249);

16268

zweite Oberfläche 16268 des ersten optischen Funktionselements (Glasplatte 16249);

16269

Diffusor-Schicht 16269. Im Sinne der technischen Lehre des hiervorgelegten Dokuments kann die Diffusor-Schicht 16269 auch eine Diffuser-Struktur auf der ersten Oberfläche 16267 oder auf der zweiten Oberfläche 16268 des ersten optischen Funktionselements, insbesondere der Glasplatte 16246 sein. Bevorzugt befindet sich die Diffusor-Schicht 16269 an der ersten Oberfläche 16267 des ersten optischen Funktionselements der Sensorschicht 16205 - hier der Glasplatte 16246;

16270

Anschlussleitung der LEDs 16244;

16271

Anschlussstecker und/oder Anschlussbuchse 16271 des Mikrowellensignals µW und/oder des HF-Signals RW an einen Wellenleiter (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) auf der Oberfläche des Trägersubstrats 1360. Im Falle des Anschlusses eines differentiellen Mikrostreifenwellenleiters 6880 oder einer differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 ist der Anschlussstecker und/oder Anschlussbuchse 16271 vorzugsweise als Triaxstecker oder Triaxbuchse ausgeführt. Informationen hierzu können unter der URL https://de.wikipedia.org/wiki/Triaxialkabel im Internet gefunden werden. Die hier offengelegte technische Lehre beschreibt somit einen Anschluss einer Wellenleitung auf dem trägersubstrat 1360 mittels eines Triaxkabels und ggf. der zugehörigen Triaxverbindungen.

16272

Speicher 16272 und/oder Speichermedium des Rechnerkerns 16233 im Rechnersystem 16288; Der Speicher 16272 und/oder das Speichermedium können flüchtige Speicher RAM und nicht flüchtige Speicher ROM umfassen.

λfl

Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung 16214;

λpmp

Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung 16213;

20310

Bereitstellen 20310 eines optisch transparenten Trägersubstrat 1360, wobei das optisch transparente Trägersubstrat 1360 zumindest eine optische transparente Kante aufweist und wobei das optisch transparente Trägersubstrat 1360 mit einem Wellenleiter mit zumindest einer Clearance, beispielsweise einer Schlitzleitung und/oder einer Tri-Plate-Leitung oder einer differenziellen Tri-Plate-Leitung, abgedeckt ist, sodass Licht im Wesentlichen nur durch die Clearance des Welleneiters auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aus dem optisch transparenten Trägersubstrat 1360 austreten kann.

20320

Bereitstellen 20320 einer flüssigen kolloidalen Mischung KL mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung, der Aushärtestrahlung 4910, einer Aushärtewellenlänge λ_H härtbaren Trägermaterial TM, wobei in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND, vorzugsweise Nanodiamanten, eingebettet sind und wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND der kolloidalen Mischung KL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB zumindest eine Fluoreszenzstrahlung FL emittieren;

20330

Beschichten 20330 der er Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 und des Wellenleiters auf er Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 zumindest auf eine Benetzungslänge L_B mit der kolloidalen Mischung KL, das die Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist;

20340

Einspeisen 20340 elektromagnetischer Aushärtestrahlung 4910 mit der Aushärtewellenlänge λ_H über die mindestens eine Kante des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 in das optisch transparente Trägersubstrat 1360,

20350

Austreten 20350 der Aushärtestrahlung 4910 im Bereich einer Clearance des Wellenleiters auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aus dem des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 und einstrahlen der Aushärtestrahlung 4910 in das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL, wobei die Aushärtewellenlänge λ_H der Aushärtestrahlung 4910 so gewählt ist, dass das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL im Bereich dieser Clearance des Wellenleiters auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 aushärtet und sich in einen Festkörper wandelt;

20360

Entfernen 20360 des nicht ausgehärteten Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels eines Lösungsmittels LM, wobei der verbleibende Film der kolloidalen Mischung KL im Bereich dieser Clearance des Wellenleiters auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats 1360 ein Sensorelement SE und/oder eine Sensorschicht 16205 bildet;

Bezugszeichen mit Buchstaben

AOX

Abdeckoxid AOX;

AWV

Auswertungsvorrichtung AWV;

B

magnetische Flussdichte B;

B0

Nullpunktsflussdichte B₀;

B22

untere wirksame magnetische Flussdichte B₂₂;

B23

untere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₃;

B24

obere mittlere wirksame magnetische Flussdichte B₂₄;

B25

obere wirksame magnetische Flussdichte B₂₅;

B29

wirksame magnetische Resonanzminimum-Flussdichte B₂₉;

B61

magnetischen Flussdichte B₆₁, die der oberen Referenzlinie 61 zugeordnet ist;

B62

magnetischen Flussdichte B₆₂, die der unteren Referenzlinie 62 zugeordnet ist;

B63

magnetischen Flussdichte B₆₃, die der mittleren Referenzlinie 63 zugeordnet ist;

Bext

externe Flussdichte B_ext. Die externe Flussdichte B_ext umfasst den Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichtevektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µw der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist, und den Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichte Vektor parallel zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist. Sofern der Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichte Vektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist, unbekannt ist, ist der Anteil der externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichte Vektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist, gleich der unbekannte externe wirksame magnetische Flussdichte B_nk;

Bg

gemittelte mittlere wirksame Flussdichte B_g;

BµW

Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignal µW;

Bnk

unbekannte externe wirksame magnetische Flussdichte B_nk. Die unbekannte externe wirksame magnetische Flussdichte B_nk ist der Anteil der unbekannten externen Flussdichte B_ext, deren Flussdichtevektor senkrecht zur magnetischen Flussdichtekomponente B_µW der Mikrowellenstrahlung des Mikrowellensignals µW ist.

Boff

wirksame Offsetflussdichte B_off,

Bref

wirksame magnetische Referenzflussdichte B_ref;

BΣ

Gesamtflussdichte B_Σ, die das Sensorelement SE und die Nano-Diamanten ND durchflutet. Sie setzt sich zusammen aus der externen magnetischen Flussdichte B_etx und der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad, die das Magnetfelderzeugungsmittel L_C erzeugt.

CTR

Steuervorrichtung CTR;

CTR2

weitere Steuervorrichtung CTR2. Die weitere Steuervorrichtung CTR2 kann als Steuervorrichtung CTR der Vorrichtung dienen. (Siehe 143.) Bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung 14330 die Steuervorrichtung CTR;

DB

Datenbus DB;

DLWL

Durchmesser D_LWL des Lichtwellenleiters LWL;

dIS1

Breite d_IS1 der nicht-leitenden linken Isolationslücke 2340 der Tri-Plate-Leitung 2380;

dIS2

Breite d_IS2 der nicht-leitenden rechten Isolationslücke 2350 der Tri-Plate-Leitung 2380;

Dr

Drain-Gebiet Dr;

DrK

Drain-Kontakt DrK;

DRVL

Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C mit elektrischer Energie und/oder zur Steuerung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Sofern es sich bei dem Magnetfelderzeugungsmittels L_C um eine oder mehrere Spulen, insbesondere Flachspulen, handelt bestromt die Treiberstufe DRVL bevorzugt das des Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Spulenstrom IL. Ein Magnetfeldregler LCTR vergleicht Werte der magnetischen Flussdichte B mit einem Referenzwert und regelt die Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C mit elektrischer Energie und/oder die Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Spulenstrom I_L so nach, dass diese Änderung einer Differenz zwischen den Werten der magnetischen Flussdichte B und dem Referenzwert entgegenwirkt. Der Ein Magnetfeldregler LCTR erhält die Informationen über die Werte der magnetischen Flussdichte B entweder von separaten Magnetfeldsensoren und/oder von einer Steuervorrichtung CTR der vorschlagemäßen Vorrichtung;

ds

Breite ds der elektrisch leitenden Signalleitung 1330;

dSE

Durchmesser d_SE des Sensorelements SE;

DSE

Dicke D_SE des Sensorelements SE und/oder der Sensorelementschicht 14305;

dSL

Breite d_SL des Schlitzes 1840 der Schlitzleitung 1880 bzw. der Lücke 6840 einer differenziellen Mikrostreifenleitung 6880 bzw. der Lücke 6840 einer differenziellen Tri-Plate-Leitung 6980;

F1

dichroitischer Spiegel F1 oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL von der Pumpstrahlung LB für das Sensorelement SE;

F1_1

dichroitischer Spiegel F1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_1 des linken Sensorelements SE(1410) von der Pumpstrahlung LB_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

F1_2

dichroitischer Spiegel Fl_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_2 des mittleren Sensorelements SE(1420) von der Pumpstrahlung LB_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

F1_3

dichroitischer Spiegel F1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_3 des rechten Sensorelements SE(1430) von der Pumpstrahlung LB_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

F1_4

dichroitischer Spiegel F1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_4 des linken Leitungssensorelements SE(7110) von der Pumpstrahlung LB_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

F1_5

dichroitischer Spiegel F1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) oder Filter zur Abtrennung der Fluoreszenzstrahlung FL_5 des rechten Leitungssensorelements SE(7120) von der Pumpstrahlung LB_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

ffµW

Mikrowellenfrequenzmodulationsfrequenz f_fµW;

FL

Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE;

FL_1

Fluoreszenzstrahlung FL_1 des linken Sensorelements SE(1410);

FL_2

Fluoreszenzstrahlung FL_2 des mittleren Sensorelements SE(1420);

FL_3

Fluoreszenzstrahlung FL_3 des rechten Sensorelements SE(1430);

FL_4

Fluoreszenzstrahlung FL_4 des linken Leitungssensorelements SE(7110);

FL_5

Fluoreszenzstrahlung FL_5 des rechten Leitungssensorelements SE(7120);

fLED

LED -Modulationsfrequenz f_LED des LED-Modulationssignals S5w des Sendesignals S5 für das Sensorelement SE zur Modulation der Lichtquelle LED für das Sensorelement SE;

fLED_1

LED -Modulationsfrequenz f_{LED_1} des LED-Modulationssignals S5w_1 des Sendesignals S5_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Modulation der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

fLED_2

LED -Modulationsfrequenz f_{LED_2} des LED-Modulationssignals S5w_2 des Sendesignals S5_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Modulation der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

fLED_3

LED -Modulationsfrequenz f_{LED_3} des LED-Modulationssignals S5w_3 des Sendesignals S5_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Modulation der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

fLED_4

LED -Modulationsfrequenz f_{LED_4} des LED-Modulationssignals S5w_4 des Sendesignals S5_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das linke Leitungssensorelement SE(71100);

fLED_5

LED -Modulationsfrequenz f_{LED_5} des LED-Modulationssignals S5w_5 des Sendesignals S5_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

fmg

Magnetfeldmodulationsfrequenz f_mg;

fµW

Mikrowellenmodulationsfrequenz f_µW;

FOX

Feld-Oxid FOX;

fRWm

Radiowellenmodulationsfrequenz f_RWm;

FS2

zweiten Fangstruktur FS2;

G1

erster Signalgenerator G1;

G1_1

erster Signalgenerator G1 für das linke Sensorelement SE(1410);

G1_2

erster Signalgenerator G1 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

G1_3

erster Signalgenerator G1 für das rechte Sensorelement SE(1430);

G1_4

erster Signalgenerator G1 für das rechte Leitungssensorelement SE(7110);

G1_5

erster Signalgenerator G1 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);G2 zweiter Signalgenerator G2;

G2_I

erster zweiter Signalgenerator G2_I zur Erzeugung des ersten Mikrowellenmodulationssignals S5m_I;

G2_II

zweiter zweiter Signalgenerator G2_II zur Erzeugung des zweiten Mikrowellenmodulationssignals S5m_ll;

G2_III

dritter zweiter Signalgenerator G2_III zur Erzeugung des dritten Mikrowellenmodulationssignals S5m_lll;

G2_IV

vierter zweiter Signalgenerator G2_IV zur Erzeugung des vierten Mikrowellenmodulationssignals S5m_IV;

GA

Gate GA;

GOX

Gate-Oxid GOX;

JTAG

IEEE 1149 JATG-Test-Controller;

KL

kolloidaler Lack KL. Der kolloidale Lack KL umfasst bevorzugt das Trägermaterial TM, beispielsweise den UV-härtbaren NOA 61 Kleber und die Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND. Ggf. kann der kolloidale Lack KL zum Zeitpunkt der Verarbeitung ein Lösungsmittel LM zur Einstellung der Viskosität für den Belackungs- und/oder Druck- und/oder Dispensiervorgang umfassen;

LB

Pumpstrahlung LB;

LB_1

Pumpstrahlung LB_1 der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

LB_2

Pumpstrahlung LB_2 der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

LB_3

Pumpstrahlung LB_3 der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

LB_4

Pumpstrahlung LB_4 der Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

LB_5

Pumpstrahlung LB_5 der Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

LC

Magnetfelderzeugungsmittel L_C. Das Magnetfelderzeugungsmittel L_C. kann beispielsweise eine elektrische Spule, insbesondere eine elektrische Flachspule auf der Rückseite des Schaltungsträgers 1360 (PCB), sein. Bevorzugt versorgt eine Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C das Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit elektrischer Energie. Im Falle einer Spule als Magnetfelderzeugungsmittel L_C bestromt Treiberstufe DRVL zur Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C das Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Strom. Das Das Magnetfelderzeugungsmittel L_C kann im Sinne des hier vorgelegten Dokuments auch einen Permanentmagneten PM mit einer Positionierungsvorrichtung PV umfassen, wobei dann die Treiberstufe DRVL vorzugsweise die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM steuert. Je nach Positionierung des Permanentmagneten PM relativ zum Sensorelement SE durchflutet eine andere wirksame magnetische Flussdichte B_W das Sensorelement SE. Bevorzugt steuert der Magnetfeldregler LCTR die Treiberstufe DRVL;

Lc_1

erstes Magnetfelderzeugungsmittel L_c_1 für das erste Sensorelement SE des ersten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das erste Magnetfelderzeugungsmittel L_c_1 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.

