Dissertations / Theses: 'Capteurs métalliques'

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Oudot, Evan. "Oxydes métalliques pour la passivation de l'interface Si / SiO2 des capteurs d'images CMOS." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT036/document.

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Abstract:

Depuis la fin des années 2000 les capteurs d’images CMOS éclairés par la face arrière (Back-Side-Illuminated) prennent le pas sur les capteurs traditionnels éclairés par la face avant (Front-Side-Illuminated). Cette technologie présente l’avantage de simplifier le chemin optique jusqu’à la photodiode et permet notamment d’accroitre le rendement quantique. Dans le même temps à l’instar des technologies CMOS ce changement permet de réduire la dimension des pixels dans le plan. Ce changement entraine cependant l’apparition d’une nouvelle interface sur la face arrière des pixels qu’il faut maitriser car elle peut être une source de courant d’obscurité, phénomène qu’il faut réduire pour obtenir des capteurs performants. Pour limiter ce phénomène, il faut limiter l’émission d’électrons parasites par les défauts d’interface que l’on cherche à passiver. Deux moyens existent, la passivation chimique qui consiste à réduire la densité de défauts à l’interface et la passivation par effet de champ qui consiste à introduire des charges dans la couche de passivation. Pour ce faire, ce travail de thèse s’inscrit dans le développement d’un empilement SiO2 / HfO2 ou Al2O3 / Ta2O5 dont les oxydes métalliques sont déposés par ALD et PEALD. Les objectifs de ces travaux sont de comprendre l’origine et la nature des défauts dans les oxydes métalliques afin d’améliorer les propriétés de passivation de l’empilement. La nature des couches utilisées, les paramètres de dépôt ainsi que l’impact du recuit sont étudiés en détail à partir de la technique de mesures COCOS permettant d’extraire la densité de défauts d’interface et la charge totale de l’empilement. D’autres techniques de caractérisation physico-chimique complémentaires telles que les mesures infrarouges sont utilisées et permettent d’identifier les modifications chimiques de l’empilement
Since the late 2000s back-side-illuminated CMOS image sensors have taken precedence over traditional Front-Side Illuminated sensors. This technology has the advantage of simplifying the optical path to the photodiode and particularly increases the quantum efficiency. At the same time, like CMOS technologies, this change allows the reduction of the size of the pixels in the plane. However, this change causes the appearance of a new interface on the back side of the pixels. The presence of an additional interface implies a new source of dark current that must be reduced to the maximum to maintain high performance. This interface has to be passivated to minimize the generation of parasitic electrons. Two means exist, the chemical passivation which consists of reducing the density of defects at the interface and the field effect passivation which consist of introducing charges into the passivation layer. To do this, this thesis work is part of the development of a SiO2 / HfO2 or Al2O3 / Ta2O5 stack whose metal oxides are deposited by ALD and PEALD. The purpose of this work is to understand the origin and the nature of defects in metal oxides in order to improve the passivation properties of the stack. The nature of the layers used, the deposition parameters and the impact of the annealing are studied in detail from the COCOS measurement technique making it possible to extract the density of interface defects and the total charge of the stack. Other complementary physicochemical characterization techniques such as infrared measurements have been used to identify chemical changes in the stack

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Girard-Desprolet, Romain. "Filtrage spectral plasmonique à base de nanostructures métalliques adaptées aux capteurs d'image CMOS." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT053/document.

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Abstract:

Les capteurs d'image connaissent un regain d'intérêt grâce à la croissance remarquable du secteur de la communication sans fil, et leurs fonctionnalités tendent à se diversifier. Plus particulièrement, une application récente connue sous le nom de capteur de luminosité ambiante (ALS de l'acronyme anglais) est apparue dans le but de proposer un ajustement intelligent du rétro-éclairage dans les appareils mobiles pourvus d'écrans. Les avancées technologiques ont permis la fabrication de smartphones toujours plus fins, ce qui impose une contrainte importante sur la hauteur des capteurs de lumière. Cette réduction d'épaisseur peut être réalisée grâce à l'utilisation de filtres spectraux innovants, plus fins et entièrement sur puce. Dans cette thèse, nous présentons l'étude et la démonstration de filtres plasmoniques adaptés à une intégration dans des produits ALS commerciaux. Les structures de filtrage les plus performantes sont identifiées avec une importance particulière accordée à la stabilité des filtres par rapport à l'angle d'incidence de la lumière et à son état de polarisation. Des schémas d'intégration compatibles CMOS et respectant les contraintes d'une fabrication à l'échelle du wafer sont proposés. Les résonances de plasmon sont étudiées afin d'atteindre des propriétés optiques optimales et une méthodologie spécifique à partir d'un véritable cahier des charges client a été utilisée pour obtenir des performances ALS optimisées. La robustesse des filtres plasmoniques aux dispersions de procédé est analysée à travers l'identification et la modélisation des imprécisions et des défauts typiques d'une fabrication sur wafer 300 mm. A la lumière de ces travaux, une démonstration expérimentale de filtres ALS plasmoniques est réalisée avec le développement d'une intégration à l'échelle du wafer et avec la caractérisation et l'évaluation des performances des structures fabriquées afin de valider la solution plasmonique
Image sensors have experienced a renewed interest with the prominent market growth of wireless communication, together with a diversification of functionalities. In particular, a recent application known as Ambient Light Sensing (ALS) has emerged for a smarter screen backlight management of display-based handheld devices. Technological progress has led to the fabrication of thinner handsets, which imposes a severe constraint on light sensors' heights. This thickness reduction can be achieved with the use of an innovative, thinnest and entirely on-chip spectral filter. In this work, we present the investigation and the demonstration of plasmonic filters aimed for commercial ALS products. The most-efficient filtering structures are identified with strong emphasis on the stability with respect to the light angle of incidence and polarization state. Integration schemes are proposed according to CMOS compatibility and wafer-scale fabrication concerns. Plasmon resonances are studied to reach optimal optical properties and a dedicated methodology was used to propose optimized ALS performance based on actual customers' specifications. The robustness of plasmonic filters to process dispersions is addressed through the identification and the simulation of typical 300 mm fabrication inaccuracies and defects. In the light of these studies, an experimental demonstration of ALS plasmonic filters is performed with the development of a wafer-level integration and with the characterization and performance evaluation of the fabricated structures to validate the plasmonic solution

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Bahloul, Fadila. "Etude expérimentale de l'interaction sable - structure et comportement en extraction d'inclusions métalliques." Lyon, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAL0067.

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Abstract:

La présente étude expérimentale contribue à une meilleure connaissance du comportement local et de l'interaction entre un matériau pulvérulent et une inclusion. Le phénomène physique qui régit cette interaction est le frottement. Un chapitre bibliographique est consacré à l'état des connaissances théoriques et expérimentales sur la modélisation du frottement et des facteurs qui l'influencent, en particulier la dilatance. L'expérimentation est réalisée au laboratoire dans des modèles de différentes dimensions. - des essais de frottement plan effectués dans l'appareil de cisaillement classique permettent de définir un angle de frottement sable/plaque. L'influence de la nature de la surface de contact est mise en évidence. - des essais d'arrachement de cornières de différentes dimensions sont effectuées dans un modèle réduit. On y définit et on calcule un coefficient de frottement apparent. Plusieurs facteurs influençant ce dernier sont étudiés: nature et densité du matériau, taille et mise en place de. L'inclusion. Une analyse du début de l'arrachement est effectuée pour tous les essais réalisés dans ce modèle. Des capteurs de pression ont été placés autour de l'inclusion pour mettre en évidence la dilatance. - des essais d'arrachement de barre ronde sont réalisés dans un modèle de dimensions plus réduites. La dilatance est contrôlée dans ce cas là par les variations du déplacement vertical du piston. Tous ces résultats seront comparés à ceux obtenus dans d'autres modèles
This study contributes to a better understanding of the local behaviour and the interaction between a inclusion and a cohesion less material. The physical phenomenon governing this interaction is the friction. A chapter on existing literature describes theoretical and practical aspects of the friction modelling and factors influencing the latter such as dilatancy. The laboratory tests are carried out in several models of different dimensions. - Plane friction tests with standard shear apparatus are used to define a friction angle sand/plate. Influence of the surface of contact is revealed. - Pull out tests of the corner iron of different dimensions are carried out in reduced model. Friction coefficient is defined and calculated. Several factors influencing the latter such as the nature, and method of placing the inclusion are examined. An analysis of the start of the pull out tests is done for tests realized in this model. Pressure cells have been positioned around the inclusion to study the dilatancy. - Pull out tests of cylindrical bar are carried out in another reduced model. The dilatancy is controlled this case by the vertical displacement variation. All results are compared to the ether models

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Lê, Minh-Quang. "Conception et modélisation de capteurs électromagnetiques : application à la mesure simultanée des propriétés physiques et géométriques des pièces métalliques." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112279.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée a l'étude et a la réalisation d'un système de contrôle non destructif par capteurs electromagnetiques. Les capteurs étudies appartiennent a la famille des capteurs magnétiques ou a courants de foucault. Ce mémoire comprend trois étapes principales: la conception des capteurs, leur modélisation et la résolution du problème inverse pour l'estimation des paramètres recherches. Le principe de fonctionnement de ces capteurs, ainsi que quelques generalites sur cette technique de contrôle non destructif sont présentes au chapitre 1. Ensuite, le chapitre 2 aborde le problème de l'optimisation de la géométrie du capteur afin d'augmenter son efficacité de détection. Deux structures différentes y sont proposées. Les simulations par éléments finis et les essais expérimentaux ont montre que ces structures sont intéressantes par rapport a certaines structures existantes. Afin d'approfondir l'étude des structures proposées et l'exploitation des données, la modélisation des capteurs est indispensable et elle constitue l'objectif du troisième chapitre. La première partie de ce chapitre traite la modélisation analytique, laquelle est fondée entièrement sur la théorie de l'electromagnetisme. L'approche comportementale de la modélisation est traitée au cours de la deuxième partie. Ce type de modélisation est utilisée quand on veut obtenir rapidement un modèle pour une configuration donnée. Pour ce faire, nous avons utilise des modèles polynomiaux ou des réseaux de neurones. La bonne adéquation avec les données expérimentales a valide les modèles obtenus. Le quatrième chapitre aborde l'exploitation des signaux capteur permettant de retrouver les paramètres influents. Nous avons illustre ce problème par deux exemples de contrôles industriels. Le premier exemple est la mesure simultanée de la conductivité électrique et de la perméabilité magnétique d'une cible métallique plane ainsi que de la distance capteur cible. Le deuxième exemple concerne la mesure avec grande précision du diamètre des cylindres d'acier dont les propriétés physiques sont incontrôlables. Pour le premier exemple, nous avons résolu le problème par inversion du modèle de l'interaction capteur cible a l'aide des algorithmes itératifs, tandis que pour le deuxième, un modèle inverse permettant de retrouver directement le paramètre recherche a été utilise

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Jasmin, Jean-Philippe. "Élaboration de capteurs nanostructurés pour la détection de polluants métalliques à l'état de traces." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLE010/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur la fonctionnalisation d’électrodes sérigraphiées par électrogreffage de sels de diazonium pour la détection de micropolluants métalliques. Deux types de fonctionnalisation ont été étudiés : la fonctionnalisation par des groupements organiques sélectifs et la nanostructuration avec des nanoparticules d’or pour augmenter les performances analytiques des électrodes. La première partie des travaux traite de la fonctionnalisation d’électrodes carbonées sérigraphiées par des ligands macrocycliques; ces ligands ont été choisis en se basant sur une étude bibliographique pour leurs affinités pour le Cu (II), le Pb (II) et l’UO2 (VI). Le greffage covalent de ces macrocycles sur les électrodes sérigraphiées conduit à des capteurs potentiellement sélectifs. Les performances analytiques de ces capteurs ont été déterminées et l’influence de différents interférents sur la détection des espèces cibles a été étudiée. La seconde partie des travaux concerne la mise en œuvre d’une méthode de nanostructuration d’électrodes sérigraphiées par immobilisation covalente de nanoparticules d'or nues ou préalablement fonctionnalisées. Deux types de nanoparticules d’or possédant des caractéristiques différentes ont été utilisées : nanoparticules de type Eah et de type Turkevich. La nature, la taille et l’état de surface des nanoparticules utilisées ont une influence sur la nanostructuration des électrodes sérigraphiées et en conséquence sur leurs propriétés électrochimiques. La dernière partie de ce travail vise la mise au point d’un protocole de détection des micropolluants métalliques avec les électrodes sérigraphiées nanostructurées et fonctionnalisées. Les performances analytiques ont été déterminées et comparées aux systèmes sans nanoparticules d’or afin de préciser l’apport de ces nanoparticules sur les performances des électrodes
This work focuses on screen-printed electrodes functionalization by electrografting of diazonium salts in order to be used as metallic micropollutants sensors. Two kind of functionalization were treated; the functionalization by organic groups selective of metal ions owing selective sensors and, the nanostructuration with gold nanoparticles to increase the analytical performances of the sensors. The first part of the work deals with the functionalization of screen-printed electrodes with macrocyclic ligands, chosen from a bibliographic study, for their respective affinities for Cu (II), Pb (II) and UO2 (VI). Covalent grafting of this macrocycles on screen-printed electrodes leads to potentially selective sensors. The analytical performances of these sensors as well as the influence of many interference species on the detection were studied.A second part handles with methods for the nanostructuration of screen-printed electrodes by covalent immobilization of naked or functionalized gold nanoparticles. Two types of gold nanoparticles, with different characteristics have been studied. The nature, the size and the surface state of the gold nanoparticles were found to be key parameters that influence on the nanostructuration of screen-printed electrodes and consequently on their electrochemical properties. The last part of this work concerns the development of a detection protocol for metallic micropollutants with the nanostructured and functionalized screen-printed. The analytical performances have been studied and compared with systems without nanoparticles in order to highlight the contribution of the gold nanoparticles on the performance of the electrodes

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Degioanni, Simon. "Nanostructures métalliques et effets de composition des verres silicatés pour les capteurs à fibres optiques." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10101/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier des variations de composition de verres ou l'intégration de nanostructures métalliques pouvant présenter un intérêt pour les capteurs à fibres optiques répartis (CFO). Ces capteurs utilisent le coeur des fibres optiques constitué majoritairement de silice (SiO2) pour sonder la température ou les déformations sur des parcours plurikilométriques de fibres. A cette fin, les rétrodiffusions Raman et Brillouin dans les fibres optiques sont utilisées, la diffusion Raman étant sensible aux variations de température et la diffusion Brillouin aux variations de température et de déformation. L'intensité de diffusion Raman peut-être exaltée au contact de nanostructures de métaux nobles, par l'intermédiaire de l'effet SERS (Diffusion Raman Exaltée de Surface) faisant intervenir notamment la résonance plasmon de surface (SPR), oscillation collective des électrons libres à la surface métallique générant une large amplification du champ électrique local. L'intégration de nanostructures métalliques dans les fibres optiques pourrait permettre d'augmenter l'intensité de rétrodiffusion Raman et améliorer les performances des CFO (sensibilité, temps d'intégration…). Une étude sur des échantillons modèles, constitués de substrats SERS nanostructurés d'or et recouvert de silice par dépôt sol-gel, est présentée dans ce manuscrit. Les résultats SERS ainsi obtenus permettent de caractériser le phénomène physique du SERS de SiO2 et de prédire sa potentielle utilité dans les CFO Raman
The purpose of this thesis is to study composition variations of silicate glasses or the integration of metallic nanostructures that may be relevant for distributed fiber optic sensors (FOS). These sensors use optical fiber cores mainly composed of silica (SiO2) to probe temperature or strain on multi-kilometer route fibers. To measure these effects, Raman and Brillouin backscattering in optical fibers are used, Raman scattering being sensitive to temperature variations and Brillouin scattering to temperature and strain variations. Raman scattering intensity may be enhanced in conjunction with noble metal nanostructures via the SERS effect (Surface Enhanced Raman Scattering) which involves surface plasmon resonance (SPR), a collective oscillation of free electrons at the metal surface generating a large amplification of the local electric field. The integration of metallic nanostructures in optical fibers could increase Raman backscattering intensity and improve FOS performance (sensitivity, integration time…). A study on model samples has been performed with SERS substrates consisting of gold nanostructures and coated with a sol-gel oxide deposition (TiO2, SiO2). The obtained SERS results are used to predict the contribution of metallic nanostructures in Raman distributed temperature FOS

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Haon, Cédric. "Etude des relations entre caractéristiques structurales et dissipation en vibration dans les verres métalliques massifs : application à des senseurs inertiels." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0076/these.pdf.

