μPAsense
Écouter le son de la lumière pour la détection sélective de molécules Description
La spectroscopie photoacoustique utilise des sources de lumière moyen infrarouge émettant à des longueurs d’onde spécifiques d'excitation des molécules d’intérêt. Cette excitation génère des ondes acoustiques permettant de déterminer la concentration des molécules en temps réel, à l’état de traces. Malgré sa haute résolution, cette technique reste peu utilisée en dehors des laboratoires en raison du coût et de l’encombrement des solutions commerciales.
La technologie μPAsense du CEA-Leti repose sur un capteur photoacoustique miniature, combinant à des sources lasers à cascade quantique (QCL) une cellule MEMS, permettant une détection sensible et en temps réel de diverses espèces chimiques à des concentrations de quelques ppb à ppm.
Applications
Sélective, très sensible, miniaturisée et facilementintégrable, la technologie μPAsense du CEA-Leti trouve de nombreuses applications dans les domaines suivants :
- médecine, santé et bien-être ;
- contrôle des procédés industriels ;
- mobilité ;
- nouvelles énergies ;
- surveillance de l’environnement, agriculture
et agroalimentaire.
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Avantages
En réduisant les coûts de fabrication et en améliorant la sélectivité, la sensibilité et la portabilité du capteur, d’importantes étapes ont déjà été franchies afin de démocratiser cette technologie :
- Un procédé de fabrication compatible avec les procédés micro-électronique a été mis au point pour les sources QCL sur silicium, permettant une fabrication bas cout et très grands volumes, grâce à l'augmentation des rendements de fabrication.
- Des cellules de détection photoacoustiques, basées sur des résonateurs de Helmholtz miniaturisés sur silicium avec microphones MEMS intégrés, ont démontré une miniaturisation au-delà de l’état de l’art et une preuve de concept pour la détection de gaz à l’état de traces et de molécules complexes.
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Évolution de la technologie μPAsense du CEA-Leti
Travailler avec le CEA-Leti
Les technologies QCL sur silicium et cellule photoacoustique MEMS intégrée sont prêtes à être industrialisées et transférées chez un partenaire. Le CEA-Leti développe actuellement des capteurs ultra-miniaturisés pour la détection sélective et précise d’espèces chimiques, gaz ou molécules complexes, à l’état gazeux ou liquide.
Le CEA-Leti travaille avec tous types d’entreprises pour mettre au point des capteurs et des systèmes de détection intégrant cette technologie innovante. Grâce à des méthodes éprouvées en gestion de partenariats R&D et à une politique de propriété industrielle rigoureuse, le CEA-Leti aide ses partenaires à transformer leurs idées en futures générations de produits commercialisables, de manière efficace, le plus rapidement possible.
Publications scientifiques
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Constancias, C. et al. (2024). “A multi-gas sensor for environmental gases: towards miniaturization with mid-infrared Quantum Cascade Lasers (QCL) and silicon integration of photoacoustic cells”. Proc. SPIE 12999, Optical Sensing and Detection VIII, 129990J
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Coutard, J.G. et al. (2024). “Neogly™ QCL-based NI-CGM medical device". Proc. SPIE 12838, Biophotonics in Exercise Science, Sports Medicine, Health Monitoring Technologies, and Wearables V, 1283802
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