Lc_2

zweites Magnetfelderzeugungsmittel L_c_2 für das zweite Sensorelement SE des zweiten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das zweite Magnetfelderzeugungsmittel L_c_2 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.

Lc_3

drittes Magnetfelderzeugungsmittel L_c_3 für das dritte Sensorelement SE des dritten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das dritte Magnetfelderzeugungsmittel L_c_3 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.

Lc_4

viertes Magnetfelderzeugungsmittel L_c_4 für das vierte Sensorelement SE des vierten Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das vierte Magnetfelderzeugungsmittel L_c_4 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.

Lc_5

fünftes Magnetfelderzeugungsmittel L_c_5 für das fünfte Sensorelement SE des fünftem Sensorelementkanals. In dem Beispiel der 141 ist das fünfte Magnetfelderzeugungsmittel L_c_5 Teil des Magnetfelderzeugungsmittels L_C. Das hier vorgelegte Dokument verweist an dieser Stelle auf die Beschreibung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C.

LCTR

Magnetfeldregler LCTR. Der Magnetfeldregler LCTR vergleicht vorzugsweise Werte der magnetischen Flussdichte B mit einem Referenzwert und regelt die Versorgung des Magnetfelderzeugungsmittels L_C mit elektrischer Energie und/oder die Bestromung des Magnetfelderzeugungsmittel L_C mit einem elektrischen Spulenstrom IL so nach, dass diese Änderung einer Differenz zwischen den Werten der magnetischen Flussdichte B und dem Referenzwert entgegenwirkt. Der Magnetfeldregler LCTR erhält die Informationen über die Werte der magnetischen Flussdichte B entweder von separaten Magnetfeldsensoren und/oder von einer Steuervorrichtung CTR der vorschlagemäßen Vorrichtung. Der Ein Magnetfeldregler LCTR kann beispielsweise in P-Regler und/oder ein PI-Regler und/oder ein PID-Regler oder dergleichen sein, wobei der Regler vorzugsweise in seiner Regelcharakteristik zumindest eine integrierende Eigenschaft aufweist. Der Magnetfeldregler LCTR erhält den Referenzwert vorzugsweise von einer Steuervorrichtung CTR der vorschlagemäßen Vorrichtung oder durch konstruktive Maßnahmen oder dergleichen. Die Steuervorrichtung CTR kann ggf. den Magnetfeldregler LCTR emulieren;

LDRV

Lichtquellentreiber LDRV für die Lichtquelle LED;

LDRV_1

Lichtquellentreiber LDRV_1 für die Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

LDRV_2

Lichtquellentreiber LDRV_2 für die Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

LDRV_3

Lichtquellentreiber LDRV_3 für die Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

LDRV_4

Lichtquellentreiber LDRV_4 für die Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

LDRV_5

Lichtquellentreiber LDRV_5 für die Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

LED

Lichtquelle LED;

LED_1

Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

LED_2

Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

LED_3

Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

LED_4

Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

LED_5

Lichtquelle LED_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

λB

Belichtungswellenlänge λ_B;

λfl

Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl;

λH

Aushärtewellenlänge λ_H;

λpmp

Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp;

LIV

Mehrfachkorrelator LIV;

LIV_1

Mehrfachkorrelator LIV_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

LIV_2

Mehrfachkorrelator LIV_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

LIV_3

Mehrfachkorrelator LIV_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

LIV_4

Mehrfachkorrelator LIV_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

LIV_5

Mehrfachkorrelator LIV_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

λpmp

Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp;

LWL

Lichtwellenleiter LWL;

LWL_1

Lichtwellenleiter LWL_1(4610) für das linke Sensorelement SE(1410);

LWL_2

Lichtwellenleiter LWL_2(4630) für das mittlere Sensorelement SE(1420);

LWL_3

Lichtwellenleiter LWL_3(4620) für das rechte Sensorelement SE(1430);

LWL_4

Lichtwellenleiter LWL_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

LWL_5

Lichtwellenleiter LWL_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

LWL1

erster Lichtwellenleiter LWL1;

LWL2

zweiter Lichtwellenleiter LWL2;

M1

erster Multiplizierer M1;

M2

zweiter Multiplizierer M2;

M2L

zweite Metalllage M2L;

MDS

Musterdatensatz MDS. Bevorzugt umfasst dieser Musterdatensatz MDS den Datensatz eines erkannten Musters und oder eine Merkmalsvektor für eine Mustererkennung die die Steuervorrichtung CTR mit Hilfe eines computerimplementierten Programms zur Mustererkennung oder dergleichen durchführt. Typischerweise handelt es sich um den Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ. Typischerweise umfasst dieser Datensatz auch den Messfehlerwert, mit dem dieser Wert der erkannten Gesamtflussdichte B_Σ behaftet ist;

ME

optionale mechanische Hülle ME und/oder optische Abschirmung ME;

ME_1

optionale mechanische Hülle ME_1 und/oder optische Abschirmung ME_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

ME_2

optionale mechanische Hülle ME_2 und/oder optische Abschirmung ME_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

ME_3

optionale mechanische Hülle ME_3 und/oder optische Abschirmung ME_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

MESA

MESA-Struktur MESA;

MEV

Mustererkennungsvorrichtung MEV;

MIX

Mischer MIX;

MS

Magnetfeldsensor MS;

µW

Mikrowellensignal µW;

µW_I

erstes Mikrowellensignal nW_I;

µW_II

zweites Mikrowellensignal µW_II;

µW_III

drittes Mikrowellensignal µW_III;

µW_IV

viertes Mikrowellensignal µW_IV;

µWG_F_I

erstes Mikrowellenfilter µWG_F_I;

µWG_F_II

erstes Mikrowellenfilter µWG_F_II;

µWG_F_III

erstes Mikrowellenfilter µWG_F_III;

µWG_F_IV

erstes Mikrowellenfilter µWG_F_IV;

µW_G_I

erstes internes Mikrowellensignal µW_G_I;

µW_G_II

zweites internes Mikrowellensignal µW_G_II;

µW_G_III

drittes internes Mikrowellensignal µW_G_III;

µW_G_IV

viertes internes Mikrowellensignal µW_G_IV;

µW_MX_I

erstes Mikrowellenmischsignal µW_MX_I;

µW_MX_II

zweites Mikrowellenmischsignal µW_MX_II;

µW_MX_III

drittes Mikrowellenmischsignal µW_MX_III;

µW_MX_IV

viertes Mikrowellenmischsignal µW_MX_IV;

µWG

Mikrowellensignalquelle µWG;

µWG_I

erste Mikrowellensignalquelle µWG_I;

µWG_II

zweite Mikrowellensignalquelle µWG_II;

µWG_III

dritte Mikrowellensignalquelle µWG_III;

µWG_IV

vierte Mikrowellensignalquelle µWG_IV;

µWG_MX_1

erster interner Mixer µW_G_I;

µWG_MX_II

zweiter interner Mixer µW_G_II;

µWG_MX_III

dritter interner Mixer µW_G_III;

µWG_MX_IV

vierter interner Mixer µW_G_IV;

ND

Diamant-Nano-Kristalle ND. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet mit dem Bezugszeichen ND nicht nur Diamanten, sondern ganz allgemein Kristalle, die paramagnetische Zentren aufweise können. Gleichwohl sind Diamantkristalle als Diamant-Nano-Kristalle ND bevorzugt. Als paramagnetische Zentren sind NV-Zentren in Diamant bevorzugt. Die kleinen stochastisch gleichverteilten Diamant-Nano-Kristalle ND im Material des Trägermaterials TM der kolloidalen Mischung KL sind in einigen Figuren zur Verdeutlichung angedeutet. Bevorzugt sind die Diamant-Nano-Kristalle ND Kristalle, vorzugsweise Diamantkristalle, mit einer Größe kleiner 10µm, besser kleiner 5µm, besser kleiner 2µm, besser kleiner 1µm, besser kleiner 0,5µm, besser kleiner 0,2µm, besser, kleiner 0,1µm, kleiner 50nm, kleiner 20nm, , kleiner 10nm. Besonders bevorzugt sind Größen über 100nm, da Größen kleiner 100nm spezielle Oberflächeneffekte zwischen den paramagnetischen Zentren, insbesondere NV-Zentren und der jeweiligen Kristalloberfläche des betreffenden Diamant-Nano-Kristalls ND bzw. Kristalls hervorrufen können. Bevorzugt umfassen eine Vielzahl dieser Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. Kristalle ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant, die dann die Fluoreszenzstrahlung FL bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB erzeugen.;

NVM

nicht flüchtiger Speicher NVM;

NW

N-Wanne NW;

oMS1

erste obere Metallblende oMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;

oMS2

zweite obere Metallblende oMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 nach oben zur Oberfläche des Trägersubstrats 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;

ωµW

Mikrowellenfrequenz ω_µW;

ωµW0

Nullpunktsmikrowellenfrequenz ω_µW0;

ωµW22

untere Mikrowellenfrequenz ω_µW22;

ωµW23

untere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW23;

ωµW24

obere mittlere Mikrowellenfrequenz ω_µW24;

ωµW25

obere Mikrowellenfrequenz ω_µW23;

ωµW29

Resonanzminimum-Mikrowellenfrequenz ω_µW23;

ωµWnk

unbekannte Mikrowellenfrequenz ω_µWnk;

PD

Fotodetektor PD;

PD_1

Fotodetektor PD_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

PD_2

Fotodetektor PD_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

PD_3

Fotodetektor PD_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

PD_4

Fotodetektor PD_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

PD_5

Fotodetektor PD_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

PM

Permanentmagnet PM, der beispielsweise als Magnetfelderzeugungsmittel L_C verwendet werden kann;

RAM

Speicher RAM, insbesondere flüchtiger Speicher;

RFG

Radiowellenquelle (RF-Quelle) RFG;

RW

Radiowellensignal RW;

so

Empfangssignal SO;

S0_1

Empfangssignal S0_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

S0_2

Empfangssignal S0_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

S0_3

Empfangssignal S0_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

S0_4

Empfangssignal S0_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

S0_5

Empfangssignal S0_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

S1

verstärktes Empfängerausgangssignal S1 bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal Sl;

S1_1

verstärktes Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

S1_2

verstärktes Empfängerausgangssignal S1_2 für das linke Sensorelement SE(1420) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_2 für das linke Sensorelement SE(1410);

S1_3

verstärktes Empfängerausgangssignal S1_3 für das linke Sensorelement SE(1430) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_3 für das linke Sensorelement SE(1430);

S1_4

verstärktes Empfängerausgangssignal S1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_3 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

S1_5

verstärktes Empfängerausgangssignal S1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) bzw. digitalisiertes Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

S3a

erstes Zwischensignal S3a des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV;

S3b

zweites Zwischensignal S3b des L3-Produkts des Mehrfachkorrelators LIV;

S4

Filterausgangssignal S4;

S4_1

Filterausgangssignal S4_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

S4_2

Filterausgangssignal S4_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

S4_3

Filterausgangssignal S4_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

S4_4

Filterausgangssignal S4_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

S4_5

Filterausgangssignal S4_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120);

S5

Sendesignal S5 zur Modulation der Lichtquelle LED;

S5_1

Sendesignal S5_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Modulation der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

S5_2

Sendesignal S5_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Modulation der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

S5_3

Sendesignal S5_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Modulation der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

S5_4

Sendesignal S5_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zur Modulation der Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

S5_5

Sendesignal S5_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das rechte linke Leitungssensorelement SE(7120);

S5m

Mikrowellenmodulationssignal S5m;

SSmq

invertiertes Mikrowellenmodulationssignal SSmq;

S5w

LED-Modulationssignal SSw;

S5w_1

LED-Modulationssignal S5w1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Modulation der Lichtquelle LED_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

S5w_2

LED-Modulationssignal S5w2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Modulation der Lichtquelle LED_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420);

S5w_3

LED-Modulationssignal S5w3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Modulation der Lichtquelle LED_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

S5w_4

LED-Modulationssignal S5w4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zur Modulation der Lichtquelle LED_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110);

S5w_5

LED-Modulationssignal S5w5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Modulation der Lichtquelle LED_5 für das rechte linke Leitungssensorelement SE(7120);

SSwq

invertiertes LED-Modulationssignal S5wq;

SE

Sensorelement SE. Das Sensorelement SE umfasst typischerweise die Nano-Diamant-Kristalle ND und ein typischerweise verfestigtes Trägermittel TE. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt verschiedene Sensorelemente SE, insbesondere die Sensorelemente 1410, 1420, 1430, 1710, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410, 7115, 7125, 1735, 7110 und 7120, 13310 die sich nach Ausdehnung und Lage gegenüber den Leitungen unterscheiden;

SIS

Magnetfeldsensoransteuerung SIS;

Sr

Source-Gebiet Sr;

SrK

Source-Kontakt SrK;

TB

Datenschnittstelle des IEEE JATG-Test-Controllers JTAG und JTAG-Testdatenbus;

TM

Trägermaterial TM. Das Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL ist vorzugsweise zu Beginn der Verarbeitung flüssig und wird im Rahmen der Verarbeitung, beispielsweise durch Bestrahlung mit einer Aushärtestrahlung 4910 einer Aushärtewellenlänge λ_H verfestigt. Vorzugsweise ist das Trägermaterial TM nach der Verfestigung optisch transparent für elektromagnetische Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp und der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der paramagnetischen Zentren der eingebetteten Kristalle und/oder Diamant-Nano-Partikel ND, hier bevorzugt der NV-Zentren;

uMS1

erste untere Metallblende uMS1 des ersten Lichtwellenleiters LWL1 nach unten zum Trägersubstrat 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;

uMS2

zweite untere Metallblende uMS2 des zweiten Lichtwellenleiters LWL2 nach unten zum Trägersubstrat 1360. Es handelt sich um eine optische Abschirmung ME;

V1

erster Verstärker V1;

V1_1

erster Verstärker V1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_1 für das linke Sensorelement SE(1410) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_1 für das linke Sensorelement SE(1410);

V1_2

erster Verstärker V1_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_2 für das mittlere Sensorelement SE(1420) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_2 für das linke Sensorelement SE(1420);

V1_3

erster Verstärker V1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_3 für das rechte Sensorelement SE(1430);

V1_4

erster Verstärker V1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_4 für das linke Leitungssensorelement SE(7110)

V1_5

erster Verstärker V1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zur Verstärkung und/oder Digitalisierung des Empfangssignals S0_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) zum verstärkten Empfängerausgangssignal S1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120) bzw. zum digitalisierten Empfängerausgangssignal S1_5 für das rechte Leitungssensorelement SE(7120).

