Дисертації: "Capteur de gaz souterrain"

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Taher, Mohammad Iktiham Bin. "New HEMT Type Sensors for In-situ Bio‐Geochemical Analysis." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0229.

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Анотація:

Une nouvelle classe de capteurs de gaz innovants basée sur des transistors à haute mobilité électronique (HEMT) AlGaN/GaN a été développée pour les applications géologiques. Elle est conçue dans le but d'étudier le transfert de masse des gaz (H2, CO2, CH4, O2, H2S, SO2 et He) entre le sous-sol et l'atmosphère sur de grandes étendues géographiques. Pour cela, elle intègre les caractéristiques clé suivantes : la miniaturisation, la robustesse, l'insensibilité aux environnements difficiles associées à un coût contenu. Les étapes technologiques comme la conception des capteurs, les technologies de micro-fabrication et l'optimisation des performances électriques des HEMT ont été continuellement étudiées et améliorées tout au long du travail. Ainsi, des densités de courant supérieures à 400 mA/mm, un courant de pincement = ~1×10-5 A et une transconductance = ~0,03 S/mm ont été atteints dans certaines conditions de polarisation. Les capteurs HEMT AlGaN/GaN traités avec différentes couches fonctionnelles (Pt, ITO et IZO) ont aussi été fabriqués et caractérisés pour différents gaz (H2, CO2, CH4 et He) en laboratoire et en environnement souterrain (Forage de 51 m) dans différentes conditions environnementales (température= 25 à 450°C, humidité= 0 à 100%). Grace à ces mesures, les enthalpies d'adsorption d'hydrogène ont été mesurées sur divers matériaux de détection tels que Pt, ITO et IZO et sont de -30.3 kJ mol^(-1), -32.5 kJ 〖mol〗^(-1) et -34 kJ 〖mol〗^(-1), respectivement. Ces valeurs indiquent que ITO et IZO sont complémentaires de Pt pour le développement d'un capteur d'hydrogène gazeux. Les HEMTs Pt/AlGaN/GaN ont été également été étudiés pour optimiser les performances des capteurs d'hydrogène dans l'air atmosphérique pur et dans le diazote afin de simuler les conditions souterraines, où la concentration d'O2 change avec la profondeur du sol. L'analyse thermodynamique montre que pour le Pt, l'affinité de H2 est environ 2000 fois supérieure à celle de l'O2. Cela rend le capteur adapté à la détection d'O2 dans l'air ou de divers mélanges d'O2 et de H2 en fonction des différentes profondeurs souterraines impliquées. Un lot de capteurs de gaz spécifique a été fabriqué avec des composants de capteur passivés (càd, non-actifs) comme référence pour la détection de gaz (capteur actif). Le capteur actif Pt/AlGaN/GaN fournit un changement de courant indiquant la présence de H2, tandis que le capteur non-actif n'indique aucun changement de courant en relation avec le gaz. Le capteur non-actif permet de suivre et d'éliminer les changements causés par les paramètres environnementaux externes comme la température. Cette thèse présente également de nouvelles techniques de mesure utilisant la polarisation par impulsions pour la détection des gaz souterrains avec les HEMT Pt-AlGaN/GaN. Au lieu d'imposer une polarisation d'entrée continue (toujours dans état ON) sur une longue période, le capteur est activé plusieurs fois successivement avec des impulsions sur de courtes périodes (état ON/OFF). Les capteurs ont ainsi montré une réponse rapide au gaz sous la forme d'une variation de courant significative jusqu'à des concentrations de 25 ppm. Toutes les expériences menées dans le cadre de cette étude ont démontré que les capteurs peuvent fonctionner dans divers scénarios de mesure susceptibles de se produire dans la situation réelle de détection de gaz en contexte géologique souterrain
An innovative gas sensor generation based on AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT) has been developed for complex geological environments. It is designed to study the mass transfer of gases (H2, CO2, CH4, O2, H2S, SO2, and He) from the underground to the Earth's atmosphere. It incorporates the key features for subsurface gas sensor development such as miniaturization, robustness, insensitivity to harsh environments, and low cost.Technological steps, design of the sensor layouts, micro-fabrication techniques, and optimization of the electrical performance of the HEMTs have been continuously investigated and improved. Current densities above 400 mA/mm and pinch-off current= (~1×10-5 A), and transconductance (gm)= ~0.03 S/mm have been achieved for certain bias conditions. At the same time, the processed AlGaN/GaN HEMT sensors with different functional layers (Pt, ITO, and IZO) are fabricated and characterized for different gases (H2, CO2, CH4, and He) in the laboratory, and real subsurface conditions (Borehole: 51 m) under different environmental conditions (temperature= 25 to 450°C, humidity= 0 to 100%). The measured adsorption enthalpies of hydrogen onto various sensing materials like Pt, ITO, and IZO are calculated -30.3 kJ mol^(-1), -32.5 kJ 〖mol〗^(-1), and -34 kJ 〖mol〗^(-1), respectively, indicating that ITO and IZO are complementary to Pt for the development of a hydrogen gas sensor.Pt/AlGaN/GaN-based HEMT devices have been studied to evaluate the performance of hydrogen sensors in pure atmospheric air and a fully N2-based atmosphere to simulate subsurface conditions where the O2 concentration changes over the depth of the soil. From the thermodynamic analysis, the affinity of hydrogen for Pt was found nearly 2000 times greater than the affinity of oxygen for platinum. This makes the sensor suitable for detecting hydrogen in the air or various mixtures of O2 and H2 at different underground depths imply.A dedicated gas sensor batch has been fabricated with passivated (i.e., non-active) sensor components as a reference for gas detection (active sensor). The active sensor Pt/AlGaN/GaN provided a change in current indicating a response to the hydrogen exposure, while the non-active (Passivated-Pt/AlGaN/GaN) provides no changes in current. But non-active sensor (reference) tracks and eliminates the changes caused by external environmental parameters.This thesis also presents new measurement techniques using pulse polarization for subsurface gas detection with a Pt-AlGaN/GaN HEMT sensor. Instead of imposing a continuous input bias (which always maintains the ON state) over a long period of the experiment, the sensor is activated several times with pulsed polarization for a short period of time (ON/OFF state). The sensors showed a sufficiently fast response to the target gas by changing the drain current in pulsed bias mode with a linear increase in output current even at very low concentrations such as 25 ppm. All the experiments conducted in the study demonstrated that the sensors could work in various measurement scenarios that may occur in the real situation of subsurface gas detection

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Sáinz-García, Álvaro. "Dynamique de stockage souterrain de gaz : aperçu à partir de modèles numériques de dioxyde de carbone et d'hydrogène." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30187/document.

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Анотація:

L'atténuation du changement climatique est l'un des défis majeurs de notre époque. Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre ont augmenté de façon continue depuis la révolution industrielle, provoquant le réchauffement climatique. Un ensemble de technologies très diverses doivent être mises en œuvre pour respecter les accords internationaux relatifs aux émissions de gaz à effet de serre. Certaines d'entre elles ont recours au sous-sol pour le stockage de diverses substances. Cette thèse traite plus particulièrement de la dynamique du stockage souterrain du dioxyde de carbone (CO2) et de l'hydrogène (H2). Des modèles numériques de transport réactif et multiphasiques ont été élaborés pour mieux comprendre la migration et les interactions des fluides dans des milieux poreux de stockage souterrain. Ils fournissent des recommandations pour améliorer l'efficacité, la surveillance et la sécurité du stockage. Trois modèles sont présentés dans ce document, dont deux dans le domaine du captage et du stockage du CO2 (CCS pour Carbon Capture and Storage), et le troisième s'appliquant au stockage souterrain de l'hydrogène (UHS pour Underground Hydrogen Storage). Chacun d'entre eux traite plus spécifiquement un aspect de la recherche : Modèle multiphasique appliqué au CCS L'efficacité et la sécurité à long terme du stockage du CO2 dépend de la migration et du piégeage du panache de CO2 flottant. Les grandes différences d'échelles temporelles et spatiales concernées posent de gros problèmes pour évaluer les mécanismes de piégeage et leurs interactions. Dans cet article, un modèle numérique dynamique diphasique a été appliqué à une structure aquifère synclinale-anticlinale. Ce modèle est capable de rendre compte des effets de capillarité, de dissolution et de mélange convectif sur la migration du panache. Dans les aquifères anticlinaux, la pente de l'aquifère et la distance de l'injection à la crête de l'anticlinal déterminent la migration du courant gravitaire et, donc, les mécanismes de piégeage affectant le CO2. La structure anticlinale arrête le courant gravitaire et facilite l'accumulation du CO2 en phase libre, en dessous de la crête de l'anticlinal, ce qui stimule la mise en place d'une convection et accélère donc la dissolution du CO2. Les variations de vitesse du courant gravitaire en raison de la pente de l'anticlinal peuvent provoquer la division du panache et une durée différente de résorption du panache en phase libre, qui dépend de l'endroit de l'injection
Climate change mitigation is one of the major challenges of our time. The anthropogenic greenhouse gases emissions have continuously increased since industrial revolution leading to global warming. A broad portfolio of mitigation technologies has to be implemented to fulfill international greenhouse gas emissions agreements. Some of them comprises the use of the underground as a storage of various substances. In particular, this thesis addresses the dynamics of carbon dioxide (CO2) and hydrogen (H2) underground storage. Numerical models are a very useful tool to estimate the processes taking place at the subsurface. During this thesis, a solute transport in porous media module and various multiphase flow formulations have been implemented in COMSOL Multiphysics (Comsol, 2016). These numerical tools help to progress in the understanding of the migration and interaction of fluids in porous underground storages. Three models that provide recommendations to improve the efficiency, monitoring and safety of the storages are presented in this manuscript: two in the context of carbon capture and storage (CCS) and one applied to underground hydrogen storage (UHS). Each model focus on a specific research question: Multiphase model on CCS. The efficiency and long-term safety of underground CO2 storage depend on the migration and trapping of the buoyant CO2 plume. The wide range of temporal and spatial scales involved poses challenges in the assessment of the trapping mechanisms and the interaction between them. In this chapter a two-phase dynamic numerical model able to capture the effects of capillarity, dissolution and convective mixing on the plume migration is applied to a syncline-anticline aquifer structure. In anticline aquifers, the slope of the aquifer and the distance of injection to anticline crest determine the gravity current migration and, thus, the trapping mechanisms affecting the CO2. The anticline structure halts the gravity current and promotes free-phase CO2 accumulation beneath the anticline crest, stimulating the onset of convection and, thus, accelerating CO2 dissolution. Variations on the gravity current velocity due to the anticline slope can lead to plume splitting and different free-phase plume depletion time is observed depending on the injection location. Injection at short distances from the anticline crest minimizes the plume extent but retards CO2 immobilization. On the contrary, injection at large distances from anticline crest leads to large plume footprints and the splitting of the free-phase plume. The larger extension yields higher leakage risk than injection close to aquifer tip; however, capillary trapping is greatly enhanced, leading to faster free-phase CO2 immobilization. Reactive transport model on convective mixing in CCS. Dissolution of carbon-dioxide into formation fluids during carbon capture and storage (CCS) can generate an instability with a denser CO2-rich fluid located above the less dense native aquifer fluid. This instability promotes convective mixing, enhancing CO2 dissolution and favouring the storage safety

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Barochi, Guillaume. "Développement d'un capteur de gaz à transduction microonde." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00956823.

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Ce mémoire présente les recherches effectuées sur une nouvelle méthode de transduction, exploitant la propagation des ondes à haute fréquence, pour la détection de polluants atmosphériques. Dans un premier temps, les principaux modes de transduction exploités dans les capteurs existants sont présentés. Ils fonctionnent dans des gammes de fréquences différentes des microondes, afin de comprendre ce que peut apporter cette nouvelle transduction. La permittivité diélectrique est le principal paramètre physique responsable de la détection microonde. Cependant, la variation de la conductivité du matériau sensible modifie également la transmission de l'onde à travers le dispositif microonde. Les propriétés de propagation d'une onde sont formulées afin de comprendre comment l'onde est influencée par la propagation dans le matériau sensible et comment sa mesure est effectuée. Le traitement des données joue un rôle important dans la détermination de la réponse des capteurs. Les matériaux inorganiques (oxydes d'étain et de titane) ont permis de valider les modes de transduction. Différentes géométries de capteurs ont été modélisées et utilisées avec des poudres compressées et des films minces, en particulier avec un matériau moléculaire (phtalocyanine de cobalt). Ces études nous ont permis d'améliorer la transduction, grâce à l'évolution du format de la structure microonde. Cette évolution a permis d'obtenir une discrimination meilleure que 100 ppm pour l'ammoniac dans l'argon ou dans l'air, et ce à température ambiante.

