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Realisation Et Optimisation De Capteurs De Gaz Dans Latmosphere A Partir Doxynitrures Deposes En Couche Epaisse
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Book Synopsis REALISATION ET OPTIMISATION DE CAPTEURS DE GAZ DANS L'ATMOSPHERE A PARTIR D'OXYNITRURES DEPOSES EN COUCHE EPAISSE by : Didier Jamois
Download or read book REALISATION ET OPTIMISATION DE CAPTEURS DE GAZ DANS L'ATMOSPHERE A PARTIR D'OXYNITRURES DEPOSES EN COUCHE EPAISSE written by Didier Jamois and published by . This book was released on 1992 with total page 195 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: LA PHASE OXYNITRURE DE COMPOSITION VARIABLE ZNGEON A STRUCTURE TETRAEDRIQUE A ETE ETUDIEE EN VUE DE SON APPLICATION COMME CAPTEUR DE GAZ SEMI-CONDUCTEUR A VARIATION DE CONDUCTIVITE ELECTRIQUE. DES TRAVAUX RECENTS DU LABORATOIRE DE CHIMIE DES MATERIAUX DE RENNES ONT REVELE LES GRANDES POTENTIALITES DE ZNGEON POUR LA DETECTION SELECTIVE DE L'AMMONIAC DANS L'AIR. CETTE ETUDE PRELIMINAIRE AVAIT ETE REALISEE AVEC DES PASTILLES OBTENUES A PARTIR DE POUDRE COMPRIMEE. AFIN D'AMELIORER LES PROPRIETES DU MATERIAU ET DE L'ADAPTER A UNE PRODUCTION INDUSTRIELLE, ON A ADOPTE LA TECHNOLOGIE HYBRIDE GRACE A LAQUELLE ON PEUT REALISER UN CAPTEUR MINIATURE INTEGRANT DES ELECTRODES DE MESURE ET UN MICROFOUR. L'ETUDE DE LA COPRECIPITATION DE ZN#2GEO#4 PRECURSEUR DE ZNGEON, A PERMIS DE MIEUX MAITRISER LA GRANULOMETRIE DE L'OXYNITRURE, CONDITION NECESSAIRE A LA REALISATION D'UNE ENCRE SERIGRAPHIABLE. L'EFFET DE LA MORPHOLOGIE DES POUDRES SUR LA COMPOSITION CHIMIQUE DE ZNGEON ET SUR LA SENSIBILITE DES CAPTEURS AUX GAZ A EGALEMENT ETE ETUDIEE. CES PREMIERS CAPTEURS PRESENTENT UNE TRES BONNE SENSIBILITE AUX GAZ POSSEDANT UN OU DEUX DOUBLETS D'ELECTRONS LIBRES (NH#3, N#2H#4, H#2S...), DE FACON SELECTIVE VIS-A-VIS D'AUTRES GAZ REDUCTEURS (CH#4, C#4H#1#0, H#2, CO...). LES SEUILS DE DETECTION ONT ETE CONSIDERABLEMENT AMELIORES: ENVIRON 5 PPM POUR L'AMMONIAC ET BEAUCOUP MOINS POUR LE SULFURE D'HYDROGENE. DES GAINS EN SENSIBILITE ET EN STABILITE SONT ENCORE POSSIBLES EN OPTIMISANT LES PARAMETRES DE FABRICATION DE L'ENCRE ET SES CARACTERISTIQUES RHEOLOGIQUES ET EN APPORTANT DES SOLUTIONS TECHNIQUES A L'ACQUISITION ET AU TRAITEMENT DES REPONSES ELECTRIQUES DU CAPTEUR. LE TRANSFERT SUR UN PLAN INDUSTRIEL DU SAVOIR-FAIRE ACQUIS REPOSE MAINTENANT SUR UNE ETUDE PLUS POUSSEE DE LA REPRODUCTIBILITE ET DE LA STABILITE DES PROPRIETES DE DETECTION DU MATERIAU ZNGEON. LE NOUVEAU BANC-TEST AUTOMATISE MIS EN PLACE AU LABORATOIRE DOIT POUVOIR REPONDRE A CETTE ATTENTE
Book Synopsis Optimisation du procédé de sérigraphie pour la réalisation de capteurs de gaz en couche épaisse. Etude de la compatibilité avec la technologie microélectronique by : Béatrice Rivière
Download or read book Optimisation du procédé de sérigraphie pour la réalisation de capteurs de gaz en couche épaisse. Etude de la compatibilité avec la technologie microélectronique written by Béatrice Rivière and published by . This book was released on 2004 with total page 236 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail s'inscrit dans le cadre de la miniaturisation des capteurs de gaz à base d'oxydes semi-conducteurs (SnO2). L'objectif de l'étude est de déposer des couches sensibles par sérigraphie sur des substrats chauffants en silicium. La première partie a consisté à acquérir une base de compétences sur la technique de dépôt par sérigraphie. De nombreux paramètres tels que la composition des encres, les conditions de dépôts et de recuit ont été étudiés. La seconde partie concerne le travail de compatibilité entre la technique de sérigraphie et les supports microélectroniques. Le principal problème a été d'améliorer l'adhésion entre le substrat silicium et la couche sensible sans dégrader sa conductivité électrique. La solution retenue a consisté à remplacer le liant minéral par un précurseur de l'élément à déposer. Cette substitution permet d'améliorer le frittage du SnO2 et l'accrochage entre la couche et le support microélectronique.
