[发明专利]传感器装置、用于校准传感器装置的方法和用于检测测量参量的方法

说明书

本发明涉及一种传感器装置（800）。该传感器装置（800）具有：具有至少一个缺陷的晶体（810）。该传感器装置（800）还具有用于用激励光（210）照射晶体（810）的光源（820）。该传感器装置（800）还具有至少一个用于给晶体（810）加载微波的微波天线（830）。该传感器装置（800）还具有用于探测晶体（810）的荧光信号（220）的至少一个信号特性的探测装置（840、850、855）。该传感器装置（800）还具有施加装置（860、870、880），其被构造用于将用于产生微波的微波信号和用于生成内部磁场的磁场信号施加到至少一个微波天线（830）上，其中能够利用所述内部磁场加载晶体（810）。

技术领域

本发明从按照独立权利要求类型的装置或方法出发。本发明的主题也是一种计算机程序。

背景技术

例如金刚石晶格中的氮缺陷（也称为NV中心（NV=Nitrogen Vacancy，氮空位））可以应用于传感机构领域。通过用光和微波辐射激发NV中心可以观察到金刚石的荧光。

DE 37 42 878 A1描述一种光学磁场传感器，其中将晶体用作磁灵敏的光学部件。

发明内容

在该背景下，利用在此介绍的方案提出根据并列独立权利要求的一种传感器装置、方法、还有一种控制设备，该控制设备使用所述方法中的至少一个，以及最后一种相应的计算机程序。通过在从属权利要求中实施的措施能够实现在独立权利要求中说明的装置的有利的扩展和改进。

根据实施方式，特别是可以提供一种传感器装置以及基于晶体中的缺陷或晶格缺陷的用于传感器装置的校准和分析方法。在此，用于产生恒定磁场或交变磁场的至少一个电线圈的功能例如可以集成到传感器装置中，其方式是，将感应电流附加地施加到微波天线上。换言之，微波天线特别是可以在两重方面使用，一方面用于微波并且另一方面用于内部磁场。因此，传感器装置特别是可以在使用或运行期间以有效的方式校准并且从荧光信号简单并且准确地推断出测量值。

有利地，在此可探测的荧光的微波相关性可以灵敏地对外部影响、如作为测量参量的磁场、温度变化或机械应力做出反应。因此，通过测量该荧光能够实现，提供针对磁场、电流、温度、机械应力、压力和其他测量参量的灵敏且鲁棒的传感器。基于晶格中的缺陷的高灵敏度，例如弱的磁场已经能够是足够的并且因此也仅仅需要小的电流，这可以导致能量高效的方法或传感器。在基于晶体中的缺陷的传感器的情况下，因此特别是可以实现校准和分析方法的改进。

提出一种传感器装置，其具有以下特征：

具有至少一个缺陷的晶体；

用于用激励光照射晶体的光源；

至少一个用于给晶体加载微波的微波天线；

用于探测晶体的荧光信号的至少一个信号特性的探测装置；和

施加装置，其被构造用于将用于产生微波的微波信号和用于生成内部磁场的磁场信号施加到至少一个微波天线上，其中可以利用该内部磁场加载晶体。

传感器装置可以被构造用于检测测量参量。测量参量例如可以是外部磁场、电流、温度、机械应力、压力，和附加地或替代地是其他测量参量。传感器装置例如可以用作电池电流传感器和附加地或替代地用作燃烧室压力传感器、组合的压力传感器和地磁场传感器导电性传感器等。施加装置可以有信号传输能力地与至少一个微波天线可连接或连接。晶体例如可以是金刚石、碳化硅（SiC）或六角形氮化硼（h-BN）。缺陷例如可以是金刚石中的氮缺陷、碳化硅中的硅缺陷或六角形氮化硼中的缺陷色心。换言之，缺陷可以是晶格空位或晶体的晶格结构中的缺陷。探测装置可以被构造用于光学地和/或电地探测晶体的荧光信号的至少一个信号特性。晶体的荧光信号的至少一个信号特性可以是光强度。因此，探测装置可以被构造用于借助关于荧光信号的强度的光学分析或借助经由所谓的磁共振光电流检测（PDMR）的电分析来探测所述至少一个信号特性。