• Glossar
• Diamant-Nano-Kristalle ND
• Bevorzugt verwendet die hier vorgestellte technische Lehre HD-NV-Diamanten als Diamant-Nano-Kristalle ND bzw. Kristalle der Sensorelemente SE bzw. der Sensorelementschichten 14305. Das hier vorgelegte Dokument weist in diesem Zusammenhang auf die Schrift DE 10 2020 109 477 A1 hin.
• Ein HD-NV-Diamant ist im Sinne der hier vorgelegten Schrift ein Kristall mit einer besonders hohen Dichte an paramagnetischen Zentren. Durch diese hohe Dichte an paramagnetischen Zentren zeigen die Fluoreszenzintensitätskurve und/oder die Fluoreszenzverzögerungskurve Fluoreszenzmerkmale, die Kopplungen dieser paramagnetischen Zentren mit anderen Kristallstrukturelementen verursachen. Solche andere Kristallstrukturelemente können beispielsweise sein:
1. i. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren gleicher Art, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
2. ii. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum nicht gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren gleicher Art, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein nicht gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
3. iii. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren anderer Art, also beispielsweise die Kopplung eines SiV-Zentrums und/oder TiV-Zentrums und/oder GeV-Zentrums und/oder SnV-Zentrums und/oder NiN4-Zentrums und/oder PbV-Zentrums und/oder ST1-Zentrums an ein gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
4. iv. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum nicht gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren anderer Art, also beispielsweise die Kopplung eines SiV-Zentrums und/oder TiV-Zentrums und/oder GeV-Zentrums und/oder SnV-Zentrums und/oder NiN4-Zentrums und/oder PbV-Zentrums und/oder ST1-Zentrums an ein nicht gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
5. v. Nukleare Spins mit magnetischem Moment von Isotopen mit einem solchen Spin, die an das ankoppelnde paramagnetischen Zentrum koppeln und die Teil des paramagnetischen Zentrums sind, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein den Kern des Stickstoffs im NV-Zentrum;
6. vi. Nukleare Spins mit magnetischem Moment von Isotopen mit einem solchen Spin, die an das ankoppelnde paramagnetischen Zentrum koppeln und die nicht Teil des paramagnetischen Zentrums sind, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein den Kern eines ¹³C-Isotops im Umfeld eines NV-Zentrums.
• Die hohe Dichte an paramagnetischen Zentren einer Art, beispielsweise von NV-Zentren in Diamant als Kristall, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass der Abstand eines paramagnetischen Zentrums zu einem solchen anderen Kristallstrukturelement so gering ist, dass eine der oben angegebenen Kopplungen möglich wird. Dies hat zur Folge, dass die Fluoreszenzmerkmale, die eine solche Kopplung zwischen einem paramagnetischen Zentrum und einem anderen Kristallstrukturelement anzeigen, in der Fluoreszenzintensitätskurve bzw. der Fluoreszenzverzögerungskurve des Kristalls stärker ausgeprägt sind. Auf einen Diamanten mit einer hohen Dichte an NV-Zentren bedeutet dies, dass die Fluoreszenzmerkmale, die eine solche Kopplung zwischen einem NV-Zentrum und einem anderen Kristallstrukturelement anzeigen, in der Fluoreszenzintensitätskurve bzw. der Fluoreszenzverzögerungskurve des Diamanten stärker ausgeprägt sind.
• Ein Merkmal, das beispielsweise für einen HD-NV-Diamanten kennzeichnend ist, ist die Kopplung eines NV-Zentrums an ein anderes NV-Zentrum. Ein solcher Diamant umfasst also ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter und äquivalenter NV-Zentren. Entsprechend dem Inhalt der hier vorgelegten Schrift ist dieser Diamant (HDNV) dann bevorzugt für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt. Der HD-NV-Diamant kann sich dann beispielsweise dadurch auszeichnen, dass die Intensitätswertkurve der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL des NV-Zentren-Paares bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten (HDNV) externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL und/oder einen typischen Verzögerungsanstieg des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung äquivalenter Pare von NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den äquivalenten NV-Zentren hinweist.
• An dieser Stelle weist die hier vorgelegte Schrift darauf hin, dass in der Regel Diamanten eine extrem hohe Dichte an P1-Zentren aufweisen. Daher führt eine Erhöhung der NV-Zentrendichte in der Regel nicht zu einer Veränderung des Fluoreszenzmerkmals, das auf eine NV/P1-Kopplung hinweist.
• Die Größe der Diamant-Nano-Kristalle ND ist bevorzugt kleiner 1mm, besser kleiner 500µm, besser kleiner 200µm, besser kleiner 100µm, besser kleiner 50µm, besser kleiner 20µm, besser kleiner 10µm, besser kleiner 5µm, besser kleiner 2µm, besser kleiner 1µm, besser kleiner 500nm, besser kleiner 200nm, besser kleiner 100nm, besser kleiner 50nm. Die Größe der Diamant-Nano-Kristalle kann kleiner 20nm und/oder kleiner 10nm und/oder kleiner 5nm und/oder kleiner 2nm und/oder kleiner 1nm sein. Bei den Autoren besteht die Meinung, dass eine Größe von 50nm optimal ist, ohne dass entsprechende Experimente durchgeführt wurden. Gleiches gilt beim Einsatz von Kristallen, die andere Materialien aufweisen, und die Diamant-Nano-Kristalle ND funktionsäquivalent in den Sensorelementen SE ersetzen oder in den Sensorelementen SE ergänzen. Die technische Lehre dieses Dokuments ist somit ausdrücklich nicht auf Diamant-Nano-Kristalle ND mit Diamantkristallen und NV-Zentren beschränkt. Wenn in dem Text und/oder den Ansprüchen von Diamant-Nano-Kristallen ND und/oder NV-Zentren die Rede ist, kann eine fachkundige Person die Verwendung anderer Kristalle und/oder anderer paramagnetischer Zentren mitlesen. Diese müssen jedoch auf Eignung für den jeweiligen Anwendungsfall ausdrücklich erprobt werden.
• Fluoreszenzmerkmale
• Fluoreszenzmerkmale im Sinne der hier vorgelegten Schrift sind kennzeichnende Stellen in der Fluoreszenzintensitätskurve oder der Fluoreszenzverzögerungskurve. Die Fluoreszenzintensitätskurve ist dabei der Graph der Fluoreszenzintensitätswerte der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL eines Diamant-Nano-Kristalls ND aus Diamant dargestellt gegen den Betrag der magnetischen Flussdichte B. Die Fluoreszenzverzögerungskurve ist dabei der Graph der zeitlichen Verzögerungswerte der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung LB oder gegenüber dem Modulationssignal S5 oder einem daraus abgeleiteten Signal dargestellt gegen den Betrag der magnetischen Flussdichte B. Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzintensitätskurve sind lokale Minima und Maxima im Kurvenverlauf. Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzverzögerungskurve sind lokale Maxima und Minima im Kurvenverlauf. Die folgende Liste zählt die in den Vorarbeiten zu den zitierten Schriften ermittelten Fluoreszenzmerkmale eines HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer hohen Dichte an NV-Zentren auf. Diese kommen als Fluoreszenzmerkmale im Sinne dieser Schrift bei Verwendung eines Diamanten als Kristall einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung oder eines vorschlagsgemäßen Verfahren in Frage. Wenn in dieser Schrift von Fluoreszenzmerkmalen die Rede ist, sind zumindest die nachfolgenden Fluoreszenzmerkmale bei Verwendung eines Diamanten als Kristall einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung oder eines vorschlagsgemäßen Verfahren gemeint. Im Falle der Verwendung anderer Materialien (siehe auch Inhalt der ZPL-Tabelle) ergeben sich andere Fluoreszenzmerkmale, die aber in der Regel auf analoge Mechanismen zurückzuführen sind. Die Verwendung dieser anderen Materialien und der entsprechenden paramagnetischen Zentren und deren Fluoreszenzmerkmale ist von der Offenlegung der hier vorgelegten Schrift umfasst. Insbesondere ist darüber hinaus die Verwendung von Kristallen aus Elementen der II. Hauptgruppe und der VI. Hauptgruppe und der IV. Hauptgruppe von der hier vorgelegten Offenlegung umfasst. Isotopen der IV-Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und aus Mischkristallen Die Fluoreszenzmerkmale sind hierauf aber nicht beschränkt. Ggf. können weniger und mehr Fluoreszenzmerkmale verwendet werden:

  Fluoreszenzmerkmalsgruppe	Nr.	Paar Nr des Fluoreszenzmerkmals	ca. Position in mT (ca. Angabe) *)	Typ des Intensitätsextremums min=Minimum max=Maximum	Typ des Verzögerungsextremums min=Minimum max=Maximum	Fluoreszenz -merkmalskategorie
  OmT	E0.0,0	0	0,00 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
  	E0.0,1b	1	2,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E0.0,2b	2	3,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E0.0,3b	3	5,30 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  9,5mT	E9.5,8a	8	5,91 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,7a	7	6,70 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,6a	6	6,95 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,5a	5	7,21 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,4a	4	7,85 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,3a	3	8,12 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,2a	2	8,43 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,1a	1	8,82 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,0	0	9,38 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,1b	1	10,05 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,2b	2	10,55 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,3b	3	11,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,4b	4	11,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,5b	5	11,89 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E9.5,6b	6	12,12 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  34mT	E34,11a	11	31,22 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,10a	10	31,67 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,9a	9	31,78 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,8a	8	32,00 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,7a	7	32,25 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,6a	6	32,63 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,5a	5	32,72 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,4a	4	32,96 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,3a	3	33,24 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,2a	2	33,53 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,1a	1	33,65 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,0	0	33,98 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
  	E34,1b	1	34,28 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,2b	2	34,38 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,3b	3	34,72 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,4b	4	34,97 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,5b	5	35,24 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,6b	6	35,35 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,7b	7	35,74 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,8b	8	36,03 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,9b	9	36,30 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,10a	10	36,44 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,11b	11	36,67 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,12b	12	36,80 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E34,13b	13	36,97 mT	min	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  51,0mT	E51.0,0	0	51,00 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
  59,5mT	E59.5,0	0	59,50 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
  102,4mT	E102.4,9a	9	97,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,8a	8	97,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,7a	7	98,00 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,6a	6	98,40 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,5a	5	98,90 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,4a	4	99,50 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,3a	3	100,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,2a	2	101,10 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,1a	1	101,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,0	0	102,40 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,1b	1	103,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,2b	2	103,80 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,3b	3	104,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,4b	4	105,50 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,5b	5	106,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,6b	6	106,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,7b	7	107,00 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,8b	8	107,30 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
  	E102.4,9b	9	107,70 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
  *) In dieser Schrift auch als kennzeichnende magnetischen Flussdichte B des Fluoreszenzmerkmals bezeichnet. Die jeweilige kennzeichnende magnetischen Flussdichte B des jeweiligen Fluoreszenzmerkmals ist jeweils den Zeichnungen entnommen. Die hier vorgelegte Schrift empfiehlt daher explizit bei der Nacharbeit der hier offengelegten technischen Lehre eine vorausgehende Nachmessung der präzisen Werte der kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B. Die Werte könnten ggf. mit einem Offset von max. +/-1mT und einem proportionalen Fehler von 1% versehen sein.