Book Synopsis Conception, réalisation et optimisation de capteurs de gaz sélectifs à base de couches sérigraphiées d'oxydes semi-conducteurs by : Pascale Dutronc
Download or read book Conception, réalisation et optimisation de capteurs de gaz sélectifs à base de couches sérigraphiées d'oxydes semi-conducteurs written by Pascale Dutronc and published by . This book was released on 1992 with total page 170 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'ETUDE S'INSCRIT DANS LE CADRE D'UNE COLLABORATION AVEC GAZ DE FRANCE, ET CONCERNE L'ELABORATION DE CAPTEURS DE GAZ REALISES EN COUCHES EPAISSES POUR UN USAGE DOMESTIQUE. LA CONCEPTION DE NOUVEAUX CAPTEURS MINIATURISES ET AUTONOMES AINSI QUE L'OPTIMISATION DU MATERIAU SENSIBLE, DE LA NATURE DES ELECTRODES, DES TRAITEMENTS THERMIQUES ET GAZEUX ET DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT PERMETTENT DE PROPOSER DEUX DISPOSITIFS DIFFERENTIELS ORIGINAUX, POUR LA DETECTION SELECTIVE DE METHANE VIS-A-VIS DES VAPEURS D'ETHANOL. LE PREMIER UTILISE LA DIFFERENCE ENTRE LES PROPRIETES DE DEUX CATALYSEURS AJOUTES A L'OXYDE SEMI-CONDUCTEUR; LE DEUXIEME PERMET DE TENIR COMPTE NON SEULEMENT DE L'EVOLUTION DE LA CONDUCTANCE D'UNE COUCHE SEMI-CONDUCTRICE, MAIS AUSSI DE LA TEMPERATURE DIFFERENTIELLE ENTRE DEUX CAPTEURS
Book Synopsis Elaboration, étude et optimisation de capteurs de gaz à phtalocyanines pour la pollution atmosphérique by : Jérôme Brunet
Download or read book Elaboration, étude et optimisation de capteurs de gaz à phtalocyanines pour la pollution atmosphérique written by Jérôme Brunet and published by . This book was released on 2003 with total page 195 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail est consacré à l'étude de capteurs de gaz à base de phtalocyanines, vis-à-vis des faibles concentrations en dioxyde d'azote (NO2) et ozone (O3). Les objectifs sont la conception et le développement de capteurs de gaz performants, pouvant évaluer ces deux espèces dans l'atmosphère. Le contexte scientifique de cette étude est tout d'abord présenté par une description de la pollution atmosphérique ainsi que sur sa métrologie. Les structures en cours de développement pour une telle application sont ensuite répertoriées ainsi que leurs performances actuelles. Les propriétés physico-chimiques et électroniques des matériaux sensibles mis en oeuvre lors de ces travaux, à savoir les phtalocyanines, sont particulièrement détaillées. Les processus physico-chimiques mis en jeu entre les gaz et ces matériaux sont également développés. Des mesures en laboratoire à températures et concentrations variables en NO2 et O3, proches de celles rencontrées dans une atmosphère urbaine, sont présentées. Elles permettent l'interprétation des interactions gaz/phtalocyanines, avec comme objectif l'optimisation des caractéristiques de détection. La validation de nos capteurs sur l'un des sites de mesure de la qualité de l'air du réseau AtMO AUVERGNE, confirme leur grande sensibilité et leur faible seuil de détection vis-à-vis des gaz oxydants mais aussi leur non-sélectivité et leur temps de réponse relativement important. Afin d'optimiser les caractéristiques métrologiques, une méthodologie de mesure consistant au réétalonnage périodique du capteur par nettoyage thermique sous air propre, est développée. La concentration en gaz est déduite de la cinétique de réponse du capteur. Un microsystème capteur autonome exploitant cette procédure a été éléboré. Les résultats obtenus en laboratoire et en conditions réelles, démontrent que notre microsystème capteur permet une évaluation fiable, sélective et en temps réel de la concentration d'ozone dans l'atmosphère
Book Synopsis Étude et optimisation de capteurs d'oxyde d'azote (NO2) à base de couches sensibles de dioxyde d'étain (SnO2) pour des applications aux mesures de la qualité de l'air by : Antonio Assaf
Download or read book Étude et optimisation de capteurs d'oxyde d'azote (NO2) à base de couches sensibles de dioxyde d'étain (SnO2) pour des applications aux mesures de la qualité de l'air written by Antonio Assaf and published by . This book was released on 2023 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le besoin en capteurs de gaz évolue avec le développement des applications dans les domaines de l'industrie et de l'automobile. Pour répondre à cette demande, les capteurs à base d'oxyde métallique présentent des avantages uniques comme leur faible coût, une grande sensibilité́ et une intégration facile dans un système portable miniaturisé. Cependant, ces capteurs souffrent d'un coût énergétique élevé du fait de leurs hautes températures de fonctionnement. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail est d'optimiser les capteurs à base de dioxyde d'étain afin d'abaisser leur température de fonctionnement. Le gaz cible dans cette étude est le dioxyde d'azote (NO2). D'abord, nous avons optimisé la synthèse des films de SnO2 élaborés par pulvérisation à radiofréquence de manière à obtenir les caractéristiques morphologiques, stœchiométriques et électriques les plus adaptées à la détection de gaz. Aussi, nous avons également optimisé le dépôt de couches de palladium à la surface des films de SnO2 par évaporation servant de catalyseurs. Par la suite, nous avons simulé l'architecture du capteur (électrodes interdigitées + film sensible) à l'aide du logiciel SILVACO TCAD afin d'optimiser la géométrie du capteur. Des capteurs à base de SnO2 sans catalyseur ont ensuite été développés afin de sélectionner la géométrie optimale pour la détection du NO2. Le capteur retenu possède une température de fonctionnement optimale de 100°C pour la détection de NO2, avec une limite de détection de 250 ppb. Finalement, des capteurs à base de SnO2 dopé au palladium ont été conçus. Ces capteurs montrent une bonne sensibilité au NO2 à très basse température (50°C). Ce résultat est l'aboutissement du projet dont l'objectif à terme vise la réalisation de capteurs de gaz à base oxyde métallique à faible consommation d'énergie.