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Abstract:

L’objectif de ce travail était d’évaluer l’amortissement de l’énergie mécanique des verres métalliques massifs, en utilisant un matériau modèle de composition Pd40Ni10Cu30P20, et d’analyser les mécanismes qui en sont responsables, dans le domaine du kilohertz à température ambiante pour un résonateur mécanique de géométrie simplifiée dont la dimension caractéristique est de l’ordre du millimètre. Dans ces conditions opératoires, la dissipation est liée à la thermoélasticité. Ce phénomène correspond au transport de chaleur résultant de la déformation élastique induite par la vibration. L’évaluation des potentialités de ces alliages métalliques amorphes en tant que résonateurs a nécessité la réalisation d’échantillons tests de forme adaptée ; cette étape préliminaire a été effectuée par coulée à la forme suivie de différentes opérations telles que des traitements thermiques et une étape d’usinage et de polissage. Le facteur de qualité Q, paramètre caractéristique de la dissipation en vibration, a ensuite été déterminé à partir de la mesure du décrément logarithmique de l’amplitude de vibration d’un échantillon de forme disque-tige mis en résonance suite à un choc. Les recuits au voisinage de la température de transition vitreuse ont conduit à augmenter le facteur de qualité de 0,3 million à 0,8 million. Cette amélioration n’est pas directement corrélée à la relaxation structurale du verre, caractérisée par diverses techniques (ATD, dilatométrie, spectroscopie mécanique…), qui se produit au cours du recuit. C’est la relaxation des contraintes résiduelles, formées lors du refroidissement rapide nécessaire à la vitrification, qui est responsable de cette évolution des propriétés vibratoires. Cependant, après vieillissement, la limite théorique thermoélastique n’est toujours pas atteinte et la question du mécanisme dissipatif limitant reste ouverte
The aims of this work were to evaluate the damping of the mechanical energy in the bulk metallic glasses using the model alloy Pd40Ni10Cu30P20 and to analyze the damping mechanisms in the kilohertz frequencies range at ambient temperature for a mechanical resonator with simplified shape where the characteristic length is about 1 mm. In these practical conditions, energy dissipation is related to thermoelasticity. This phenomenon is due to the heat transfer in order to equilibrate local temperature changes generated by the elastic deformation during vibration. The study of amorphous metallic alloys as mechanical resonators involved manufacturing of specific parts ; this preliminary stage has been carried out by gravitational casting in an adapted mould followed by thermal treatments and machining / polishing. The quality factor, which is the characteristic parameter of the damping, has been measured from resonant experiments using the logarithmic decrement of the free vibrations for the disc-rod shaped pieces. The annealing around the glass transition temperature led to increase the quality factor from 0,3 million to 0,8 million. This improvement is not directly related to a physical transformation of the glass occurring during the thermal treatments : the structural relaxation, which has been characterized using different methods (DTA, dilatometry, mechanical spectroscopy). The modifications of the vibratory properties are attributed to the relaxation of residual stresses which are formed during the fast cooling essential to the glass formation. However, after aging, theoretical thermoelastic limit is not reached and the final damping mechanism is still to be identified

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Dréan, Jérôme. "Mesures électromagnétiques en champ proche pour la caractérisation des materiaux non métalliques et des systèmes rayonnants." Rennes, INSA, 2007. http://www.theses.fr/2007ISAR0011.

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Abstract:

Systèmes de mesures électromagnétiques en zone de champ proche de l’objet rayonnant. Pour cela, nous avons exploité la technique de diffusion modulée et développé un dipôle élémentaire miniature alimenté par des fils électriques. Par la suite, nous avons créé une rétine pour l’intégrer à deux systèmes de mesures. Nous avons proposé un système de mesure pour cartographier en champ proche des éléments rayonnants et développé des techniques d’étalonnages. Puis, nous avons développé un système de diagnostique pour caractériser en champ proche les matériaux non métalliques. Nous avons créé des modules logiciels et matériels et élaboré des techniques d’étalonnage. Nous avons validé enfin le fonctionnement du système par des mesures sur des matériaux non métalliques tels que le bois, les matériaux composites, les laines minérales, etc. Aujourd’hui, nous proposons un système en bande X qui pourrait se décliner en bandes Ku et Ka
The recent growth in wireless communications has raised the need for developing new means of electromagnetic field measurements in the near field domain. Modulated Scattering Techniques (MST) are good candidates for such kind of measurements. We have first started by studying and developing an elementary dipole supplied through electrical wires for locally disturbing the electromagnetic field. We have created a retina and we have proposed and validated an acquisition procedure for measuring the field of the radiating elements in the near field domain with two systems. Finally, from this preliminary work, we have developed a pre-industrial system dedicated to the characterization of non metallic materials in the near field domain. We developed new measurement and calibration techniques for detecting defects in materials and continuously measuring their density distribution. Functional tests of this system have been performed with various materials. Currently, the system is really mature for industrial usage in the X band domain and may also be easily shifted to Ku and Ka band

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Othman, Mehdi. "Effet des nanograins métalliques sur les propriétés de détection des capteurs de gaz à base de WO3." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4360.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l’amélioration des performances des capteurs de gaz à base de WO3 en s’intéressant particulièrement à l’effet de l’ajout des nanoparticules métalliques sur les propriétés de détection de ces dispositifs. La démarche a consisté à évaluer puis améliorer les performances des capteurs sous différents gaz oxydants et réducteurs. Deux approches ont été menées : une approche théorique qui consiste à modéliser la résistance du capteur sous gaz et une approche expérimentale qui consiste à modifier la surface des couches sensibles par des ajouts métalliques. Le modèle ainsi développé a permis de mettre en évidence les différents paramètres intrinsèques et structuraux de la couche sensible, sur lesquels il est possible d’agir pour améliorer les performances des capteurs. La deuxième approche a consisté à ajouter des nanograins métalliques. Cette méthode montre une grande efficacité sur les performances des capteurs. Les résultats obtenus avec les nanoparticules d’or montrent en effet une amélioration de la réponse, des temps de réponse et de recouvrement ainsi que du temps de stabilisation des capteurs sous ozone. Il en est de même pour les ajouts de nanoparticules d’argent et de palladium, même si les résultats sont différents. Dans le cas de l’ajout de nanoparticules de cobalt, un phénomène singulier se manifeste par l’inversion des réponses des capteurs dans certains cas. Cette propriété peut être exploitée pour la détection sélective de différents gaz, avec la même couche sensible modifiée par l’ajout de très faibles quantités de matière
This work focuses on improving the performance of WO3-based gas sensors with particular attention to the effect of metal additives on device sensing properties. The goal is to assess and improve the performance of sensors under different oxidizing and reducing gases. Two approaches have been taken: a theoretical approach which consists in the modeling of gas sensor resistance and an experimental approach which consists in modifying the surface of the sensitive layers by metal nanograins. The developed model allowed us to highlight the various intrinsic and structural parameters of the sensitive layer, in which it is possible to act to improve the performance of the sensors. The second approach is to add metallic nanograins. This method shows high efficiency on the sensor performance. Indeed, the results obtained with the gold nanoparticles show improved response, response and recovery times, and the time stabilization under ozone. It is the same for the additions of silver and palladium nanoparticles, even if the results are different. In the case of adding cobalt nanoparticles, a singular phenomenon is manifested by the sensor responses inversion in some cases. This property can be exploited for the selective detection of different gases, with the same sensitive layer modified by the addition of very small quantities of material

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Menini, Philippe. "Du capteur de gaz à oxydes métalliques vers les nez électroniques sans fil." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00697471.

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Abstract:

Bien que développés depuis plus de 50 ans, les capteurs chimiques (au sens large) et les capteurs de gaz plus particulièrement, sont toujours aujourd'hui en plein développement. Côté industriel, le marché global des capteurs chimiques et biochimiques connait la plus forte progression (+9,6%/an) depuis la fin des années 2000 avec un volume de 15 milliards de dollars en 2010 (10% pour le seul marché des capteurs de gaz). Ces dispositifs de détection offrent potentiellement des applications dans les principaux domaines qui sont le transport, l'environnement, la santé, l'industrie et l'agroalimentaire. On conçoit dès lors, que le marché de capteurs de gaz bas coût soit florissant et plein d'avenir. Les défauts des détecteurs actuels performants et commercialisés tels que les systèmes basés sur la détection infrarouge, électrochimiques ou encore à photo-ionisation, sont leur consommation en puissance de l'ordre du Watt, leur prix de revient mais aussi la complexité de leur électronique associée. Avec l'émergence des micro/nanosystèmes, nous assistons de plus en plus au développement de dispositifs miniatures, portables, " intelligents ", intégrant le (ou les) capteurs, l'alimentation, l'électronique de traitement et bien d'autres éléments ; on parle alors de nez électroniques intégrés. Parmi les capteurs développés à ce jour, les capteurs de gaz semi-conducteurs répondent le mieux encore aujourd'hui à ces besoins avec un coût de fabrication modéré (d'autant plus faible que le nombre fabriqué sera grand) ; ils sont en effet non seulement très bien adaptés aux techniques de la microélectronique mais peuvent intégrer également une grande diversité de matériaux tels que les oxydes métalliques, les polymères semiconducteurs et autres composites. De très nombreux travaux de recherches ont été réalisés et le sont encore à ce jour pour améliorer leurs performances, toujours perfectibles notamment en termes de sensibilité, de sélectivité, de stabilité, de reproductibilité, de rév ersibilité, de temps de réponse et de recouvrement. Les trois principales voies de recherche explorées dans nos travaux sont au niveau : i) de la technologie du détecteur (optimisation des matériaux et des étapes de fabrication), ii) de son mode de fonctionnement et iii) du traitement du signal au travers de quatre thèses. Les performances de nos structures sont à ce jour très largement supérieures à celles des capteurs commerciaux de même type. Depuis 2007, une thèse a été menée en collaboration avec l'équipe MINC (Micro et Nano systèmes pour les Communications sans fil) du LAAS pour développer, en totale rupture technologique, un nouveau transducteur électromagnétique permettant la détection de gaz à distance sans fil, sans consommation d'énergie par conséquent voué au déploiement de réseau de capteurs communicants. Les prospectives de recherche à court, moyen et long termes sur les dix prochaines années sont abordées. Elles s'appuient sur trois grandes idées en totale complémentarité : i. l'intégration de nouveaux matériaux nanostructurés vers une ultra sensibilité. L'étude des phénomènes de surface et de différentes voies de transduction permettrait d'envisager de nouvelles générations capteurs pour l'environnement mais aussi pour la santé. ii. le développement de nouveaux microsystèmes multicellules de détection, permettant une grande sélectivité en jouant sur des modes de fonctionnement évolués. L'objectif est de réaliser des nez électroniques intégrés pour de multiples applications. iii. le développement de nouvelles générations de capteurs communicants sans fil pour une cartographie olfactive de l'environnement encore appelée " intelligence ambiante ".

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Matei, Ghimbeu Camelia. "Elaboration et caractérisation de couches mince d'oxydes métalliques pour la détection de gaz polluants atmosphériques." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ050S/document.

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Abstract:

La demande de capteurs de gaz performants simples, petits, et de faible coût est d'un grand intérêt si l'on prend en considération les problèmes de santé et d'environnement. C'est pourquoi nous avons décidé de développer la fabrication de couches minces d'oxydes métalliques semiconducteurs, qui présentent une bonne affinité vis-à-vis de beaucoup de gaz polluants, mais, qui, cependant, présentent un problème de sensibilité croisée et, qui, aussi, doivent fonctionner à températures élevées. Ces couches minces (SnO2, SnO2 dopé cuivre, WO3, In2O3, In2O3 dopé étain, ZnO) ont été déposées sur des plaquettes d'alumine recouverte partiellement de platine à l'aide d'une nouvelle technique de déposition: le Spray électrostatique, qui permet une grande flexibilité des paramètres de déposition (température, débit, vitesse du flux,…..). La Microscopie Electronique en Balayage et en Transmission ont révélé une nano structure homogène dont la morphologie présente la porosité désirée. Les analyses par Dispersion et Diffraction de Rayons X, ainsi que la spectroscopie Raman ont montré que ces couches minces ont obtenu la cristallinité désirée, ainsi qu'une bonne pureté, pour l'emploi en capteurs de gaz. Nous avons alors évalué les performances des couches minces pour la détection de différents gaz polluants de nature réductrice ou oxydante: H2S, SO2, NO2. De toutes les compositions étudiées, c'est l'oxyde d'étain dopé de 1% de cuivre (Cu-SnO2) qui s'est montré le plus sensible pour la détection de H2S, à basse température, sans présenter de sensibilité croisée aux deux autres gaz. Les couches minces d'oxyde de tungstène (WO3) présentent la meilleure sensibilité pour NO2, à 150°C, de toutes les compositions. Malheureusement, la réponse à NO2 interfère avec la réponse à H2S. Pour lever cette ambiguïté, on peut utiliser des couches minces d'oxyde de zinc (ZnO), qui présente une très grande sensibilité à NO2, par rapport à SO2 et H2S. Enfin, nous avons trouvé que toutes les compositions de couches minces étaient pratiquement insensibles à SO2. Sur la base de ces résultats, nous pouvons proposer la conception d'une matrice miniaturisée de capteurs permettant de détecter et de quantifier un mélange des gaz H2S/NO2
The demand of simple, small, low cost and performing gas sensors for the detection of pollutant gases is of great interest taking into consideration the health and environmental problems. For this purpose we decided to develop thin films of metal oxide semiconductors which present a good affinity to many pollutant gases, but, which, however present a problem of cross-sensitivity and, additionally, which must work at elevated temperatures. These thin films (SnO2, Cu-doped SnO2, WO3, In2O3, Sn-doped In2O3 and ZnO) have been deposited on Pt- partially coated alumina using a novel innovative technique, i.e., Electrostatic Spray Deposition allowing easy deposition parameter (temperature, flow rate, time etc.) variation. Homogeneous, nano-structured films with desired porous morphology have been obtained as revealed by Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy techniques. The microstructure studied using Energy Dispersive X-ray Analysis, X-ray Diffraction respectively Raman spectroscopy methods showed that we have successfully obtained the desired crystallinity and a good purity of the films for gas sensor use. The sensing performance of the films to different oxidizing and reducing pollutant gases (H2S, SO2 and NO2) has been yet evaluated. From all the studied films, the 1% Cu-doped SnO2 ones proves to be the most sensitive for the detection of H2S at low operating temperatures and furthermore present no cross-sensitivity for the two other gases. WO3 films presents the highest sensitivity to NO2 at 150°C compared with all the other composition films, but unfortunately the NO2 response interferes with the H2S response. To avoid this ambiguity, we can use ZnO films, which present a very high sensitivity to NO2 compared to SO2 and H2S response. Additionally, all the films were almost insensitive to SO2. On the base of these results we can propose the conception of a competitive miniaturized sensor array dedicated to detect and to quantify a H2S/NO2 mixture

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Jacob, Dominique R. "Principe de la mesure simultanée de distance et d'épaisseur de dépôts métalliques par capteur à courants de Foucault : conception et réalisation d'un dispositif." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112148.