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Erouel, Mohsen. "Etude sur les transistors organiques à vocation capteur de gaz : application à la détection de gaz nitrés." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0040/these.pdf.

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Les transistors organiques à effet de champ OFETs sont des transistors MOS en couches minces qui se développent considérablement du fait de leur application possible comme capteurs de gaz nitrés. Le développement de ces dispositifs demande de mettre au point des technologies adaptées : bas coût, processus basse température, portabilité, stabilité et sélectivité. L'objectif de ce travail est de développer des transistors organiques en vue de la détection de dérivés nitrés utilisés dans les explosifs courants. Pour y parvenir, plusieurs tâches ont été menées. La première tâche consiste à choisir le diélectrique permettant d’avoir un transistor stable. Dans ce but, deux types d’isolant de grille ont été étudié : des oxydes inorganiques de fortes constantes diélectriques (Ta2O5, HfO2, ZrO2, Al2O3/ZrO2) déposés par une procédure basse température, et un isolant organique polyméthylméthacrylate PMMA déposé par spin-coating. Des transistors en pentacène utilisant les différents diélectriques ont été réalisés afin de comparer leurs performances électriques. L’analyse de tous les résultats obtenus (électriques et morphologiques) nous a permis d’appréhender le comportement de ces dispositifs sous leur aspect général ainsi que celui des diélectriques. L’étude de la stabilité des transistors utilisant les oligothiénylènevinylènes retenues pour la détection de dinitrotoluène (DNT) a été réalisée. La mesure de la dérive de ces composants a été effectuée par des études de l’influence de bias stress, de l’humidité et de température. La réponse de ces capteurs à la présence des vapeurs de DNT a été appréhendée. Cette détection passe par des réactions donneur-accepteur entre la couche
Organic field effect transistors (OFETs) are now widely recognized for their potential applications in all fields of so-called "plastic electronics". The high development of those transistors is related to the possibility to use its on nitrous gas sensor elaboration. The development of those systems needs the use of adapted technologies, a low elaboration cost, working at low temperature, to be easy to transport, selective and stable. In this field, the objective of our work consists on developing organic transistors for nitrous derivates detection usually used on classical explosive system. The sensor elaboration needed the good realisation of many tasks. The first one consists on the selection of the dielectric allowing us to have a stable transistor. For this, two insulator materials were used: inorganic oxides with high dielectric value (Ta2O5, HfO2, ZrO2, Al2O3/ZrO2) deposited with a low temperature process and an organic insulating material, the polymethylmethacrylate PMMA deposited by spin-coating. Pentacene transistors using different dielectrics were elaborated in order to compare their electric efficiencies. The results analysis (morphologic and electric) permitted to understand the comportment of those systems under their general aspect in addition to the comportment of the used dielectrics. The study of the stability of the oligothienylenevinylenes derivatives based transistors selected for the detection of dinitrotoluen (DNT) was conduced. The measure of components derivates was realized by studies based on the stress influence following, humidity and temperature. Sensors responses to DNT vapour were followed. Detection is related to donor-acceptor reaction

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Erouel, Mohsen Sassi Zina Jaffrezic-Renault Nicole Maaref M'hamed Ali. "Etude sur les transistors organiques à vocation capteur de gaz application à la détection de gaz nitrés /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2008. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=erouel.

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Rosini, Sébastien. "Capteur potentiométrique tout solide pour le dosage de l'hydrogène dans l'air." Grenoble INPG, 2003. http://www.theses.fr/2003INPG0028.

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L'objectif de ce travail était la mise au point d'un capteur potentiométrique tout solide pour le dosage de l'hydrogène dans l'air et la compréhension des mécanismes de réponse. Dans une première partie, le potentiel d'électrodes à diffusion gazeuse, au contact d'un conducteur protonique polymère (polybenzimidazole), a été étudié dans des mélanges hydrogène/gaz inerte et hydrogène/air. Ce travail a permis de valider le modèle de la tension mixte pour expliquer les réponses potentiométriques des capteurs. Il a de plus démontré l'influence de l'humidité sur la tension des capteurs. Un modèle simulant la réponse en tension mixte, dans l'hypothèse d'une limitation par le transport de matière, a enfin été proposé. Dans une seconde partie, une étude de deux systèmes de référence tout solide a été réalisée. Le potentiel de ces deux systèmes, l'un basé sur un sel d'argent et l'autre sur la quinhydrone, est analysé en terme de stabilité et de reproductibilité.

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Gravelle, Alexandre. "Optimisation de l'efficacité et de la durabilité des traitements de puits à base de polymères et de microgels dans un contexte de réduction des venues de sable." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL063N.

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La production de gaz à partir de réservoirs de stockage souterrains en aquifère est parfois associée à l'érosion de particules solides issues de la matrice rocheuse. Ces venues de solides engendrées par l'écoulement de gaz peuvent causer des dommages aux équipements sur site amenant l'opérateur à limiter, voire à stopper, la production des puits. L'injection de polymères hydrosolubles (polyacrylamide linéaire ou microgels) est une solution très efficace pour réduire et, dans certains cas, stopper la production de solides comme l'ont montré les résultats des essais réalisés en France sur des réservoirs de Storengy - GDF Suez.Une étude expérimentale a été réalisée pour améliorer la compréhension des mécanismes à l’origine de l’efficacité des traitements polymères et améliorer leur performance. Les essais ont permis d’identifier et de quantifier deux effets distincts des traitements sur les venues de solides : la consolidation inter-granulaire et le recouvrement des pores par le polymère. Il a, ainsi, été mis en évidence l’impact de la couche de polymère adsorbé sur la mobilisation des particules colloïdales se trouvant à la surface des pores (appelées fines) et celui de la formation de liaisons solides entre des particules non cohésives sur la (re)consolidation de la matrice rocheuse. Dans sur le premier cas, le polymère agit, sous un angle préventif, comme une barrière physico-chimique empêchant le détachement des fines pouvant former le ciment inter-granulaire et l’efficacité des traitements est fonction de la proportion de surface de pores recouverte par le polymère. Dans le second cas, le polymère prend la place du ciment délité ; l’efficacité et la durabilité des traitements dépendent alors des propriétés mécaniques des liens solides inter-granulaires formés après assèchement des ponts capillaires
Gas production from underground geological reservoirs in aquifers is sometimes associated with the erosion of solid particles from the rock matrix. These solids venues generated by the gas flow can cause damages to the equipment on site leading the operator to limit or stop the production of wells. The injection of hydro-soluble polymers (linear polyacrylamide or microgels) is one of the promising techniques employed today to reduce and, in some cases, stop the production of solids as demonstrated by the results of tests conducted in France on reservoirs of Storengy - GDF Suez.An experimental study was conducted to better understand the mechanisms underlying the performance of polymer treatments and to increase their efficiency. Two main aspects have been experimentally evidenced: sand grains consolidation and polymer coating of the pore surface. Tests were carried out to accurately assess the impact of the adsorption of polymer on the mobilization of particles (called fines) and a comprehensive study was conducted showing the properties of treatments to (re)consolidate the rock matrix. In the first case, the polymer acts as a physicochemical barrier preventing the detachment of fines that can form the inter-granular cement and the effectiveness of treatments is based on the proportion of pores surface covered by the polymer. In the second case, the polymer takes the place of cleaved cement; the effectiveness and durability of treatments thus depend on mechanical properties of the inter-granular solids bounds formed after drying of capillary bridges

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Buissart, Hubert. "Le Wealdien du Bassin de Paris : approches sédimentologique et paléogéographiqueApplications au stockage souterrain de gaz naturel." Lille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LIL10173.

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Les formations à faciès "Wealdien" (Valanginien à Barrémien inférieur) sont étudiées par analyses sédimentologiques, diffractométriques, électromicroscopiques et paléontologiques à partir de carottes de forages effectués dans quatre secteurs du bassin de Paris : Germigny-sous-Colombs, Vregny, La Chapelle-en-Vexin, Gournay-sur-Aronde. La microfaune (Ostracodes, Foraminifères) et la microflore (spores, pollens, Dinokystes) ont permis de dater les formations et d'établir des corrélations chronostratigraphiques ; des corrélations lithostratigraphiques ont également été établies par définition d'electrofaciès. L'utilisation de ces résultats en terme de paléoenvironnement (Ostracodes, rapports Dinokystes/spores et pollens dissacates/spores) ainsi que les variations des cortèges argileux (illite/kaolinite) ou des minéraux lourds (zircon, tourmaline, rutile, staurotide, disthène), l'origine de la matière organique et les études éléctroséquentielles ont permis de mettre en évidence : (1) une évolution spatio-temporelle du milieu de dépôt; (2) l'origine mixte des sédiments en provenance du massif Londres-brabant et du massif armoricain. Au Valanginien, le Bassin de Paris est une cuvette émergée siège de dépôts continentaux. La remise en eau s'effectue à deux reprises par la mer alpine selon une polarité SE-NW à partir du détroit de Bourgogne. Les transgressions d'origine tectono-eustatique sont guidées par une paléogéographie induite par les taux de subsidence, les taux de sédimentation et les rejeux d'accidents profonds. Ces derniers (failles de Rouen, de la Seine, du Sennely au NW, du pays de Bray et de la Somme au NE) délimitent une zone haute, continentale, à plongement sud constituant le flanc d'un golfe ouvert vers le SE. Alors qu'a l'Hauterivien, lors de la première transgression, le caractère marin de la sédimentation est mieux marque au SE qu'au NW ; au Barrémien inférieur, lors de la deuxième transgression, la sédimenattion devient plus uniforme. Dans le cadre de l'Europe du NW à cette époque, le Bassin de Paris apparaît comme un bassin autonome.

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Hallil, Hamida. "Conception et réalisation d'un nouveau capteur de gaz passif communicant à transduction RF." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1028/1/Hallil_Hamida.pdf.

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L'objectif de cette étude est de montrer la faisabilité d'un nouveau capteur de gaz a transduction RF, passif et sans fil. Ce nouveau capteur est composé de deux lignes coplanaires sur membrane et d'un résonateur diélectrique (RD). L'association de ces deux éléments permet de réaliser un filtre que nous excitons par une onde électromagnétique hyperfréquence en modes de galerie. Grâce à l'effet de " Relaxation Diélectrique ", nous pouvons détecter une variation de l'ambiance gazeuse par un décalage d'une fréquence de résonance du filtre. Les résultats de simulations électromagnétiques ont montré que la détermination de la fréquence de résonance d'un des modes de galerie permettait de détecter facilement la présence de gaz avec une grande sensibilité. Le développement de ce circuit simulé a été réalisé en deux étapes : la fabrication des lignes coplanaires sur membrane et l'élaboration du résonateur diélectrique à base d'un matériau sensible aux gaz. La réalisation d'un RD en TiO2 a été abordée en collaboration avec le CIRIMAT en utilisant la technique SPS (une voie prometteuse mais non encore maitrisée pour nos structures). Compte tenu des difficultés rencontrées, nous avons validé le concept du capteur en utilisant un résonateur en céramique (BaSmTiOxide) réalisé par Temex-Ceramics. L'assemblage des deux parties du capteur a permis d'obtenir les premiers dispositifs et de les caractériser sous différentes ambiances. Les résultats obtenus coïncident bien avec ceux de simulation ce qui valide le principe et la conception de ce nouveau capteur. Enfin, une dernière partie de l'étude est focalisée sur la communication sans fil de ce capteur passif à l'aide d'un RADAR FMCW
In this work, feasibility of gas sensors based on Titanium Dioxide (TiO2) dielectric resonator, operating with whispering-gallery modes, is presented. The gas or humidity adsorption modifies the TiO2 dielectric permittivity and such modification induces variation in the resonant frequencies of high-Q whispering-gallery modes in the millimeter-wave frequency range. Full-wave electromagnetic simulation demonstrates that the measurement of this variation allows the derivation of few parts-per-million (ppm) fluctuations in gas or humidity concentration. For validation purposes very first prototypes of resonator operating with whispering-gallery modes in the millimeter-wave frequency range are micro-machined. The measured performances confirm that such high-Q resonant modes are very sensitive to small variations in dielectric resonator permittivity. Moreover we validate experimentally that these small variations can be remotely detected from the RADAR interrogation of an antenna loaded by the whispering-gallery modes resonator

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Saikaly, Khalil. "Contrôle-commande préventif d'un moteur de cogénération alimenté en gaz naturel par intégration d'un capteur de qualité du gaz." Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2041.