Book Synopsis Optimisation, fabrication et caractérisation d'un capteur de gaz à base d'hétérostructure AlGaN/GaN HEMT pour des applications automobiles by : Yacine Halfaya
Download or read book Optimisation, fabrication et caractérisation d'un capteur de gaz à base d'hétérostructure AlGaN/GaN HEMT pour des applications automobiles written by Yacine Halfaya and published by . This book was released on 2016 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail de la thèse s'articule sur le développement d'un nouveau type de capteurs de gaz à base des matériaux semi-conducteurs III-Nitrure (Les nitrures de gallium). Ces matériaux présentent de nombreux avantages qui pourraient être utilisées pour concevoir des capteurs NOx sensibles et sélectifs pour le contrôle des pollutions émises par la ligne d'échappement Diesel. Afin de limiter et déduire les gaz polluants émis par les moteurs à explosion en générale et les moteurs Diesel en particuliers (NO, NO2, NH3, CO, ...), différentes normes européennes ont été établies. Pour respecter ces normes, plusieurs modifications sur les moteurs et les lignes d'échappement des véhicules ont été effectuées (filtres à particules, catalyseurs, capteurs NOx, ...). Les capteurs NOx utilisés actuellement sont à base d'électrolyte solide. Ils sont basés dans leur fonctionnement sur la mesure de la concentration d'oxygène présente dans le gaz d'échappement qui permet de son tour l'estimation de la concentration totale des gaz NOx (mesure indirecte). Ces capteurs ne détectent pas le NH3 à la sortie de la ligne d'échappement, et ne donnent pas une information précise sur le rapport entre NO et NO2 (manque de sélectivité) qui est un facteur important pour le bon fonctionnement de catalyseur sélectif SCR (amélioration de rendement) ; d'où la nécessité d'un capteur de gaz plus performant et en particulier sélectif afin d'améliorer les systèmes de contrôle, de post-traitement et de diagnostic. Notre approche consiste à utiliser un transistor HEMT (High Electron Mobility Transistor) à gaz bidimensionnel d'électrons à base de nitrure de Gallium avec l'association d'une couche fonctionnelle à la place de la grille. L'interaction des molécules de gaz avec cette couche fonctionnelle donne une signature (variation de signal de sortie) spécifique pour chaque type de gaz qui aide à l'amélioration de la sélectivité. Le projet contient deux parties : l'optimisation de la structure choisie et l'optimisation de la couche fonctionnelle afin d'obtenir une détection sélective entre les différents gaz polluants. Cette technologie est intéressante pour développer des capteurs de gaz grâce aux possibilités de détecter des faibles variations de tensions et aux possibilités de fonctionnement dans des environnements sévères. La thèse de doctorat s'inscrit dans le cadre de l'OpenLab materials and processes en collaboration entre le laboratoire Georgia-Tech lorraine et l'entreprise Peugeot-Citroën PSA.
Book Synopsis Nouveaux matériaux pour capteurs chimiques de gaz dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N by : Marie Kerlau
Download or read book Nouveaux matériaux pour capteurs chimiques de gaz dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N written by Marie Kerlau and published by . This book was released on 2003 with total page 277 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail a été consacré à la réalisation de nouveaux capteurs chimiques de gaz à base d'(oxy)nitrures dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N.Dans un premier temps, nous avons réalisé la synthèse des matériaux. Les composés GaN, TaON et Ta3N5 ont été obtenus directement par chauffage sous courant d'ammoniac des oxydes commerciaux. Deux procédés de chimie douce ont été mis en œuvre et ont permis d'élaborer des poudres d'oxydes précurseurs de "GaON" et TaON plus réactives vis-à-vis de la nitruration que les précurseurs commerciaux.Dans un second temps, la technologie de sérigraphie en couches épaisses a été utilisée pour la mise en forme des quatre composés "GaON", GaN, TaON et Ta3N5. Parallèlement, la préparation de couches minces de composés purs TaON et Ta3N5 a été réalisée par nitruration ex situ de films de Ta2O5 déposés par ablation laser. Les caractérisations électriques des capteurs (couches épaisses) ont mis en évidence leur aptitude à détecter le monoxyde de carbone (CO) ainsi que plusieurs familles de gaz telles les hydrocarbures (C3H8), les alcools (C2H5OH) et les aldéhydes (C2H5CHO). Le comportement des capteurs en présence de différentes concentrations d'oxygène et de vapeur d'eau a été étudié dans le but de déterminer le rôle fondamental de ces deux constituants de l'air lors de la détection. Une étude de l'influence de différents paramètres tels la température de travail, l'épaisseur des couches sensibles ou encore la microstructure des matériaux, sur les performances des capteurs lors de l'exposition à plusieurs gaz, a été réalisée. Il a ainsi été démontré que les propriétés de détection des capteurs pouvaient être optimisées en contrôlant ces divers paramètres. Les caractérisations électriques des couches minces de TaON et Ta3N5, bien que préliminaires, sont très prometteuses puisqu'elles mettent en avant le potentiel de ces films comme capteurs chimiques de gaz.La détermination des espèces gazeuses issues de la réaction entre le propane et "GaON", par des mesures de désorption programmée en température couplées à la spectrométrie de masse, nous ont permis de proposer un mécanisme de détection du propane.