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Abstract:

Cette thèse présente l'étude d'un dispositif, utilisant un capteur à courants de Foucault, pour la mesure d'épaisseur, métalliques déposés sur un substrat métallique. Le capteur permet la mesure, je l'épaisseur de revêtement sans positionnement précis, du capteur par rapport à la tôle. Une modélisation prenant en compte la répartition du champ dans l’espace ainsi que les caractéristiques physiques des matériaux (résistivité, perméabilité) a été effectuée. Ce modèle a été validé expérimentalement. Il permet le dimensionnement du capteur que la prise en compte, de la température, des matériaux. Une application concernant la mesure d épaisseur des revêtements; de zinc sur un rôle d'acier est exposée. Les informations du capteur sont numérisées et traitée par un micro-ordinateur pour déduire simultanément la, distance du capteur à la tôle revêtue et l'épaisseur du revêtement
This thesis presents the design of a system, using an eddy current sensor, for measuring the thickness of metallic deposits on metallic sheets. The sensor, allows the thickness measurement without an accurate position of sensor and the sheet. A model which take account of the distribution of the flux in the space and of the physical properties (resistivity, permeability) of the materials has been developed. This model has been experimentally validated. It allows to take account of the temperature and to calculate the dimensions of the sensor. An application concerning the thickness measurement of zinc deposit on a steel sheet is exposed. The informations of the sensor are digitalised and processed by a microcomputer for calculating simultaneously the distance, between the sensor and the covered sheet, and the thickness of the deposit

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Gomri, Sami. "Spectroscopie du bruit électronique dans les microcapteurs de gaz : étude théorique et expérimentale." Aix-Marseille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX11047.

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Abstract:

Les capteurs de gaz à base d'oxydes semi-conducteurs présentent un intérêt certain pour la détection des gaz polluants. Cependant, le manque de sélectivité constitue la grande limitation actuelle de ces dispositifs. Pour remédier à ce manque de sélectivité, nous nous sommes intéressés à une nouvelle technique de mesure basée sur les réponses spectrales de bruit des capteurs en présence de gaz. Dans un premier temps, nous avons commencé par nous intéresser aux sources de bruits dans les capteurs de gaz à base d'oxyde semi-conducteur. Puis, nous avons développé les premiers modèles du bruit généré par la fluctuation du nombre des molécules adsorbées appelé bruit d'adsorption-désorption. Le plus évolué de ces modèles tient compte de l'effet de l'adsorption sur le nombre et la mobilité des porteurs libres. Cette modélisation a montré l'existence d'une corrélation entre la nature du gaz détecté et le spectre de bruit d'adsorption - désorption généré dans le capteur. Sur le plan expérimental, nous avons étudié l'effet de la nature du gaz détecté sur le spectre de bruit du capteur en comparant les spectres de bruit mesurés avec différents gaz. Nos résultats expérimentaux ont confirmé que la spectroscopie de bruit pourrait être utilisée comme un moyen d'améliorer la sélectivité des capteurs de gaz

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Lemire, Céline. "Elaboration et caractérisation de films minces de WO3 en vue de leur application comme capteurs de gaz." Aix-Marseille 3, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX30050.

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Abstract:

A l'heure actuelle, où le contrôle de la qualité de l'air ambiant est une préoccupation majeure, on assiste à une évolution des méthodes de détection vers des systèmes de mesure miniaturisés où les capteurs à base d'oxydes métalliques et en particulier WO3 présentent un intérêt certain. C'est dans l'objectif d'utiliser les films minces de trioxyde de tungstène comme couche sensible dans les capteurs de gaz que ce travail a été entrepris. La méthode de préparation et le support des films ont donc été étudiés et choisis en vue de leur utilisation technologique dans des systèmes intégrés. Les films déposés au laboratoire par pulvérisation réactive radio-fréquence magnétron ont été caractérisés par différentes techniques d'analyse de surface : AFM, XPS, AES, HEELS, RHEED en considérant l'influence des conditions de préparation sur leurs propriétés physico-chimiques. En particulier, nous avons montré la nécessité de recuire après dépôt les couches d'oxyde à l'air pour stabiliser leur structure. Nous avons également étudié l'influence de proportion d'oxygène introduite pendant le dépôt sur la morphologie des films. .
Controlling of the ambient air in our environment is a demanding task of the present time. We assist to an evolution of the detection methods to miniaturized devices where the semiconductor metal oxides based sensors like WO3 seem to be the most promising materials. It's in the aim to use tungsten trioxide thin film as sensitive material that this work was done. The conditions of preparation and the substrate were chosen and studied taking into account the technologic application of integrate systems. WO3 thin films prepared in the laboratory by r. F magnetron reactive sputtering were characterized by various surface analysis techniques : AFM, XPS, AES, HEELS, RHEED in order to investigate the influence of the conditions of preparation on their properties. In particular, we have shown the necessity to annealed the oxide films after deposition to stabilize their crystallographic structure and their chemical composition. Simultaneously, we have studied the influence of the O2/Ar ratio during the deposition on the films morphology. We have shown that the grain size increases when the O2 proportion decreases. .

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Chauvin, Adrien. "Couches minces et nanofils métalliques nanoporeux : de la synthèse aux applications comme capteurs à effet SERS ou conducteur flexible transparent." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4042/document.

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Abstract:

Cette thèse se focalise sur l’étude du procédé de désalliage de couches minces d’alliages métalliques Au- Cu et Ag-Al déposés par pulvérisation cathodique magnétron. Une très large gamme de morphologie et de composition est obtenue grâce à ce procédé de dépôt. L’influence des paramètres de dépôt et des paramètres de désalliage sur la morphologie finale des couches minces nanoporeuses d’or et d’argent est étudiée. La possibilité de créer une structure lamellaire nanoporeuses d’or par la gravure chimique dans l’acide nitrique d’un empilement de couches d’or et de cuivre est également démontrée. Nous montrons aussi qu’il est possible de réaliser des réseaux bien organisés de nanofils d’or nanoporeux de plusieurs centimètres de long en combinant des dépôts sur des surfaces « template » et un désalliage par électrochimie. L’évaluation des couches minces d’or nanoporeux pour application comme capteur à effet SERS de petites molécules a été réalisée. On obtient des limites de détection de l’ordre du picomolaire (entre 10-12 et 10- 14 mol.L-1) pour la bipyridine comme molécule sonde sur des structures lamellaires d’or nanoporeux. Enfin, nous avons développé un nouveau procédé de désalliage basé sur l’utilisation de vapeur d’acide permettant la création de membranes nanomaillées d’or pour des applications comme électrodes flexibles transparentes. On atteint des performances de 44 Ω/□ avec une transmittance de 79 % avec une variation de résistance de moins de 8 % après 10 000 cycles de courbure sous une déformation de 1 %
The main objective of this thesis is to study the dealloying process of metal alloy thin films and nanowires deposited by magnetron sputtering which is a versatile process allowing growing alloys with a large panel of morphologies. We explore the influence of the deposition parameters on the morphology of the alloy films and nanowires and how in turn they impact the dealloying process. We further demonstrate that it is possible to create nanoporous lamellar films by selective etching in nitric acid of multilayered thin films consisting of stacks of gold/copper nanolayers. Furthermore, we show how by combining the deposition of gold-copper alloy by magnetron sputtering on “template” substrate and electrochemical dealloying one can create planar arrays of nanoporous gold nanowires with a tunable morphology. In term of application, the various nanoporous structures developed so far in this work are then used for the development of SERS-based sensors for the detection of small molecules. We obtain a detection limit at picomolar level (between 10-12 and 10-14 mol.L-1) with bipyridine as probe molecule using the nanoporous lamellar films. Moreover, we demonstrate a novel process based on applying dealloying using acidic vapors allowing fabricating highly flexible and transparent gold nanomesh electrodes suitable for flexible electronics. The obtained gold nanomesh electrodes may exhibit a resistivity as low as 44 Ω/□ and a transmittance of 79 % with a slight increase in resistance of less than 8 % after 10 000 bending cycles at 1 %

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Baklouti, Linda. "Capteurs à base d'assemblages discontinus organisés pour la détection spécifique de gaz." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT198/document.

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Abstract:

La détection et la surveillance des gaz est un enjeu important tant pour la sécurité industrielle que pour la protection de l’environnement et des personnes. Le dihydrogène, prend une place de plus en plus importante en tant que combustible et vecteur énergétique mais il est extrêmement inflammable et explosif dans un large domaine de 4 à 75 % dans l’air. De même, l’ammoniac est très utilisé dans l’industrie comme gaz réfrigérant ou comme élément de base pour la production chimiques d’autres composés. Ce gaz présente des risques sur l’environnement et sur les êtres vivants et peut former des mélanges explosifs avec l’air dans les limites de 15 à 28 % en volume. Les capteurs de gaz permettant d’indiquer la présence et/ou la quantification de ces gaz prennent alors toute leur importance. Dans la continuité de nos nombreux travaux sur les capteurs résistifs à base d’assemblages discontinus de nano-objets, l’objet de ce travail de thèse a été de préparer des capteurs résistifs pour la détection de H2 et NH3. Ces capteurs sont à base d’assemblages 2D de nanoparticules de compositions complexes. Trois types de nanoparticules cœur-coquille ont été synthétisés : Au@ZnO, Au@SnO2 et Au@Ag. Différentes techniques physico-chimiques (UV-Visible/TEM / DRX etc) ont permis de caractériser les particules obtenues. L’étape suivante a consisté à les assembler en monocouches compactes. Les films ont été obtenus par la méthode d’assemblage de Langmuir-Blodgett. Après transfert à la surface d’un substrat en verre supportant des électrodes inter digitées, les performances de détection des capteurs résistifs fabriqués ont été alors évaluées. Les capteurs à base de Au@ZnO et Au@SnO2 ont été testés sous H2, tandis que les capteurs à base de Au@Ag l’ont été sous NH3. Les capteurs fabriqués ont montré des performances attractives de détection de H2 et NH3 dans des gammes de concentration étendues. Une autre contribution importante de ce travail concerne la compréhension des mécanismes de détection. Diverses techniques analytiques, tels que la TPD (Température désorption Programmed) et la TPR (Température de réduction programmée) ont été utilisés pour permettre la discussion des les mécanismes impliqués
Gas sensing and monitoring are important issues for both industrial safety and protection of the environment and human beings. Dihydrogen, is increasingly used as fuel and energy carrier but it is extremely flammable and explosive in a wide range between 4 and 75% in air.Similarly, ammonia is widely used in industry as a cooling gas or as a reagent for the chemical production of other compounds.This gas presents risks to the environment and to living beings and can form explosive mixtures with air within 15 to 28% by volume.Gas sensors, indicating the presence and /or quantification of these gases, are very important.In continuation of our work on resistive sensors based on discontinuous assembly of nano-objects, the aim of this thesis was to prepare resistive sensors for the detection of H2 and NH3.These sensors are based on 2D assemblies of complex compositions of nanoparticles. Three types of core-shell nanoparticles were synthesized: Au@ZnO, Au@SnO2 and Au@Ag. Different physicochemical techniques (UV-Visible / TEM / DRX etc.) were used to characterize the particles. The next step was to assemble them in compact monolayers. The films were obtained by Langmuir-Blodgett assembling technique. Then, they were transferred to the surface of a glass slide supporting interdigitated electrodes. Sensing performances of the as-fabricated resistive sensor were evaluated.Sensors based on Au@ZnO and Au@SnO2 nanoparticles were tested towards H2, while Au@Ag based sensors were tested under NH3.The sensors showed attractive performances in H2 and NH3 detection within wide concentration ranges. Another important contribution of this work is the understanding of detection mechanisms. Various analytical techniques such as TPD (Temperature Programmed Desorption) and TPR (temperature programmed reduction) were used for the discussion of the mechanisms involved

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Legros, Philippe. "Utilisation de nanoparticules plasmoniques pour la détection de biomolécules et l'étude des fluctuations ioniques." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28373.