• Im Wesentlichen
• Der Begriff „im Wesentlichen bedeutet im Sinne der hier vorgelegten Schrift, dass Abweichungen von einem idealen Wert zugelassen sind, die daraus resultierenden technischen Wirkungen aber den angestrebten Zweck des Verfahrens oder der Vorrichtung nur so wenig beeinträchtigen, dass die Nutzbarkeit der technischen Vorrichtung bzw. des technischen Verfahrens für einen Nutzer nicht oder nur so wenig beeinträchtigt ist, dass der Nutzer die reale technische Wirkung im Vergleich zur idealen technischen Wirkung als ausreichend bewertet.
• Kristall (HDNV)
• Bevorzugt umfasst der das Objekt, das der hier vorgelegten Text als Kristall (HDNV) bezeichnet, ein einkristallines Material. Sofern es sich nicht um ein einkristallines Material handelt, sollten bevorzugt die Teilkristalle einkristallin sein und bevorzugt soweit gleichausgerichtet sein, dass die Fluoreszenzmerkmale sich im Wesentlichen in gleicher Weise ausprägen. Bevorzugt ist das Material des Kristalls (HDNV) Diamant.
• Hierzu verweist das hier vorgelegte Dokument auf die Schrift DE 10 2021 132 783 A1 .
• Die in der hier vorgelegten Schrift offengelegten Prinzipien können aber auch mit anderen kristallinen Materialien Anwendung finden. Diamant ist aber besonders geeignet, da eine Kühlung der Elektronenspinkonfiguration auf wenige mK leicht durch Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) möglich ist und die T₂-Zeiten, insbesondere die von NV-Zentren, relativ lang sind. An einigen Stellen in diesem Text ist nur von Dimant die Rede. Hier können auch andere Kristalle eingesetzt werden. In dem Fall des Einsatzes anderer Kristalle aus anderen Materialien als Diamant verwenden die in dieser Schrift offengelegten Vorrichtungen und Verfahren andere paramagnetische Zentren mit anderen Pumpstrahlungswellenlängen (λ_pmp) und mit anderen Fluoreszenzwellenlängen (λ_fl). Besonders interessant sind hier Silizium-Kristalle, Germanium-Kristalle und Mischkristalle aus Elementen der IV.-Hauptgruppe des Periodensystems. In manchen Anwendungen sind die Kristalle isotopenrein. Isotopenrein im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material des Kristalls (HDNV)dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der paramagnetischen Zentren nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant als Material des Kristalls (HDNV) bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹²C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die kein magnetisches Moment haben. Dies zeigt sich so, dass beispielsweise in der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder der Fluoreszenzverzögerungskurve die Nebenfluoreszenzmerkmale (E_102.4,9, E_102.4,8a, E_102.4,7a, E_102.4,6a, E_102.4,5a, E_102.4,4a, E_102.4,3a, E_102.4,2a, E_102.4,1a, E_102.4,1b, E_102.4,2b, E_102.4,3b, E_102.4,4b, E_102.4,56, E_102.4,6b, E_102.4,7b, E_102.4,8b, E_102.4,9b) des 102.4mT-Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) nicht oder schwächer ausgeprägt sind. Umgekehrt kann es wünschenswert sein, dass die Nebenfluoreszenzmerkmale (E_102.4,9a, E_102.4,8a, E_102.4,7a, E_102.4,6a, E_102.4,5a, E_102.4,4a, E_102.4,3a, E_102.4,2a, E_102.4,1a, E_102.4,16, E_102.4,2b, E_102.4,3b, E_102.4,4b, E_102.4,5b, E_102.4,6b, E_102.4,7b, E_102.4,8b, E_102.4,9b) des 102.4mT-Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) besonders stark ausgeprägt sind, da dies eine verbesserte Interpolation und Kalibrierung ermöglicht. Auf Diamant als Material des Kristalls (HDNV) bezogen heißt das, dass dann zur Erhöhung der Intensität der Nebenfluoreszenzmerkmale der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹³C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die ein magnetisches Moment haben. Eine weniger bevorzugte Möglichkeit ist, dass zur Erhöhung der Intensität der Nebenfluoreszenzmerkmale der Diamant bevorzugt einen erhöhten Anteil an ¹³C-Isotopen als Basis-Isotopen umfasst, die ein magnetisches Moment haben. Als normale Isotopen-Verteilung nimmt die hier vorgelegte Schrift folgende Verteilung an:

Isotop	Anteil K0 der Isotope ohne magnetisches Moment an 100% C
Isotop 12C	98,94 %
Isotop 14C	Spuren
Gesamtanteil K0G der Isotope ohne magnetisches Moment an 100% C	98,94%
Gesamtanteil K1G der Isotope mit magnetischen Moment an 100% C	1,06%

• Eine Verringerung des Faktors K_1G um mehr als 10% besser mehr als 25% fasst die hier vorgelegte Schrift als einen isotopenreinen Diamantkristall (HDNV) auf. Eine Erhöhung des Faktors K_1G um mehr als 10% und/oder besser um mehr als 25% und/oder besser um mehr als 50% und/oder um mehr als 100% und/oder besser um mehr als 250% und/oder besser um mehr als 500% und/oder besser um mehr als 1000% und/oder besser um mehr als 2500% und/oder besser um mehr als 5000% (auf K_1G>50%) fasst die hier vorgelegte Schrift als einen isotopenreinen Diamantkristall (HDNV) mit verstärkten Nebenfluoreszenzmerkmalen auf. Die Verwendung solcher Diamanten für quantentechnologische Systeme im Sinne der hier vorgelegten Schrift und/oder im Sinne der quantentechnologischen Vorrichtungen und Verfahren, insbesondere im Sinne der quantentechnologischen Sensorvorrichtungen und Messverfahren der Schriften DE 10 2020 101 784 B3 , DE 20 2020 106 110 U , PCT / DE 2020 / 100 953 , PCT / EP 2019 / 079 992 , PCT / EP 2020 / 068 110 , PCT / EP 2020 / 070 485 , PCT / DE 2021 / 100 069 , PCT / DE 2020 / 100 827 , WO 2020 239 172 A1 ( PCT / DE 2020 / 100 430 ) WO 2001 073 935 A1 und WO 2021 013 308 A1 ( PCT / DE 2020 / 100 648 ) und der in diesen zitierten Schriften ist Teil der hier vorgelegten Offenbarung soweit dies das jeweilige Recht des Anmeldestaates zulässt.
• Das hier geschriebene gilt für den ganzen hier vorgelegten Text.
• Pumpstrahlung λ_pmp
• Definition
• Die vorausgehenden Beschreibungsteile verwenden den Begriff Pumpstrahlung LB zum Pumpen der paramagnetischen Zentren der Kristalle bzw. der Diamant-Nano-Kristalle ND, der bevorzugt Diamant umfassen. Die Pumpstrahlung LB weist eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp auf. Werden andere Störstellenzentren als NV-Zentren in Diamant verwendet, so kann eine vorschlagsgemäße Vorrichtung bzw. ein vorschlagsgemäßes Verfahren Licht bzw. elektromagnetische Strahlung anderer Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp als Pumpstrahlung LB verwenden. Damit diese Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp die paramagnetischen Zentren in den Kristallen erreichen kann, sollte die Struktur ggf. auf der Oberfläche der Kristalle vorhandener elektrischer Leitungen und anderer Strukturen an der Oberfläche der Kristalle ein Passieren der Pumpstrahlung LB in Richtung auf die jeweiligen paramagnetischen Zentren zulassen. Vorzugsweise sind die Oberflächen der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND frei von solchen Leitungen und Strukturen.
• Die hier vorgeschlagenen Sensorsysteme nutzen nun bevorzugt die HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer jeweiligen hohen Dichte an paramagnetischen Zentren in Form von NV-Zentren als Sensorelemente (SE, 14305), die die Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung LB erfassen. Die Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp veranlasst das jeweilige paramagnetische Zentrum oder die paramagnetischen Zentren bzw. die Gruppe oder die Gruppen paramagnetischer Zentren in den Kristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl bei Bestrahlung mit der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Typischerweise ist bei Verwendung von NV-Zentren in Diamant als paramagnetischen Zentren der Kristalle bzw. Diamant-Nano-Kristalle ND die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren so, dass diese rot erscheinen. Es hat sich gezeigt, dass in Verbindung mit NV-Zentren in Diamant als paramagnetischen Zentren der Kristalle bzw. Diamantnanokristalle ND prinzipiell Licht mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB von höchstens 700nm und mindestens 500nm besonders als Pumpstrahlung LB geeignet ist. Im Zusammenhang mit der Verwendung Kristallen anderer Materialien an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND oder zur Ergänzung für das Sensorelement SE und entsprechend anderer paramagnetischer Zentren können ganz andere Wellenlängenbereiche der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB die gleichen Funktionen in dem dann so modifizierten Sensorsystem erfüllen. Daher stellen die NV-Zentren hier nur ein Beispiel einer Ausführungsform eines solchen paramagnetischen Zentrums dar. Insbesondere bei der Verwendung eines NV-Zentrums in Diamant als paramagnetisches Zentrum in den Kristallen bzw. Diamant- Nano-Kristallen ND sollte die Pumpstrahlung LB eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Licht bzw. elektromagnetische Pumpstrahlung LB, die bei der Verwendung anderer paramagnetischer Zentren insbesondere auch in anderen Materialien als von NV-Zentren in Diamant zur Ausführung gleicher Funktionen verwendet wird, sind ebenfalls möglich. Die vorgeschlagenen Sensorsystem sind somit auch für andere geeignete paramagnetische Zentren, wie z.B. SiV-Zentrum und/oder TiV-Zentrum und/oder GeV-Zentrum und/oder SnV-Zentrum und/oder NiN4-Zentrum und/oder PbV-Zentrum und/oder ST1-Zentrum etc. anwendbar. Das NV-Zentrum in Diamant ist aber besonders geeignet und besonders gut, z.B. wie oben beschrieben, und in hoher Dichte mit hoher Fertigungsausbeute herzustellen. Zweckmäßigerweise wird die Pumpstrahlung LB der jeweiligen Pumpstrahlungsquelle hier der Lichtquelle LED, die vorzugsweise ein Laser oder eine LED ist, gepulst in Abhängigkeit von einem gepulsten Wechselanteil des LED-Modulationssignals S5w mittels des Sendesignals S5 gepulst. Das LED-Modulationssignal S5w wird als Messsignal d.h. als Referenzsignal für einen Look-In-Verstärker, Hier den Mehrfachkorrelator LIV, genutzt, um die in modulierte elektrische Ströme, insbesondere Fotoelektronenströme oder Spannungen beispielsweise eines Empfängerausgangssignals S0 umgewandelte Modulation der Intensität I_ist der Fluoreszenzstrahlung FL rauscharm zu verstärken. Es wurde erkannt, dass die gepulste Pulsmodulation der Pumpstrahlung LB und damit die gepulste Pulsmodulation der Wechselanteil des Sendesignals S5 bevorzugt kein 50% Tastverhältnis (Englisch Duty-Cycle) aufweisen sollte. Der der Wechselanteil des Sendesignals S5 besitzt eine Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5. Zu Beginn einer Modulationssignalperiode T_p liegt der Wert des Sendesignals S5 beim Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 minus dem Werts der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5. Der Wert des Sendesignals S5 steigt dann auf den Wert aus der Summe des Werts der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 plus dem Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 an. Für eine Modulationssignalplateauzeit verharrt dann der Wert des Sendesignals S5 im Wesentlichen auf diesem Werteniveau, um dann mit einer Modulationssignalabfallszeit auf den Wert aus der Differenz Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 minus dem Wert der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 abzufallen. Auf diesem Wert verharrt dann im Wesentlichen der Wert des Sendesignals S5 bis zum Ende der Modulationssignalperiode T_p der Wert des Sendesignals S5 dann wieder mit einer Modulationssignalanstiegszeit auf den Wert aus der Summe der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 plus dem Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 ansteigt. Bevorzugt wird der maximale Wert der Pulse des Wechselanteils des Sendesignals S5 in Form der Summe der Amplitude des Wechselanteils des Sendesignals S5 plus dem Wert des Gleichanteils des Sendesignals S5 maximiert, um eine maximale Intensität der Pumpstrahlung LB zu den Zeiten zu erreichen, in denen die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, Pumpstrahlung LB aussendet. Dies hat den Zweck, den Kontrast zu maximieren, da der Kontrast nicht linear von der Intensität der Pumpstrahlung LB, die die paramagnetischen Zentren erreicht, abhängt und zu großen Intensitäten Pumpstrahlung LB hinzunimmt. Dies ist für einzelne NV-Zentren in Diamant, also nicht für HD-NV-Diamanten, wie sie hier beschrieben sind, beispielsweise aus der Schrift Staacke, R., John, R., Wunderlich, R., Horsthemke, L, Knolle, W., Laube, C, Glösekötter, P., Burchard, B., Abel, B., Meijer, J. (2020), „Isotropie Scalar Quantum Sensing of Magnetic Fields for Industrial Application“, Adv. Quantum Technol., doi:10.1002/qute.202000037, bekannt. Wir verweisen insbesondere auf die 3b und 3d jener Schrift. Durch eine hohe Dichte an paramagnetischen Zentren in den Diamant-Nano-Kristallen ND, wie beispielsweise durch eine hohe Dichte an NV-Zentren wie in einem HD-NV-Diamanten, wie er in den Schriften
  DE 10 2021 132 780 A1 , DE 10 2021 132 781 A1 , DE 10 2021 132 782 A1 , DE 10 2021 132 783 A1 ,
  DE 10 2021 132 784 A1 , DE 10 2021 132 785 A1 , DE 10 2021 132 786 A1 , DE 10 2021 132 787 A1 ,
  DE 10 2021 132 788 A1 , DE 10 2021 132 790 A1 , DE 10 2021 132 791 A1 , DE 10 2021 132 793 A1 ,
  DE 10 2021 132 794 A1 ,
  beschrieben wird, kann der Kontrast über das in jenen Schriften gezeigte Maß hinaus gesteigert werden.
• Das Tastverhältnis des Sendesignals S5 wird hierbei als Modulationssignalpulsdauer dividiert durch die Modulationssignalperiode T_p definiert. Modulationssignalpulsdauer plus Modulationssignalkomplementärzeit sind hier gleich der Modulationssignalperiode. Bevorzugt ist der Wechselanteil des Sendesignals S5 mit einem Tastverhältnis des Wechselanteils des Sendesignals S5 kleiner 50% und/oder besser kleiner 40% und/oder besser kleiner 30% und/oder besser kleiner 20% und/oder besser kleiner 10% pulsmoduliert. Bevorzugt handelt es sich also um einen ultrakurzen Puls mit möglichst hoher Amplitude. Bevorzugt ist dementsprechend das LED-Modulationssignal S5w daher mit einem Tastverhältnis kleiner 50% und/oder besser kleiner 40% und/oder besser kleiner 30% und/oder besser kleiner 20% und/oder besser kleiner 10% pulsmoduliert. Bevorzugt handelt es sich also um einen ultrakurzen Puls. Dieser ultrakurze Puls wird bevorzugt mit möglichst große Verstärkung in einen entsprechenden kurzen, möglichst intensiven Intensitätspuls der Intensität der Pumpstrahlung LB gewandelt. Da die Pumpstrahlungsquelle, hier die Lichtquelle LED, mit dem Sendesignal S5 angesteuert wird, reproduziert sie typischerweise verzögert um eine Sendverzögerung im Wesentlichen das Sendesignal S5. Für die Berechnung vieler Anwendungen kann diese Sendverzögerung zu 0 s zur Vereinfachung angenommen werden. Dabei wird die Pumpstrahlungspulsdauer hier so definiert, dass der Intensitätspuls der Intensität der Pumpstrahlung LB ein Pumpstrahlungsintensitätsmaximum aufweist und dass die Pumpstrahlungsimpulsdauer eines Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB mit dem ersten Zeitpunkt des Überschreitens von 50% des Intensitätswerts des Pumpstrahlungsintensitätsmaximums minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB, durch die momentane Intensität des Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB beginnt und dass die Pumpstrahlungsimpulsdauer eines Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB mit dem zweiten Zeitpunkt des Unterschreitens von 50% des Intensitätswerts des Pumpstrahlungsintensitätsmaximums minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB, durch die momentane Intensität des Intensitätspulses der Pumpstrahlung LB minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung LB endet.
• ZPL-Tabelle
• Die Tabelle ist nur eine beispielhafte Zusammenstellung einiger möglicher paramagnetischer Zentren, die in Kristallen, die die Funktion der Diamant-Nano-Kristalle ND in diesem Dokument wahrnehmen können. Die funktionaläquivalente Nutzung anderer paramagnetischer Zentren in anderen Materialien der Kristalle ist ausdrücklich möglich. Für andere Kristalle und/oder paramagnetische Zentren als NV-Zentren ist eine Erprobung notwendig. Die Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp der Pumpstrahlung LB sind ebenfalls beispielhaft. Andere Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp sind in der Regel möglich, wenn sie kürzer als die Wellenlänge der anzuregenden ZPL sind.