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Le but de cette thèse est de concevoir une protection préventive des moteurs de cogénération vis à vis du cliquetis. Ce travail est fondé sur un suivi continu de l'indice de méthane du gaz. Dans une première étape, un simulateur de combustion moteur est développé. Il repose sur un modèle thermodynamique 2-zone permettant l'évaluation d'un estimateur de cliquetis. L'estimateur adopté est basé sur l'évaluation de l'énergie des gaz frais. La principale contribution scientifique apportée par cette étape est formulée par le postulat suivant : si deux gaz ont la même tendance au cliquetis i. E. Le même indice de méthane, alors ils ont le même comportement vis à vis du délai d'ignition et de la vitesse de flamme pour un même réglage du moteur. Dans une deuxième étape, un banc d'essais qui utilise un moteur monocylindre est mis en place pour réaliser 3 objectifs principaux :(1)contrôler automatiquement les différents réglages du moteur (i. E. , l'avance à l'allumage, la charge et l'excès d'air du mélange), (2) varier la composition du gaz et par suite son indice de méthane et (3) détecter le cliquetis par évaluation de l'IMPO. Finalement, les essais menés sur le banc montrent l'effet de l'indice de méthane et des réglages moteur sur les tendances au cliquetis. Les résultats expérimentaux ont ensuite été comparés avec les résultats des simulations dans le but de calibrer le modèle numérique. Suite aux simulations numériques, une cartographie de contrôle calculant les réglages optimaux du moteur en fonction de l'indice de méthane a été créée. Cette cartographie a ensuite été utilisée dans un système de protection du moteur qui a été testé avec succès sur le banc d'essais
The goal of this thesis is to conceive a preventive protection technique for the cogeneration engines under the knock problem. The work relies an on-line monitoring of the gas methane number. In a first stage, a combustion simulator is developed based on a two-zone thermodynamic model which allows the evaluation of a knock estimator. This estimator is based on the evaluation of the energy of the unburned gases. The main scientific contribution brought by this study can be resumed by the following postulate : if two gases have the same tendency to knock, i. E. The same methane number, then they have the same ignition delay and speed of flame under the same motor setting. In a second stage, a test bench which uses a single-cylinder Sl engine is set up for 3 purposes : (1)to automatically control the different engine settings (i. E. Spark advance, load, and air-fuel ratio) : to vary the composition of gas and throughout its methane number and (3) to detect the knock by evaluating the IMPO. Finally, experiences showed the effect ot the methane number and engine settings on knock tendency. Experimental results were also compared with the results of simulations, which were then used to calibrate the numerical model. Subsequent to numerical results, a control map that gives the optimal engine setting with respect to a given methane number was created. The map was then successfully applied to the single-cylinder SI

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Bourhaleb, Houssine. "Etude et expérimentation d'une chaîne énergétique solaire avec capteur à air, stockage thermique souterrain et récupération par pompe à chaleur." Valenciennes, 1987. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/69924e8c-5370-4c55-aef3-3e377d2fa6a1.

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Mise au point d'un capteur solaire à air performant pour avoir des températures élevées du fluide caloporteur. Le sol constitue le réservoir de chaleur formant un accumulateur dans lequel sont enterrés des tuyaux qui constituent l'échangeur de chaleur.

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Bourhaleb, Houssine. "Etude et expérimentation d'une chaîne énergétique solaire avec capteur à air stockage thermique souterrain et récupération par pompe à chaleur /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37603347k.

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Hallil, Hamida. "Conception et réalisation dun nouveau capteur de gaz passif communicant à transduction RF." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00546243.

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L'objectif de cette étude est de montrer la faisabilité d'un nouveau capteur de gaz a transduction RF, passif et sans fil. Ce nouveau capteur est composé de deux lignes coplanaires sur membrane et d'un résonateur diélectrique (RD). L'association de ces deux éléments permet de réaliser un filtre que nous excitons par une onde électromagnétique hyperfréquence en modes de galerie. Grâce à l'effet de " Relaxation Diélectrique ", nous pouvons détecter une variation de l'ambiance gazeuse par un décalage d'une fréquence de résonance du filtre. Les résultats de simulations électromagnétiques ont montré que la détermination de la fréquence de résonance d'un des modes de galerie permettait de détecter facilement la présence de gaz avec une grande sensibilité. Le développement de ce circuit simulé a été réalisé en deux étapes : la fabrication des lignes coplanaires sur membrane et l'élaboration du résonateur diélectrique à base d'un matériau sensible aux gaz. La réalisation d'un RD en TiO2 a été abordée en collaboration avec le CIRIMAT en utilisant la technique SPS (une voie prometteuse mais non encore maitrisée pour nos structures). Compte tenu des difficultés rencontrées, nous avons validé le concept du capteur en utilisant un résonateur en céramique (BaSmTiOxide) réalisé par Temex-Ceramics. L'assemblage des deux parties du capteur a permis d'obtenir les premiers dispositifs et de les caractériser sous différentes ambiances. Les résultats obtenus coïncident bien avec ceux de simulation ce qui valide le principe et la conception de ce nouveau capteur. Enfin, une dernière partie de l'étude est focalisée sur la communication sans fil de ce capteur passif à l'aide d'un RADAR FMCW.

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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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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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Viguier, Françoise. "Ecoulements diphasiques lors de la vidange d'un réservoir de gaz liquéfiés sous pression. Comparaison Eau - CFC11-CFC113." Paris, ENMP, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844457.

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Pour les études de sécurité industrielle, il est nécessaire d'évaluer le débit diphasique lors de vidanges accidentelles de stockages de gaz liquéfiés sous pression. Or, seules de rares études existent avec d'autres produits que l'eau. Le présent travail s'intéresse donc à l'influence de la nature du fluide mais aussi de la géométrie de la conduite. Nous avons conçu un montage expérimental (réservoir de 27 litres admettant une pression de 0,4 MPa) afin de comparer l'eau, le CFC11 et le CFC113 dans une même installation. Différentes conduites (diamètres 8 et 16 mm et longueurs de 0,1 à 0,6 m) ont d'abord été utilisées avec l'eau afin de déterminer la meilleure géométrie pour cette comparaison. Les mesures réalisées dans le réservoir montrent qu'au cours de la vidange il existe des oscillations de la pression, qui sont plus importantes pour les CFC que pour l'eau. Malgré ces différences, les trois fluides testes restent très prés des conditions d'équilibre. Les débits mesures sont ensuite comparés aux estimations de différents modèles. Les hypothèses les plus simples (Modèle homogène à l'équilibre) conduisent à une bonne évaluation du débit. Il ressort de cette analyse qu'il est nécessaire de considérer des frottements pour une bonne description des mesures faites le long de la conduite. Cependant, il existe des écarts résiduels entre les prévisions de ces modèles et les résultats expérimentaux: les débits mesures et ceux estimes ne sont pas égaux mais, de plus, le rapport de ces deux débits est différent selon le fluide utilisé. Pour expliquer ces écarts, il nous apparait nécessaire de prendre en compte simultanément des vitesses différentes (Echanges de quantité de mouvement entre les phases) d'une part et des écarts à l'équilibre d'autre part.

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Lauque, Pascal. "De la couche sensible au système :dépôt par plasma froid et capteurs de gaz." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00428567.

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Mes activités de recherches sont regroupées en trois parties principales allant de la couche sensible jusqu'au système. La première partie porte sur les plasmas froids. Le plasma, en tant que milieu physiquement et chimiquement très réactif, a essentiellement été utilisé pour le dépôt de couches minces, mais a aussi servi d'outil de caractérisation de surface ou encore de traitement de gaz. La deuxième partie traite du développement d'un capteur de gaz à partir du dépôt de la couche sensible jusqu'au dispositif. Il est présenté à partir des hypothèses de départ jusqu'aux caractéristiques du capteur. La troisième partie concerne les systèmes multicapteur. L'étude se situe cette fois au niveau du système, constitué de plusieurs capteurs, de l'acquisition des signaux et du traitement des données. Pour terminer, mes activités dans des sujets récents sont rapidement exposées dans la quatrième partie de ce mémoire.

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Roumanie, Marilyne. "Microréacteur pour la catalyse hétérogèneApplications : Stockage d'hydrogène dans les hydrocarbures Filtre pour capteur gaz." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012119.

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Ce mémoire présente la conception et l'utilisation d'un réacteur microstructuré en silicium pour la catalyse hétérogène et en particulier pour la réaction de déshydrogénation du méthylcyclohexane. Cette réaction permet d'une part de restituer de l'hydrogène stocké et d'autre part de réaliser des développements technologiques importants car elle est endothermique et difficile à mettre en œuvre. Ainsi un nouveau microréacteur obtenu par DRIE a été conçu et scellé avec un capot en pyrex. Il intègre des résistances chauffantes déposées par sérigraphie et une connectique métallique « haute température ». Il comprend soit un catalyseur issu de la microtechnologie, film de platine déposé par pulvérisation cathodique soit un catalyseur plus classique, platine supporté sur alumine. Pour ce dernier catalyseur, le microréacteur préalablement préoxydé est prétraité par plasma oxygène ou par voie liquide afin que le dépôt adhère aux parois. L'enduction peut être réalisée en microréacteur ouvert par trempage dans la suspension d'alumine ou en microréacteur fermé sous vide, ou par circulation de liquide. A la suite de tests catalytiques effectués en macroréacteurs, le catalyseur Pt/Al2O3 a été choisi pour être inséré dans le microréacteur. Les tests catalytiques réalisés avec un microréacteur couplé à un spectromètre de masse ont permis de montrer la présence d'hydrogène. En parallèle, le microréacteur a été utilisé en tant que filtre pour améliorer la sélectivité des capteurs de gaz.

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Pelé, Anne-Laure. "Conversion d'énergie dans des matériaux dopés terre-rares pour capteur tout optique de gaz." Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN2033.