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Abstract:

En raison de leur petite taille, les nanomatériaux présentent des propriétés différentes par rapport à leur homologue à l’échelle macroscopique. Une oscillation collective des électrons de conduction, le plasmon, est observée lorsqu’une nanoparticule métallique (par exemple: Ag, Au, In, Cu) est irradiée à une fréquence spécifique. Dans le cadre de ces travaux de maîtrise, la conception de deux types de capteurs utilisant la plasmonique a été accomplie. Le premier capteur aura pour but de détecter des complexes immuns alors que le second aura pour but de détecter de subtiles variations chimiques. Il est possible d’utiliser la plasmonique pour étudier les variations d’indice de réfraction. La reconnaissance spécifique d’un antigène par un anticorps greffé sur une nanoparticule métallique induit un changement d’indice de réfraction local, affectant ainsi la fréquence du plasmon qui peut être mesurée en spectrophotométrie. Au cours de ce projet de maîtrise, un substrat lamellaire supportant des nanocubes d’argent immobilisés par un film de polydopamine a été préparé pour la détection rapide des complexes immuns. La répétabilité, la sélectivité et la sensibilité de ce biocapteur ont été étudiées. En raison de sa sensibilité et rapidité de mesure, ce type de substrat pourrait devenir un outil intéressant pour contrer la fraude alimentaire. En plus de pouvoir sonder le milieu environnant, les nanoparticules plasmoniques peuvent augmenter la fluorescence intrinsèque de fluorophores positionnés à proximité, ce qui a pour avantages d’augmenter la sensibilité du signal analytique et d’améliorer la photostabilité du fluorophore. La deuxième partie de cette maîtrise porte sur la conception d’une fibre optique supportant des nanoparticules fluorescentes dans le but de détecter de faibles variations chimiques dans un réseau synaptique. Pour ce faire, une nanoarchitecture plasmonique ionosensible a été développée, puis greffée au bout d’une fibre optique. Finalement, une preuve de concept a pu être réalisée afin de montrer l’efficacité et l’applicabilité de ces capteurs fibrés
Due to their relatively small size, nanomaterials display properties different from bulk material. The collective oscillation of conduction electrons, called plasmon, is observed when a metallic nanoparticle (e.g. Ag, Au, In, Cu) is irradiated at a specific wavelength. In this research project, two sensors based on plasmonic properties have been developed and characterized. The first one aims to detect immunocomplexes, while the other one aims at detecting subtle chemical variations. The first sensor will use plasmonics to detect refractive index variations. Specific recognition of an antigen by its corresponding antibody induces a local refractive index and thus affects the plasmon’s frequency, which is measured using spectrophotometry. Throughout this project, a lamellar substrate supporting silver nanocubes coated with a thin film of polydopamine has been prepared for the rapid detection of immunocomplexes. Properties such as repeatability, selectivity, and sensitivity have also been studied. Due to its sensitivity and speed of measurement, this type of substrate could become an interesting tool to fight meat fraud. In addition to being able to detect the surrounding environment, plasmonic nanoparticles can increase the intrinsic fluorescence of a fluorophore positioned nearby, which increases the intensity of the analytical signal and improves the fluorophore’s photostability. The second part of the project will focus on the conception of a fiber optic probe supporting fluorescent nanoparticles in order to detect small chemical variations in synaptic networks. For this purpose, an ionosensitive plasmonic nanoarchitecture has been developed and grafted to the end of a fiber optic. Finally, a proof of concept was done to show the efficiency and applicability of these fibered sensors.

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Khanafer, Maher. "Nanostructures métalliques organisées par auto-assemblage de polymère pour la détection d’espèces chimiques." Thesis, Troyes, 2015. http://www.theses.fr/2015TROY0003/document.

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Abstract:

Les avancées récentes de la nanofabrication ont permis de faire émerger un nouveau champ de recherche, celui des nanocapteurs. En particulier, le nanocapteur plasmonique dont le principe utilise l’effet SERS (Diffusion Raman Exaltée de Surface) commence à s’imposer. En effet, ce capteur permet d’amplifier la signature d’une molécule jusqu’à un facteur de 1012 et fournit une véritable empreinte digitale de chaque molécule. La sensibilité du capteur dépend des propriétés optiques des Nanoparticules Métalliques (NPMs) qui sont liées aux propriétés physiques et structurales de ces dernières. Ainsi, la maîtrise de la fabrication de NPMs est un réel défit pour des multiples applications nanotechnologiques. Dans ce contexte, nous avons développé une approche originale de fabrication de NPMs organisées par auto-assemblage de polymère. Il s’agit d’introduire de manière contrôlée des interactions physiques qui se manifestent lors de la fabrication par une nano-séparation de phase au sein du matériau. Ceci se traduit par un nanstructuration du polymère et une auto-organisation très spécifique du précurseur métallique qui se transforme spontanément en NPMs. Les investigations expérimentales en considérant les différents facteurs physico-chimiques impliqués, nous ont permis d’identifier les paramètres clés de cette structuration et de hiérarchiser leur influence sur les dimensions structurales et la réponse optique des NPMs. Finalement, la capacité du nanocapteur à détecter de faibles traces (<10-13 M) de polluants organiques a été démontrée
The recent advances in nanofabrication techniques have allowed for the emergence of novel sensing approaches. Amongst these various approaches, Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) via the use of plasmonic substrates has received wide-spread attention due to its many interesting proper-ties. In fact, plasmonic substrates enhance the Ra-man signal up to 12 orders of magnitude, paving the path for single molecule detection. Nevertheless, the sensitivity of this technique is strongly affected by the physical and structural properties of the metallic nanoparticles (MNPs). Thus, the mastering of the MNPs fabrication is a major challenge for various nanotechnological applications.In this context, we have developed a novel approach for the fabrication of organized NMPs through poly-mer self-assembly. The fabrication technique con-sists on controlling the physical interactions which occur during the fabrication through a nanophase separation in the polymer solution. This results in a nanostructuring of the polymer and a strong self-organization of the metallic precursor which is rapidly reduced into the MNPs. Experimental investigations of the different physical and chemical processes in play allow for a better understanding of the various keystone parameters of the nanostructuring as well as for determining their influences on the dimensions and optical response of MNPs. Finally, the fabricated plasmonic substrate demonstrated SERS limits of detection down to 10-13 M

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Achour, Bilel. "Capteurs à ondes acoustiques de surface fonctionnant à 104 et 208 MHz. : modélisation, développement et application à la détection d’ions lourds métalliques." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA1017.

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Abstract:

Les capteurs à ondes acoustiques de surfaces (SAW : Surface Acoustic Waves) présentent de nombreux avantages, dont une grande sensibilité, un paramètre clé dans diverses applications. Dans cette thèse, deux voies sont explorées pour améliorer la sensibilité des dispositifs SAWs : le passage en mode de Love, avec une couche guide d’onde en résine époxyde SU-8, et la montée en fréquence de 104 à 208 MHz. Avant de réaliser de tels dispositifs en salle blanche puis de les utiliser en tant que capteurs chimiques, des simulations numériques ont été entreprises, en utilisant tout d’abord le logiciel MATLAB, puis par la méthode des éléments finis, via le logiciel COMSOL Multiphysics. L’épaisseur optimale de la couche guide d’onde, permettant un gain important en sensibilité, a été estimée. Un écart entre l’expérience et la simulation a été trouvé soulignant la nécessité de poursuivre les phases d’optimisation dans cette voie. Une confrontation calculs/expériences a été menée avec succès pour les structures SH-SAW. Ces dispositifs ont été fonctionnalisés avec un dérivé d’anthracène pour détecter les ions zinc en milieu aqueux. Les résultats gravimétriques ont montré un gain en sensibilité d’un facteur 2.3, en augmentant la fréquence de travail de 104 MHz à 208 MHz
Surface Acoustic Wave (SAW) sensors have many advantages mainly a high sensitivity, which is a key parameter in various applications. Two strategies were explored, in this thesis, to enhance the sensitivity of SAW devices: switching to Love mode, with a waveguide layer in SU-8 epoxy resin, and frequency increase from 104 to 208 MHz. Prior to the realization of such devices in a clean room and their further use as chemical sensors, numerical simulations were done, first with MATLAB software, and then with the finite element method, via COMSOL Multiphysics software. The optimum thickness of the waveguide layer, allowing a significant gain in sensitivity, was estimated. A disagreement between experience and simulation was found highlighting the need to continue optimization steps. A confrontation between calculations / experiments was carried out for the SH-SAW structures. These devices were functionalized with an anthracene derivate for zinc ions detection in aqueous media. Gravimetric results indicate that increasing the operating frequency from 104 MHz to 208 MHz permits a gain in sensitivity by a factor of 2.3

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Pally, David. "Fonctionnalisation électrochimique de matériaux carbonés : application à la détection de micropolluants métalliques : nickel et plomb." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2089/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse portent sur l'élaboration de capteurs électrochimiques pour la détection de micropolluants mis sous surveillance par la Directive Cadre sur l'Eau (DCE/200/60/CE) tels que Ni(II) et Pb(II). Actuellement, le contrôle des eaux est effectué par prélèvements cependant les méthodes d'analyses sont longues et coûteuses et les seuils de concentration très faibles imposés par la loi, nécessitent d’avoir recourt à d’autres types d’équipements, tels que les capteurs électrochimiques. L'amélioration indispensable de leur sensibilité et de leur sélectivité peut être atteinte par le choix du matériau d'électrode et de sa fonctionnalisation de surface. Ces capteurs ont pour objectif, à terme, d’analyser la qualité des eaux sur site en continu ou semi-continu. Dans le cas de l'étude de la sélectivité, les sels de diazonium ont été choisis pour le greffage des fonctions benzamides oximes, complexantes du Ni(II). Cette molécule n'ayant jamais été étudiée électro-chimiquement, son domaine d'électro-activité et les mécanismes d'oxydation ont été étudiés. Les électrodes greffées ont permis la détection électrochimique et montrent une sélectivité pour le Ni(II), en présence d'interférents comme Pb(II) et Cu(II). Cette étude a prouvé que les amines aromatiques et aliphatiques peuvent être greffées par oxydation en milieux aqueux. Les électrodes ainsi fonctionnalisées ont montré que la mobilité des fonctions complexantes, via la structure et la longueur du squelette carboné, influence la limite de détection des capteurs, les chaînes aliphatiques complexant particulièrement bien les cations métalliques. Enfin, l’influence de différentes formes allotropiques du carbone, utilisées en tant que phases actives d’électrodes sérigraphiées, a été étudié. Des électrodes composées de différentes formes allotropiques de carbones ont été fonctionnalisées par des sels de diazonium et utilisées pour la détection du Pb(II). Les résultats montrent que certains matériaux carbonés, comme les nanotubes de carbone, améliorent les propriétés électro-catalytiques des capteurs
This work is focused on the elaboration of electrochemical sensors for Ni(II) and Pb(II) micropollutants detection, targeted by the Water Framework Directive (WFD 2000/60/CE). Currently, water supervision is carried out by sampling and analytical equipments, however these methods are too long and too expensive, the very low concentration limits imposed by laws, needed to be reached using other kind of equipments such as electrochemical sensors. The sensitivity and selectivity of these sensors can be improved by the choice of the electrode materials and their surface functionalization. The aim of these sensors is to make possible the water quality analysis on site, continuously or semi-continuously. The selectivity was reached by grafting diazonium salts composed of benzamide oxime functions, complexing Ni(II). The electro-activity area and the oxidation mechanisms of this molecule were investigated. It is to be underlined that the electrochemical behavior of this molecule has never been studied in the litterature. The grafted electrodes were used for the electrochemical detection, and they turned out to be selective for Ni(II) detection in the presence of both Pb(II) and Cu(II). To improve the sensitivity of these sensors, the mobility of the complexing function is important. This study shows the possibility to graft aliphatic and aromatic amines via oxidation reactions in aqueous media. These electrodes revealed better analytical performances for the sensors grafted by aliphatic amines through the mobility of the carbon chains complexing metallic cations. Finally, the influence of the different allotropic kind of carbons, used as screen printing electrodes, were compared. These electrodes, functionalized with diazonium salts and used for the detection of the Pb (II) showed that some carbonaceous materials such as carbon nanotubes, improve the electro-catalytic properties of the sensors

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Butet, Jérémy. "Diffusion de second harmonique par les nanoparticules métalliques à symétrie sphérique." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10115/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse a porté sur l’étude de la génération de second harmonique par lesnanoparticules métalliques. La présence de résonances de plasmon de surface localisées dans lesnanoparticules métalliques accroit la section efficace non linéaire et le but de ce travail a été decomprendre comment ce couplage peut être mis à profit. D’un point de vue fondamental, lacomparaison entre expérience et théorie a permis de mettre en évidence le mode d’émissionoctupolaire ainsi que de pondérer les contributions de surface et de volume au signal total émis.Il a également été démontré que des profils de Fano non linéaire pouvaient être observés dans lecas de nano-objets très simples. Des applications pratiques, telle que les capteurs plasmoniques,ont été abordées montrant que les propriétés intrinsèques de la génération de second harmoniqueoffrent plusieurs avantages et augmentent la sensibilité de tels capteurs. Des mesuresexpérimentales ont également été effectuées sur des nanoparticules d’or uniques enfermées dansune matrice homogène, ouvrant la voie pour une compréhension plus fine de l’impact de lamorphologie des nanoparticules sur leur réponse non linéaire
This work is devoted to the study of the second harmonic scattering from spherical metallicnanoparticles. The optical properties of noble metal nanoparticles are known to be dominated bythe localized surface plasmon resonances which increase the second harmonic intensity. From afundamental point of view, the octupolar emission mode is revealed for the first time bycomparison between experiments and theory. The origin of the second harmonic generation(SHG) in metallic nanoparticles is discussed showing that bulk contributions are needed. It wasshown that Fano profiles can be observed in a very simple configuration. Practical applicationsare also addressed demonstrating that the properties of SHG increase the plasmonic sensorperformances. The second harmonic generation form single gold nanoparticles embedded in ahomogeneous medium is also reported for the first time paving the way toward a betterunderstanding of the morphology impact on the nonlinear response of metallic nanoparticles

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Guessous, Ai͏̈cha. "Microgénérateurs et microcapteurs chimiques à base de verres conducteurs." Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20125.

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Abstract:

Les materiaux vitreux grace a leurs proprietes particulieres se pretent bien a l'elaboration de dispositifs electrochimiques tels que les microbatteries et microcapteurs chimiques. Au cours de ce travail, plusieurs materiaux vitreux ont ete selectionnes et elabores sous forme de films minces afin de constituer les microcomposants (electrolytes, elecrodes, membranes ionosensibles) de nos dispositifs. Leurs caracteristiques physicochimiques ont ete etudiees ainsi que leurs proprietes electrochimiques. Des systemes multicouches ont ete elabores afin de demontrer la faisabilite de l'utilisation des films minces vitreux. Des microgenerateurs tout solide ont ete testes ainsi que des microcapteurs destines a detecter des ions (na#+, hg#2#+) en solution

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Moreau, Hélène. "Etude du couplage électromagnétique entre calottes sphériques métalliques. Application à la calibration de radars imageurs." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30201.

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Guillot, Nicolas. "Propriétés optiques de nanoparticules métalliques et application aux nanocapteurs par exaltation de surface." Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844312.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce manuscrit a permis de mettre en lumière les différentes possibilités menant à l'optimisation de l'efficacité de capteurs basés sur la résonance de plasmons de surface localisé (RPSL) et fabriqués par des techniques contrôlant précisément la géométrie des nanostructures métalliques. L'accent a été mis plus particulièrement sur les capteurs par RPSL et sur les capteurs par diffusion Raman exaltée de surface (DRES). Le premier chapitre a rappelé les paramètres clés menant à l'optimisation recherchée, i.e., la nature du métal, la taille de la nanoantenne, sa forme, son milieu environnant, la polarisation du champ électrique incident, la séparation entre les nanoparticules et la présence d'ordres supérieurs. Le second chapitre s'est davantage centré sur les capteurs DRES en exposant le principe et les possibilités d'optimisation de leur signal dans le cas de rangées de nanostructures d'or. Le chapitre 3 s'est consacré à l'observation de l'allure du champ électromagnétique local (amplitude et longueur de décroissance) par l'étude du couplage champ proche entre les nanoparticules d'or.