  Material des Kristalls ND	Störstellenzentrum	ZPL	beispielhafte Pumpstrahlungs wellenlänge (λpmp)	Referenz
  Diamant	NV-Zentrum		520nm, 532nm
  Diamant	SiV-Zentrum	738 nm	685 nm	/2/, /3/, /4/
  Diamant	GeV-Zentrum	602 nm	532 nm	/4/, /5/
  Diamant	SnV-Zentrum	620 nm	532 nm	/4/, /6/
  Diamant	PbV-Zentrum	520 nm,	450 nm	/4/, /7/
  		552 nm		/4/, /7/
  		715 nm	532 nm	/7/
  Diamant	ST1-Zentrum	555 nm	532 nm	/15/
  Diamant	TR12-Zentrum	471 nm	410 nm	/16/
  Silizium	G-Zentrum	1278,38 nm	637 nm	/8/
  Siliziumkarbid	VSI-Zentrum	862 nm(V1) 4H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
  		858,2 nm(V1') 4H	1330 nm	/1/, /9/, /10/
  		917 nm(V2) 4H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
  		865 nm(V1) 6H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
  		887 nm(V2) 6H,	1330 nm	/1/, /9/, /10/
  		907 nm(V3) 6H	1330 nm	/1/, /9/, /10/
  Siliziumkarbid	DV-Zentrum	1078-1132 nm 6H	1330 nm	/9/
  Siliziumkarbid	VCVSI-Zentrum	1093-1140 nm 6H	1330 nm	/9/
  Siliziumkarbid	CAV-Zentrum	648.7 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  		651.8 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  		665.1 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  		668.5 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  		671.7 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  		673 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  		675.2 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  		676.5 nm 4H, 6H, 3C	1330 nm	/9/
  Siliziumkarbid	NCVSI-Zentrum	1180 nm-1242 nm 6H	1330 nm	/9/, /13/, /14/