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Ce travail de thèse concerne l’étude de verres chalcogénures à basses énergies de phonons, dopés par des ions terres-rares pour le développement d’un capteur de gaz tout optique grâce à la conversion du signal infrarouge (IR) de détection en un signal proche IR ou visible. Le principe du capteur est le suivant : une diode pompe une fibre chalcogénure dopée Dy3+, entraînant l’émission du signal IR, qui est ensuite envoyé dans la cellule de gaz pour sonder l’absorption du gaz à 4. 4μm. Le signal à 4. 4µm de la sonde est ensuite converti en un signal à 810 nm dans une fibre chalcogénure dopée Er3+ par absorption dans l’état excité en lien avec un pompage simultané à 980 nm. Cette conversion en longueur d’onde rend possible le transport du signal de sonde sur de longues distances par le biais de fibres optiques en silice, augmentant ainsi considérablement les applications possibles. L’étude spectroscopique de fibres GeGaSbS dopées Dy3+ a permis de mettre en évidence le potentiel de la transition 6H11/26H13/2 comme source IR à 4. 4μm. La source IR correspondante, à la longueur d’onde d’absorption du CO2 à 4. 4µm, basée sur ces fibres GeGaSbS dopées Dy3+, a été développée au laboratoire en collaboration avec l’équipe Verre et Céramiques de l’ISCR de Rennes. Afin d’optimiser la fluorescence des fibres Dy3+ dans l’IR, une simulation de la puissance IR générée a été réalisée et l’impact des différents paramètres en jeu sur l’émission du Dy3+ a été étudié en détail. Les résultats du modèle ont ensuite été validés avec succès par comparaison avec des mesures expérimentales. La conversion d’énergie a, quant à elle, été démontrée expérimentalement pour la conversion d’un signal à 4. 4μm en un signal à 810 nm dans des fibres 2S2G dopées Er3+, grâce à une excitation simultanée à 980 nm et 4. 4μm. Une simulation de l’intensité de la fluorescence à 810 nm en fonction des paramètres du montage expérimental et des caractéristiques de la fibre a également été développée. Cette simulation permet de déterminer les paramètres optimaux pour une fluorescence la plus efficace possible à 810 nm mais aussi, de décrire en détail les phénomènes physiques mis en jeu lors de la conversion. En effet, en plus du processus d’absorption dans l’état excité indispensable à la conversion d’énergie, des transferts d’énergie ont lieu, entrainants un signal d’upconversion parasite à 810 nm qui sont en compétition avec la conversion. La conversion d’un signal à 3. 4µm en un signal à 665 nm a également été démontrée dans des verres sulfures dopés Er3+ ainsi que la conversion d’un signal à 4. 4µm en un signal à 810 nm dans un cristal KPb2Cl5 dopé Er3+. Finalement, la conversion d’un signal dans l’IR plus lointain à 10µm a été explorée dans un cristal de KPb2Cl5 dopé Sm3+. Ce travail de thèse concerne l’étude de verres chalcogénures à basses énergies de phonons, dopés par des ions terres-rares pour le développement d’un capteur de gaz tout optique grâce à la conversion du signal infrarouge (IR) de détection en un signal proche IR ou visible. Le principe du capteur est le suivant : une diode pompe une fibre chalcogénure dopée Dy3+, entraînant l’émission du signal IR, qui est ensuite envoyé dans la cellule de gaz pour sonder l’absorption du gaz à 4. 4μm. Le signal à 4. 4µm de la sonde est ensuite converti en un signal à 810 nm dans une fibre chalcogénure dopée Er3+ par absorption dans l’état excité en lien avec un pompage simultané à 980 nm. Cette conversion en longueur d’onde rend possible le transport du signal de sonde sur de longues distances par le biais de fibres optiques en silice, augmentant ainsi considérablement les applications possibles. L’étude spectroscopique de fibres GeGaSbS dopées Dy3+ a permis de mettre en évidence le potentiel de la transition 6H11/26H13/2 comme source IR à 4. 4μm. La source IR correspondante, à la longueur d’onde d’absorption du CO2 à 4. 4µm, basée sur ces fibres GeGaSbS dopées Dy3+, a été développée au laboratoire en collaboration avec l’équipe Verre et Céramiques de l’ISCR de Rennes. Afin d’optimiser la fluorescence des fibres Dy3+ dans l’IR, une simulation de la puissance IR générée a été réalisée et l’impact des différents paramètres en jeu sur l’émission du Dy3+ a été étudié en détail. Les résultats du modèle ont ensuite été validés avec succès par comparaison avec des mesures expérimentales. La conversion d’énergie a, quant à elle, été démontrée expérimentalement pour la conversion d’un signal à 4. 4μm en un signal à 810 nm dans des fibres 2S2G dopées Er3+, grâce à une excitation simultanée à 980 nm et 4. 4μm. Une simulation de l’intensité de la fluorescence à 810 nm en fonction des paramètres du montage expérimental et des caractéristiques de la fibre a également été développée. Cette simulation permet de déterminer les paramètres optimaux pour une fluorescence la plus efficace possible à 810 nm mais aussi, de décrire en détail les phénomènes physiques mis en jeu lors de la conversion. En effet, en plus du processus d’absorption dans l’état excité indispensable à la conversion d’énergie, des transferts d’énergie ont lieu, entrainants un signal d’upconversion parasite à 810 nm qui sont en compétition avec la conversion. La conversion d’un signal à 3. 4µm en un signal à 665 nm a également été démontrée dans des verres sulfures dopés Er3+ ainsi que la conversion d’un signal à 4. 4µm en un signal à 810 nm dans un cristal KPb2Cl5 dopé Er3+. Finalement, la conversion d’un signal dans l’IR plus lointain à 10µm a été explorée dans un cristal de KPb2Cl5 dopé Sm3+
This work is devoted to the study of rare earth ions doped low phonon energy chalcogenide glasses for the all optical gas sensor development using an IR signal conversion to a near IR or visible signal. The principle of the sensor is as follow: a diode pumped Dy3+ doped chalcogenide fiber first produces the infrared signal, which is then sent to the gas cell to probe the gas absorption at 4. 4µm. The probe IR signal is then converted to 810 nm by excited state absorption within a diode-pumped Er3+ doped chalcogenide fiber making possible to transport the probe signal through a silica optical fiber over large distances considerably increasing the scope of possible applications. The spectroscopic study of Dy3+ doped GeGaSbS fibers has brought to light the 6H11/26H13/2 transition potential as IR source at 4. 4µm. The corresponding IR source at the absorption wavelength of the CO2 at 4. 4µm is based on the Dy3+ doped GeGaSbS fibers and has been developed in the laboratory of Caen in collaboration with the “Verre et Céramiques” team of the ISCR of Rennes. In order to optimize the luminescent fiber in the IR, a simulation of the generated power has been realized and the impact of various parameters involved in the Dy3+ emission has been studied in detail. Model results have been validated successfully by comparison with experimental measurements. The energy conversion mechanism from 4. 4µm to 810 nm has been successfully implemented in Er3+ doped GeGaSbS chalcogenide fibers because of their simultaneous excitation at 980 nm and 4. 4µm. A fluorescence intensity of the 810 nm signal simulation in function of the experimental set-up parameters and the fiber characteristics has also been developed. This simulation permits to determine the optimal parameters for a fluorescence as effective as possible but also to describe in detail the physical phenomena taking place during the conversion. In fact, in addition to the essential excited state absorption process, energy transfers occur, involving a parasitic upconversion signal at 810 nm in competition with the conversion. The conversion of a signal at 3. 4µm to a signal at 665 nm have also been demonstrated into Er3+ doped sulfide glasses as well as the conversion of a 4. 4µm signal to a 810 nm signal into an Er3+ doped KPb2Cl5 crystal. Finally, the conversion of a distant-range IR signal at 10µm has been explored in a Sm3+ doped KPb2Cl5 crystal

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Kante, Ibrahima. "Elaboration et caractérisation de nanoagrégats d'étain : application à la réalisation d'un capteur de gaz." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2023.

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Ces dernières années, dans le cadre de la physique hors d'équilibre, un nombre important d'études ont été consacrées à la morphogenèse, et en particulier à la morphogenèse des croissances électrochimiques à partir d'électrolytes binaires. Le travail que nous présentons ici rapporte une des premières applications fonctionnelles de ces études. Nous décrivons un capteur dont la couche sensible, élaborée par voie électrochimique, est formée par un film polycristallin, électrodéposé sur un substrat isolant, et constitué de grains nanométriques. Nous décrirons un nouveau procédé, breveté, permettant la réalisation de nanoagrégats métalliques, en particulier sur substrat isolant. L'influence des paramètres pertinents sur les morphologies, fractales ou continues sera présentée. L'étude microstructurale du matériau (taille de grain, organisation cristallographique,. . . ) et les mécanismes de formation de la couche sensible seront rapportés. Cette étude met en évidence une méthode originale de réalisation d'alliages nanométriques à la température ambiante. Les performances (sensibilité, stabilité,. . . ) du capteur en présence de différents gaz (monoxyde de carbone, alcool éthylique, monoxyde d'azote,. . . ) seront décrites. Les premiers résultats obtenus montrent une très bonne détection, un temps de réponse inférieure à 10 secondes, un temps de récupération désorption de 300 secondes, une grande stabilité du capteur, pour une température de fonctionnement nettement inférieure à celle des capteurs commerciaux actuels.

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Harakeh, Aref. "Optimisation de la conception d'un nouveau capteur multi-gaz pour les concentrations d'émissions gazeuses." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0610.

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Un capteur de gaz est un dispositif dont le rôle est d’obtenir soit des informations sur la concentration exacte de certains gaz dans une atmosphère choisie, soit des informations sur la présence ou l’absence de certains gaz. Dans cette thèse, nous avons discuté de l'optimisation de la conception d'un nouveau capteur optique multi-gaz, du traitement d'image numérique et de nouveaux algorithmes génétiques pour le calcul des concentrations de gaz dans des mélanges contenant jusqu'à cinq gaz. En outre, une nouvelle méthode de mesure de la concentration des gaz en ppm, une validation théorique et une optimisation des paramètres du tube à décharge (la partie essentielle de notre capteur), ainsi qu'une nouvelle approche d'identification des gaz à l'aide de réseaux de neurones ont également été discutées. Les résultats de la recherche ont été validés expérimentalement en effectuant plusieurs tests et essaies en laboratoire sur le banc d'essai expérimental conçu et construit à cet effet. De plus, une validation théorique a également été réalisée à l'aide d’un logiciel de simulation numérique par éléments finis. Notre technologie validée au cours de ce travail de recherche est donc prometteuse et, à l'avenir, notre capteur optique multi-gaz miniature sera un très bon candidat dans de nombreux domaines industriels et scientifiques où le besoin de mesurer la concentration de plusieurs gaz est immense. Certaines collaborations avec l’industrie sont envisagées pour des applications diverses, telles que la mesure des émissions gazeuses des moteurs à combustion interne, la surveillance de la concentration de gaz naturel et la mesure des gaz nocifs dans l’atmosphère
A gas sensor is a device whose role is to obtain either information on the exact concentration of certain gases in a selected atmosphere, or information on the presence or absence of certain gases. In this dissertation, we discussed the optimization of the design of a new optical multi-gas sensor, digital image processing and new genetic algorithms for the calculation of gaseous concentrations in mixtures containing up to five gases. In addition, a new method for measuring the gas concentration in ppm, a theoretical validation and an optimization of the parameters of the gas discharge tube (the essential part of our sensor), as well as a new approach for identifying gases using neural networks were also discussed. The research results have been validated experimentally by performing numerous tests in the laboratory on the experimental test bench designed and built for this purpose. In addition, theoretical validation was also carried out using finite element simulation software. Our technology validated during this research work is promising and, in the future, our miniature multi-gas optical sensor will be a very good candidate in many industrial and scientific fields where the need to measure the concentration of several gases is essential. Certain collaborations with the industry are considered for various applications, such as the measurement of gaseous emissions from internal combustion engines, the monitoring of the concentration of natural gas and the measurement of harmful gases in the atmosphere

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Chamassi, Kaim. "Détecteur de gaz multi-espèces par mesure photo-acoustique à effet capacitif." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS065.

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Le besoin d'un capteur de gaz sensible,sélectif, stable et compact s'accentue en raison des préoccupations publiques et militaires. La détection photo-acoustique, variante de la spectroscopie par diode laser accordable est une solution prometteuse. Les dispositifs actuels commercialisés et en voie de développement sont encore encombrants et inadaptés pour être transportés par une personne afin de réaliser des mesures embarqués. Cette thèse a pour objectif d'étudier et de développer un micro-résonateur en silicium à transduction capacitive pour la réalisation d'un capteur de gaz par mesure photo-acoustique. Il s'agit d'une approche originale qui n'a jamais été proposée. Elle offre des perspectives nouvelles et une solution pour disposer d'un capteur de gaz à la fois très compact, sensible, sélectif et stable. Une étude théorique des micro-résonateurs capacitifs est tout d'abord menée pour mettre en place des outils de modélisations et déterminer les paramètres clés à optimiser. Les performances sont étroitement liées aux propriétés mécaniques et à l'amortissement visqueux. Un procédé technologique sur substrat SOI divisé en deux grandes étapes est ensuite développé pour permettre de les fabriquer. Nous démontrons ensuite la faisabilité de mesures stables et reproductibles de méthane et d'éthylène à faible concentration. Nous proposons finalement une nouvelle architecture de micro-résonateur adaptée à la spectroscopie photo-acoustique et qui s'affranchira des limites qu'impose la transduction capacitive
The need of a sensitive, selective, stable and compact gas sensor is increasing due to public and military issues. Photoacoustic detection variant of tunable diode laser spectroscopy is a promosing solution. Current devices available on the market and developing are still cumbersome and unsuitable for being transported by a person. The goal of this thesis is to study and develop silicon capacitive micro-resonator in order to achieve a gas sensor based on photoacoustic spectroscpy. This original approach has never been proposed. It offers new perspectives and a solution to have very compact, sensitive, selective and stable gas sensor. First, theoretical study of capacitive micro resonators is done in order to set up modeling tools and determine the key optimization parameters. The performances are strictly linked to mechanical properties and viscous damping. A SOI process divided into two main steps is then developed in order to produce capacitive micro-resonator. Then, we demonstrate the approach by stable and reproducible methane and ethylene detection. Finally, we propose new micro-resonator adapted to photoacoustic spectroscopy without the constraints of capacitive transduction

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Larbi, Allal. "Evaluation des proprietes capteur de gaz d'un polymere electroactif et automatisation du banc de mesures." Clermont-Ferrand 2, 1987. http://www.theses.fr/1987CLF2D199.