Book Synopsis Elaboration et caractérisation de nouvelles couches sensibles pour la réalisation de capteurs de CO2 by : Imane El Younsi
Download or read book Elaboration et caractérisation de nouvelles couches sensibles pour la réalisation de capteurs de CO2 written by Imane El Younsi and published by . This book was released on 2015 with total page 183 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La mesure du taux de CO2 est un besoin relativement récent. Les travaux sur l'utilisation de nouveaux matériaux pour la réalisation de capteurs de gaz, efficaces et peu chers, suscitent des intérêts scientifique et technologique croissants. L'objectif de ces travaux de thèse est l'élaboration et la caractérisation de nouvelles couches sensibles obtenues par pulvérisation cathodique radiofréquence pour la réalisation de capteurs de CO2. Les films minces ont été déposés à partir d'une cible céramique de CuO, dans diverses conditions de dépôt, en variant la pression d'argon dans l'enceinte et la puissance RF appliquée. Dans un premier temps, nous avons caractérisé la structure et la microstructure des films bruts et recuits sous air par DRX, MEB, AFM et spectroscopie Raman. Nous avons également étudié les propriétés physiques des films minces ainsi que leur surface accessible par adsorption de gaz krypton (méthode de Brunauer, Emmett et Teller). Le traitement thermique à 450°C n'affecte pas la structure cristalline des couches, en revanche il tend à faire chuter fortement la surface accessible entre les colonnes. Après l'optimisation des paramètres de fonctionnement de la cellule de mesure, nous avons caractérisé les performances des films de CuO pour la détection du CO2. La meilleure réponse (?R/R=51 %) a été obtenue pour une couche élaborée à 2 Pa avec une puissance RF de 30W. De plus, la température optimale de mesure est relativement basse (T= 250°C). Le contrôle de la microstructure et plus particulièrement de la taille des grains s'est avéré être le paramètre principal qui impacte la réponse sous CO2. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec des tailles de grains proches d'une vingtaine de nanomètres de diamètre. Une bonne modélisation de la réponse électrique en fonction de la taille des grains a pu être réalisée en prenant en compte un circuit électrique équivalent comportant une zone enrichie en porteur de type trous à la surface des grains et dont l'épaisseur est de l'ordre de la longueur de Debye.
Book Synopsis 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 by : Nicolas Dufour
Download or read book 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 written by Nicolas Dufour and published by . This book was released on 2013 with total page 182 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: De nombreuses études récentes ont montré la présence de quantités élevées de polluants à l'intérieur de l'habitacle automobile. La solution proposée pour pallier ce problème est l'élaboration d'un capteur de gaz capable de détecter les polluants pénétrant à l'intérieur du véhicule, engendrant la fermeture des volets d'aération lors de l'observation d'un pic de pollution. Les micro-capteurs chimiques à oxydes métalliques sont les meilleurs candidats pour résoudre cette problématique : ils présentent une grande sensibilité à de nombreux gaz, des temps de réponse rapides, et leur coût de production est faible. Leur principal défaut est un manque de sélectivité. Les travaux de recherches effectués ont consisté à mettre au point un micro-dispositif intégrant un réseau multicapteur de gaz à détection conductimétrique : sur une même puce micro-usinée en silicium sont intégrées plusieurs couches sensibles différentes, visant à détecter sélectivement plusieurs gaz : le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde d'azote (NO2), l'ammoniac (NH3), l'acétaldéhyde (C2H4O) et le sulfure d'hydrogène (H2S). Pour se faire, trois axes d'études principaux se sont dégagés. La première partie de cette étude s'est portée sur la conception des micro-plateformes chauffantes à l'aide d'un outil de simulations numériques multiphysiques, pour optimiser, d'une part leur structure et leur géométrie afin d'atteindre les performances thermiques escomptées (optimisation du rendement thermoélectrique et minimisation d'interaction d'une cellule à l'autre), et d'autre part les performances thermomécaniques compte tenu de la possibilité d'utiliser un mode de fonctionnement des capteurs en transitoires thermiques rapides. Le modèle obtenu a été validé par comparaison à des mesures physiques. Celui-ci nous a permis d'améliorer le comportement thermique à la surface de la membrane et de réduire les coûts de fabrication en simplifiant le design. La fabrication en centrale technologique de la plateforme multicapteurs a ensuite été réalisée en tenant compte des améliorations proposées par la modélisation. Une étude spécifique sur l'intégration dans le procédé d'une technique industrielle des dépôts des matériaux sensibles par jet d'encre a été menée. Nous avons ainsi mis au point une méthode permettant de déposer rapidement et à bas coûts plusieurs couches sensibles (ZnO, CuO et SnO2) sur une même structure de détection. Enfin, nous avons procédé à l'élaboration d'un système décisionnel, comprenant deux éléments : la mise au point d'un profil optimisé de contrôle des résistances chauffantes et sensibles permettant d'améliorer la sensibilité, la sélectivité et la stabilité, et une analyse multivariée des données. Il a de ce fait été possible de détecter sélectivement la plupart des gaz ciblés (seuls et mélangés) à de faibles concentrations (0,2 ppm de NO2, 2 ppm de C2H4O, 5 ppm de NH3 et 100 ppm de CO).
