Méthode d'analyse sélective et quantitative d'un mélange gazeux à partir d'un microcapteur à oxyde métallique nanoparticulaire

Selective and quantitative method for gas mixtures measurement with one single nanoparticular metal oxide gas sensor

• Auteur / Autrice : Frédéric Parret
• Direction : Augustin Martinez, Philippe Ménini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Conception des circuits microélectroniques et microsystèmes
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure

Gaz

Microcapteurs

Mots clés libres

Analyse de statistique multifactorielle

Modulation thermique

SnO2 nanoparticulaire

Réponse transitoire

Résumé

Cette thèse a été effectuée dans le cadre d'un contrat Européen "Nanosensoflex" au sein du laboratoire LAAS-CNRS de Toulouse, qui visait à améliorer la technologie capteur et à optimiser la sélectivité grâce notamment à un nouveau mode opératoire associé à une nouvelle technique de traitement des réponses. Pour cela, nous avons démontré expérimentalement que la forme de la réponse transitoire de ces capteurs, au cours de variations très rapides de température, était fonction du mélange gazeux environnant de manière très reproductible. Aussi, nous avons pu définir un profil thermique adapté à la détection du CO dans le mélange de NO2 et propane. Il comporte 6 paliers de température compris entre 100°C et 500°C et n'excède pas au total 12s. Par la prise en compte des formes et temps associés issus des réponses normalisées d'un capteur et d'une méthode multifactorielle, nous avons discriminé chaque mélange gazeux et quantifier le CO entre 1 et 200 ppm indépendamment du taux d'humidité.

This work has been developed, in the frame of "Nanosensoflex" European project, in the LAAS-CNRS laboratory of Toulouse. The aim of this doctoral dissertation is to improve gas sensor technology and to optimize SnO2 sensing layer selectivity thanks to a new operating mode associated to a new technique of response treatment. For that, we have experimentally demonstrated that the shape of transient response curves of these sensors, using short temperature variations, is affected by the surrounding atmosphere with a good reproducibility. Also, we have defined a temperature profile dedicated to CO detection in a mixture of NO2 and propane. This profile, with a total duration of 12s, includes 6 temperature steps and do not exceed a maximum temperature of 500°C. By consideration of shapes and time constants of the normalized response curves, associated to a Linear Discriminant Analysis, we have discriminated each gases mixture and we quantify CO-concentration from 1 to 200ppm, independently of relative humidity rate.