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Etude des proprietes electriques de polymers electroactifs en vue de leur utilisation comme organes sensibles pour capteurs de gaz. Etude des mecanismes de conduction sur des modeles (bandes, percolation, saut de charges). Etude experimentale du dopage de couches minces de polyfluoroaluminiumphtalocyanine (alpcf)n par des gaz (no::(2), o2, cl2)

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Roumanie, Marilyne. "Microréacteur pour la catalyse hétérogène. Applications : Stockage d'hydrogène dans les hydrocarbures. Filtre pour capteur gaz." Saint-Etienne, EMSE, 2005. http://www.theses.fr/2005EMSE0023.

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Ce mémoire présente la conception et l'utilisation d'un réacteur microstructuré en silicium pour la catalyse hétérogène et en particulier pour la réaction de déshydrogénation du méthylcyclohexane. Cette réaction permet d'une part de restituer de l'hydrogène stocké et d'autre part de réaliser des développements technologiques importants car elle est endothermique et difficile à mettre en œuvre. Ainsi un nouveau microréacteur obtenu par DRIE a été conçu et scellé avec un capot en pyrex. Il intègre des résistances chauffantes déposées par sérigraphie et une connectique métallique " haute température ". Il comprend soit un catalyseur issu de la microtechnologie, film de platine déposé par pulvérisation cathodique soit un catalyseur plus classique, platine supporté sur alumine. Pour ce dernier catalyseur, le microréacteur préalablement préoxydé est prétraité par plasma oxygène ou par voie liquide afin que le dépôt adhère aux parois. L'enduction peut être réalisée en microréacteur ouvert par trempage dans la suspension d'alumine ou en microréacteur fermé sous vide, ou par circulation de liquide. A la suite de tests catalytiques effectués en macroréacteurs, le catalyseur Pt/Al₂O₃ a été choisi pour être inséré dans le microréacteur. Les tests catalytiques réalisés avec un microréacteur couplé à un spectromètre de masse ont permis de montrer la présence d'hydrogène. En parallèle, le microréacteur a été utilisé en tant que filtre pour améliorer la sélectivité des capteurs de gaz
This manuscript presents the design and the use of silicon microstructured reactor for heterogeneous catalysis and especially for the dehydrogenation of methylcyclohexane reaction. This reaction enables on one hand to store hydrogen and on the other hand to realise technological developments since it is endothermic and difficult to carry out. By consequence, a new microreactor obtained by DRIE was designed and capped with a Pyrex wafer. It bundles microheaters deposited by screen-printing and a high temperature metallic connection. It comprises either a catalyst coming from microtechnology, Pt film deposited by sputtering or a classic catalyst, platinum supported on alumina. For this last catalyst, the microreactor previously preoxidised is pretraited by oxygen plasma or liquid way so that the deposit to walls. The washcoat could be done in open microreactor by dip coating in the suspension or in closed microreactor under vacuum or by liquid circulation. After catalytic tests realised in a macroreactor, the Pt/Al₂O₃ catalyst was chosen to be inserted in the microreactor. The catalytic tests realised in a microreactor coupled with a mass spectrometer let to show the presence of hydrogen. In parallel, the microreactor was used as filter to improve gas sensor selectivity

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Ghaddab, Boutheina. "Développement d’un capteur de gaz à base de couche hybride dioxyde d’étain / nanotubes de carbone." Thesis, Besançon, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA2028/document.

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L’objectif de cette étude est le développement d’un capteur de gaz à base de couche hybrideSnO2/SWNTs dans le but d’améliorer les performances des capteurs chimiques « classiques »uniquement constitués de dioxyde d’étain. En premier lieu, afin de maîtriser la synthèse dumatériau sensible, nous avons validé l’élaboration d’une couche sensible à base de dioxyded’étain préparée par procédé sol-gel. Le matériau synthétisé a été déposé par la technique ‘microgoutte’sur une micro-plateforme permettant simultanément le chauffage de la couche sensible etla mesure de sa conductance. L’étude des réponses électriques du capteur de gaz en présence dubenzène a permis de valider la possibilité d’utilisation du sol d’étain préparé pour la réalisation decouches sensibles aux gaz. En effet, des traces de benzène (500 ppb) ont été détectées à latempérature optimale de couche sensible de 420°C.Le second volet de cette étude repose sur la fabrication du matériau hybride obtenu par dispersiondes nanotubes de carbone dans un sol d’étain. Les couches sensibles élaborées par dip-coating àpartir du sol d’étain modifié par les nanotubes de carbone ont clairement montré la possibilité dedétection de divers gaz (ozone et ammoniac) à température ambiante. Ce résultat constitue l’undes points importants de ce travail de thèse dans la mesure où jusqu’à présent les capteurschimiques à base de dioxyde d’étain ne présentaient une forte sensibilité aux gaz que pour destempératures de fonctionnement de l’ordre de 350-400°C. Pour les deux gaz cibles étudiés dans lecadre de ce travail, la limite de détection à température ambiante a été évaluée à 1 ppm enprésence de NH3 et est inférieure à 20 ppb en présence d’ozone.La dernière partie de ce travail a porté sur l’optimisation des performances de détection descouches hybrides. Dans ce cadre, les expérimentations ont porté sur l’étude de l’influence dedivers paramètres tels que la quantité de nanotubes dans le matériau hybride, la température decalcination de la couche sensible, la température de fonctionnement ou encore les propriétésphysico-chimiques des nanotubes de carbone (mode de synthèse, diamètre,…) sur l’efficacité dedétection des couches sensibles. Les résultats ainsi obtenus en termes de performance de détectionont été discutés en relation avec les paramètres expérimentaux utilisés
The objective of this study is to develop a gas sensor based on a hybrid layer of SnO2/SWNTs inorder to improve the performance of “Conventional” chemical sensors basically made from tinoxide. First, in order to control the synthesis of the sensitive material, we validated the elaborationof a sensitive layer based on tin dioxide prepared using the sol-gel process. The synthesizedmaterial was deposited by the 'microdrop' technique on a micro-platform which simultaneouslyallows the heating of the sensitive layer whilst also measuring its conductance. The study of theelectrical responses of the gas sensor in the presence of benzene has allowed us to validate thepossibility of using our prepared tin sol for the realization of gas sensitive layers. In fact, it waspossible to detect benzene at traces with an optimal temperature of the sensing layer found to be420ºC.The second part of this study describes the synthesis of the hybrid sensor obtained by dispersingSWNTs in the tin-oxide based sol. The sensitive layers made by dip-coating from the carbonnanotubes modified tin sol have clearly shown the possibility of detecting various gases (ozoneand ammonia) at room temperature. This result is one the most important points of this work tothe extent that until now the chemical sensors based on tin dioxide only showed a high sensitivityto gases when they were operated at temperatures in the range of 350 - 400ºC. Concerning the twotarget gases tested in this work, the detection limit at room temperature was evaluated at 1 ppm inthe presence of NH3 and was lower than 20 ppb in the presence of ozone.The last part of this work has focused the optimization of the detection performance of thesensitive layers. In this case, the experimental study was oriented towards examination of theeffect of various parameters such as the amount of nanotubes in the hybrid material, thecalcination temperature of the sensitive layer, the sensor working temperature and also thephysico-chemical properties of the carbon nanotubes (synthesis method, diameter...) on thedetection efficiency of the sensing layers. The results obtained in terms of detection performancewere discussed in relation to the experimental parameters used

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Larbi, Allal. "Evaluation des propriétés capteur de gaz d'un polymère électroactif et automatisation du banc de mesures." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37606986v.

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Abdelghani, Aymen. "Capteur de gaz hyperfréquence à base de nanotubes de carbone, imprimé par technologie jet d’encre." Thesis, Limoges, 2018. http://www.theses.fr/2018LIMO0089/document.

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Au cours de ces dernières années, le développement des capteurs de gaz a connu un essor grandissant pour des applications industrielles, militaires et environnementales afin d’assurer la sécurité et la protection contre les gaz nocifs et toxiques. Ces applications demandent des capteurs sensibles, sélectifs, à faible consommation d’énergie et à faible coût. Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit, s’inscrit dans ce contexte. Il a pour objectif la réalisation d’un capteur hyperfréquence à base de nanotubes de carbone et fabriqué par technologie jet d’encre. Le principe de fonctionnement du capteur repose sur la caractérisation en fréquence d’un résonateur RF, dont un élément est sensible grâce aux nanotubes de carbone, à la présence d’un gaz environnant. Le manuscrit aborde l’ensemble des étapes nécessaires à la réalisation du capteur, à savoir : la conception des dispositifs de test, s’appuyant sur une étude théorique de leur comportement, la caractérisation des matériaux utilisées, la fabrication sur un substrat flexible par une technique d’impression jet d’encre et enfin la caractérisation du capteur de gaz en termes de comportement en fréquence et de sensibilité en présence de gaz
In recent years, the development of gas sensors has grown rapidly for industrial, military and environmental applications to ensure safety and protection against harmful and toxic gases. These applications require sensitive, selective, low power and low cost sensors. The thesis work presented in this manuscript fits into this context. Its objective is the realization of a microwave sensor based on carbon nanotubes and manufactured by inkjet technology. The operating principle of the sensor is based on the frequency characterization of an RF resonator, one element of which is sensitive, thanks to the carbon nanotubes, to the presence of a surrounding gas. The manuscript addresses all the steps necessary for the realization of the sensor, namely: the design of the test devices, based on a theoretical study of their behavior, the characterization of the materials used, the fabrication on a flexible substrate by inkjet printing technique and finally the characterization of the gas sensor in terms of frequency behavior and sensitivity in the presence of gas

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Donero, Laeticia. "Développement de micro-capteur et de nano-matériaux pour des applications de détection en milieu liquide." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4003/document.

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Cette thèse est réalisée dans le cadre d'un partenariat entre deux laboratoires : l'IMN (Institut des Matériaux de Nantes), spécialisé dans l'élaboration de matériaux et l'IETR (Institut d’Electronique et télécommunications), pour ses compétences en microtechnologies et microcapteurs. L'objectif de cette thèse est de développer des microcapteurs originaux intégrant des nanomatériaux dans le but d'augmenter les sensibilités de détection, en particulier en milieu liquide. Les microcapteurs développés à l'IETR sont basés sur des transistors à effet de champ de type " bottom gate " et "dual gate". Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur l'optimisation du procédé technologique de réalisation des capteurs afin d'obtenir les meilleures caractéristiques électriques pour notre application. Les mesures de détection en utilisant des milieux liquides de différents pH ont été explorées. Une seconde partie du projet, réalisée à l’IMN, a été le développement de nanomatériaux : nanotubes de carbone et couches minces nanoporeuses de carbone. Les études ont porté sur la croissance des nanotubes de carbone déposés par PECVD ainsi que sur l’élaboration des couches nanoporeuses . Ces dernières sont obtenues par dépôt de couches minces composites cuivre/carbone par copulvérisation cathodique magnétron suivi d’une gravure chimique du cuivre. Par la suite, des essais préliminaires d’intégration de ces nanomatériaux carbonés ainsi que de nanofils de silicium ont été réalisés afin de confirmer la compatibilité des procédés de synthèse avec le fonctionnement du dispositif
This thesis is carried out within the framework of a partnership between two laboratories: IMN (Institute of Materials of Nantes), specialized in the elaboration of materials and IETR (Institute of Electronics and Telecommunications) specialized in microtechnologies and microsensors. The objective of this work is to develop original microsensors integrating nanomaterials, in order to obtain charge sensors with high sensitivities, especially in liquid media. The microsensors developed at the IETR are based on "bottom gate" and dual gate field effect transistors. Initially, we focused on the optimization of the technological process of the sensors to obtain the best electrical characteristics for our applications. Detection measurements using different pHs are explored. A second part of the project, carried out at the IMN, was the development of nanomaterials: carbon nanotubes and nanoporous carbon thin films. The studies have focused on the growth of carbon nanotubes deposited by PECVD and on the development of nanoporous layers. The last layers are obtained by depositing copper / carbon composite thin films by magnetron cathodic cosputtering followed by chemical etching of the copper. Subsequently, preliminary tests of integration of these carbon nanomaterials as well as of silicon nanowires were carried out to confirm the compatibility of the synthesis processes with the operation of the device

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Blet, Vincent. "Etude d'un capteur à membrane gazeuse pour la détection d'espèces sensibles au pH." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL031N.