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Ben, Jrad Amani. "Nouvelles sondes électrochimiques pour le marquage de biocapteurs d'affinité." Thesis, Perpignan, 2019. http://www.theses.fr/2019PERP0038.

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Abstract:

Aujourd’hui, les résidus de médicaments constituent une nouvelle menace pour les ressources en eau. En 2015, deux hormones estrogéniques : l'estradiol et l'éthinylestradiol ont été mentionnées sur la liste de surveillance établie en appui à la législation environnementale européenne (directive-cadre sur l'eau), visant à préserver la qualité des eaux. Dans ce contexte, un outil analytique de type aptacapteur électrochimique pour la détection de ces substances dans l’eau a été développé. Ce capteur possède comme élément de reconnaissance un aptamère spécifique de l’estradiol, décrit dans la litéraure, et marqué par des complexes métalliques électroactifs comme sondes redox. Ces complexes sont formés par un ligand tétradentate (N2O2) de type Salen/Salan lié à un groupe fonctionnel maléimide. Cette fonctionnalisation maléimide est essentielle pour la fixation des complexes redox sur l'aptamère préalablement modifié avec un groupe thiol. Des complexes de cuivre et d’oxovanadium ont été synthétisés et caractérisés montrant des propriétés électrochimiques intéressantes. Le marquage de l’aptamère par ces complexes nous a permis de constater l’instabilité du ligand salen par rapport à son dérivé réduit, le ligand salan. La conception de l’aptacapteur a été réalisée en immobilisant l’aptamère marqué au complexe oxovanadium salan sur une électrode de carbone sérigraphiée. Les résultats de la détection de l’estradiol ont montré que le capteur fonctionne selon un système de type ON/OFF et que le signal mesuré varie en fonction de la concentration de la cible dans l’échantillon. Le procédé de marquage d’aptamères développé dans cette thèse offre une alternative aux techniques classiques et ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de nouveaux capteurs d'affinité
Nowadays, drug residues present a new threat as pllutant of water resources. In 2015, two estrogenic hormones: estradiol and ethinyl estradiol, were mentioned on the watch list established in support of European environmental legislation (Water Framework Directive), which aims to protect the water quality. In this context, we have developed a redox-labeled electrochemical aptasensor for the detection of these pharmaceutical substances in water. These sensors are based on the use of an estradiol-specific aptamer as a recognition element and electroactive metal complexes as redox probes. These complexes are formed by a tetradentate ligand (N2O2) of Salen / Salan type linked to a maleimide functional group. This maleimide moiety was essential for the attachment of redox-complex to the aptamer previously modified with a thiol group. Copper and oxovanadium complexes have been synthesized and characterized showing interesting electrochemical properties. The labeling of the aptamer by these complexes highlighted the instability of the salen ligand compared to its reduced derivative, the salan ligand. The design of the aptasensor was achieved by immobilizing the oxavanadium salan-labeled aptamer on a screen-printed carbon electrode. The results of estradiol detection showed that the sensor behaves as an ON / OFF system and that the output signal is corrolated to the concentration of the target in the sample. This new type of aptamer labeling, developed in this thesis, offers an alternative to con. The labelling method developed in this thesis offers an alternative to classical techniques and opens new perspectives for the development of new affinity sensors

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Gautier, Corinne. "Contribution au développement de détecteurs photovoltai͏̈ques à base de séléniure de plomb par EJM." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20115.

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Abstract:

La premiere partie de ce manuscrit correspond a la realisation de l'heterostructure p-pbse / caf#2 // si (111) par epitaxie par jets moleculaires. Quelques rappels concernant la technique d'epitaxie, les caracterisations associees ainsi que les proprietes des materiaux etudies sont tout d'abord presentes. Ensuite, les differentes analyses montrent que les premieres etapes sont correctement maitrisees. Les proprietes structurales de la couche de pbse ont pu etre optimisees mais le controle des caracteristiques electriques, en dopant le materiau de type p par ecart a la stchiometrie, presente des difficultes. De plus, les analyses de surface montrent que la couche de pbse s'oxyde lorsqu'elle est exposee a l'air. La seconde partie concerne la passivation de surface des couches de pbse. Tout d'abord, l'etude bibliographique met en evidence les avantages des methodes de sulfuration par voies chimique et electrochimique. L'application de ces techniques sur les couches de pbse est alors etudiee et montre la substitution, a la surface, du selenium par le soufre. De plus, une desoxydation prealable est necessaire, qui est facilement realisee par voie chimique. Un effort est porte sur la comprehension des phenomenes observes a la surface de la couche de pbse.

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Cali, Christophe. "Capteurs chimiques à base de verres chalcogénures destinés à la détection des ions cuivre et sulfures. Etude des mécanismes à l'interface et mesures "in situ" dans les eaux naturelles." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20058.

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Montméat, Pierre. "Rôle d'éléments métalliques sur les mécanismes de détection d'un capteur de gaz à base de dioxyde d'étain. Application à l'amélioration de la sélectivité à l'aide d'une membrane de platine." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00125693.

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Abstract:

Ce travail est relatif au développement de microcapteurs de gaz sélectifs. De façon générale, ces dispositifs sont composés d'un oxyde semi-conducteur, le dioxyde d'étain, associé à deux électrodes métalliques. L'objectif de l'étude est double, d'une part, améliorer la sélectivité par dépôt de filtre catalytique métallique, et d'autre part mieux appréhender les interactions entre l'oxygène, les métaux qu'ils soient utilisés sous forme d'électrode ou de membrane et le dioxyde d'étain.

Le dépôt d'un film mince de platine sur une couche épaisse de 20 μm de dioxyde d'étain a permis d'améliorer la sélectivité du dispositif au CH4 en présence de C2H5OH et de CO. En revanche, lorsqu'il a été déposé à la surface d'une couche mince de 70 nm de dioxyde d'étain, le film mince de platine n'a pas rendu possible l'amélioration de la sélectivité du matériau sensible.

Par la suite, notre démarche a consisté à évaluer les propriétés physico-chimiques de chaque constituant du dispositif à savoir le dioxyde d'étain, le métal ou l'association des deux. Pour cela, nous avons fait appel à différentes techniques couramment utilisées pour la caractérisation des interactions gaz – solide telles que la catalyse, la calorimétrie ou la mesure électrique. Des effets de synergie entre le métal et l'oxyde vis-à-vis de l'adsorption et des effets électriques de l'oxygène gazeux ont pu être mis en évidence. Ces résultats ont été exploités pour proposer un mécanisme permettant d'expliciter les phénomènes électriques qui interviennent lors de la chimisorption d'oxygène à la surface d'un système regroupant le dioxyde d'étain et un métal. Ce modèle a été confronté aux résultats expérimentaux relatifs à l'influence de l'épaisseur du dioxyde d'étain sur les réponses électriques sous gaz réducteur des capteurs de gaz.

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Coubes, Christine. "Maitrise simultanée de la perméabilité magnétique et de la conductivité électrique des pièces métalliques (cibles et circuit magnétique) utilisées pour application dans le domaine des capteurs électromagnétiques de position." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0073.

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Abstract:

L'objet de la thèse est de mettre en évidence l'influence de la perméabilité magnétique et de la conductivité électrique des éléments métalliques d'un capteur électromagnétique de position (cibles, circuit magnétique, enveloppe de protection) sur le comportement de ce dernier. Pour être en mesure d'agir séparément sur ces deux paramètres (μ et σ), un nouveau type de cible a été introduit : la cible multicouche; une telle cible est composée d'un cœur magnétique recouvert par une enveloppe conductrice amagnétique. L'influence de la perméabilité magnétique et de la conductivité électrique d'une cible multicouche sur la réponse d'un capteur de proximité a été étudiée par calcul numérique, en utilisant le logiciel Maxwell appliqué à des structures 3D avec symétrie de rotation. Les résultats sont comparés à ceux obtenus pour le même capteur mais travaillant avec une cible classique (homogène). Les résultats obtenus par calcul numérique ont été vérifiés par voie expérimentale. La variation de la grandeur réduite L/Linf en fonction de la distance Dcc entre le capteur et la cible est fortement non-linéaire et elle est décrite par une équation du type Weibull: L/Linf= d+a*exp(b*Dcc^c)
The subject of this thesis is to bring to the fore the influence of the magnetic permeability and the electrical conductivity of the different metallic components of an electromagnetic position sensor (targets, magnetic core, protective casing) on its response. In order to act separately on these two parameters (μ and σ), a new type of target bas been introduced: « the multilayer target ». Such a target is composed of a magnetic core covered by an amagnetic conductive casing. The influence of the magnetic permeability and the electrical conductivity of a multilayer target on the response of a proximity sensor bas been studied by numerical calculation, using the Maxwell software applied to 3D geometries with an axis of revolution. The results have been compared to those obtained for the same sensor, but working with a classical target (homogeneous). The study has been carried out by stages, considering different systems with an increasing complexity: the « coil / target » system, the « coil 1 target 1 magnetic core » system, than the «sensor with metallic protective casing » system. The results obtained by numerical calculation have been confirmed by experimental means. The variation in the ratio L/Linf as a function of the distance Dcc between the sensor and the target is strongly non-linear, and can be described by a « Weibull »-like equation: L/Linf= d+a*exp(b*Dcc^c)

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Kayser, Patrick. "Etude des conditions d'élaboration d'antimoniures polyalcalins : Matériaux pour la photoémission : étude de l'action d'espèces gazeuses sur des couches métalliques et d'oxydes semi-conducteurs : Matériaux pour capteurs de sodium et de phosphine." Bordeaux 1, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR10627.

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Abstract:

Etude des antimoniures polyalcalins (na-k)::(3)sb et (na-k-cs)::(3)sb. Proprietes electriques et cristallochimiques de couches minces et epaisses d'or et d'antimoine, soumises a l'action de vapeurs de sodium. Proprietes electriques d'oxydes mixtes de fer et d'elements alcalino-terreux, soumises a la phosphine. Hypotheses concernant l'action des gaz reducteurs

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Jérisian, Robert. "Comportement de frittés et de films d'oxyde de titane en présence de mélanges gazeux CO-CO2-O2-Ar hors équilibre thermodynamique : mise au point de capteurs résistifs pour la régulation de combustions." Tours, 1990. http://www.theses.fr/1990TOUR4003.

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Abstract:

Des capteurs en TiO2, sous forme de céramique, de couche épaisse obtenue par sérigraphie et de couche mince obtenue par pulvérisation cathodique, ont été étudiés sous l'action de flux gazeux en CO-CO2-O2-Ar hors équilibre thermodynamique. En régime stationnaire sous atmosphère oxydante autour de 600oc la résistance des capteurs suit la loi Po2 ½ P0,5/pco0,5 et autour de 830 oc la loi Po2 ½ Pc0 1/2 5. Sous atmosphère réductrice, dans l'intervalle de 600 à 830 oc, la réponse des échantillons massifs suit la loi (p c o 2/ p c o) 0,5 et celle des couches la loi fp o 2 0, 5 avec f fonction du taux de recouvrement (o a d s/sites de surface). En régime transitoire le temps de réponse des films de tio 2 dépend, lors d'un échelon de o 2, de la vitesse de diffusion de o 2 à travers la couche et, lors d'un échelon de Co, de l'interaction gaz-solide. Les couches obtenues par pulvérisation cathodique ont des constantes de temps de réponse de l'ordre de 30 MS.

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Malinowski, Grégory. "Transport dépendant du spin et couplage d'échange : de la jonction tunnel au capteur magnétique intégré." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008797.

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Abstract:

Dans une première partie, les propriétés cristallographiques et magnétiques de couches minces X/IrMn et X/IrMn/Y (X,Y= Co et/ou Py) sont présentées. Le magnétisme est expliqué à l'aide de modèles micromagnétiques. La différence de couplage d'échange aux interfaces X/IrMn et IrMn/Y est indépendante de la microstructure et uniquement liée à l'ordre d'empilement des couches. Il est démontré que déposer une couche antiferromagnétique sur une couche ferromagnétique est totalement différent d'un point de vue magnétique de l'opération inverse. Dans une seconde partie, la bicouche IrMn/Co est utilisée comme couche de détection dans une jonction tunnel magnétique pour réaliser un capteur de champ magnétique linéaire et réversible dans la gamme –50 et 50 Oe. Un choix judicieux des paramètres de la jonction tunnel a permis de rendre la sensibilité du capteur indépendante de la température. Sur cette base, un démonstrateur de capteur magnétique avec son électronique de traitement est réalisé.

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Odziomek, Mateusz Janusz. "Colloidal Synthesis and Controlled 2D/3D Assemblies of Oxide Nanoparticles." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN092/document.