Book Synopsis Analyse et optimisation des performances d'un capteur de gaz à base de SnO2 nanoparticulaire by : Cyril Tropis
Download or read book Analyse et optimisation des performances d'un capteur de gaz à base de SnO2 nanoparticulaire written by Cyril Tropis and published by . This book was released on 2009 with total page 245 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les micro-capteurs de gaz connaissent un intérêt croissant avec le développement des applications " bas-coût " dans les domaines de l'automobile, la domotique ou l'environnement. Pour répondre à cette demande, les micro-capteurs à base d'oxyde métallique présentent des avantages uniques comme leur faible coût, une grande sensibilité, un temps de réponse bref et facile à intégrer dans un système portable miniaturisé. Cependant, ces capteurs tels qu'ils sont aujourd'hui, souffrent d'un manque de sélectivité et d'une dérive de leurs performances à long terme, ce qui freine leur développement. D'autre part, la détection du dioxyde de carbone, qui représente un intérêt grandissant, semblait particulièrement difficile avec ce type de capteur. Dans ce contexte, l'objet de ce travail consiste d'une part à bien comprendre les phénomènes réactionnels observés grâce à la simulation numérique " gaz-surface ", d'autre part à définir un mode opératoire " robuste " permettant d'obtenir une meilleure stabilité et surtout améliorer la sélectivité. Tout d'abord, nous avons étudié les paramètres d'un profil de température dynamique pour améliorer significativement les performances du capteur. Par la suite, un modèle de connaissance des mécanismes de réaction à été développé afin de mieux interpréter, comprendre et prévoir le comportement de ces capteurs. Ce modèle a la particularité de simuler les transferts de charge en surface de la couche sensible en s'appuyant sur des calculs ab-initio. Enfin, nous avons travaillé sur la modélisation de la réponse. Un modèle d'interpolation très performant adapté au problème a été étudié dans un système décisionnel. La convergence de ces trois approches a permis une meilleure compréhension du fonctionnement du capteur avec du CO et du CO2 et la détermination d'un protocole de mesure optimal avec une optimisation du traitement du signal de la réponse électrique.
Book Synopsis Etude et optimisation de capteurs de gaz a base de dioxyde d'etain en conditions d'une ligne d'echappement automobile by : Arthur Valleron
Download or read book Etude et optimisation de capteurs de gaz a base de dioxyde d'etain en conditions d'une ligne d'echappement automobile written by Arthur Valleron and published by . This book was released on 2011 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette étude est dédiée à l'optimisation de capteurs chimiques de gaz de type résistifs à base de dioxyde d'étain (SnO2) pour l'application en ligne d'échappement automobile. Les capteurs sont élaborés par la technique de sérigraphie qui permet la production en masse de capteurs robustes sur substrat alumine. En vue de l'application automobile visée, les capteurs ont été optimisés par l'ajout d'une couche protectrice poreuse déposée sur l'élément sensible de SnO2. Le comportement de ces capteurs a été étudié en fonction de différents paramètres, comme la température et la vitesse des gaz, représentatifs de conditions d'échappement automobile. De plus, une modélisation « simple » de la réponse électrique des capteurs en fonction de la concentration d'un ou plusieurs gaz polluants cibles a été proposée.
