Les nouvelles structures pour des capteurs de gaz optiques développées à l'Institut National de Recherche et Développement pour la Physique des Lasers, Plasma et Radiation (INFLPR) en collaboration avec IM2NP de Marseille sont une première au niveau international et une alternative compétitive aux capteurs classiques électriques. La détection optique des traces de gaz élimine les lacunes des capteurs existants, comme le consommation élevée, la fiabilité réduite à cause de la contamination et la forte perturbation en champ électromagnétique. Les nouveaux périphériques consomment peu d'énergie, devenant ainsi attractifs pour des applications portables et à distance.
Un périphérique Mach-Zehnder est constitué d'un bras de référence et de plusieurs bras de mesure recouverts de couches minces sensibles au gaz déposées par des technologies laser pulsées de dernière génération (Fig.1). En utilisant plusieurs structures sensibles déposées sur les bras du capteur, on peut assurer une bonne sélectivité et une large versatilité des périphériques développés. La comparaison des signaux enregistrés sur chacun des bras du capteur permet la différenciation en haute résolution des composants issus d'une même classe de gaz.
Le périphérique optique de détection SONDAG-SHIVA (Fig. 2) est constitué : i) du circuit Mach-Zehnder produit par la société KLOE couvert par des couches minces de matériaux sensibles, ii) de diodes laser (couplées à des fibres optiques) émettant un signal modulé pour l'élimination du bruit, iii) de capteurs optiques pour le bras de référence et les bras de mesure, et iv) du circuit amplificateur
Des traces d'hydrocarbure et oxyde de carbone dans l'air atmosphérique ont ainsi pu être détectées avec des concentrations aussi faibles que 100 ppm (100 parties par million). Tous les tests ont été basés sur des protocoles validés et les résultats ont été statistiquement étudiés.
Prof. Dr. Ion N. MIHAILESCU - National Institute for Lasers, Plasma and Radiation Physics, Lasers Department, Laser-Surface-Plasma Interactions Laboratory - e-mail: ion.mihailescu@inflpr.ro
1. "Enhanced gas sensing of Au nanocluster -doped or -coated zinc oxide thin films", G. Socol, E. Axente, C. Ristoscu, F. Sima, A. Popescu, N. Stefan, L. Escoubas, J. Ferreira, S. Bakalova, A. Szekeres, I. N. Mihailescu, Journal of Applied Physics, 102, 083103 (2007) 2. "Structural and optical characterization of WO3 thin films for gas sensor applications", E. György, G. Socol, I. N. Mihailescu, C. Ducu, S. Ciuca, Journal of Applied Physics 97, 093527 (2005) 3. "Nanostructured ZnO coatings grown by pulsed laser deposition for optical gas sensing of butane," T. Mazingue, L. Escoubas, L. Spalluto, F. Flory, G. Socol, C. Ristoscu, E. Axente, S. Grigorescu, I. N. Mihailescu, N. A. Vainos, Journal of Applied Physics 98, 074312 (2005)