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Abstract:

La nanotechnologie est devenue un domaine clé de la technologie du XXIe siècle. L’important développement des approches pour la synthèse des nanoparticules (NPs) avec une composition, une taille et une forme désirées rend compte du potentiel de leur utilisation comme « blocs de construction » pour des structures de plus grande échelle. Cela permet d’envisager à la fois la fabrication de matériaux fonctionnels et de dispositifs directement à partir de colloïdes par approche ascendante et la conception de matériaux sur plusieurs échelles de grandeur. Le procédé utilise l'assemblage ou l'auto-assemblage de NPs et conduit à des matériaux avec des architectures différentes notamment 1D (bâtonnets), 2D (films) ou 3D (super-réseaux ou gels). Cependant, la plupart des assemblages 3D sont limités à l'échelle micrométrique et sont difficiles à contrôler. Pratiquement, la seule voie permettant la préparation de structures 3D macroscopiques à partir de NPs est la gélification et la préparation d'aérogels. Une voie alternative consiste à disperser les NPs dans une matrice, conduisant ainsi à un matériau composite massif, avec des NPs non agrégées distribuées de manière homogène.Le présent travail est consacré au développement de matériaux à partir de NPs d'oxydes métalliques (principalement Y3Al5O12: Ce et Li4Ti5O12) de différentes dimensions et pour diverses applications. La première partie de ce travail décrit la synthèse de NPs de YAG: Ce et de LTO par approche glycothermale. Dans le cas du YAG: Ce, les conditions de réaction ont été ajustées de façon appropriée pour obtenir des nanocristaux (NCs) non agrégés de quelques nanomètres. Des solutions colloïdales de différentes concentrations contenant de tels NCs ont été utilisées, pour la fabrication par la technique de « spin-coating », de films minces avec une épaisseur contrôlable. A l’inverse, la synthèse de LTO conduit à des NPs agrégées dans une structure hiérarchique très bénéfique pour les batteries au lithium. La grande surface spécifique et la porosité du matériau obtenu assurent en effet un échange efficace des ions lithium entre l'électrolyte et le matériau d'anode.Par ailleurs, les NCs de YAG: Ce ont été utilisés pour la préparation de matériaux monolithiques de grande taille avec une porosité et une transparence élevées. Pour cela, la solution colloïdale de NCs a été gélifiée par le changement brusque de la constante diélectrique du solvant de dispersion des NCs. Les gels ainsi obtenus ont été par la suite séchés de manière supercritique, donnant ainsi des aérogels à base de NPs de YAG:Ce, avec une porosité et une transparence élevées. La même approche s'est avérée appropriée pour d'autres systèmes à base de NPs de GdF3 ou de mélanges de NPS de YAG: Ce et de GdF3.Alternativement, les NPs de YAG: Ce ont été incorporées dans des aérogels de silice formant ainsi des aérogels macroscopiques robustes et hautement transparents présentant les propriétés des NPs incorporées. Ces aérogels composites ont été utilisés en tant que nouveaux types de capteurs pour les rayonnements ionisants de basse énergie dans les liquides ou les gaz. Leur porosité élevée permet un contact optimal entre l'émetteur radioactif et le scintillateur assurant ainsi une bonne récupération de l'énergie radioactive
Nanotechnology has become a key domain of technology in XXI century. The great development of the synthetic approaches toward nanoparticles (NPs) with desired composition, size and shape expose the potential of their use as building blocks for larger scale structures. It allows fabrication of functional materials and devices directly from colloids by bottom-up approach, thus involving possibility of material design over several length scales. The process is referred to NPs assembly or self-assembly and leads to materials with varying architectures as for instance 1D (rods), 2D (films) or 3D (superlattices or gels). However most of 3D assemblies are limited to the micrometric scale and are difficult to control. Practically the only route allowing preparation of macroscopic 3D structures from NPs is their gelation and preparation of aerogels. As an alternative, NPs can be embedded in some matrix creating bulk composite material, with homogenously distributed non-aggregated NPs.Therefore, this work is devoted to development of materials with different dimensionalities for various applications from metal oxides NPs (mainly Y3Al5O12:Ce and Li4Ti5O12). The first part describes the syntheses of YAG:Ce and LTO NPs by glycothermal approach. In the case of YAG:Ce, the reactions conditions were appropriately adjusted in order to obtain non-aggregated nanocrystals (NCs) of few nanometers. The colloidal solution containing such NCs with different concentration was used for fabrication of thin films with controllable thickness by spin-coating method. Contrary, the synthesis of LTO led to aggregated NPs with hierarchical structuration which was highly beneficial for Li-ion batteries. The large surface area and porosity ensured efficient exchange of Li ions between electrolyte and anode material. Furthermore, the YAG:Ce NCs were used for preparation of macroscopic monoliths with high porosity and transparency. For that reason, colloidal solution of NCs was gelled by the abrupt change of solvent dielectric constant. The gels were further supercritically dried yielding YAG:Ce NPs-based aerogels with high porosity and transparency. The same approach turned o be appropriate for other systems like GdF3 or hybrid aerogels of YAG:Ce and GdF3.Alternatively, YAG:Ce NPs were incorporated into silica aerogels forming robust macroscopic and highly transparent aerogels exhibiting properties of incorporated NPs. They served for novel type of sensors for low-energy ionizing radiation in liquids and gases. Their high porosity assured well-developed contact between radioactive emitter and the scintillator ensuring good harvesting of radioactive energy

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Berthelot-Richer, Renaud. "Réduction des vibrations d’un capteur électromagnétique héliporté." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/7725.

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Abstract:

Ce mémoire présente la conception d’une suspension aux basses fréquences servant à isoler un récepteur électromagnétique des vibrations. Ce récepteur est installé sur une plateforme de support située au centre d’un anneau transmetteur de 30 mètres de diamètre suspendu à un hélicoptère. La suspension isole le récepteur des vibrations de la plateforme. Des gréements connectent la plateforme à l’anneau transmetteur et à l’hélicoptère. Le système à l’étude sert à effectuer de l’exploration géophysique par la méthode électromagnétique. La réduction des vibrations du récepteur permet une diminution du bruit électromagnétique qui est couplé à ces vibrations. Ce couplage est principalement causé par les rotations du récepteur dans le champ magnétique terrestre. La diminution du bruit électromagnétique permet de discerner la réponse du sol qui autrement serait cachée par le bruit. La suspension agit comme un filtre passe bas et empêche les vibrations de la plateforme d’être transmises au récepteur à partir d’une certaine fréquence. Le projet de recherche vise à l’amélioration d’une suspension de référence. Cette suspension est non métallique et comporte deux étages. Le premier étage isole des translations et consiste en des cordes élastiques de type « bungee ». Le deuxième étage isole des rotations à l’aide de cordes rigides. Un prototype de cette suspension a permis d’atténuer suffisamment les vibrations et le bruit électromagnétique pour discerner la réponse du sol à partir de 15 Hz. Le nouveau concept de suspension devrait permettre d’isoler le récepteur de manière plus efficace et ainsi de pouvoir discerner la réponse du sol à partir de 6 Hz. Cette basse fréquence permet entre autres de mieux discerner les corps conducteurs enfouis sous un mort-terrain conducteur. La suspension de référence a d’abord été utilisée pour développer et valider une méthodologie de simulation. Cette suspension a été caractérisée à l’aide d’essais de vibrations au sol, mettant en évidence différents couplages entre les rotations et les translations du système. La suspension a ensuite été modélisée par la méthode des éléments finis en utilisant le logiciel Ansys Workbench. La méthodologie de simulation développée est prédictive puisque celle-ci est basée sur la caractérisation des éléments fondamentaux du système, dont les cordes élastiques. Le modèle a permis de calculer des fréquences naturelles du système ayant un écart maximal de 8 % par rapport aux résultats expérimentaux. La méthodologie de simulation a par la suite été appliquée à différents concepts d’isolateur dans une analyse comparative. Alors que la suspension de référence atteignait un certain niveau d’isolation à 15 Hz, la nouvelle suspension atteint ce même niveau d’isolation à 6 Hz, selon la simulation. Le bruit électromagnétique devrait donc être assez faible pour pouvoir discerner la réponse du sol à partir de 6 Hz. Le nouveau concept consiste en un système à trois étages d’isolation en rotation et deux étages en translation. Un équilibrage précis du récepteur permettrait de réduire grandement certains couplages, diminuant les vibrations. Une diminution de masse du récepteur et de la suspension affecte peu les performances et est donc souhaitable pour réduire la masse totale du système. Des modifications aux gréements sont aussi proposées pour rigidifier les modes en rotation de la plateforme de support du récepteur.

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Santander, Eduardo. "Étude et modélisation de capteurs inductifs industriels pour la mesure de déplacement à travers la paroi d'une enceinte métallique étanche." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066313.

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Abstract:

Pour assurer le bon fonctionnement d'une centrale thermique nucléaire, il est indispensable que les paramètres lies aux divers mécanismes internes au réacteur (position des absorbants de contrôle, vitesse de rotation des pompes, position des vannes de régulation. . . ) Puissent être connus avec précision et fiabilité. Cependant, le réacteur est toujours entoure d'une enceinte métallique de confinement très épaisse dont le rôle est d'éviter la propagation des radiations issues de la fission nucléaire vers l'extérieur, et qui permet au fluide caloporteur de circuler vers les dispositifs consommateurs d'énergie (échangeurs, turbines, etc. . . ). L'ensemble des mouvements est imprime aux divers organes mobiles internes par l'intermédiaire de coupleurs electromagnetiques, sans la moindre liaison mécanique avec le milieu extérieur. La mesure des déplacements mécaniques qui se produisent a l'intérieur de cette cuve protectrice nécessite par conséquent l'utilisation d'un dispositif capable d'effectuer une détection a travers la paroi métallique de cette enceinte. Le principe de mesure qui a été retenu est celui d'un capteur magnétique inductif car il peut fonctionner dans des conditions d'environnement très difficiles. Cette thèse présente l'aspect théorique lie a la recherche d'un modèle physique original, qui permet a la fois d'interpréter les phénomènes electromagnetiques mis en jeu, et qui facilite la recherche et l'optimisation de la structure même du capteur

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Carignan, Jean. "Étude de faisabilité d'un capteur inductif pour la mesure de température de surface des objets métalliques." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 1998. http://depot-e.uqtr.ca/4748/1/000642387.pdf.

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Yoboue, N'Goran Pamela Marie Josephe. "Etude technologique pour l'amélioration des performances d'un capteur à gaz à oxyde métallique : développement d'une plateforme chauffante et intégration de couche sensible nanostructurée." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/911/.

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Abstract:

Avec les préoccupations actuelles de protection de l'environnement et des personnes, le développement des capteurs de gaz à base d'oxyde métallique connaît un essor grandissant. Force est de constater que les capteurs commercialisés aujourd'hui présentent des performances mitigées avec une température de fonctionnement limitée à 450°C. Malgré une sensibilité intéressante avec des seuils de détection autour de quelques ppm, ils présentent une faible sélectivité et de grandes instabilités ; ce qui limite leur utilisation à de simples détecteurs. Ces imperfections sont d'ailleurs le moteur de nombreux travaux de recherche notamment sur le développement de nouveaux matériaux de détection mais aussi de nouveaux transducteurs. Le but de cette thèse est de prouver qu'il est possible de bien améliorer les performances de ces capteurs à oxydes métalliques notamment sur les aspects consommation, stabilité mécanique et électrothermique. Pour cela notre travail a consisté dans un premier temps à redéfinir un nouveau design puis à optimiser les procédés technologiques pour réaliser des plateformes chauffantes "haute-température". Nous avons réussi à développer une structure capable de fonctionner jusqu'à 600°C avec une puissance convenable (<80mW) et une remarquable stabilité mécanique et électrique. Ensuite nous avons travaillé sur l'optimisation du procédé jet d'encre comme nouvelle technique d'intégration de couche sensible beaucoup plus robuste et reproductible que les techniques de dépôt actuelles. Les premiers essais ont été effectués avec du ZnO nanoparticulaire et ont montré des résultats prometteurs notamment pour l'intégration de différents matériaux d'un futur multicapteur
In recent years, the development of metal oxides gas sensors has experienced a considerable growth because of an interest more and more important in the protection of environment and people safety. Thanks to technological advances in microelectronics that promote better performances, low costs in terms of consumption and production, these sensors can be used for monitoring air quality in many fields such as transport, industry or housing environment. It is clear that metal oxide sensors sold today present mixed performances. Indeed, despite an interesting sensitivity with a detection threshold around the ppm, those sensors also have low selectivity and great instability, which limit their use to simple detectors. For that matter, these imperfections are the motor of many researches including development of new sensing materials but also new transducers. The goal of this thesis is to prove that it is possible to improve the performances of those metal oxide gas sensors especially on aspects of consumption (<80mW) with a remarkable mechanical stability and electrothermal stability up to 600°C. For that, our work consisted firstly to redefine a new design and then to optimize technological process to develop high-temperature microhotplate. Then we worked on the optimization of ink jet process as a new technological way to integrate nanoparticular sensitive materials; a way much more reproducibly than current deposition techniques. The first tests were conducted with ZnO nanoparticles and have shown promising results especially for flexible integration of various sensing materials for new multisensors

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Dolay, Aurélien. "Développement et caractérisations de fibres piézoélectriques à âme métallique pour applications aéronautiques." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00991950.

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Abstract:

Pour les applications aéronautiques, les fibres en céramique piézoélectrique à âme métallique permettent d'imaginer des solutions pour avoir des dispositifs actifs et des capteurs complétement intégrés dans des structures, telles que les composites renforcés par des fibres.La démarche de cette étude est d'élaborer et de caractériser de telles fibres qui présentent de nombreux avantages : l'activation en mode radial permet d'utiliser de faibles tensions de commandes, l'utilisation d'un cœur et d'une matrice conducteurs permet de s'affranchir du dépôt d'électrodes et de garantir leur continuité, la présence d'un coeur métallique améliore la résistance mécanique de la fibre, l'utilisation sous forme de fibres fines et longues permet de l'intégrer à des profils de formes complexes sur de grandes longueurs. Dans un premier temps, le procédé d'enduction est utilisé pour la réalisation de ces fibres en déposant des particules céramiques à base de titano-zirconate de plomb (PZT) sur des fils de platine. Le développement et l'optimisation d'un procédé multicouche permet de réaliser des fibres avec des épaisseurs parfaitement contrôlées pour obtenir les capacités de déformations optimales en alternant des cycles dépôt/traitement thermique avant une opération de frittage finale. La caractérisation d'échantillons massifs traités dans les mêmes conditions permet de s'assurer des propriétés piézoélectriques atteintes pendant les différents traitements thermiques. Les caractérisations électromécaniques réalisées sur les fibres permettent de vérifier le comportement en tant qu'actionneur et que capteur, bien qu'il s'avère difficile de remonter aux caractéristiques intrinsèques des fibres.Dans un second temps, une réflexion est menée sur les moyens à mettre en oeuvre pour envisager un développement à grande échelle de ce type de fibre. Dans ce sens, des expérimentations sur la mise en place du procédé continu de coextrusion avec un polymère chargé sont menées, de même que sur la réduction de la température de frittage à l'aide d'additifs pour substituer les fils en platine, mais aussi sur la réduction du temps de frittage à l'aide de techniques non conventionnelles comme le frittage laser et le frittage micro-ondes. Ces investigations ouvrent des pistes sérieuses pour imaginer une production continue de fibres piézoélectriques à âme métallique.Enfin, des travaux de modélisation par éléments finis du comportement de ces fibres, intégrées ou non dans une structure, permettent de mettre en évidence l'influence du dimensionnement des fibres sur les déformations résultantes, en fonction notamment de l'épaisseur du matériau actif déposée et des propriétés élastiques des différents éléments. Différentes configurations sont imaginées pour utiliser ces fibres dans des structures en tant qu'actionneur et capteur.

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Yoboue, N'Goran Pamela. "Etude technologique pour l'amélioration des performances d'un capteur de gaz à oxyde métallique: développement d'une plateforme chauffante haute température et intégration de couche sensible nanostructurée." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00509149.

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Abstract:

Avec les préoccupations actuelles de protection de l'environnement et des personnes, le développement des capteurs de gaz à base d'oxyde métallique connait un essor grandissant. Force est de constater que les capteurs commercialisés aujourd'hui présentent des performances mitigées avec une température de fonctionnement limitée à 450°C. Malgré une sensibilité intéressante avec des seuils de détection autour de quelques ppm, ils présentent une faible sélectivité et de grandes instabilités; ce qui limite leur utilisation à de simples détecteurs. Ces imperfections sont d'ailleurs le moteur de nombreux travaux de recherche notamment sur le développement de nouveaux matériaux de détection mais aussi de nouveaux transducteurs. Le but de cette thèse est de prouver qu'il est possible de bien améliorer les performances de ces capteurs à oxydes métalliques notamment sur les aspects consommation, stabilité mécanique et électrothermique. Pour cela notre travail a consisté dans un premier temps à redéfinir un nouveau design puis à optimiser les procédés technologiques pour réaliser des plateformes chauffantes "haute-température". Nous avons réussi à développer une structure capable de fonctionner jusqu'à 600°C avec une puissance convenable (<80mW) et une remarquable stabilité mécanique et électrique. Ensuite nous avons travaillé sur l'optimisation du procédé jet d'encre comme nouvelle technique d'intégration de couche sensible beaucoup plus robuste et reproductible que les techniques de dépôt actuelles. Les premiers essais ont été effectués avec du ZnO nanoparticulaire et ont montré des résultats prometteurs notamment pour l'intégration de différents matériaux d'un futur multicapteur.