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L'objet de ce travail est la conception et l'étude d'un capteur à membrane gazeuse pour la détection d'espèces sensibles au pH. Cette étude est nécessitée par le manque actuel de systèmes fiables et sûrs permettant de doser simplement de telles espèces. L'étude théorique du transfert de ces espèces à travers le capteur proposé nous a permis, en régime stationnaire, de définir des points de fonctionnement intéressants. Cette modélisation a été validée pour l'ammoniac, l'acide sulfhydrique, cyanhydrique et le dioxyde de carbone, dont l'importance des suivis respectifs, dans de nombreux domaines industriels, est soulignée. L’étude théorique en régime transitoire est validée expérimentalement pour l'ammoniac et nous a permis, en particulier, d'établir une relation entre le temps de réponse du capteur et sa géométrie. Enfin, nous montrons, par des applications, toutes les potentialités de ce capteur et, en particulier, sa capacité à doser simplement et de manière fiable et sûre, des concentrations très faibles en espèces moléculaires sensibles au pH, sans aucune modification du milieu dans lequel il est immerge

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Esnault, Benoît. "La transition du monopole à la concurrence sur les marchés du gaz naturel en Europe : l'importance stratégique du stockage souterrain." Dijon, 2000. http://www.theses.fr/2000DIJOE014.

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La directive 98/30/ce adoptée par les états membres de l'Union Européenne en 1998 organise une libéralisation des marchés du gaz naturel fondée sur la séparation des infrastructures de transport-distribution et des services finaux aux consommateurs. La commercialisation est ouverte à la compétition en permettant aux acteurs d'utiliser les réseaux existants, qui restent gérés par les anciens monopoles. Le régulateur s'est donc surtout préoccupé de définir des règles d'accès des tiers au réseau équitables, qui réduisent le pouvoir de marché des transporteurs. Mais, pour gérer efficacement une demande variable malgré leur dépendance vis-à-vis des importations et les goulets d'étranglement sur les canalisations, les monopoles ont dû installer des stockages proches des zones de consommation. Les opérateurs ont donc besoin des stockages pour satisfaire la demande quelle que soit la structure du marché. De plus, la libéralisation s'accompagne du développement de places de négoce, sur lesquelles les réservoirs sont des éléments fonctionnels importants. Or les stockages sont une ressource rare détenue par les opérateurs historiques, ce qui renforce leur pouvoir de marché et constitue donc une barrière à l'entrée. La directive européenne sur le gaz suggère aux états de définir un droit d'accès au stockage, sans aucune obligation. Quelle réglementation doit-on appliquer au stockage ? Peut-on compter sur l'autorégulation du marché ? Faut-il définir un accès des tiers au stockage ? Apres avoir étudié les fondements des monopoles gaziers, leur stratégie de stockage, cette thèse analyse le processus de dérégulation et les besoins en stockage des différents acteurs, anciens monopoles ou entrants. Elle propose des solutions réglementaires selon les caractéristiques des marchés, afin de rendre les services effectivement contestables et de garantir la sécurité d'approvisionnement, le développement de nouvelles places de marché et l'équité de la compétition.

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Durand-Viel, Laure. "Stratégies d'engagement et pouvoir de marché : une application au marché du gaz naturel." Paris 9, 2010. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=2010PA090018.

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Cette thèse est consacrée aux stratégies d'engagement en concurrence imparfaite, sur le marché du gaz naturel. Le premier chapitre traite des investissements en capacités dans une relation bilatérale où l'acheteur est soumis à un risque d'expropriation. Bien qu'un degré minimal d'engagement soit indispensable pour assurer l'investissement, un engagement trop long du vendeur peut conduire à un niveau d'investissement plus faible. Le deuxième chapitre analyse l'utilisation stratégique du stockage dans un double oligopole : si le stockage peut être utilisé dans le but de préempter la demande future, les firmes peuvent néanmoins avoir intérêt à s'engager à ne pas s’en servir. Le troisième chapitre propose une analyse des programmes de cession de gaz visant à renforcer la concurrence sur le marché de la fourniture du gaz, en donnant aux entrants un accès aux contrats à long terme de l'opérateur historique avec des producteurs étrangers. Enfin, le quatrième chapitre montre que l’utilisation de méthodes de valorisation d’actifs réels fondées sur des opérations d'arbitrage sur les marchés de gros risque de ne pas conduire aux choix d’investissement optimaux
This thesis is devoted to the analysis of commitment strategies in oligopolistic markets, with a particular focus on the European market for natural gas. The first chapter focuses on capacity investments in a bilateral relationship where the buyer-investor faces the threat of holdup. While some commitment is necessary to ensure investment, a too long commitment by the seller can lead to a lower investment level. The second chapter analyzes the strategic use of storage in a successive oligopoly and shows that while demand preemption through storage can be profitable, firms can however choose to commit not to use such a strategy. The third chapter provides a positive and normative analysis of gas release programs that aim at fostering competition in the downstream gas market by granting new entrants access to the incumbent's long-term contracts with foreign producers. Finally, the fourth chapter analyzes how real asset valuation methods based on spot market arbitrage can lead to suboptimal investment choices

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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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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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Woo, Heechul. "The selective low cost gas sensor based on functionalized graphene." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX050/document.

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Les progrès récents dans les nanomatériaux présentent un fort potentiel pour la réalisation de capteurs de gaz avec de nombreux avantages tels que : la grande sensibilité de détection de molécule unique, le faible coût et la faible consommation d'énergie. Le graphène, isolé en 2004, est l'un des meilleurs candidats prometteurs pour le développement de futurs nanocapteurs en raison de sa structure à deux dimensions, sa conductivité élevée et sa grande surface spécifique. Chaque atome de la monocouche de graphène peut être considéré comme un atome de surface, capable d'interagir même avec une seule molécule de l'espèce gazeuse ou de vapeur cible, ce qui conduit finalement à un capteur ultrasensible.Dans cette thèse, des composants à base de graphène ont été fabriqués et caractérisés. Les films de graphène ont été synthétisés par dépôt chimique à phase vapeur (CVD) sur des substrats de verre. La spectroscopie Raman a été utilisée pour analyser la qualité et le nombre de couches de graphène. La microscope à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été également réalisées pour analyser la qualité du graphène. Après la caractérisation de couches de graphène, des dispositifs résistifs à base de graphène ont été fabriquées : quatre électrodes identiques ont été évaporées thermiquement et directement sur le film de graphène comme des électrodes métalliques. La caractérisation électrique a été réalisée à l'aide de Keithley-4200.La réponse de dispositif Intrinsèque a été étudiée sous différents conditions (pression, humidité, exposition à la lumière). Le dispositif a été fonctionnalisé de manière non covalente avec le complexe organométallique (Ru (II) trisbipyridine) et son effet sous exposition à la lumière a été étudié. La réponse de dispositif était reproductible même après de nombreux cycles en présence et en absence de la lumière. Les approches théoriques et expérimentales ainsi que les résultats obtenus au cours de cette thèse ouvrent un moyen de comprendre et de fabriquer des futurs dispositifs de détection de gaz à base du graphène fonctionnalisé de manière non covalente
Recent advances in nanomaterials provided a strong potential to create a gas sensor with many advantages such as high sensitivity of single molecule detection, low cost, and low power consumption. Graphene, isolated in 2004, is one of the best promising candidate for the future development of nanosensors applications because of its atom-thick, two-dimensional structures, high conductivity, and large specific surface areas. Every atom of a monolayer graphene can be considered as a surface atom, capable of interacting even with a single molecule of the target gas or vapor species, which eventually results in the ultrasensitive sensor response.In this thesis work, graphene films were synthesized by Chemical Vapor Deposition (CVD) on the glass substrate. Raman spectroscopy was used to analyze the quality and number of layers of graphene. Atomic Force Microscope (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) were also performed to analyze the quality of graphene. After the characterization of graphene films, graphene based resistive devices (four identical electrodes are thermally evaporated directly onto the graphene film as metal electrodes) were fabricated. The electrical characterization has been carried out using Keithley-4200.Intrinsic device response was studied with different external condition changes (pressure, humidity, light illumination). The device was non-covalently functionalized with organometallic complex (Ru(II) trisbipyridine) and the its light exposure response was studied. The observed device response was reproducible and similar after many cycles of on and off operations. The theoretical and experimental approaches and the results obtained during the thesis are opening up a way to understand and fabricate future gas sensing devices based on the non-covalentely functionalized graphene

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Chalabi, Habib. "Conception et réalisation d'une plate-forme multi-capteur de gaz conductimétrique…Vers le nez électronique intégré." Aix-Marseille 3, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX30064.

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Les capteurs de gaz à oxydes semi-conducteurs actuels reposent souvent sur des structures peu stables dans le temps et présentent toujours une faible sélectivité aux gaz. Ainsi ce travail détaille le développement de microcapteurs de gaz dits de « nouvelle génération ». Les différents éléments qui composent ce type de dispositif ont été étudiés et améliorés. En particulier, une nouvelle plateforme chauffante à résistance en platine a été développée en s’appuyant sur une simulation numérique basée sur la méthode des éléments finis. Le bon contrôle des procédés technologiques a permis la mise au point d'une filière technologique multi-capteur associant quatre cellules sur une puce. Une couche sensible de WO3 a pu être intégrée à ce dispositif et les caractérisations électriques et thermographiques ont permis de valider le fonctionnement et la très bonne stabilité de ces structures. Des tests préliminaires en ambiance gazeuse contrôlée ont permis de montrer de bonnes performances globales en termes de sensibilité et de sélectivité. Ce travail constitue une première étape encourageante pour la réalisation d’un nez électronique intégré
Semiconducting oxide gas sensors often bases on structures unstable over time and presents always low gas selectivity. Thus this work describes the development of new generation gas microsensors. The different elements of the device have been studied and improved. In particular, a new micro-hotplate with platinum resistance could be achieved by using a numerical approach based on the finite element method. Good control of technological processes has enabled the development of a multi-sensors technology involving four cells on one chip. A WO3 sensitive layer was able to be integrated into this system and electrical and thermographic characterizations of devices have been enabled to validate functioning and good stability of structures. Preliminary tests in controlled gaseous atmosphere have provided good overall performances in term of sensibility and selectivity. This work is encouraging first stage for electronic nose realisation

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Chalabi, Habib. "Conception et réalisation d'une plate-forme multi-capteur de gaz conductimétriques...Vers le nez électronique intégré." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00265932.

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Les capteurs de gaz à oxydes semi-conducteurs actuels reposent souvent sur des structures peu stables dans le temps et présentent toujours une faible sélectivité aux gaz. Ainsi ce travail détaille le développement de microcapteurs de gaz dits de "nouvelle génération". Les différents éléments qui composent ce type de dispositif ont été étudiés et améliorés. En particulier, une nouvelle plateforme chauffante à résistance en platine a été développée en s'appuyant sur une simulation numérique basée sur la méthode des éléments finis. Le bon contrôle des procédés technologiques a permis la mise au point d'une filière technologique multi-capteur associant quatre cellules sur une puce. Une couche sensible de WO3 a pu être intégrée à ce dispositif et les caractérisations électriques et thermographiques ont permis de valider le fonctionnement et la très bonne stabilité de ces structures. Des tests préliminaires en ambiance gazeuse contrôlée ont permis de montrer de bonnes performances globales en termes de sensibilité et de sélectivité. Ce travail constitue une première étape encourageante pour la réalisation d'un nez électronique intégré.