• Liste der Referenzliteratur zu obiger Tabelle
• /1/ Marina Radulaski, Matthias Widmann, Matthias Niethammer, Jingyuan Linda Zhang, Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Konstantinos G. Lagoudakis, Nguyen Tien Son, Erik Janzen, Takeshi Ohshima, Jörg Wrachtrup, Jelena Vučković, „Scalable Quantum Photonics with Single Color Centers in Silicon Carbide", Nano Letters 17 (3), 1782-1786 (2017), DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05102, arXiv:1612.02874
• /2/ C. Wang, C. Kurtsiefer, H. Weinfurter, and B. Burchard, „Single photon emission from SiV centres in diamond produced by ion implantation" J. Phys. B: At. Mol.Opt. Phys., 39(37), 2006
• /3/ Björn Tegetmeyer, „Luminescence properties of SiV-centers in diamond diodes“ Promotionsschrift, Universität Freiburg, 30.01.2018
• /4/ Carlo Bradac, Weibo Gao, Jacopo Forneris, Matt Trusheim, Igor Aharonovich, „Quantum Nanophotonics with Group IV defects in Diamond“, DOI: 10.1038/s41467-020-14316-x, arXiv:1906.10992
• /5/ Rasmus Høy Jensen, Erika Janitz, Yannik Fontana, Yi He, Olivier Gobron, Ilya P. Radko, Mihir Bhaskar, Ruffin Evans, Cesar Daniel Rodriguez Rosenblueth, Lilian Childress, Alexander Huck, Ulrik Lund Andersen, „Cavity-Enhanced Photon Emission from a Single Germanium-Vacancy Center in a Diamond Membrane“, arXiv:1912.05247v3 [quant-ph] 25 May 2020
• /6/ Takayuki Iwasaki, Yoshiyuki Miyamoto, Takashi Taniguchi, Petr Siyushev, Mathias H. Metsch, Fedor Jelezko, Mutsuko Hatano, „Tin-Vacancy Quantum Emitters in Diamond", Phys. Rev. Lett. 119, 253601 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.253601, arXiv:1708.03576 [quant-ph]
• /7/ Matthew E. Trusheim, Noel H. Wan, Kevin C. Chen, Christopher J. Ciccarino, Ravishankar Sundararaman, Girish Malladi, Eric Bersin, Michael Walsh, Benjamin Lienhard, Hassaram Bakhru, Prineha Narang, Dirk Englund, „Lead-Related Quantum Emitters in Diamond“ Phys. Rev. B 99, 075430 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075430, arXiv:1805.12202 [quant-ph]
• /8/ M. Hollenbach, Y. Berencen, U. Kentsch, M. Helm, G. V. Astakhov „Engineering telecom singlephoton emitters in silicon for scalable quantum photonics“ Opt. Express 28, 26111 (2020), DOI: 10.1364/OE.397377, arXiv:2008.09425 [physics.app-ph]
• /9/ Castelletto and Alberto Boretti, „Silicon carbide color centers for quantum applications“ 2020 J. Phys. Photonics2 022001
• /10/ V. Ivády, J. Davidsson, N. T. Son, T. Ohshima, I. A. Abrikosov, A. Gali, „Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide“, Phys. Rev.B, 2017, 96,161114
• /11/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov, „First principles predictions of magneto-optical data for semiconductor point defect identification: the case of divacancy defects in 4H-SiC", New J. Phys., 2018, 20, 023035
• /12/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, T. Ohshima, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov „Identification of divacancy and silicon vacancy qubits in 6H-SiC", Appl. Phys. Lett. 2019, 114, 112107
• /13/ S. A. Zargaleh, S. Hameau, B. Eble, F. Margaillan, H. J. von Bardeleben, J. L. Cantin, W. Gao , „Nitrogen vacancy center in cubic silicon carbide: a promising qubit in the 1.5µm spectral range for photonic quantum networks" Phys. Rev.B, 2018, 98, 165203
• /14/ S. A. Zargaleh et al „Evidence for near-infrared photoluminescence of nitrogen vacancy centers in 4H-SiC" Phys. Rev.B, 2016, 94, 060102
• /15/ P. Balasubramanian, M. H. Metsch, Reddy, R. Prithvi, J. Lachlan, N. B. Manson, M. W. Doherty, F. Jelezko, „Discovery of ST1 centers in natural diamond" Nanophotonics, Vol. 8, Nr. 11, 2019, Seiten 1993-2002. https://doi.org/10.1515/nanoph-2019-0148
• /16/ J. Foglszinger, A. Denisenko, T. Kornher, M. Schreck, W. Knolle, B. Yavkin, R. Kolesov, J. Wrachtrup „ODMR on Single TR12 Centers in Diamond“ arXiv:2104.04746v1 [physics.optics]
• Radiowellen vs. Mikrowellen
• Radiowellen des Niederfrequenzbereiches sind im Sinne des hier vorgelegten Dokuments elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 3Hz bis 30kHz, dem Niederfrequenzbereich.
• Radiowellen des Radiowellenfrequenzbereiches sind im Sinne des hier vorgelegten Dokuments elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 30kHz bis 300MHz, dem Radiowellenfrequenzbereich.
• Mikrowellen des Mikrowellenfrequenzbereiches sind im Sinne des hier vorgelegten Dokuments elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 300MHz bis 300GHz, dem Mikrowellenfrequenzbereich.
• Streifenleitungstechnik für Wellenleiter
• Die Streifenleitungstechnologie für die Verwendung im Zusammenhang mit Wellenleitern, insbesondere die hier erwähnten beispielhaften Wellenleitern (1380, 1880, 2380, 6880, 6980), ist eine Methode zur Übertragung elektrischer Signale vorzugsweise in Hochfrequenzanwendungen. Dabei werden die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) auf einer isolierenden Substratschicht (Trägersubstrat 1360) angeordnet, um eine effiziente und kontrollierte Signalübertragung zu ermöglichen. Hier sind einige der wichtigsten Funktionselemente der Streifenleitungstechnologie:
1. 1. Leiterbahnen: In der Streifenleitungstechnologie umfassen die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) Metallstreifen, die auf dem Substrat (Trägersubstrat 1360) angebracht sind. Diese Metallstreifen Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) dienen zur Übertragung des elektrischen Signals.
2. 2. Substrat(Trägersubstrat 1360): Das Substrat (Trägersubstrat 1360) ist eine elektrisch isolierende Schicht, auf der die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) platziert werden. Typischerweise besteht das Substrat (Trägersubstrat 1360) aus Materialien wie FR-4 (Flameresistent-4) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) oder aus halbleiten Materialien, wie beispielsweise Stücken von Halbleiterwafern, beispielsweise Stücken von CMOS-Wafern oder beispielsweise Stücken von BiCMOS-Wafern beispielsweise Stücken von Wafern aus einer Bipolar-Technologie und/oder beispielsweise Stücken von MEMS-Wafern und/oder beispielsweise Stücken von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder beispielsweise Stücken von MOEMS-Wafern etc. Beispielsweise können diese Stücke von CMOS-Wafern oder Stücken von BiCMOS-Wafern oder Stücke von Wafern aus einer Bipolar-Technologie oder Stücke eines Wafers aus einem III/V-Material oder dergleichen und/oder Stücke von MEMS-Wafern und/oder Stücke von MEOS-Wafern (MEOS= micro electro optical system) und/oder Stücke von MOEMS-Wafern mikroelektronische Schaltkreise und Funktionselemente und/oder mikrooptische Funktionselemente und/oder Mikromechanische Funktionselemente und/oder mikrofluidische Funktionselemente umfassen. Die se wiederum können Unterfunktionselemente umfassen, die mit den paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren der Sensorelementschicht 14305 und oder Sensorelementen SE wechselwirken.
3. 3. Dielektrikum: Das Dielektrikum ist das isolierende Material, das die Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) umgibt und sie voneinander trennt. Es wird verwendet, um die Signalintegrität der Signale auf den Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) zu erhalten und unerwünschte Signalverluste zu minimieren. Bei Streifenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) wird häufig Luft oder ein spezielles Dielektrikum mit niedrigem Verlust wie beispielsweise PTFE verwendet.
4. 4. Impedanzkontrolle (Kontrolle des Wellenwiderstands): In der Streifenleitungstechnologie ist die Impedanzkontrolle des Wellenwiderstands der Wellenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) ein wichtiger Aspekt. Die Breite und Geometrie der Leiterbahnen (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) sowie die Eigenschaften des Dielektrikums werden so gestaltet, dass die gewünschte Impedanz (Wellenwiderstand) des Übertragungssystems erreicht wird. Dies gewährleistet eine effiziente Signalübertragung und minimiert Reflexionen.
5. 5. Abschlusswiderstände (6710): Abschlusswiderstände (6710) werden am Ende einer Streifenleitung (Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) platziert, um Reflexionen zu minimieren und die Signalintegrität zu verbessern. Sie werden verwendet, um die Impedanz (Wellenwiderstand) der Streifenleitung Wellenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) abzuschließen und eine effiziente Signalübertragung zu gewährleisten.
6. 6. Verbindungsstrukturen: In der Streifenleitungstechnologie werden verschiedene Verbindungsstrukturen wie T-Verbinder, Kreuzverbinder und S-Verbinder verwendet, um Leiterbahnen(Signalleitungen 1310, 1320, 1330, 6810, 6820) und/oder verschiedene Streifenleitungen (z.B. Wellenleiter 1380, 1880, 2380, 6880, 6980) miteinander zu verbinden, Signale zu verzweigen oder zu kombinieren.
• Diese Funktionselemente sind grundlegend für die Gestaltung und den Betrieb von Streifenleitungen in Hochfrequenzanwendungen. Sie ermöglichen eine präzise Signalübertragung und eine hohe Leistungsfähigkeit in Bereichen wie der Hochfrequenzkommunikation, Mikrowellen- und Radartechnik, Leistungselektronik und vielem mehr.
• Unter Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/Streifenleitung) finden sich folgende Funktionselemente (Zitat):
• „Einfache Bauelemente wie Kondensatoren und Induktivitäten lassen sich direkt durch besonders dimensionierte Streifen erzeugen. So haben lange, dünne Leiter eine induktive, dagegen breite, kurze eine kapazitive Wirkung. Neben diesen klassischen Bauelementen lassen sich noch weitere für die Hochfrequenztechnik typische Bauelemente direkt mit Streifen realisieren.
• Dazu gehören:
• • Sumpf (reflexionsfreier Abschluss)
• • Impedanzanpassung, induktive oder kapazitive Kopplung
• • Reflektor, Reihenschwingkreis, Parallelschwingkreis
• Aus diesen Grundelementen lassen sich komplexere Funktionseinheiten herstellen:
• • Richtkoppler
• • Leistungsteiler
• • Filter (Bandpass, Bandsperre, Hochpass, Tiefpass)
• • Frequenzweichen
• • Übertrager zur Aus- und Einkopplung, Potentialtrennung, Impedanz- oder Symmetrieanpassung
• Diskrete Bauelemente, wie sie auf normalen Platinen verwendet werden, können auch auf eine Mikrostreifenleiterschaltung gelötet werden, wenn man ihre Abmessungen und gegenseitige Beeinflussung berücksichtigt. Besonders geeignet sind SMD-Bauteile. Teilweise werden auch SMD-Bauformen speziell für diesen Fall gestaltet. Das ist besonders bei aktiven Elementen wie Transistoren oder Dioden der Fall.”
• In der Mikrostreifenleitungstechnik lassen sich verschiedene Mikrowellenbauelemente realisieren. Hier sind einige der wichtigsten:
1. 1. Mikrostreifenleitung: Eine Mikrostreifenleitung ist eine geprägte Leiterbahn auf einer Dielektrikumsschicht, die auf einem leitenden Substrat liegt. Sie dient als Übertragungsmedium für Mikrowellensignale.
2. 2. Mikrostreifen-Übergang: Ein Mikrostreifen-Übergang ermöglicht den Anschluss von zwei Mikrostreifenleitungen mit unterschiedlichen Impedanzen.
3. 3. Mikrostreifenfilter: Ein Mikrostreifenfilter ist ein elektronisches Bauelement, das verwendet wird, um bestimmte Frequenzbereiche in einem Mikrowellensignal zu filtern. Es kann beispielsweise als Tiefpassfilter, Hochpassfilter oder Bandpassfilter ausgelegt sein.
4. 4. Mikrostreifen-Koppler: Ein Mikrostreifen-Koppler wird verwendet, um ein Mikrowellensignal von einer Mikrostreifenleitung auf eine andere zu übertragen. Es gibt verschiedene Arten von Kopplern, wie z.B. Richtkoppler, Hybridkoppler und Ringkoppler.
5. 5. Mikrostreifen-Phasenschieber: Ein Mikrostreifen-Phasenschieber ist ein Bauelement, das verwendet wird, um die Phase eines Mikrowellensignals zu ändern. Es kann für Phasenmodulation, Phasensteuerung oder Phasenanpassung eingesetzt werden.
6. 6. Mikrostreifen-Verzögerungsleitung: Eine Mikrostreifen-Verzögerungsleitung ist eine spezielle Form der Mikrostreifenleitung, die verwendet wird, um die Laufzeit von Mikrowellensignalen zu verzögern. Sie kann zur Phasenkorrektur, zur Signalverarbeitung oder zur Erzeugung von Verzögerungselementen eingesetzt werden.
7. 7. Mikrostreifen-Schaltkreiselemente: In der Mikrostreifenleitungstechnik können auch verschiedene Schaltkreiselemente realisiert werden, wie z.B. Mikrostreifen-Dioden, Mikrostreifen-Transistoren, Mikrostreifen-Induktoren und Mikrostreifen-Kapazitäten. Diese werden in der Regel für aktive Schaltungen und passive Komponenten verwendet.
• Es gibt noch viele weitere Mikrowellenbauelemente, die in der Mikrostreifenleitungstechnik eingesetzt werden können. Die genannten Beispiele sollten jedoch einen Überblick über die grundlegenden Bauelemente geben.
• Die Verwendung dieser Funktionselemente zusammen mit den Sensorelementen SE und/oder Sensorelementschichten 14305 im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind Teil der Offenlegung des hier vorgelegten Dokuments.
• Allgemeines zu verschiedenen Wellenleitungstypen
• Dieser Abschnitt soll für beliebige Wellenleitungen und somit für das ganze Dokument gelten. Das hier vorgelegte Dokument erwähnt nur der Vollständigkeit halber, dass grundsätzlich immer das Vorhandensein ein oder mehrerer Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 7110, 7120, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410) auf einer Wellenleitung, hier der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980 und/oder der beispielhaften differentiellen Mikrostreifenleitung 6880 und/oder der beispielhaften Mikrostreifenleitung 1330 und/oder der beispielhaften Schlitzleitung 1880 und/oder der beispielhaften Tri-Plate-Leitung 2380 und/oder anderen vorzugsweise planaren Wellenleitern möglich ist. Dabei können immer mehre verschiedene dieser Typen von Sensorelemente SE zu einem Sensorelement SE „verschmolzen“ sein.
• Vorzugsweise ist jedem dieser Sensorelemente SE zumindest ein Sensorelementkanal zugeordnet.
• Sofern einem Sensorelemente SE mehr als ein Sensorelementkanal zugeordnet sind, sollte bevorzugt das Sensorelement unterschiedliche paramagnetische Zentren mit mindestens zwei unterschiedlicher Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp aufweisen und bevorzugt jeder Sensorelementkanal der mindestens zwei zugeordneten Sensorelementkanäle eine Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp dieser Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp verwenden, die von den Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp, die die anderen Sensorelementkanäle dieses Sensorelements SE verwenden, verschieden ist.
• Einem Sensorelementkanal kann grundsätzlich im Sinne dieses Dokuments auch mehr als ein Sensorelement SE zugeordnet sein.