Book Synopsis Développement d'un capteur chimique de polluants atmosphériques à transduction optique et à la base de matériaux nanoporeux by : Romain Dagnelie
Download or read book Développement d'un capteur chimique de polluants atmosphériques à transduction optique et à la base de matériaux nanoporeux written by Romain Dagnelie and published by . This book was released on 2009 with total page 184 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse à été effectué dans l’équipe « Capteur de polluants atmosphériques » dirigée par Thu-Hoa Tran-Thi, au sein du Laboratoire Francis Perrin (URA 2453, CEA/CNRS). L’équipe travaille sur la détection de polluants gazeux toxiques pour la qualité de l’air, la surveillance de l’exposition des travailleurs et pour la lutte contre le terrorisme chimique. Parmi les polluants présents dans l’air intérieur, nous nous sommes particulièrement intéressés aux COV et plus précisément à la famille des composés carbonylés. Les deux plus petites molécules de cette famille sont le formaldéhyde et l’acétaldéhyde. Ce sont des polluants ubiquistes de l’air intérieur, dont les concentrations moyennes retrouvées dans les logements français sont de l’ordre de 18 ppb et 7 ppb respectivement (1 ppb = 10-9 molécules par molécules d’air). Le formaldéhyde a été classé comme « cancérigène certain chez l’homme » en 2004 par le Centre international de Recherche sur le Cancer. La valeur de 18 ppb mesurée dans les logements est supérieure aux recommandations de l’Agence Française de Sécurité et de Surveillance de l’Environnement du travail qui est de 8 ppb pour une exposition chronique. Ainsi la détection et la quantification des concentrations en formaldéhyde dans les logements et les lieux publiques est un enjeu majeur de la politique de santé environnementale. Ill existe aujourd’hui une demande pour un capteur bon marché et simple d’utilisation permettant de mesurer en temps réel de faibles concentrations de formaldéhyde. La stratégie adoptée au LFP consiste à développer des capteurs chimiques innovants à partir de matériaux de silice poreuse. Le procédé sol-gel est utilisé afin de déposer des couches minces de silice (xérogels) de grande surface spécifique (400 - 600 m2.g-1), soit la surface d’un terrain de tennis, déposé sur un substrat transparent de 1cm2. Ceci permet le piégeage par adsorption d’un grand nombre de molécules de polluant. Le dopage des matrices par des réactifs organiques permet d’assurer la sélectivité des capteurs : le Fluoral-P est utilisé comme dopant pour la détection sélective du formaldéhyde, et l’hydralazine, non sélective, pour la détection des aldéhydes totaux. Dans le cas du formaldéhyde, le Fluoral-P réagit sélectivement pour former la Dihydro-Diacétyl-Lutidine (DDL), qui est un produit fluorescent. Un prototype de démonstration à été conçu et automatisé au laboratoire et mesure l’absorption et la fluorescence des couches sensibles en temps réel à l’aide d’un spectrophotomètre miniature. Lors de l’exposition d’une couche sensible à un flux de gaz à analyser la vitesse d’apparition de la fluorescence permet de quantifier en moins de cinq minutes la concentration en formaldéhyde avec une sensibilité inférieur à 0,4 ppb. L’étude de la réponse du capteur en fonction des paramètres critiques à été effectuée. La calibration du capteur à été réalisée en fonction de la concentration en polluant, de la température et de l’humidité relative. Il est ainsi possible d’effectuer des mesures avec un temps de réponse inférieur à 3 minutes dans une gamme d’humidité relative de 0 à 70 % et une gamme de concentrations de formaldéhyde de 0,4 à 160 ppb. L’utilisation d’un filtre desséchant permet d’élargir la gamme de mesures à 100% d’humidité relative. Un mode d’exposition pulsé du capteur à été développé et consiste à exposer plusieurs fois une même couche sensible à des périodes répétées de 3 minutes sous flux. Ce mode permet de réaliser 40 mesures par couche sensible, soit un suivi de la concentration en formaldéhyde en air réel sur 7 heures avec une fréquence de mesure de 10 minutes. Ces résultats ont été validés lors de différentes campagne d’intercomparaison, dont une menée en 2008 à l’Institut National de L’Environnement et des Risques Industriels. Nous avons ainsi démontré qu’il est possible de suivre les variations quotidiennes de la concentration en formaldéhyde en air réel. L’appareil peut mesurer des pics de pollution sur de faibles durées inférieures à 2 minutes et la possibilité de réaliser 40 mesures avec le même échantillon réduit considérablement le coût pour les utilisateurs. Par ailleurs, comparativement aux capteurs commerciaux utilisant des solutions réactives, l’utilisation d’échantillons solides facilite considérablement la manipulation du capteur. Nous avons également étudié plus en détail le rôle de l’interférent majeur qui est la vapeur d’eau. En effet, le Fluoral-P est une molécule sonde qui réagit avec l’eau et est hydrolysée au contact de l’humidité. Une ingénierie de matrices hydrophobes à donc été mise en place, avec la synthèse de xérogels de silice dopés de co-précurseurs hydrophobes (méthylés et fluorés). Nous avons montré que cette ingénierie permet de limiter la diffusion de l’eau dans les couches sensibles et augmente ainsi la durée de vie des capteurs passifs d’un facteur 30. Par ailleurs, nous avons montré que les propriétés du Fluoral-P en font une sonde efficace pour mesurer la perméation de la vapeur d’eau dans les matériaux poreux. Une nouvelle méthode de caractérisation de l’hydrophobie vis à vis de l’eau gazeuse a ainsi été élaborée, utilisant la mesure de la durée de demi-vie du Fluoral-P dans les matériaux mis sous atmosphère humide. Les résultats obtenus sur 5 échantillons sont cohérents et complémentaires avec les caractérisations classiques de l’hydrophobie à l’eau gazeuse (angle de contact et mesure thermogravimétrique). Il est apparu que des matériaux très hydrophobes peuvent être imperméables à l’eau liquide, mais demeurent perméable à l’eau gazeuse et notre méthode de caractérisation, utilisant l’hydrolyse du Fluoral-P, permet de quantifier cette perméabilité.
