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RÉSUMÉ
Certaines substances contenues dans l'air ambiant, notamment des composés organiques volatils, sont maintenant et unanimement rendues responsables de nombreux problèmes de santé. Le besoin de quantifier ces composés a permis la mise au point de capteurs chimiques, dont les microcapteurs à base de micropoutres en silicium. Le principe de fonctionnement de ces capteurs est basé sur la variation de la fréquence de résonance d'une micropoutre, recouverte d'une couche sensible, en fonction de la concentration en espèces cibles présentes dans l'environnement. Cet article effectue une approche théorique de ce type de capteurs, avant d’en présenter la mise en œuvre. Les microcapteurs en micropoutres silicium ont l’avantage de détecter une grande variété d’analytes.
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Certain substances contained in the ambient air, and notably volatile organic compounds have been unanimously made responsible for a large number of health issues. The need for quantifying these compounds has allowed for the development of chemical sensors including micro-sensors with silicon-micro-beams. the operation principle of these sensors is based on the variation of the resonance frequency of a micro-beam, covered with a sensitive layer, according to the concentration in target species present in the environment. This article provides a theoretical approach for this type of sensors before presenting their implementation. Micro-sensors with silicon micro-beams present the advantage to detect a large variety of analytes.
Auteur(s)
INTRODUCTION
La qualité de l'air est devenue une préoccupation importante de la société car la présence de certaines substances dans l'air ambiant, notamment des composés organiques volatils, est à l'origine de nombreux problèmes de santé.
Pour répondre à la nécessité de quantifier la présence de ces composés, différents capteurs chimiques sont, depuis quelques années, étudiés et mis au point. Les microcapteurs chimiques à base de micropoutres en silicium, de la famille des microsystèmes électromécaniques (MEMS), en font partie et présentent l'avantage de pouvoir être intégrés dans un système autonome portable et utilisés pour la détection d'une grande variété d'analytes.
Dans ce dossier sont expliqués le principe de fonctionnement et la mise en œuvre de ce type de capteur. Les exemples de mesures présentés mettent en évidence les notions de réversibilité, sensibilité, sélectivité, et limite de détection, autant de critères importants dans le choix de capteurs chimiques pour des applications spécifiques.
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Conclusion4. Exemples de réalisations et de détections
Nous présentons dans ce paragraphe des exemples de microcapteurs chimiques à base de micropoutre en silicium conçus et testés au Laboratoire IMS de Bordeaux.
• Laboratoire IMS-Bordeaux http://www.ims-bordeaux.fr
4.1 Conception et fabrication des micropoutres
Les micropoutres ont été conçues au laboratoire IMS, puis fabriquées à l'ESIEE.
• ESIEE, École supérieure d'ingénieurs en électronique et électrotechnique, Marne la vallée http://www.esiee.fr
Parmi les systèmes possibles d'excitation (§ 3.1) et de détection des vibrations (§ 3.2), l'excitation électromagnétique et la mesure par piézorésistance ont été retenues pour leur relative facilité d'utilisation et de fabrication (piste conductrice pour l'excitation et dopage d'une zone pour la mesure).
Le procédé de fabrication a été mis au point et mis en œuvre à l'ESIEE ...
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