• Das hier vorgelegte Dokument erwähnt nur der Vollständigkeit halber, dass grundsätzlich immer das Vorhandensein ein oder mehrerer Sensorelemente SE(1410, 1420, 1430, 7110, 7120, 2210, 2410, 2420, 2430, 4410) auf einer Wellenleitung, hier der beispielhaften differentiellen Tri-Plate-Leitung 6980, möglich ist. Dabei können ein oder mehr der Sensorelemente SE Nanokristalle ND mit paramagnetischen Zentren an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren paramagnetischen Zentren umfassen. Diese Nanokristalle ND mit paramagnetischen Zentren an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren paramagnetischen Zentren können insbesondere andere Kristalle als Diamantkristalle umfassen und daher andere paramagnetische Zentren als die hier erwähnten paramagnetischen Zentren in Diamant-Nanokristallen ND umfassen.
• Im Falle der Verwendung solcher anderen Nanokristalle ND und/oder anderen paramagnetischen Zentren in Sensorelementen SE sollte insbesondere die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlungsquelle, insbesondere der Lichtquelle LED, des einem solchen Sensorelements SE zugeordneten Sensorelementkanals auf diese anderen paramagnetischen Zentren dieser ggf. anderen Nanokristalle ND angepasst sein. Vorzugsweise sollte LED-Modulationsfrequenz f_LED zumindest zwischen Sensorelementkanälen mit unterschiedlichen Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp unterschiedlich sein.
• Im Falle der Verwendung solcher anderen Nanokristalle ND und/oder anderen paramagnetischen Zentren in Sensorelementen SE sollten ggf. auch die anderen Vorrichtungsteile der Sensorelementkanäle und/oder die Parameter zu deren Betrieb des einem solchen Sensorelements SE zugeordneten Sensorelementkanals auf diese anderen paramagnetischen Zentren dieser ggf. anderen Nanokristalle ND angepasst sein.
• Die Positionierung der Struktur der 2 in der zweidimensionalen Parameterfläche aus magnetischer Gesamtflussdichte B_Σ bzw. zusätzlicher magnetischer Flussdichte B_ad einerseits und deren Form ist von den verwendeten Nanokristallen bzw. Diamant-Nano-Kristallen ND und den verwendeten paramagnetischen Zentren abhängig. Typischerweise ist das Vorhandensein einer Struktur ähnlich der der 2 für einen als Diamant-Nano-Kristall ND eingesetzten Kristall und dessen Kristallmaterial sowie die in diesem Kristall benutzten und verwendeten paramagnetischen Zentren Voraussetzung für die Anwendung der hier beschriebenen technischen Lehre. Sofern andere Kristalle aus einem Material anders als Diamant und/oder andere paramagnetische Zentren als NV-Zentren in Diamant eingesetzt werden sollen, sollte bei einer Nacharbeit die Struktur der 2 oder eine funktionsäquivalente Struktur in entsprechenden Messwerten nachgewiesen werden.
• Somit kann durch die Mikrowellenfrequenz f_µW die Selektion unterschiedlicher paramagnetischer Zentren vorgenommen werden. Es ist daher denkbar, dass eines oder mehr Sensorelemente SE verschiedene Nanokristalle ND mit paramagnetischen Zentren an Stelle der Diamant-Nano-Kristalle ND und deren paramagnetischen Zentren und/oder Diamant-Nano-Kristalle ND mit verschiedenen paramagnetischen Zentren, beispielsweise SiV-Zentren und NV-Zentren, umfassen. Somit kann die vorgeschlagene Vorrichtung durch Verwendung unterschiedlicher Mikrowellenfrequenz f_µW unterschiedliche paramagnetische Zentren und damit ggf. auch unterschiedliche Sensorelemente SE adressieren.
• Wie in den Beschreibungen der 13 bis 64 und 68 bis 134 dargestellt, kann durch eine unterschiedliche Positionierung und/oder Ausformung der Sensorelemente relativ zu den Vorrichtungselementen des jeweiligen Wellenleiters (1380, 1880, 2380, 6880, 6980) die Empfindlichkeit und Selektivität des jeweiligen Sensorelements SE bzgl. der magnetischen Gesamtflussdichte B_Σ und/oder der externen magnetischen Flussdichte B_ext und/oder der zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad und/oder der magnetischen Flussdichtekomponente B_µW des Mikrowellensignals µW gesteuert werden.
• Des Weiteren kann durch die jeweilige LED-Modulationsfrequenz f_LED zwischen den Sensorelementen SE mit unterschiedlichen paramagnetischen Zentren unterschiedlicher zugehöriger Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp unterschieden werden.
• Sensorelementkanal
• Ein Sensorelementkanal im Sinne des hier vorgelegten Dokuments umfasst einen Lichtquellentreiber LDRV, eine Pumpstrahlungsquelle (LED), erste optische Mittel (LWL) zum Transport der Pumpstrahlung LB zum Sensorelement SE, zweite optische Mittel (LWL) zum Transport der Fluoreszenzstrahlung FL des Sensorelements SE zum Fotodetektor PD, einen Fotodetektor PD, Mittel (F1) zum Abtrennen der Fluoreszenzstrahlung FL aus dem Gesamtstrahlungsspektrum vor dem Erreichen des Fotodetektors PD, ggf. Mittel (1380, 1880, 2380, 6880, 6980, µWG) zum Bestrahlen des Sensorelements SE mit elektromagnetischer Strahlung eines Mikrowellensignals µW, ggf. Mittel (µWG) zum Erzeugen des Mikrowellensignals µW, Mittel (G1, S5, S5w) zum Modulieren der Intensität der Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungsquelle (LED) mit einem LED-Modulationssignal S5w, Mittel (G1) zum Erzeugen des LED-Modulationssignals S5w, Mittel (S5m, G2) zum Modulieren der Amplitude des Mikrowellensignals µW mittels eines Mikrowellenmodulationssignals S5m, Mittel (G2) zum Erzeugen des Mikrowellenmodulationssignals S5m, Mittel (V1) zur Aufbereitung des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD zu einem aufbereiteten (verstärktem, gefilterten und/oder digitalisierten) Empfängerausgangssignal S1, Mittel (LIV) zur Durchführung einer Mehrfachkorrelation zumindest zwischen dem aufbereiteten (verstärktem, gefilterten und/oder digitalisierten) Empfängerausgangssignal S1, dem LED-Modulationssignal S5w und ggf. dem Mikrowellenmodulationssignal S5m zur Erzeugung eines Korrelationsergebnisses beispielsweise zur Übergabe an die Steuervorrichtung CTR. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist das Sensorelement SE selbst nicht Teil des Sensorelementkanals.
• Ein Sensorsystem umfasst somit vorzugsweise zumindest ein Sensorelement SE, einen oder mehrere Sensorelementkanäle und eine Steuervorrichtung CTR mit Speichern RAM, NVM zur Steuerung des Sensorkanals und zur Steuerung der Vorrichtungsteile des Sensorsystems und zur Kommunikation mit übergeordneten Rechnersystemen. Vorzugsweise kann ein solches Sensorsystem beispielsweise weitere Komponenten, wie Mittel (LCTR, LDRV, L_c) zur Erzeugung einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B_ad und/oder Mittel (MS, SIS) zur Messung der Gesamtflussdichte B_Σ umfassen und/oder Mittel (MEV) zur Mustererkennung umfassen.
• Potenzielle Wechselwirkung mit plasmonisch wirkenden Nanopartikeln im Sensorelement SE
• Die Fluoreszenzstrahlung der NV-Zentren und/oder der anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND in den Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE und insbesondere die Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL der NV-Zentren und/oder der anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND in den Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE kann beispielsweise mittels plasmonischer Kopplung durch optionale metallische Nanopartikel, die den Trägermaterialien TM von Sensorelementen SE ebenfalls bei der Herstellung der kolloidalen Mischungen KL beigemischt werden, modifiziert werden. In dem Fall kann dann beispielsweise ein Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL metallische Nanopartikel mit einem Durchmesser kleiner 200nm und/oder kleiner 100nm und/oder kleiner 50nm und/oder kleiner 20nm und/oder kleiner 10nm und/oder kleiner 5nm aufweisen, die später dann in dem verfestigten Trägermaterial TM der kolloidalen Mischung KL eingelagert sind. Dies verbessert die Anwendbarkeit in speziellen Anwendungsfällen.
• Die metallischen Nanopartikel wechselwirken dann typischerweise plasmonisch mit den NV-Zentren und/oder den anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND in den Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE und beeinflussen dann so die Fluoreszenzstrahlung FL dieser NV-Zentren und/oder der anderen paramagnetischen Zentren in den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen ND in den Trägermaterialien TM der Sensorelemente SE.
• Diese metallischen Nanopartikel weisen typischerweise Gold und/oder Platin und/oder Palladium und/oder Graphit und/oder Graphene und/oder Chrom und/oder Silizium und/oder Germanium und/oder Zinn und/oder Schwefel und/oder Selen und/oder Tellur und/oder Magnesium und/oder Kalzium und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Titan und/oder Zirkon und/oder Hafnium und/oder Chrom und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Eisen und/oder Ruthenium und/oder Osmium und/oder Nickel und/oder Zinn und/oder Kadmium und/oder Quecksilber und/oder Cerium und/oder Neodym und/oder Samarium und/oder Gandolinium und/oder Dysprosium und/oder Erbium und/oder Ytterbium und/oder Thorium und/oder Proactinium und/oder Uran und/oder Plutonium auf. Wobei erstere besonders bevorzugt sind.
• Die Atome des Metalls dieser optionalen Nanopartikel umfassen eines oder mehrerer Elemente des Periodensystems. Jedes dieser Elemente tritt in verschiedenen Isotopen in der Natur mit einem jeweiligen natürlichen Isotopenmischungsverhältnis auf. Jedes Isotop eines Elements weist dabei einen natürlichen Anteil entsprechend dem natürlichen Isotopenmischungsverhältnis dieses Elements auf. Hinsichtlich der dieser Anteile und der Werte verweist das hier vorgelegte Dokument auf die deutsche Patentanmeldung DE 10 2020 125 178 A1 der Anmelderin. Diese Isotope weisen jeweils ein magnetisches Kernmoment µ auf oder nichtaufweisen je nach Isotop. Bevorzugt weisen die metallischen Nanopartikel bei zumindest einem Element, das die metallischen Nanopartikel aufweisen, einen erhöhten Anteil im Isotopenmischungsverhältnis gegenüber dem natürlichen Anteil des Isotopenmischungsverhältnisses für zumindest eines der folgenden Isotope auf: ¹²C, ¹⁴C, ²⁸Si, ³⁰Si, ⁷⁰Ge, ⁷²Ge, ⁷⁴Ge, ⁷⁶Ge, ¹¹²Zn, ¹¹⁴Zn, ¹¹⁶Zn, ¹¹⁸Zn, ¹²⁰Zn, ¹²²Zn, ¹²⁴Zn, ¹⁶O, ¹⁸O, ³²S, ³⁴S, ³⁶S, ⁷⁴Se, ⁷⁶Se, ⁷⁸Se, ⁸⁰Se, ⁸²Se, ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²⁴Te, ¹²⁶Te, ¹²⁸Te, ¹³⁰Te, ²⁴Mg, ²⁶Mg, ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca, ⁴⁸Ca, ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁸Sr, ¹³⁰Ba, ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁸Ba , ⁴⁶Ti, ⁴⁸Ti, ⁵⁰Ti, ⁹⁰Zr, ⁹⁰Zr, ⁹²Zr, ⁹⁴Zr, ⁹⁶Zr, ¹⁷⁴Hf, ¹⁷⁶Hf, ¹⁷⁸Hf, ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr, ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁸Mo, ¹⁰⁰Mo, ¹⁸⁰W, ¹⁸²W, ¹⁸⁴W, ¹⁸⁶W, ^S4Fe, ^S6Fe, ⁵⁸Fe, ⁹⁶Ru, ⁹⁸Ru, ¹⁰⁰Ru, ¹⁰²Ru, ¹⁰⁴Ru, ¹⁸⁴Os, ¹⁸⁶Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁹⁰Os, ¹⁹²Os, ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶²Ni, ⁶⁴Ni, ¹⁰²Pd, ¹⁰²Pd, ¹⁰⁴Pd, ¹⁰⁶Pd, ¹⁰⁸Pd, ¹¹⁰Pd, ¹⁹⁰Pt, ¹⁹²Pt, ¹⁹⁴Pt, ¹⁹⁶Pt, ¹⁹⁸Pt, ⁶⁴Zn, ⁶⁶Zn, ⁶⁸Zn, ⁷⁰Zn, ¹⁰⁶Cd, ¹⁰⁸Cd, ¹¹⁰Cd, ¹¹²Cd, ¹¹⁴Cd, ¹¹⁶Cd, ¹⁹⁶Hg, ¹⁹⁸Hg, ²⁰⁰Hg, ²⁰²Hg, ²⁰⁴Hg, ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce, ¹⁴²Ce, ¹⁴²Nd, ¹⁴⁴Nd, ¹⁴⁶Nd, ¹⁴⁸Nd, ¹⁵⁰Nd, ¹⁴⁴Sm, ¹⁴⁶Sm, ¹⁴⁸Sm, ¹⁵⁰Sm, ¹⁵²Sm, ¹⁵⁴Sm, ¹⁵²Gd, ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁸Gd, ¹⁶⁰Gd, ¹⁵⁶Dy, ¹⁵⁸Dy, ¹⁶⁰Dy, ¹⁶²Dy, ¹⁶⁴Dy, ¹⁶²Er, ¹⁶⁴Er, ¹⁶⁶Er, ¹⁶⁸Er, ¹⁷⁰Er, ¹⁶⁸Yb, ¹⁷⁰Yb, ¹⁷²Yb, ¹⁷⁴Yb, ¹⁷⁶Yb, ²³²Th, ²³⁴Pa, ²³⁴U, ²³⁸U, ²⁴⁴Pu.
• Sonstige Hinweise
• Die obige Beschreibung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt diese Offenbarung nicht auf die gezeigten und/oder beschriebenen Beispiele. Andere Variationen zu den offengelegten Beispielen können von denjenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse auf dem Gebiet verfügen, anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. Die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ und dessen Flexionen schließen eine Vielzahl nicht aus, während die Erwähnung einer bestimmten Anzahl von Elementen nicht die Möglichkeit ausschließt, dass mehr oder weniger Elemente vorhanden sind. Eine einzige Einheit kann die Funktionen mehrerer in der Offenbarung genannter Elemente erfüllen, und umgekehrt können mehrere Elemente die Funktion einer Einheit erfüllen. Zahlreiche Alternativen, Äquivalente, Variationen und Kombinationen sind möglich, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung verlassen wird.
• Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Dies betrifft die gesamte hier vorgelegte Schrift und zwar insbesondere auch jede Aussage und jede Kombination aus Substantiv und Adjektiv in der hier vorgelegten Schrift. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Ein Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mit offenbart. Die jeweils geltende Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.
• In der vorausgehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Die Beispiele in der Beschreibung und den Zeichnungen sollten als illustrativ betrachtet werden und sind nicht als einschränkend für das beschriebene spezifische Beispiel oder Element zu betrachten. Aus der vorausgehenden Beschreibung und/oder den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen können durch Abänderung, Kombination oder Variation bestimmter Elemente mehrere Beispiele abgeleitet werden. Darüber hinaus können Beispiele oder Elemente, die nicht wörtlich beschrieben sind, von einer fachkundigen Person aus der Beschreibung und/oder den Zeichnungen abgeleitet werden.
• Liste der zitierten Schriften
• Sofern im Rahmen der Nationalisierung einer internationalen Folgeanmeldung es das Recht des jeweiligen Rechtssystems des Staates, in dem die Nationalisierung der internationalen Anmeldung der hier vorgelegten Schrift erfolgt, eine Offenbarung per Referenz erlaubt ist, ist der Inhalt der folgenden Schriften vollumfänglicher Teil der hier vorgelegten Offenlegung.,
• DE 10 2023 100 857.9
• DE 10 2023 111 859.5
• DE 10 2022 122 507.0
• DE 10 2023 100 856.0
• DE 10 2023 111 858.7
• DE 10 2019 121 028 A1
• DE 10 2022 122 505.4
• DE 10 2022 122 507.0
• US 2022/0 307 997 A1
• DE 10 2018 127 394 A1
• DE 10 2020 129 319 A1
• US 2017 / 0 322 244 A1
• DE 10 2021 132 148 A1
• DE 10 2023 100 856.0 ,
• DE 10 2023 100 857.9 ,
• DE 10 2023 111 858.7
• DE 10 2023 111 859.5
• DE 10 2018 127 394 A1
• DE 10 2018 127 394 A1
• DE 10 2020 109 477 A1
• DE 10 2021 132 783 A1
• DE 10 2020 101 784 B3 ,
• DE 10 2021 132 785 A1
• DE 20 2020 106 110 U ,
• EP 3 213 093 B1
• PCT / DE 2020 100 953 ,
• PCT / EP 2019 / 079 992 ,
• PCT / EP 2020/068 110 ,
• PCT / EP 2020/070 485 ,
• PCT / DE 2021/100 069 ,
• PCT / DE 2020 100 827 ,
• WO 2020 239 172 A1 ( PCT / DE 2020 / 100 430 )
• WO 2001 073 935 A1
• WO 2021 013 308 A1 ( PCT / DE 2020 / 100 648 )
• DE 10 2021 132 780 A1 ,
• DE 10 2021 132 781 A1 ,
• DE 10 2021 132 782 A1 ,
• DE 10 2021 132 783 A1 ,
• DE 10 2021 132 784 A1 ,
• DE 10 2021 132 785 A1 ,
• DE 10 2021 132 786 A1 ,
• DE 10 2021 132 787 A1 ,
• DE 10 2021 132 788 A1 ,
• DE 10 2021 132 790 A1 ,
• DE 10 2021 132 791 A1 ,
• DE 10 2021 132 793 A1 ,
• DE 10 2021 132 794 A1 ,
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Claims (26)

