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Conception et réalisation d'un multicapteur de gaz intégré à base de plateformes chauffantes sur silicium et de couches sensibles à oxydes métalliques pour le côntrole de la qualité de l'air habitacle
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Dufour, Nicolas |
| Copyright Year | 2013 |
| Abstract | De nombreuses etudes recentes ont montre la presence de quantites elevees de polluants a l'interieur de l'habitacle automobile. La solution proposee pour pallier ce probleme est l'elaboration d'un capteur de gaz capable de detecter les polluants penetrant a l'interieur du vehicule, engendrant la fermeture des volets d'aeration lors de l'observation d'un pic de pollution. Les micro-capteurs chimiques a oxydes metalliques sont les meilleurs candidats pour resoudre cette problematique : ils presentent une grande sensibilite a de nombreux gaz, des temps de reponse rapides, et leur cout de production est faible. Leur principal defaut est un manque de selectivite. Les travaux de recherches effectues ont consiste a mettre au point un micro-dispositif integrant un reseau multicapteur de gaz a detection conductimetrique : sur une meme puce micro-usinee en silicium sont integrees plusieurs couches sensibles differentes, visant a detecter selectivement plusieurs gaz : le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde d'azote (NO2), l'ammoniac (NH3), l'acetaldehyde (C2H4O) et le sulfure d'hydrogene (H2S). Pour se faire, trois axes d'etudes principaux se sont degages. La premiere partie de cette etude s'est portee sur la conception des micro-plateformes chauffantes a l'aide d'un outil de simulations numeriques multiphysiques, pour optimiser, d'une part leur structure et leur geometrie afin d'atteindre les performances thermiques escomptees (optimisation du rendement thermoelectrique et minimisation d'interaction d'une cellule a l'autre), et d'autre part les performances thermomecaniques compte tenu de la possibilite d'utiliser un mode de fonctionnement des capteurs en transitoires thermiques rapides. Le modele obtenu a ete valide par comparaison a des mesures physiques. Celui-ci nous a permis d'ameliorer le comportement thermique a la surface de la membrane et de reduire les couts de fabrication en simplifiant le design. La fabrication en centrale technologique de la plateforme multicapteurs a ensuite ete realisee en tenant compte des ameliorations proposees par la modelisation. Une etude specifique sur l'integration dans le procede d'une technique industrielle des depots des materiaux sensibles par jet d'encre a ete menee. Nous avons ainsi mis au point une methode permettant de deposer rapidement et a bas couts plusieurs couches sensibles (ZnO, CuO et SnO2) sur une meme structure de detection. Enfin, nous avons procede a l'elaboration d'un systeme decisionnel, comprenant deux elements : la mise au point d'un profil optimise de controle des resistances chauffantes et sensibles permettant d'ameliorer la sensibilite, la selectivite et la stabilite, et une analyse multivariee des donnees. Il a de ce fait ete possible de detecter selectivement la plupart des gaz cibles (seuls et melanges) a de faibles concentrations (0,2 ppm de NO2, 2 ppm de C2H4O, 5 ppm de NH3 et 100 ppm de CO). |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00956669/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