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Hijazi, Mohamad. "Capteur de gaz SnO2 fonctionnalisé fonctionnant à température ambiante, sensible et sélectif pour la détection d’ammoniac." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEM030/document.

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Dans le domaine de la santé, l’analyse de l'haleine expirée offre un outil simple et non invasif pour le diagnostic précoce des maladies. Les capteurs de gaz à base de SnO2 modifies semblent être des dispositifs prometteurs pour détecter les gaz polaires tels que l'ammoniac. Dans cette étude, la fonctionnalisation de la surface de SnO2 a été réalisée afin d'obtenir un capteur de gaz sensible et sélectif à l'ammoniac, qui fonctionne à température ambiante. La première étape de la fonctionnalisation est la fixation covalente d’un film de 3-aminopropyltrethoxysalane (APTES) sur SnO2 en phase vapeur ou liquide. Les caractérisations effectuées par Spectroscopie Infrarouge et Spectrométrie photoélectronique X montrent qu’une quantité plus importante d'APTES a été greffée en phase liquide hydratée. La deuxième étape consiste à fonctionnaliser le SnO2-APTES avec des molécules contenant du chlorure d'acyle avec différents groupes tel que des groupes alkyle, acide et ester. Les capteurs modifiés par des acides et des esters sont sensibles à l’ammoniac entre 0,2 et 10 ppm à température ambiante. Cependant, le SnO2 APTES modifié par l’ester s'est révélé être plus sélectif que le capteur modifié par l'acide pour l’ethanol et le mondxyde de carbone. Ces résultats impliquent que la réponse est générée par les groupes fonctionnels acide et ester, NH3 modifie le moment dipolaire de la couche moléculaire greffée, ce qui entraine une modification de la conductance de SnO2. Le fonctionnement à température ambiante est l'un des avantages de ces capteurs, tout comme leur sélectivité à l'ammoniac en regard d'autres gaz tels que l'éthanol, le monoxyde de carbone et l'acétone
One of the major challenges in the modern era is how we can detect the disease when we are still feeling healthy via noninvasive methods. Exhaled breath analysis is offering a simple and noninvasive tool for early diagnosis of diseases. Molecularly modified SnO2 sensors seem to be promising devices for sensing polar gases such as ammonia. SnO2 surface functionalization was performed in order to obtain sensitive and selective ammonia gas sensor that operates at room temperature. The first step of functionalization is the covalently attachment of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) film on SnO2 in vapor or liquid phases. The characterization performed by the Infrared Spectroscopy and X-ray Photoelectron Spectroscopy, show that more APTES were grafted by hydrous liquid phase silanization. The second step was the functionalization of APTES modified SnO2 with molecules having acyl chloride of end functional groups molecules such as alkyl, acid and ester groups. Pure SnO2 and APTES modified SnO2 sensors did not show any significant sensitivity to ammonia (0.2-100 ppm) at 25 °C. On the contrary, acid and ester modified sensors are sensitive to ammonia between 0.2 and 10 ppm at room temperature. However, ester modified SnO2 was more selective than acid modified sensor regarding the ethanol and carbon monoxide gases. Ammonia variates the attached molecular layer’s dipole moment which leads to change in SnO2 conductance. Working at ambient temperature is also one of the advantages of these sensors in addition to the selectivity to ammonia regarding other gases such as ethanol, carbon monoxide and acetone

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Derouiche, Nadir. "Propriétés électriques de films de polypyrroles dopé, action des gaz, utilisation en capteur de NH#3." Clermont-Ferrand 2, 1990. http://www.theses.fr/1990CLF21240.

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Après avoir synthétisé des films de polypyrrole (ppy) en présence d'ions ferricyanure, nous confrontons les résultats expérimentaux obtenus sur ce matériau avec plusieurs modèles théoriques de saut de charges, pour préciser et interpréter les mécanismes de conduction mis en jeu. Nous décrivons, ensuite, les manipulations effectuées sur ce matériau, en vue de tester ces potentialités de fonctionnement en capteur de gaz

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RAMIREZ-SALGADO, JOEL. "Contribution à l'étude des électrodes à gaz dans un capteur potentiométrique à CO2 de deuxième espèce." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10113.

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Ce travail concerne l'etude de materiaux d'electrode utilisables dans des capteurs a gaz bases sur le nasicon, conducteur par ion sodium. Pour une electrode a oxygene, nous avons synthetise par sol-gel des titanates de sodium. Les mesures de conductivite et l'etude des reactions d'electrode par spectroscopie d'impedance ont permis de choisir le materiau le mieux adapte, auquel nous avons melange un lanthanide de manganese pour ameliorer sa reponse. Une premiere etude sur l'electrode a dioxyde de carbone, a base d'un melange de carbonates et d'or, donne un premier apercu sur les mecanismes de la reaction d'electrode. Des tests sur des capteurs realises par serigraphie ont donne des resultats tres encourageants pour le developpement futur des capteurs a oxygene et a dioxyde de carbone. Pour ce devenir, meme si la reponse est sous-nernstien le domaine de sensibilite va de la ppm a quelques pour cent en teneur.

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CHAMBON, LAURE. "Etude d'un micro-systeme capteur de gaz multimembranes mecanismes d'interactions physico-chimiques gaz-oxydes semiconducteurs metalliques dans des conditions atmospheriques ; traitement du signal associe." Clermont-Ferrand 2, 1997. http://www.theses.fr/1997CLF21968.

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Ce travail concerne la faisabilite d'un micro-systeme capteur de gaz multimembranes a oxydes metalliques. Ce dispositif est destine a repondre au manque de selectivite intrinseque des capteurs resistifs a oxydes semiconducteurs. Apres un rappel sur les principales caracteristiques des capteurs de gaz, je presente les objectifs precis de ces travaux de recherche. Ils concernent, en particulier, l'identification d'un gaz a partir d'un systeme de mesure comportant un ensemble de capteurs de sensibilites differentes, dont les reponses seront comparees a une base de donnees issue d'un calibrage. Dans une seconde partie, je m'interesse aux proprietes des oxydes metalliques comme capteurs de gaz. La troisieme partie est relative a l'etude experimentale des reponses issues des capteurs sno#2 et nb#2o#5 sous l'action des gaz co, nh#3 et no#2. L'interpretation des mecanismes reactionnels mis en jeu met en evidence l'extreme sensibilite des structures etudiees vis-a-vis des conditions experimentales (tension de polarisation, temperature d'utilisation) et vis-a-vis des gaz interferents communement presents lors de mesures environnementales (oxygene, humidite). En dernier lieu, dans une problematique simplifiee (taux d'oxygene constant et taux d'humidite nul), je demontre experimentalement que l'association des capteurs sno#2, nb#2o#5 et sno#2 dope pd dans un systeme multicapteurs, suivi d'une unite de traitement du signal, conduit a la detection selective des gaz co et nh#3. Je montre que des quantites independantes de la concentration en gaz ameliorent l'efficacite des methodes de reconnaissance. Cependant, la derive des capteurs dans le temps apparait comme la principale limite a cette strategie multicapteurs.

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Acuautla, Meneses Monica Isela. "Development of ozone and ammonia gas sensors on flexible substrate." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4337/document.

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L'émergence des nouvelles applications dans le domaine de la micro et nanotechnologie requière de faibles coûts de fabrication et la caractérisation de dispositifs électroniques ayant des propriétés telles que la flexibilité, la portabilité, la légèreté, et des matériaux de faibles coûts. Les méthodes traditionnelles de fabrication impliquent de longues étapes de production, et des procédés de fabrication impliquant des étapes avec des produits chimiques. Le but de cette thèse est d'étudier la conception et la caractérisation de capteurs d'ammoniac et d'ozone sur support souple fabriqués par des processus de photolithographie et de gravure laser. Le support flexible est composé de Kapton avec des électrodes interdigitées de Ti/Pt pour la détection de gaz et un microchauffage. Les motifs du circuit ont été réalisés par photolithographie et gravure laser. L'utilisation de gravure laser sur support souple permet de réduire les coûts liés au temps de fabrication, aussi représente une excellente alternative aux processus chimiques. Des nanoparticles de ZnO déposées par gouttes ont été utilisées comme matériaux sensibles en raison de leurs excellentes propriétés dans la détection de gaz. Les conditions de détection de gaz ont été étudiées pour différentes concentrations d'ozone et d'ammoniac. Afin de tester une méthode de dépôt utilisée dans la production industrielle à grande échelle, un dépôt par spray ultrasonique a été effectué. Les capteurs réalisés montrent une large gamme de détection de 5 ppb à 500 ppb à 200 °C pour l'ozone et de 5 ppm à 100 ppm à 300 °C pour l'ammoniac avec une bonne reproductibilité, stabilité et de rapides temps de réponse et de retourn
Nowadays the emerging of new applications in the micro and nanotechnology field required to reduce fabrication costand to improve electronic devices with properties such as flexibility, portability, lightweight, and low cost. Traditional methods involve expensive and long production steps, and chemical vapor deposition. The purpose of this work is to present the conception and characterization of flexible ammonia and ozone sensors fabricated by photolithography and laser ablation processes. The flexible platform is composed of Kapton substrate with interdigitated Ti/Pt electrodes for gas detection and a micro-heater device. The circuit patterns were realized by photolithography and laser ablation. Photolithography is a well-known and reliable patterning process used on rigid substrate. The application of laser ablation process not only reduces fabrication time, but also represents an excellent viable alternative instead of chemical processes. ZnO thin films deposited by drop coating have been used as sensitive materials due to their excellent properties in the gas detection. The gas sensing condition and the performances of the devices are investigated for ozone and ammonia at different gas concentrations and different thin film thicknesses. In order to test a deposit methodology used in large scale industrial production, an ultrasonic spray deposition was done. The sensor provides a wide range of detection from 5 ppb to 500 ppb for ozone and from 5 ppm to 100 ppm for ammonia. Their best sensibilities were obtained at 200°C for ozone and 300 °C for ammoniac with good repeatability, stability and fast response/recovery time

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Moudakkir, Salah. "Etude physico-chimique de l'oxyde d'étain SnO2. Aptitude à la réalisation d'un capteur passif sensible aux traces de gaz réducteurs dans l'air." Tours, 1998. http://www.theses.fr/1998TOUR4016.

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Le but de ce travail est de tester les propriétés de l'oxyde d'étain en tant que catalyseur de l'oxydation de gaz reducteurs en vue de son application comme capteur chimique. Nos investigations se sont portées sur trois types d'échantillons élaborés différemment : deux couches et un massif. Tout d'abord, la nature des défauts ponctuels majoritaires présents dans cet oxyde à haute température, a été identifiée, ensuite l'évolution de la conductivité en fonction de la température et de la nature du gaz ambiant a permis de comprendre les phénomènes ayant lieu à l'interface gaz-solide notamment ceux liés aux interactions physico-chimiques qui accompagnent l'adsorption de deux gaz réducteurs que sont l'eau et l'éthanol, d'abord en régime stationnaire, ensuite sous un régime i pulsionnel. La diversité qu'offre cette étude comparative a permis de donner une idée intéressante sur les performances de chaque échantillon d'oxyde d'étain et donc du choix de celui qui répondra le mieux à une utilisation intégrée dans le dispositif d'un capteur de gaz réducteurs.

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Madrolle, Stéphanie. "Méthodes de traitement du signal pour l'analyse quantitative de gaz respiratoires à partir d’un unique capteur MOX." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT065/document.