Book Synopsis Capteurs potentiométriques de gaz carbonique, réalisés en technologie microélectronique hybride "couches épaisses" by : Brahim Ould Daddah
Download or read book Capteurs potentiométriques de gaz carbonique, réalisés en technologie microélectronique hybride "couches épaisses" written by Brahim Ould Daddah and published by . This book was released on 2000 with total page 170 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La réduction de l'effet de serre sera certainement une des priorités de ces prochaines années. Un meilleur contrôle de la ventilation des locaux d'habitation ou industriels devrait en principe permettre d'économiser 10% d'énergie avec une diminution concomittante d'émission de gaz carbonique. L'objet de ce travail est l'étude de capteurs de CO2 élaborés par la technologie microélectronique couches épaisses qui répond bien à l'application grand public précitée. Le principe retenu est celui d'un capteur potentiométrique. Les éléments de base du capteur sont la couche de conducteur ionique au lithium, le LiSICON (Li+ Supra Ionic CONductor), l'électrode de référence insensible au CO2, et l'électrode sensible au CO2 grâce à la présence d'une phase auxiliaire à base de carbonate de lithium. Après avoir démontré la faisabilité de tels capteurs et après avoir redéfini la notion de temps de réponse expérimental à partir d'un modèle simple, l'action sur des paramètres d'ordre physico-chimiques d'une part et géométriques d'autre part a permis d'améliorer leurs performances. La composition des phases entrant dans la fabrication des couches, les traitements thermiques et la réalisation d'une électrode composite servant à la fois de contact métallique et de la phase auxiliaire ont constitué les principaux paramètres physico-chimiques étudiés. En ce qui concerne les paramètres d'ordre géométrique, ce sont essentiellement l'épaisseur des couches et la forme des électrodes qui ont fait l'objet d'un examen détaillé. Un capteur optimisé au vu de ces résultats a été réalisé et étudié. Ses performances s'avèrent suffisamment satisfaisantes pour envisager un développement ultérieur sur un plan industriel.
Book Synopsis Réalisation et caractérisation de structures micro-électroniques à base de semiconducteur III-V(InP) by : Lionel Mazet
Download or read book Réalisation et caractérisation de structures micro-électroniques à base de semiconducteur III-V(InP) written by Lionel Mazet and published by . This book was released on 2004 with total page 200 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce mémoire relate l'étude de capteurs de gaz réalisés à base de jonctions pseudo-Schottky (Pd/InP). Ces structures micro-électroniques ont pour objectif la détection et la quantification des gaz oxydants (dioxyde d'azote et ozone) intervenant dans la pollution atmosphérique. Après une description des différentes espèces gazeuses constituant la pollution de l'air troposphérique, de la réglementation en vigueur et des méthodes de mesures des différents polluants, les principales familles de capteurs de gaz potentiellement utilisables dans ce domaine sont détaillées. L'étude des jonctions Métal-Semiconducteur, abordée par l'intermédiaire des deux modèles classiques de Schottky-Mott et de Bardeen, met en evidence l'influence des états d'interface et l'intérêt de réaliser des structures pseudo-Schottky. Des mesures en laboratoire à températures et concentrations variables en NO2 et O3 sont présentées. Elles permettent, en corrélation avec des études XPS et AFM, d'interpréter les interactions gaz/ matériaux et de mettre en évidence la présence d'oxyde de surface et subsurface sur le palladium. Ces tests démontrent la bonne sensibilité et la bonne reproductibilité du capteur vis-à-vis du dioxyde d'azote ainsi que la sélectivité à l'ozone, confirmée lors de tests en atmosphère urbaine sur des sites de mesures d'Atmo Auvergne. Afin d'optimiser les caractéristiques métrologiques de ces capteurs, une méthodologie de mesure originale, basée sur la cinétique réactionnelle associée à une régénération du capteur (augmentation de température associée à l'action d'un gaz réducteur) est présentée. Cette méthodologie permet d'obtenir des mesures reproductibles, en temps réel, des concentrations de dioxyde d'azote et d'ozone
Book Synopsis Couches minces organo-siliciées déposées par PECVD pour la fonctionnalisation de capteurs de gaz by : Julien El Sabahy
Download or read book Couches minces organo-siliciées déposées par PECVD pour la fonctionnalisation de capteurs de gaz written by Julien El Sabahy and published by . This book was released on 2015 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La détection de gaz est un enjeu de plus en plus important, aussi bien dans le domaine de la surveillance de la qualité de l'air -intérieur et extérieur- que dans le suivi de procédés. Cet enjeu est d'autant plus critique dans le cas des composés organiques volatiles (COVs) que leur impact sur la santé publique est avéré. Détecter et quantifier leur présence devient une problématique majeure et différentes solutions existent. L'une d'elles, basée sur le couplage d'une nano-poutre résonnante et d'une micro colonne de chromatographie, s'avère être une solution prometteuse. Ces deux dispositifs alliant sélectivité et grande sensibilité nécessitent cependant une fonctionnalisation à l'aide d'une couche sensible. Ces travaux se sont focalisés sur le développement de matériaux sensibles de la famille des SiOCH déposés en couche mince par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD). L'étude de la réponse sous gaz des différents matériaux synthétisés au cours de cette thèse a été réalisée à l'aide de microbalances à cristal de quartz (QCM). Les mesures obtenues ont ensuite été corrélées à un modèle simple permettant de proposer une interprétation de l'interaction entre les SiOCH et le gaz d'intérêt, à l'équilibre mais aussi en régime dépendant du temps. La première partie de l'étude montre l'impact de la composition chimique de ces matériaux sur leur affinité envers un gaz représentatif des COVs aromatiques : le toluène. En s'appuyant sur des caractérisations physico-chimiques, le rôle de différentes liaisons chimiques ainsi que celui de l'hydrophobie des couches minces sur l'interaction avec le gaz d'intérêt a été analysé. Ces travaux montrent qu'un compromis entre composition chimique et hydrophobie doit être trouvé afin de préserver affinité et temps de réponse des SiOCH. L'étude de l'influence de la porosité sur la sensibilité a ensuite été abordée dans un second temps. Pour cela, des procédés originaux de réalisation de couches minces poreuses ont été développés afin de proposer de nouveaux matériaux poreux et d'accroître leur sensibilité vis-à-vis du toluène. Les limites de l'approche soustractive généralement utilisée pour ce type de matériau (i.e. l'approche porogène) ont pu ainsi être dépassées en termes de porosité et de tailles de pores. Concernant la détection de gaz, il s'avère difficile de décorréler l'impact de la chimie de celui de la porosité. Quoi qu'il en soit, l'augmentation de la porosité ouverte n'apparait pas comme le seul paramètre pertinent pour accroître la sensibilité de ces matériaux aux faibles concentrations.