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Dolay, Aurélien. "Développement et caractérisations de fibres piezoélectriques à âme métallique pour applications aéronautiques." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01010881.

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Abstract:

Pour les applications aéronautiques, les fibres en céramique piézoélectrique à âme métallique permettent d'imaginer des solutions pour avoir des dispositifs actifs et des capteurs complétement intégrés dans des structures, telles que les composites renforcés par des fibres. La démarche de cette étude est d'élaborer et de caractériser de telles fibres qui présentent de nombreux avantages : l'activation en mode radial permet d'utiliser de faibles tensions de commandes, l'utilisation d'un cœur et d'une matrice conducteurs permet de s'affranchir du dépôt d'électrodes et de garantir leur continuité, la présence d'un coeur métallique améliore la résistance mécanique de la fibre, l'utilisation sous forme de fibres fines et longues permet de l'intégrer à des profils de formes complexes sur de grandes longueurs. Dans un premier temps, le procédé d'enduction est utilisé pour la réalisation de ces fibres en déposant des particules céramiques à base de titano-zirconate de plomb (PZT) sur des fils de platine. Le développement et l'optimisation d'un procédé multicouche permet de réaliser des fibres avec des épaisseurs parfaitement contrôlées pour obtenir les capacités de déformations optimales en alternant des cycles dépôt/traitement thermique avant une opération de frittage finale. La caractérisation d'échantillons massifs traités dans les mêmes conditions permet de s'assurer des propriétés piézoélectriques atteintes pendant les différents traitements thermiques. Les caractérisations électromécaniques réalisées sur les fibres permettent de vérifier le comportement en tant qu'actionneur et que capteur, bien qu'il s'avère difficile de remonter aux caractéristiques intrinsèques des fibres. Dans un second temps, une réflexion est menée sur les moyens à mettre en oeuvre pour envisager un développement à grande échelle de ce type de fibre. Dans ce sens, des expérimentations sur la mise en place du procédé continu de coextrusion avec un polymère chargé sont menées, de même que sur la réduction de la température de frittage à l'aide d'additifs pour substituer les fils en platine, mais aussi sur la réduction du temps de frittage à l'aide de techniques non conventionnelles comme le frittage laser et le frittage micro-ondes. Ces investigations ouvrent des pistes sérieuses pour imaginer une production continue de fibres piézoélectriques à âme métallique. Enfin, des travaux de modélisation par éléments finis du comportement de ces fibres, intégrées ou non dans une structure, permettent de mettre en évidence l'influence du dimensionnement des fibres sur les déformations résultantes, en fonction notamment de l'épaisseur du matériau actif déposée et des propriétés élastiques des différents éléments. Différentes configurations sont imaginées pour utiliser ces fibres dans des structures en tant qu'actionneur et capteur.

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Khachane, Manar. "Etude des matériaux ferroélectriques (céramiques et couches minces à base de niobates alcalino-terreux) et multicouches ferroélectriques-catalytiques pour capteur gaz." Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00287332.

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Abstract:

Ce travail concerne la synthèse et la caractérisation de composés ferroélectriques élaborés sous formes de poudres, de céramiques et de couches minces. Dans une première partie, une solution solide limite S^-nCa^KNosO^ (0 < x < 0,5) a été mise en évidence et élaborée par deux voies de synthèse : la voie de réaction à l'état solide et la méthode de coprccipilation. D'autres composés de la même famiJle ont été obtenus par réaction à l'état solide et par mécanosyn thèse : il y a en particulier l'oxyde Ba2 ANbsOi 5 (A = Na, K et Li) ainsi que la nouvelle solution solide limite Baiî.^jNa^n-iiLi^NljsO]; (0 < x < 1,2). Tous ces composés ont été obtenus par méeanosynthèse à température ambiante. Des couches minces des oxydes Ba2NaNbsO|5 (BNN) de structure TTB et de BisjsLao^sTîjOn (BLT) appartenant aux phases d'Aurîvillius ont également été déposés sur différents types de substrats. Enfin, une étude préliminaire d'empilements multîcouches ferroéleclriques/catalytiques a été initiée et permet d'envisager de nouvelles applications dans le domaine des capteurs de gaz. Des couches minces de dioxyde de ruthénium ont été déposées sur des substrats de silicium et sur les couches ferroéleclriques de BNN. L'activité catalytique de l'oxyde RuO2 et son couplage avec la couche ferroélectrique vis-à-vis du méthane CfU ont été suivis par spectroscopie infrarouge à température variable.

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Sendi, Aymen. "Nez électronique communicant pour le contrôle de la qualité de l'air intérieur." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30245.

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Abstract:

La mesure de la qualité de l'air intérieur est un besoin relativement récent. Les êtres humains passent plus de 90 % de leurs temps dans un environnement fermé (pièce intérieure) qui contient plusieurs polluants gazeux. L'existence de tels contaminants gazeux dans l'air intérieur d'une pièce fermée ainsi que l'exposition à court ou à long terme à ces polluants peuvent provoquer des problèmes respiratoires et plusieurs maladies chroniques. Des études montrent que la qualité de l'air intérieur a un impact direct sur le bien-être et la productivité d'une part et sur la santé à plus long terme, d'autre part. Les COVs (composés organiques volatils) sont une classe importante de ces polluants, comme l'acétaldéhyde et le formaldéhyde provenant de matériaux utilisés dans l'aménagement intérieur (équipements informatiques, mobilier, peintures, tissu! s, sols...). Nous trouvons aussi des contaminants comme le CO2 provenant de l'utilisation intensive et d'une mauvaise aération des locaux, ainsi que le CO, et le NO2 issus de la pollution urbaine. Les bureaux, les salles de réunions, les salles de classes et les salles de travaux pratiques dans les milieux universitaires ou/et scolaires sont donc potentiellement pollués. Dans une pièce densément occupée et mal aérée la mesure du taux de COV/CO2 peut dépasser les seuils règlementaires. Ces polluants gazeux dans l'air à des concentrations importantes, faute d'une ventilation suffisante et d'un contrôle de la qualité de l'air, peut provoquer des somnolences et diminution de la productivité. La mesure et la surveillance de la qualité de l'air intérieur est donc indispensable pour assurer une meilleure qualité de vie dans les espaces de travail. Cette thèse est réalisée dans le cadre du GIS (groupement d'intérêt scientifique) neOCampus, porté par l'université Paul Sabatier et dédié au développement d'un campus innovant, connecté et durable pour une meilleure qualité de vie des usagers. Nous nous sommes intéressés au développement de micro-capteurs de gaz MOS (capteurs à oxydes métalliques) et à leur pilotage pour la surveillance de la qualité de l'air intérieur dans les bureaux, les salles de classes et les salles de réunions. L'objectif de cette étude est de suivre ces niveaux de pollution pour les corriger par des mesures d'aération des locaux. La prise de décision concernant l'action de correction de qualité de l'air est une étape essentielle du processus. Citons par exemple : la régulation de la ventilation dans une pièce en cas de dépassement du seuil autorisé pour les polluants identifiés. Dans le cadre de ces travaux, nous avons réalisé des prototypes de multi-capteurs de gaz miniaturisés et intégrés avec leur carte électronique dans une pièce témoin et capables de détecter des niveaux de pollution de l'air intérieur. [...]
Measuring indoor air quality is a relatively recent need. Humans spend more than 90% of their time in a closed environment that contains several gaseous pollutants. The existence of such gaseous contaminants in the indoor air as well as short or long term exposure to these pollutants can causes many respiratory problems and several chronic diseases. Studies show that the indoor air quality has an impact on well-being and productivity. VOCs (volatile organic compounds) such as acetaldehyde and formaldehyde are strongly presented in indoor air. This type of pollutants come from materials used in interior design (computer equipment, furniture, paints, fabrics, floors, etc.). We can also found in close envirements many others contaminants such as CO2, CO, and NO2 which come from urban pollution, intensive use of location and poor ventilation. Offices, meeting rooms, classrooms and practical work rooms in universities and / or schools are therefore potentially polluted. In a densely occupied and poorly ventilated room, the measurement of the VOC/CO2 rate may exceed the regulatory thresholds. These gaseous pollutants in the air in high concentrations, due to lack of sufficient ventilation and air quality control, can cause drowsiness and decreased productivity. Measuring and monitoring indoor air quality is therefore essential to ensure a better quality life in workspaces. This thesis is being carried out within the framework of the neOCampus GIS (scientific interest group), led by Paul Sabatier University and dedicated to the development of an innovative, connected and sustainable campus for a better quality life for users. We are interested by the development of micro-gas sensors MOS (metal oxide sensors) and the indoor air quality monitoring in offices, classrooms and meeting rooms. The objective of this study is to control these pollution levels in order to correct them through measures to ventilate the premises. Making a decision about how to correct air quality is an essential step in the process. For example: regulating ventilation in a room if the authorized threshold is exceeded for the identified pollutants. As part of this work, we produced prototypes of miniaturized multi-gas sensors integrated with their electronic card in a witness room and capable of detecting levels of indoor air pollution. These prototypes include a multi-sensor cell (with 4 independent cells), proximity electronics allowing the control and recovery of data from these cells, an IOT (internet of things) type communication module based on the LoRA protocol allowing send to the "Cloud NeoCampus", remotely and wirelessly, an indoor air quality status signal. This multi-sensor is based on semiconductor sensors based on nanostructured metal oxides synthesized at the LCC (coordination chemistry laboratory). [...]

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Gayet, Jean-Charles. "Mise au point d'une électrode et d'une optrode enzymatique pour la détection de métaux lourds : application au dosage d'ions mercuriques par un capteur à pyruvate oxydase immobilisée." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD468.

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Abstract:

La présence de métaux lourds, et du mercure en particulier, est un facteur important de la pollution des eaux. Leur détection et leur dosage nécessitent des techniques et des compétences qui se prêtent mal à l'analyse de terrain. Nous avons développé un biocapteur sensible au mercure en immobilisant la pyruvate oxydase de P. Species sur un transducteur optique. Nous avons étudié la cinétique d'inhibition de l'enzyme en solution par le mercure et proposé un schéma simplifié du mode d'action de cet inhibiteur. Nous avons mis au point une nouvelle technique d'immobilisation sur membrane d'affinité et défini les conditions optimales de l'immobilisation, ainsi que les paramètres intervenant sur la sensibilité des films d'enzyme immobilisée au mercure. Le biocapteur final est constitué d'un film de pyruvate oxydase couplé à un fluorophore sensible à l'oxygène. Plusieurs familles de fluorophores ont été testées et de nouveaux composes synthétisés. Nous avons étudié les caractéristiques spectroscopiques des composés finalement retenus (phtalocyanines de zinc) soumis à différents procédés de mise en œuvre, et conçu un appareillage opto-électronique permettant d'obtenir une optrode enzymatique portable et automatisée pour le dosage du mercure.

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Roosz, Nicolas. "Elaboration de particules composites silice-polyaniline en vue d'applications environnementales." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD083/document.

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Abstract:

Les matériaux hybrides organique/inorganiques ont reçu beaucoup d'attention ces dernières années dans les études des nanomatériaux. En effet, ils possèdent des propriétés physiques et chimiques uniques grâce aux effets synergiques de chaque composant. En particulier, les nanoparticules de silice (SiO2) présentent des caractéristiques intéressantes, comme une bonne stabilité chimique et thermique. Elles peuvent être préparées de différentes tailles et peuvent aussi être facilement fonctionnalisées. Les polymères conducteurs intrinsèques comme le polythiophène et la polyaniline (PANI) peuvent exister sous différents états d'oxydation et donc répondre à des stimuli extérieurs en changeant une de leur caractéristique (couleur, conductivité, etc…). La PANI est un polymère non-toxique, thermiquement stable et peu coûteux avec une conductivité relativement élevée qui a été utilisée comme film antistatique, matériel d'électrode, inhibiteur de corrosion et comme surface sensible de capteur. Depuis la découverte des polymères conducteurs en 1977, plusieurs travaux ont été effectués sur la préparation, la caractérisation et les applications de films polymériques construits à la surface de matériaux comme la silice. Parmi les différents types de composites existants, les particules de type cœur@coquille composées d’un cœur inorganique et d’une couronne de polymère sont les plus prometteurs. Dans cette étude, nous avons donc décidé de travailler sur la synthèse de composites cœur@coquille constitués d’une coquille de PANI et d’un cœur de particules de silice.Dans la littérature, en utilisant des protocoles expérimentaux similaires, deux morphologies très contradictoires ont été obtenues après la polymérisation par oxydation chimique d'aniline en présence de particules de silice : cœur@coquille et framboise (structure inversée avec la PANI comme cœur). Nous avons alors décidé de réexaminer la synthèse de PANI en présence de particules de silice. Pour cela, nous avons, dans un premier temps, synthétisé des particules de silice monodisperses de différentes tailles (300, 160 et 90 nm) par procédé Stöber. Nous avons ensuite réalisé la polymérisation chimique de l'aniline en présence de ces particules de silice dans des conditions contrôlées afin de promouvoir une adsorption des ions aniliniums en surface des particules. Différents paramètres expérimentaux ont été étudiés tels que la température, la concentration en réactifs, la taille des particules… Les résultats en termes de morphologie sont discutés en fonction de ces paramètres. Dans un second temps, nous avons fonctionnalisé la surface des particules de silice par un alcoxysilane afin de favoriser la polymérisation de l’aniline à la surface des particules. Ainsi, nous avons obtenu des structures SiO2@PANI avec une épaisseur de polymère contrôlable. La dernière partie de ce travail traite des premiers essais qui ont été réalisés afin d’utiliser ces composites SiO2@PANi pour des applications environnementales. Deux applications ont notamment été envisagées, l'adsorption de métaux pour l'aspect de particule et la détection de gaz pour les capacités conductrices de la PANI
Organic/inorganic hybrid materials have received much attention in recent years such as in the field of nano-materials. Indeed, these materials possess unique physical and chemical properties due to the synergistic effect of both components. In particular, silica nanoparticles (SiO2) present interesting properties, such as good chemical and thermal stabilities. They can be prepared in different size and can be easily chemically modified. Intrinsically conducting polymers such as polythiophene and polyaniline (PANI) can exist in different oxidation states and respond to external stimuli by changing one of their characteristics (color, conductivity, …). PANI is a non-toxic, thermally stable and low cost polymer with relatively high conductivity that has been used as antistatic coating, electrode materials, corrosion inhibitor and active layer of sensors. Since the discovery of conducting polymer in 1977, several works have been carried out on the preparation, characterization and applications of polymeric films build on various surfaces like silica. Among the different kinds of composites that exist, inorganic-polymer core-shell nanoparticles are more promising candidates. In this study, we decided to work on the synthesis of core@shell hybrid compounds based on PANI shells and silica nanoparticles cores.In the literature, using similar experimental protocols, two morphologies have been obtained after chemical polymerization of aniline in the presence of silica particles: core@shell and raspberry (inverted structure with PANI as core). We thus decided to reinvestigate the synthesis of PANI in the presence of silica particles. For this, we first synthesized silica particles with different sizes by Stöber process. We then performed the chemical polymerization of aniline in the presence of these naked silica particles under different conditions: temperature, concentration of reactive. However, in all cases, we never managed to obtain core@shell structures. Finally, we succeed in developing a method to prepare these core@shell particles which relies on the functionalization of the SiO2 by alkoxysilanes followed by the polymerization of aniline at room temperature. A series of core-shell particles with tunable PANI thickness has been prepared by this method. The last part of this work deals with the first tests that have been carried out in order to use these composites SiO2@PANi for environmental applications. Two applications have been considered, the adsorption of metals for the particle appearance and the detection of gas for the conductive capacities of the PANI

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Favard, Alexandre. "Multicapteurs intégrés pour la détection des BTEX." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0123/document.