1. Trägersubstrat (1360) wobei das Trägersubstrat (1360) ein optisch transparentes Material umfasst wobei das Trägersubstrat (1360) eine erste Oberfläche aufweist und wobei das Trägersubstrat (1360) eine zweite Oberfläche aufweist und wobei die erste Oberfläche der zweiten Oberfläche gegenüber liegt und wobei die erste Oberfläche mit einem elektrisch leitfähigen Material der ersten Oberfläche im Wesentlichen ganzflächig mit Ausnahme von Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) eines Wellenleiters (1880, 2380, 6980) beschichtet ist und wobei das optisch transparente Material für elektromagnetische Strahlung einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) transparent ist und wobei das optisch transparente Material für elektromagnetische Strahlung einer Aushärtewellenlänge (λ_H) transparent ist und wobei die zweite Oberfläche mit einem elektrisch leitenden Rückseitenkontakt (1370) beschichtet ist und wobei der elektrisch leitenden Rückseitenkontakt (1370) für die elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und für die elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) nicht transparent ist und wobei das elektrisch leitfähige Material der ersten Oberfläche für die elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und für die elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) nicht transparent ist und wobei das elektrisch leitfähige Material der ersten Oberfläche im Bereich der Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) Lücken aufweist in denen elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) über die erste Oberfläche Trägersubstrat (1360) aus dem Trägersubstrat (1360) austreten kann und wobei diese Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) in dem elektrisch leitfähigen Material der ersten Oberfläche den Wellenleiter (1880, 2380, 6980) ausformen und wobei das Trägersubstrat (1360) zumindest eine Kante aufweist, - die eine optisch transparente Kante ist und - die dazu eingerichtet ist, das elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) über die optisch transparente Kante in das Trägersubstrat (1360) eingespeist werden kann.
2. Trägersubstrat nach Anspruch 1 wobei das elektrisch leitfähige Material der ersten Oberfläche so ausgeführt ist, dass es elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) in das Trägersubstrat (1360) zurückspiegelt, und/oder wobei der elektrisch leitende Rückseitenkontakt (1370) so ausgeführt ist, dass er elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) in das Trägersubstrat (1360) zurückspiegelt, und/oder wobei eine oder mehrere der anderen Kanten des Trägersubstrats (1360), die nicht die zumindest eine optische transparente Kante sind, so ausgeführt sind, - dass die elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ\_H) in das Trägersubstrat (1360) zurückspiegeln und/oder - dass sie für elektromagnetische Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder für elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) nicht transparent sind.
3. Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 2 oder 1 wobei ein oder mehrere Lücken des elektrisch leitfähigen Materials der ersten Oberfläche in Form von einer oder mehrerer Clearances der Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) ein Sensorelement (SE) mit einem oder mehreren Kristallen und /oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit paramagnetischen Zentren und/oder einem oder einen oder mehreren Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit einem oder mehreren NV-Zentren aufweist und wobei die paramagnetischen Zentren und/oder die NV-Zentren bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung (16213) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (16214) von der ersten Oberfläche des Trägersubstrats (1360) weg emittieren.
4. Trägersubstrat (1360) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (1360) dazu eingerichtet ist, - dass zumindest ein Teil einer elektromagnetischen Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) und/oder einer elektromagnetischen Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H), die über die optisch transparente Kante in das Trägersubstrat (1360) eingespeist werden, aus der ersten Oberfläche des Trägersubstrats (1360) austritt.
5. Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 3 und 4, wobei das Trägersubstrat (1360) dazu eingerichtet ist, - dass zumindest ein Teil einer elektromagnetischen Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp), die über die optisch transparente Kante in das Trägersubstrat (1360) eingespeist wird, aus der ersten Oberfläche des Trägersubstrats (1360) austritt und in das Sensorelement (SE) in einer oder mehrerer Clearances der Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) eintritt, - sodass die paramagnetischen Zentren und/oder die NV-Zentren das Sensorelements (SE) durch die Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlung (16213) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (16214) von der ersten Oberfläche des Trägersubstrats (1360) weg emittieren.
6. Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 3 und 4, wobei das Trägersubstrat (1360) dazu eingerichtet ist, - dass zumindest ein Teil einer elektromagnetischen Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H), die über die optisch transparente Kante in das Trägersubstrat (1360) eingespeist wird, aus der ersten Oberfläche des Trägersubstrats (1360) austritt und in das Sensorelement (SE) einer oder mehrerer Clearances der Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) und/oder eine kolloidale Mischung (KL) mit einem Trägermaterial (TM) einer oder mehrerer Clearances der Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) eintritt.
7. Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 6, wobei die elektromagnetische Strahlung der Aushärtewellenlänge (λ_H) das Trägermaterial (TM) des Sensorelements (SE) und/oder der kolloidalen Mischung (KL) veranlasst weiter auszuhärten, wenn das Trägermaterial (TM) des Sensorelements (SE) und/oder der kolloidalen Mischung (KL) noch nicht ausgehärtet ist.
8. Trägersubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wellenleiter eine Schlitzleitung (1880) und/oder einer Tri-Plate-Leitung (2380) oder einer differenziellen Tri-Plate-Leitung (6980) umfasst.
9. Magnetfeldkamera mit einem Trägersubstrat (1360) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.
10. Magnetfeldkamera nach Anspruch 9, wobei die Magnetfeldkamera eine oder mehrere Lichtquellen (16202) und/oder eine oder mehrere LEDs (16244) aufweist, die die paramagnetischen Zentren und/oder die NV-Zentren mit elektromagnetischer Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlen, sodass diese Fluoreszenzstrahlung (16214) einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) emittieren.
11. Magnetfeldkamera nach Anspruch 10, wobei zumindest ein Teil der Bestrahlung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren mit elektromagnetischer Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) über die zumindest die eine optisch transparente Kante des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) erfolgt.
12. Magnetfeldkamera nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Magnetfeldkamera ein Trägersubstrat (1360) nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8 umfasst und wobei die Magnetfeldkamera eine Fluoreszenzkamera, insbesondere zur Erfassung der örtlichen Verteilung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (16214, 14324, FL), umfasst und ein Fluoreszenzbild erzeugt.
13. Magnetfeldkamera nach Anspruch 12, wobei die Fluoreszenzkamera - eine die Auswerteelektronik (16215) und/oder - ein Kameragehäuse (16254) und/oder - ein Lichtsensorarray (16201) und/oder - eine die abbildende Optik (16207) und/oder - ein optisches Filter (Longpass) (16206) und/oder - ein optisches Filter (Shortpass) (16204) und/oder - eine Beleuchtungsoptik (16203) und/oder - eine Aufbereitungsschaltung (16230) für Ausgangssignale 16231 von Lichtsensoren des Lichtsensorarrays (16201) und/oder - eine Schnittstellenschaltung (16236) und/oder - Ansteuervorrichtung (16235) für einen oder mehrere Elektromagnete eines oder mehrerer Hilfsmagnete (16219) und/oder - ein Rechnersystem (14328, 16228) und/oder - ein oder mehrere Rechnerkerne (14333, 16233) und/oder - einen oder mehrere Speicher (14372, 16372, RAM, ROM) umfasst.
14. Magnetfeldkamera nach Anspruch 13, wobei die Magnetfeldkamera dazu eingerichtet ist, wobei die Magnetfeldkamera und/oder ein Rechnersystem (14328, 16228) der Magnetfeldkamera und/oder ein Rechnerkern (14333, 16233) der Magnetfeldkamera dazu eingerichtet sind, - ein Fluoreszenzbild der Fluoreszenzkamera mittels eines computerimplementierten Verfahrens der künstlichen Intelligenz auszuwerten.
15. Magnetfeldkamera nach Anspruch 14, wobei die Magnetfeldkamera dazu eingerichtet ist, wobei die Magnetfeldkamera und/oder ein Rechnersystem (14328, 16228) der Magnetfeldkamera und/oder ein Rechnerkern (14333, 16233) der Magnetfeldkamera dazu eingerichtet sind, - ein Fluoreszenzbild der Fluoreszenzkamera mittels eines computerimplementierten Verfahrens der künstlichen Intelligenz auszuwerten und einen Messwertwert eines physikalischen Parameters eines Objekts, dass die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren beeinflusst, mittels Ausführung des computerimplementierten Verfahrens der künstlichen Intelligenz zu ermitteln
16. Magnetfeldkamera nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Magnetfeldkamera und/oder das Rechnersystem (14328, 16228) der Magnetfeldkamera und/oder der Rechnerkern (14333, 16233) einen oder mehrere Speicher und/oder Speichermedien (14372, 16372, RAM, ROM) umfassen und wobei der Programmkode für das computerimplementierte Verfahrens der künstlichen Intelligenz in dem Speicher und/oder dem Speichermedium (14372, 16372, RAM, ROM) der Magnetfeldkamera und/oder des Rechnersystems (14328, 16228) der Magnetfeldkamera und/oder des Rechnerkerns (14333, 16233) abgelegt ist und wobei die Magnetfeldkamera und/oder ein Rechnersystem (14328, 16228) der Magnetfeldkamera und/oder ein Rechnerkern (14333, 16233) diesen Programmcode bei der Ausführung des computerimplementierten Verfahrens der künstlichen Intelligenz aus dem Speicher und/oder dem Speichermedium (14372, 16372, RAM, ROM) der Magnetfeldkamera und/oder des Rechnersystems (14328, 16228) der Magnetfeldkamera und/oder des Rechnerkerns (14333, 16233) abrufen und ausführen.
17. Magnetfeldkamera nach Anspruch 14 oder 15 oder 16, wobei zumindest eines der computerimplementierten Verfahrens der künstlichen Intelligenz die Ausführung eines neuronalen Netzwerkmodells umfasst.
18. Magnetfeldkamera nach Anspruch 14 oder 15 oder 16 oder 17, wobei ein Objekts, dass die paramagnetischen Zentren und/oder NV-Zentren beeinflusst, - einen mit einem elektrischen Strom durchflossenen elektrischen Leiter und/oder - einen Permanentmagneten und/oder - vormagnetisierte ferromagnetische Partikel und/oder - eine mit ferromagnetischen Sub-Objekten markierte lebende Zelle und/oder - eine Struktur in einem ferromagnetischen Objekt und/oder - eine Struktur in einem Baukörper, insbesondere eine Armierung, und/oder - eine stromdurchflossene Flachspule und/oder - eine elektrische Schaltung und/oder - ein mechanisch schwingungsfähiges ferromagnetisches Bauteil und/oder - ein magnetisierbares mikromechanisches Bauteil und/oder - eine bewegte, elektrisch leitende Flüssigkeit oder ein flüssiges Metall umfasst.
19. Magnetfeldkamera nach Anspruch 14 oder 16 oder 17 oder 18 und Anspruch 15, wobei einer der physikalischen Parameter - der Stromwert eines elektrischen Stromes (I) und/oder - der Spannungswert einer elektrischen Spannung (U) und/oder - der Flussdichtewert eine magnetischen Flussdichte (B) und/oder - der magnetische Feldstärkewert einer magnetischen Erregung (H) und/oder - der Widerstandswert eines elektrischen Widerstands (R) und/oder - die der Leitwert lokale elektrische Leitfähigkeit (σ) und/oder - der Geschwindigkeitswert einer Geschwindigkeit (v) und/oder - der Beschleunigungswert einer Beschleunigung (a) und/oder - der Gravitationsbeschleunigungswert (g) eines Gravitationsfelds und/oder - der Deformationswert eines Gegenstands unter mechanischem Stress und/oder - der Temperaturwert einer Temperatur (T) und/oder - der Druckwert eines Druckes (P) und/oder - der Rotationsgeschwindigkeitswert (ω) einer Rotationsgeschwindigkeit und/oder - der Rotationsbeschleunigungswert (α) einer Rotationsbeschleunigung und/oder - ein Längenmaß einer Länge (L) und/oder - ein Winkelmaß eines Winkels (α) ist.
20. Magnetfeldkamera, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wobei die Magnetfeldkamera einen Wellenleiter(1880, 2380, 6980), insbesondere auf einem des Trägersubstrats (1360), umfasst und wobei der Wellenleiter (1880, 2380, 6980) eine Tri-Plate-Leitung (6980) umfasst und wobei die Tri-Plate-Leitung (6980) mit einem Triaxstecker und/oder einer Triaxbuchse (16271) verbunden ist.
21. Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats (1360) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit den Schritten Bereitstellen (20310) eines optisch transparenten Trägersubstrat (1360), - wobei das optisch transparente Trägersubstrat (1360) zumindest eine optische transparente Kante aufweist und - wobei das optisch transparente Trägersubstrat (1360) mit einem Wellenleiter (1880, 2380, 6980) mit zumindest einer Clearance eines Wellenleiters (1880, 2380, 6980) abgedeckt ist, - sodass Licht im Wesentlichen nur durch die Clearance des Welleneiters 1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) aus dem optisch transparenten Trägersubstrat (1360) austreten kann. Bereitstellen (20320) einer flüssigen kolloidalen Mischung (KL) - mit einem flüssigen und mittels elektromagnetischer Strahlung, der Aushärtestrahlung (4910), einer Aushärtewellenlänge (λ_H) härtbaren Trägermaterial (TM), - wobei in das Trägermaterial (TM) der kolloidalen Mischung (KL) eine Vielzahl von Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) eingebettet sind und - wobei einer oder mehrere oder alle Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) NV-Zentren und/oder andere paramagnetischen Zentren aufweisen und - wobei die NV-Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) der kolloidalen Mischung (KL) und/oder die anderen paramagnetischen Zentren der Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) der kolloidalen Mischung (KL) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB, 14313, 16213) zumindest eine Fluoreszenzstrahlung (FL, 16214, 14314) emittieren; Beschichten (20330) zumindest von Teilen der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) und des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) mit der kolloidalen Mischung (KL) aus dem Trägermaterial (TM) und den Kristallen und/oder Diamant-Nano-Kristallen (ND) mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren, - wobei die kolloidale Mischung (KL) somit eine Vielzahl eingebetteter Kristalle und/oder Diamant-Nano-Kristalle (ND) mit NV-Zentren und/oder paramagnetischen Zentren aufweist; Einspeisen (20340) elektromagnetischer Aushärtestrahlung (4910) mit der Aushärtewellenlänge (λ_H) über die mindestens eine Kante des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) in das optisch transparente Trägersubstrat (1360), Austreten (20350) - der Aushärtestrahlung (4910) im Bereich zumindest einer Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) aus dem des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) - und einstrahlen der Aushärtestrahlung (4910) in das Trägermaterial™ der kolloidalen Mischung (KL), - wobei die Aushärtewellenlänge (λ_H) der Aushärtestrahlung (4910) so gewählt ist, - dass das Trägermaterial (TM) der kolloidalen Mischung (KL) im Bereich dieser Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) aushärtet und - dass sich die kolloidale Mischung (KL) im bestrahlten Bereich in einen Festkörper wandelt; Entfernen (20360) des nicht ausgehärteten Trägermaterials (TM) der kolloidalen Mischung (KL) insbesondere mittels eines Lösungsmittels (LM), - wobei der verbleibende Film des Trägermaterials (TM) der kolloidalen Mischung (KL) und der kolloidalen Mischung (KL) im Bereich dieser Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) ein Sensorelement (SE) und/oder eine Sensorschicht (14305, 16205) bildet;
22. Verfahren nach Anspruch 21, mit den zusätzlichen Schritten Anhärten der Beschichtung des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) aus der kolloidalen Mischung KL insbesondere mittels einer Temperaturbehandlung vor dem Einspeisen (20340) elektromagnetischer Aushärtestrahlung (4910) und/oder finales Aushärten des Trägermaterials (TM) der kolloidalen Mischung (KL) des verbliebenen Sensorelements (SE) und/oder eine Sensorschicht (16205) in den Clearances (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) im Bereich einer Clearance des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) auf der Oberfläche des optisch transparenten Trägersubstrats (1360) mittels einer Temperaturbehandlung nach dem Entfernen (20360) des nicht ausgehärteten Trägermaterials (TM) der kolloidalen Mischung (KL).
23. Sensorsystem wobei das Sensorsystem ein Trägersubstrat (1360) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
24. quantentechnologisches System wobei das quantentechnologische System ein Trägersubstrat (1360) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
25. Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in eine Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) ein Diamantkristall mit einem oder mehreren NV-Zentren mit seiner [110] Oberfläche auf die erste Oberfläche des Trägersubstrats (1360) aufgeklebt ist.
26. Trägersubstrat (1360) nach Anspruch 25, wobei in eine Clearance (1840, 2340, 2350, 6840) des Wellenleiters (1880, 2380, 6980) ein Diamantkristall mit einem oder mehreren NV-Zentren mit seiner [110] Oberfläche auf die erste Oberfläche des Trägersubstrats (1360) mittels eines UV-härtbaren Klebers aufgeklebt ist.

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