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µPAsense

​Le CEA-Leti innove dans la détection des substances chimiques grâce à des solutions photoacoustiques

Publié le 11 mars 2021


μPAsense

   Qu'est-ce que μPAsense ?

  • La technique de spectroscopie photo-acoustique repose sur l'absorption de lumière par les molécules auxquelles on s'intéresse et sur la production d'ondes acoustiques qui en découle. Cette technique, généralement utilisée pour la spectroscopie moyen-infrarouge haute résolution, se limite actuellement aux applications en laboratoire en raison de sa taille et de son coût.

    Le CEA-Leti propose μPAsense, un capteur photo-acoustique miniature qui fonctionne dans le moyen infrarouge, en assemblant une barrette de sources laser à cascade quantique (QCL), chacune émettant à une longueur d'onde différente, et un circuit photonique intégré (PIC) combinant les différentes sources dans une micro- cellule photo-acoustique (de quelques mm3). Ce capteur permet de détecter plusieurs espèces chimiques en parallèle avec une très grande sensibilité, jusqu'à un niveau de quelques ppb.

  Applications :

Détection de composées chimiques en traces dans les domaines suivants :

  • Environnement
  • Contrôle des procèdes
  • Assurance qualité
  • Sûreté et sécurité
  • Diagnostic précoce 



   Nouveautés :

Les équipes du CEA-Leti se concentrent sur la miniaturisation du capteur au niveau d'une puce et du packaging afin d'aborder les questions de la réduction du coût, de la détection multi-espèces, et de la portabilité.

Les principales réalisations dans la voie de la miniaturisation sont les suivantes :

  • Un processus de fabrication performant pour les sources : la longueur d'onde de chaque laser est sélectionnée indépendamment après la croissance des couches épitaxiales
  • Des guides d'onde à faibles pertes à base d'alliage de Ge et SiGe pour réaliser le combinateur PIC (pertes pouvant être réduites à moins de 1 dB/cm sur la plage de 3 à 12 µm)
  • Mini-détecteurs acoustiques de type Helmholtz fabriqués sur silicium et basés sur des microphones MEMS, adaptés à la détection chimique en  traces.


  Prochaine étape :

Le Leti travaille actuellement sur les points suivants :

  • Transfert du processus de fabrication du QCL sur plaque de silicium
  • Réalisation du détecteur photo-acoustique sur silicium
  • Intégration du senseur complet sur puce Détection de marqueurs biologiques

BREVETS, PUBLICATIONS, 
PARTENARIATS :

 10  brevets sur la photoacoustique et intégration des capteurs

• 11 publications (2013-2019)

• Partenariat avec mirSense
entreprise depuis 2015


PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES :

• Capteurs multigaz
(avec des lignes d'absorption dans la gamme de longueurs d'onde 3-12 μm)

• Limite de détection ultra-basse jusqu'à quelques ppb

• Système portable, faible volume

• Identification hautement sélective

• Mesure en temps réel
  •       FICHE

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     En Anglais
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