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Abstract:

La qualité de l’air extérieur (QAE) a fait l’objet d’une législation dès 1996 avec la loi LAURE. Depuis 2008, la directive européenne 2008/50/CE a instauré des obligations de mesure et de seuils à ne pas dépasser pour certains polluants à l’échelle européenne. Selon de nombreuses données toxicologiques et épidémiologiques, la pollution de l’air est à l’origine d’insuffisances respiratoires, d’asthme, de maladies cardiovasculaires et de cancers.Les composés organiques volatils (COV) et notamment le benzène, le toluène, l’ethylbenzène et les xylènes (les composés BTEX) sont des polluants avérés et participent grandement à la dégradation de la qualité de l’air intérieur et extérieur. Ce travail de thèse a concerné la réalisation d’un multicapteur de gaz à base d’oxyde métallique pour la détection de traces de BTEX dans le cadre du projet SMARTY (SMart AiR qualiTY). Un système de caractérisation électrique complet a été conçu et mise au point pour la détection de très faibles concentrations de BTEX (le ppb). Après une étude bibliographique, plusieurs matériaux ont été sélectionnés (WO3, ZnO, SnO2). Les caractérisations électriques des couches sensibles sélectionnées ont été effectuées sous air sec et sous différents taux d’humidité en présence de BTEX et de gaz interférents (NO2, CO2). Le WO3 a montré les meilleures performances en présence d’humidité et a été choisi pour le transfert de technologie qui accompagne les nouveaux transducteurs brevetés AMU. Le multicapteur à base de WO3 a montré une détection limite de 1 ppb sous 50% d’humidité relative et a permis de détecter et de quantifier de manière efficace les BTEX
Outdoor air quality is subjected to the law LAURE since 1996. In 2008, the european directive 2008/50/EC introduced measurement requirements and thresholds that should not be exceeded for certain pollutants on a european scale. According to several toxicological and epidemiological studies, air pollution causes respiratory failure, asthma, cardiovascular diseases and cancers. In Europe, air pollution is responsible for more than 300 000 early deaths a year.Volatile organic compounds (VOCs), particularly benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX compounds) are proven pollutants and play a major role in the degradation of indoor and outdoor air quality. This thesis is dedicated to the development of a metal oxide based multi-gas sensor for the detection of traces of BTEX within the framework of the SMARTY project (SMart AiR qualiTY). A complete electrical characterization system was designed and implemented for the detection of sub-ppm concentrations of BTEX.Based on the state-of-art, several materials were selected (WO3, ZnO, SnO2). The electrical characterizations of the selected sensitive layers were carried out under dry air and under different humidity levels in the presence of BTEX and interfering gases (NO2, CO2). Tungsten oxide (WO3) exhibits the best performance in the presence of moisture and is chosen for the technology transfer that accompanies the new patented AMU transducers. The WO3-based multi-sensor has a lower limit of detection (LOD) of 1 ppb at 50% relative humidity and effectively detects and quantifies BTEX

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Goncalves, Guillaume. "Intégration d’une fonction de discrimination intelligente du type d’appui sur une dalle tactile résistive multipoints." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14355/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse a été réalisé grâce à une collaboration entre le laboratoire IMS (Université Bordeaux 1, CNRS) et la société STANTUM dans le cadre d’une bourse CIFRE.La thématique étudiée se positionne dans le domaine en pleine expansion des interfaces tactiles intégrées dans les écrans. La mise en production ces dernières années des systèmes multi-touches a permis l’arrivée sur le marché grand public de nombreux dispositifs tels que les GPS, les Smartphones ou encore les tablettes. Malgré tout, de nombreux problèmes sont encore à résoudre, en particulier la possibilité d’avoir une écriture naturelle via un stylet, en posant la main sur la tablette comme sur une feuille de papier. Après un rappel sur l’historique et sur l’intérêt des dalles tactiles comme interface homme/machine, le premier chapitre présente les principales technologies actuelles et la technologie iVSM développée par STANTUM. La structure des dalles tactiles et les différentes étapes de fabrication de ces dernières sont abordées dans le deuxième chapitre. Nous avons ensuite développé un modèle théorique permettant de décrire le fonctionnement et les limitations de la technologie. Ces dernières peuvent survenir lorsque l’utilisateur écrit sur la dalle tactile et peuvent empêcher, dans certaines configurations, une bonne reconnaissance d’écriture. Deux approches sont proposées dans le quatrième chapitre pour corriger ces phénomènes inhérents : la couche résistive et les diodes intercalées. Le dernier chapitre est dévolu à la partie expérimentale. Tout d’abord, les différentes approches dédiées à la réalisation d’une couche résistive, que ce soit par enduction par sol-gel ou encore par pulvérisation cathodique, sont présentées. Pour la caractérisation des dalles tactiles, nous avons mis en place des facteurs de qualité permettant de juger efficacement de l’amélioration des performances et avons également pris en compte les paramètres de dureté, d’adhésion et surtout d’état de surface des couches intermédiaires. La seconde partie de ce chapitre se focalise sur la réalisation des diodes par les approches couches minces (jonction tunnel par PVD, diode organique et jonction PN en silicium amorphe)
This work comes from close collaboration between IMS laboratory (University of Bordeaux 1, CNRS) and STANTUM. This thesis is focused on tactile interface integrated on display. Recently multitouch systems became compatible for consumer electronic market which led to incoming devices such as GPS, Smartphones and tablet PC. However troubles still remained. Performing the discrimination between finger, palm and stylus was still an insuperable technology step to provide natural handwriting input on a display. After reminding a brief historic and the interest as human to machine interface, the first chapter presents the dominating touch screen technologies at the moment and the iVSM STANTUM technology. Touch screen structure and fabrication processes are approached, including industrial step as laser patterning or stencil printing. Then a theoretical model is detailed to explain the iVSM scanning engine and the inherent phenomena. These latter can occur when user is writing on the display with stylus in certain configurations. Two approaches are discussed in the third chapter in order to cut off or at least decrease those phenomena amplitude: the resistive layer and the embedded matrix diodes. The last chapter is dedicated to experimental results. Firstly, several processes, as doctor-blade and physical vapor deposition, are explained. Characterization is performed in using quality factors, to specifically evaluate inherent phenomena decreasing. Hardness, roughness and surface morphology are also discussed in this chapter. The second part is focused on embedded matrix diodes using thin film technologies (tunnel junction, organic diode and a-Si PN junction)

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Devita, Marie. "Mesure et dangerosité des métaux nobles pour les photodétecteurs à avalanche à photon unique." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD029/document.

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Abstract:

Les métaux nobles (Au, Ag, Pt, Ir, Pd et Ru) sont utilisés en salle blanche pour la réalisation de dispositifs électroniques ou peuvent être apportés par les équipements de fabrication (composants d’alliage par exemple). Il a été montré qu’ils pouvaient impacter fortement les dispositifs. Il est alors nécessaire de procéder au contrôle des équipements pour diagnostiquer au plus tôt une contamination. Or, il n’existe pas de technique industrielle pour leur suivi et ce à des niveaux d’au moins 5.109 at.cm-2 - recommandation ITRS. Il se pose la question de la pertinence de ces recommandations en fonction des types de dispositifs (SPAD notamment). Dans un premier temps, les travaux ont consisté à développer une technique physico-chimique pour l’analyse des métaux nobles sur silicium par VPD-DC-ICPMS. Enfin, leur dangerosité vis-à-vis des équipements et des dispositifs a été évaluée d’après leur comportement en température et le DCR généré sur SPAD
Noble metals (Au, Ag, Pt, Ir, Pd and Ru) are used for the fabrication of microelectronics devices or can be brought by manufacturing tools (alloy components for example). It is well known that these impurities are detrimental to the efficiency of the devices. This implies a real and present need for control of their introduction in clean rooms to diagnose as soon as possible a contamination. Yet, there are no industrial technique for their follow-up at levels about 5.109 at.cm-2 - ITRS recommendations. The relevance of these recommendations according to the electronic device (SPAD in particular) could be questioned. At first, this study consisted in developing a physicochemical technique for the analysis of noble metals on Si wafers by VPD-DC-ICPMS. Then, their dangerousness towards tools and devices was established according to their behavior in temperature and the DCR generated on SPAD devices

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Leray, Isabelle. "Diffusion de molécules aromatiques dans les couches minces de polymères contenant des porphyrines : application à la détection de composés organiques volatils." Cachan, Ecole normale supérieure, 1996. http://www.theses.fr/1996DENS0020.

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Abstract:

Nous rapportons dans ce travail l'utilisation de couches minces de polymères contenant des porphyrines pour la détection de composes organiques volatils. Deux types de polluants ont été étudiés la pyridine et le benzène. Pour réaliser des couches sensibles à des vapeurs de pyridine, des porphyrines de zinc ont été immobilisées dans des couches minces de polymères. Les modifications des propriétés spectroscopiques (absorption, fluorescence) dues à la complexation du zinc par la pyridine ont été utilisées pour étudier la diffusion de la pyridine. Dans le cas de films de polystyrène et de polyméthylméthacrylate, cet équilibre est atteint au bout de quelques minutes et la réaction est réversible. Le seuil de détection de ces couches sensibles a pu être déterminé, il est de 2 g/l dans le cas de couches minces de polystyrène. Pour les films de polyvinylpyrrolidone, la réaction de complexation provoque la formation irréversible d'agrégats. De tels agrégats ont été caractérisés par microscopie et par spectroscopie (absorption, fluorescence stationnaire et fluorescence résolue dans le temps). Les porphyrines hydrosolubles sont susceptibles de former des complexes de types Van der Waals avec les dérivés aromatiques. Cette propriété a été mise à profit pour détecter le benzène. Deux molécules ont été envisagées la tétraméthylpyridiniumporphyrine (tmpyp) et la dmabp, une nouvelle porphyrine dicationique possédant deux groupements triméthylbenzylammoniums en position méso de la porphyrine. Les stabilités des complexes porphyrine-benzène ont été déterminées par modélisation moléculaire: la dmabp forme un complexe plus stable avec le benzène que la tmpyp. Pour confirmer ce résultat théorique, la dmabp a été synthétisée et les constantes de stabilité des complexes porphyrine-benzène ont été déterminées expérimentalement par dosage spectrophotométrique. Nous retrouvons alors l'ordre de stabilité établi par mécanique moléculaire. En dernier lieu la diffusion du benzène a été étudiée dans des films de polymères contenant les porphyrines mentionnées ci-dessus. Nous avons montre que ces couches minces sont capables de détecter le benzène a des concentrations de 150 g/l

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Bourque, Alex N. "Photophysical Investigations of Thiophene Azomethine Derivatives." Thèse, 2009. http://hdl.handle.net/1866/3565.

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Abstract:

Une série de dimères composés de thiophène-aniline encombrée stériquement a été synthétisée. Les différents processus de désactivation de l’état singulet excité ont été étudiés par UV-visible, fluorescence, phosphorescence, photolyse par impulsion laser et calculs théoriques. Les graphiques de Stern-Volmer obtenus à partir des expériences de désactivation des états singulet et triplet ont démontré l’efficacité de l’azométhine à désactiver les fluorophores. Les calculs semi-empiriques AM1 examinant l’effet des substituants encombrés ont démontrés que les groupements tert-butyls sur l’aniline ont moins d’influence sur la barrière de rotation N-aryl que les substitutions alkyles en ont sur la rotation de thiophène-C. Les calculs Rehm-Weller basés sur les potentiels d’oxydation et de réduction ont montré que l’autodésactivation de l’état excité des azométhines se fait par transfert d’électron photoinduit menant à une éradication complète de la fluorescence. Des complexes métalliques contenant des ligands azométhines ont aussi été préparés. Le ligand est composé d’une unité hydroxyquinoline lié à un cycle thiophène. Les données photophysiques de ces complexes indiquent un déplacement bathochromique aussi bien en absorbance qu’en fluorescence. Des dispositifs de détection d’ion métallique ont été préparés et un exemple à partir d’une solution de cuivre a montré un déplacement bathochromique.
A series of sterically hindered thiophene-aniline azomethine dyads were prepared. The decay pathways that deactivate the singlet excited state were studied using UV-vis fluorescence and phosphorescence, laser flash photolysis and quantum calculations. Stern-Volmer relationships, derived from singlet and triplet state quenching experiments, showed that azomethines efficiently deactivate the singlet and triplet excited states of fluorophores with bimolecular kinetics. AM1 Semi-empirical quantum calculations examining the effect of bulky substituents on the bond rotational barriers demonstrate that bulky tert-butyl groups attached to the aniline moiety have less influence on the N-aryl bond rotation barrier than alkyl substitutions do on the thiophene-CH bond rotation barrier. Rehm-Weller calculations based on electrochemical potentials demonstrate that azomethines self-quench their excited states via fast and efficient intramolecular photoinduced electron transfer leading to complete fluorescence suppression. Metal complexes containing an azomethine ligand were also prepared. The ligand contains a hydroxyquinoline moiety linked with a thiophene ring. Photophysical investigations of the resulting metal complexes demonstrated significant bathochromic shifts in the absorbance and fluorescence spectra. Metal-ion sensing devices for water solutions were prepared by spin casting the ligand onto glass slides. The metal-ion sensor detected copper in water solutions through a bathochromic shift in the absorbance maximum.

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Dissertations / Theses on the topic 'Capteurs métalliques'

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