Book Synopsis Capteurs à base des couches minces d'oxyde de cuivre (II) (CuO) by : Amina Bejaoui
Download or read book Capteurs à base des couches minces d'oxyde de cuivre (II) (CuO) written by Amina Bejaoui and published by . This book was released on 2013 with total page 157 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L’objectif de ce travail est l’étude et la modélisation d’un capteur de gaz à base d’oxyde métallique semiconducteur de type p (cas de CuO). Pour cela, des couches minces de CuO ont été élaborées dans l‘équipe microcapteurs de IM2NP à partir de deux techniques différentes : la pulvérisation cathodique réactive magnétron radio-fréquence et l’oxydation thermique des couches minces de cuivre déposées par évaporation thermique sous vide. Différentes techniques de caractérisation ont été mises en oeuvre pour évaluer les propriétés des couches minces obtenues en vue de les optimiser pour l’application capteur. La microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont révélé une nanostructure homogène dont la morphologie présente la porosité désirée. Les analyses par diffraction de rayons X (DRX) ont montré que ces couches minces présentent une monophase de CuO avec une orientation préférentielle (111), les études optiques par ellipsométrie dans le domaine visible ont permis d’estimer les pourcentages de porosité dans chaque couche. Ces couches possèdent la cristallinité et la pureté requises pour l'utilisation en capteurs de gaz. Les performances de ces couches minces de CuO ont été évaluées pour la détection de l’ozone et de l’éthanol. Sur la base de ces résultats, un modèle dynamique a été développé simulant la réaction entre les espèces oxygénées ionisées adsorbées à la surface d'un semiconducteur de type p avec un gaz, qui permet d’évaluer l’influence des paramètres de fonctionnement (Température de fonctionnement, pression d’oxygène et concentration de gaz).
Book Synopsis Réalisation et caractérisation d'un capteur de gaz à ondes de Love à base de la structure Polyaniline/ZnO/Quartz by : Felicidade Da Silva Moreira
Download or read book Réalisation et caractérisation d'un capteur de gaz à ondes de Love à base de la structure Polyaniline/ZnO/Quartz written by Felicidade Da Silva Moreira and published by . This book was released on 2007 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent la réalisation et la caractérisation d'un capteur de gaz à base de dispositifs à ondes élastiques de surfaces, SAW (Surface Acoustic Wave). Pour obtenir et exploiter de telles ondes, deux transducteurs inter-digités (IDT), l'un servant d'émetteur et l'autre de récepteur, sont déposés sur un substrat piézoélectrique. Une tension alternative appliquée aux bornes de l'IDT émetteur génère une onde se propageant le long du substrat. Lorsque cette onde arrive sur l'IDT récepteur, elle est convertie en tension électrique. A partir de ce dispositif, la spécificité du capteur est obtenue par l'ajout d'une couche sensible sur le chemin de propagation de l'onde, entre les deux IDTs. L'adsorption du gaz sur la couche sensible perturbe la propagation de l'onde et modifie ainsi sa vitesse et son amplitude. La structure du capteur développé et caractérisé au cours de cette thèse est la suivante : Polyaniline/ZnO/Quartz. Le substrat bicouche ZnO/Quartz pour une direction de propagation particulière (90°) constitue la partie génératrice d'ondes de Love et la polyaniline, polymère fonctionnalisable est utilisée en tant que couche sensible. La structure génératrice d'ondes a été entièrement réalisée en salle blanche avec notamment l'optimisation des paramètres de dépôt du film de ZnO par pulvérisation réactive RF magnétron et la photolithographie des IDTs. Elle a ensuite été étudiée et caractérisée, avant et après dépôt de la couche sensible, par des mesures expérimentales confrontées aux estimations théoriques. Pour finir, nous avons procédé à des tests sous gaz (NO2, SO2 et éthanol) avec notre capteur. Nous avons ainsi pu montrer le potentiel d'utilisation de la structure Polyaniline/ZnO/Quartz en tant que capteur de gaz.