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Prélevés de manière non invasive, les gaz respiratoires sont constitués de nombreux composés organiques volatils (VOCs) dont la quantité dépend de l’état de santé du sujet. L’analyse quantitative de l’air expiré présente alors un fort intérêt médical, que ce soit pour le diagnostic ou le suivi de traitement. Dans le cadre de ma thèse, nous proposons d’étudier un dispositif d’analyse des gaz respiratoires, et notamment de ces VOCs. Cette thèse multidisciplinaire aborde différents aspects, tels que le choix des capteurs, du matériel et des modes d’acquisition, l’acquisition des données à l’aide d’un banc gaz, et ensuite le traitement des signaux obtenus de manière à quantifier un mélange de gaz. Nous étudions la réponse d’un capteur à oxyde métallique (MOX) à des mélanges de deux gaz (acétone et éthanol) dilués dans de l’air synthétique (oxygène et azote). Ensuite, nous utilisons des méthodes de séparation de sources de manière à distinguer les deux gaz, et déterminer leur concentration. Pour donner des résultats satisfaisants, ces méthodes nécessitent d’utiliser plusieurs capteurs dont on connait la forme mathématique du modèle décrivant l’interaction du mélange avec le capteur, et qui présentent une diversité suffisante dans les mesures d’étalonnage pour estimer les coefficients de ce modèle. Dans cette thèse, nous montrons que les capteurs MOX peuvent être décrits par un modèle de mélange linéaire quadratique, et qu’un mode d’acquisition fonctionnant en double température permet de générer deux capteurs virtuels à partir d’un unique capteur physique. Pour quantifier précisément les composants du mélange à partir des mesures sur ces capteurs (virtuels), nous avons conçu des méthodes de séparation de sources, supervisées et non supervisées appliquées à ce modèle non-linéaire : l’analyse en composantes indépendantes, des méthodes de moindres carrés (algorithme de Levenberg-Marquardt), et une méthode bayésienne ont été étudiées. Les résultats expérimentaux montrent que ces méthodes permettent d’estimer les concentrations de VOCs contenus dans un mélange de gaz, de façon précise, en ne nécessitant que très peu de points de calibration
Non-invasively taken, exhaled breath contains many volatile organic compounds (VOCs) whose amount depends on the health of the subject. Quantitative analysis of exhaled air is of great medical interest, whether for diagnosis or for a treatment follow-up. As part of my thesis, we propose to study a device to analyze exhaled breath, including these VOCs. This multidisciplinary thesis addresses various aspects, such as the choice of sensors, materials and acquisition modes, the acquisition of data using a gas bench, and then the processing of the signals obtained to quantify a gas mixture. We study the response of a metal oxide sensor (MOX) to mixtures of two gases (acetone and ethanol) diluted in synthetic air (oxygen and nitrogen). Then, we use source separation methods in order to distinguish the two gases, and to determine their concentration. To give satisfactory results, these methods require first to use several sensors for which we know the mathematical model describing the interaction of the mixture with the sensor, and which present a sufficient diversity in the calibration measurements to estimate the model coefficients. In this thesis, we show that MOX sensors can be described by a linear-quadratic mixing model, and that a dual temperature acquisition mode can generate two virtual sensors from a single physical sensor. To quantify the components of the mixture from measurements on these (virtual) sensors, we have develop supervised and unsupervised source separation methods, applied to this nonlinear model: independent component analysis, least squares methods (Levenberg Marquardt algorithm), and a Bayesian method were studied. The experimental results show that these methods make it possible to estimate the VOC concentrations of a gas mixture, accurately, while requiring only a few calibration points

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Tetelin, Angélique. "Caractérisation et modélisation de la réponse transitoire d'un capteur d'humidité à couche sensible polymère." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR16016.

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Ce travail porte sur la caractérisation et la modélisation de la réponse transitoire d'un capteur d'humidité capacitif dont la couche sensible est constituée d'un film polymère dérivé du benzocyclobutène (BCB). L'étude de la structure du capteur et des mécanismes physico-chimiques d'absorption de vapeurs dans les polymères a permis de construire des modèles analytiques physiques et comportementaux de la réponse du capteur, validés expérimentalement et par simulation numérique. Ces modèles ont été utilisés pour la simulation prédictive de la réponse du capteur dans un contexte médical : l'analyse du souffle humain. Ils ont permis d'élaborer des stratégies d'optimisation du temps de réponse. Ces modèles ont aussi été appliqués à la simulation prédictive de l'herméticité des micro-boîtiers d'encapsulation des MEMS
This work presents the characterization and modelling of the transient response of a capacitive humidity sensor. The sensitive layer of the sensor consists in a benzocyclobutene (BCB) polymer film. Analytical physical and behavioural models of the sensor were developed on the basis of the theory of sorption and diffusion of gases in polymers, and on the study of the capacitive structure of the sensor. These models were validated by experiments and numerical simulations. They allow the prediction of the transient response of the sensor when exposed to the specific humidity conditions of human breath for medical application. They also provide strategies to shorten the response time of the sensor. Finally, these models were used to predict moisture diffusion in BCB adhesive films for wafer-level MEMS packaging

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Lefevre, Nathalie. "La pression partielle de gaz carbonique : developpement d'un capteur et analyse de la distribution dans l'ocean pacifique equatorial." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066171.

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La necessite d'obtenir des mesures de pression partielle de gaz carbonique dans l'eau de mer sur une grande echelle spatio-temporelle a conduit au developpement d'un systeme destine a etre place sur une bouee derivante. Ce systeme est decrit et les premieres etapes du developpement sont presentees. La base de la methode de mesure repose sur la colorimetrie. Le capteur est constitue d'un indicateur colore sensible aux variations de ph emprisonne entre 2 membranes permeables au co2. Le changement de la densite optique de l'indicateur est suivi par un spectrophotometre specialement adapte au capteur. La pression partielle de co2 se calcule a partir de la densite optique. Une partie de l'experimentation en mer du capteur s'est deroulee pendant la campagne alize ii dans le pacifique equatorial. L'analyse des pressions partielles de co2 mesurees par une technique plus classique lors de cette campagne est presentee. Les flux instantanes de co2 ainsi qu'une moyenne globale sont calcules. La distribution de pco2 est analysee a partir des differentes mesures hydrologiques et chimiques de la campagne et a partir d'une simulation

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Guillet, Nicolas. "Etude d'un capteur de gaz potentiométrique. Influence et rôle des espèces oxygénées de surface sur la réponse électrique." Grenoble INPG, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001580.

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Ce travail s'inscrit dans la continuité de deux thèses présentées par Eliette Fascetta en 1993 et Christophe Pupier en 1999 qui ont été consacrées à l'étude d'un capteur de gaz potentiométrique original. Contrairement aux capteurs potentiométriques classiques, celui-ci a la particularité de disposer de deux électrodes différentes disposées dans la même atmosphère gazeuse. Ces travaux ont donné lieu à d'importants développements technologiques et ont permis de jeter les bases d'un modèle électrochimique à même de mieux interpréter l'influence de certains gaz tels que l'oxygène sur la réponse du capteur. Notre démarche a donc consisté à approfondir la compréhension des phénomènes qui sont à l'origine de la réponse électrique de ce capteur afin d'en optimiser le fonctionnement pour les différentes applications visées. La première partie de ce travail concerne la caractérisation physico-chimique des espèces qui interviennent dans la création du signal électrique et en particulier l'étude du rôle exact de l'oxygène. Pour cela, nous avons fait appel à des techniques usuellement utlisées pour l'étude des interactions gaz-solide telles que la calorimétrie et les mesures de potentiel de surface. Ensuite, nous avons étudié l'importance du choix des matériaux utilisés ainsi que l'influence de paramètres caractéristiques tels que la nature et la taille des électrodes sur la réponse électrique du capteur. Tous ces résultats ont alors été exploités pour proposer un mécanisme complet permettant d'expliciter les phénomènes qui interviennent dans l'apparition du signal électrique. Ce modèle a été confronté aux résultats expérimentaux concernant l'influence de la pression d'oxygène et de la température, puis il a été étendu à l'action combinée de la température, la pression d'oxygène et d'un gaz réducteur, le monoxyde de carbone.

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Halfaya, Yacine. "Optimisation, fabrication et caractérisation d’un capteur de gaz à base d’hétérostructure AlGaN/GaN HEMT pour des applications automobiles." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0312.

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Le travail de la thèse s’articule sur le développement d’un nouveau type de capteurs de gaz à base des matériaux semi-conducteurs III-Nitrure (Les nitrures de gallium). Ces matériaux présentent de nombreux avantages qui pourraient être utilisées pour concevoir des capteurs NOx sensibles et sélectifs pour le contrôle des pollutions émises par la ligne d’échappement Diesel. Afin de limiter et déduire les gaz polluants émis par les moteurs à explosion en générale et les moteurs Diesel en particuliers (NO, NO2, NH3, CO, …), différentes normes européennes ont été établies. Pour respecter ces normes, plusieurs modifications sur les moteurs et les lignes d’échappement des véhicules ont été effectuées (filtres à particules, catalyseurs, capteurs NOx, …). Les capteurs NOx utilisés actuellement sont à base d’électrolyte solide. Ils sont basés dans leur fonctionnement sur la mesure de la concentration d’oxygène présente dans le gaz d’échappement qui permet de son tour l’estimation de la concentration totale des gaz NOx (mesure indirecte). Ces capteurs ne détectent pas le NH3 à la sortie de la ligne d’échappement, et ne donnent pas une information précise sur le rapport entre NO et NO2 (manque de sélectivité) qui est un facteur important pour le bon fonctionnement de catalyseur sélectif SCR (amélioration de rendement) ; d’où la nécessité d’un capteur de gaz plus performant et en particulier sélectif afin d’améliorer les systèmes de contrôle, de post-traitement et de diagnostic. Notre approche consiste à utiliser un transistor HEMT (High Electron Mobility Transistor) à gaz bidimensionnel d’électrons à base de nitrure de Gallium avec l’association d’une couche fonctionnelle à la place de la grille. L’interaction des molécules de gaz avec cette couche fonctionnelle donne une signature (variation de signal de sortie) spécifique pour chaque type de gaz qui aide à l’amélioration de la sélectivité. Le projet contient deux parties : l’optimisation de la structure choisie et l’optimisation de la couche fonctionnelle afin d’obtenir une détection sélective entre les différents gaz polluants. Cette technologie est intéressante pour développer des capteurs de gaz grâce aux possibilités de détecter des faibles variations de tensions et aux possibilités de fonctionnement dans des environnements sévères. La thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre de l’OpenLab materials and processes en collaboration entre le laboratoire Georgia-Tech lorraine et l’entreprise Peugeot-Citroën PSA
The work of the thesis focuses on the development of a new type of gas sensors based III-Nitride semiconductor materials (gallium nitrides). These materials have many advantages that could be used to develop sensitive and selective NOx sensors for the control of pollution emitted by diesel exhaust line. To limit the polluting gases emitted by internal combustion engines in general and diesel in particular (NO, NO2, NH3, CO, ...), different European standards have been established. To meet these standards, anti-pollution systems (consisting of particle filters, catalysts, NOx sensors, ... etc) are used. NOx sensors currently used in automobiles are based on a solid electrolyte. Their operation is based on the measurement of the oxygen concentration. This enables an estimate of the total concentration of NOx gas (indirect measurement) after filtering NOx from O2 and decomposing NOx into O2. These sensors do not detect NH3 at the outlet of the exhaust line, and do not give accurate information on the relationship between NO and NO2 (lack of selectivity) which is important factor for an optimal functioning of selective catalyst (SCR performance improvement). Hence there exists a need for a more efficient and selective in particular gas sensor to improve the control systems, post-treatment and diagnosis. Our approach is to use a HEMT (High Electron Mobility Transistor) transistor based on gallium nitride with a combination of a functional layer instead of the gate. The interaction of the gas molecules with the functional layer gives a signature (output signal variation) specific for each type of gas that helps to improve the selectivity. The project contains two parts: the optimization of the chosen structure and the optimization of the functional layer in order to achieve selective detection between various gaseous pollutants. This technology is interesting for development of gas sensors through the possibility of detection low voltage variations and the possibility of operating in harsh environments. The thesis is part of OpenLab "Materials and Processes" in a collaboration between Georgia Tech-CNRS laboratory and the PSA Peugeot-Citroen Group

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Halfaya, Yacine. "Optimisation, fabrication et caractérisation d’un capteur de gaz à base d’hétérostructure AlGaN/GaN HEMT pour des applications automobiles." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0312.

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Le travail de la thèse s’articule sur le développement d’un nouveau type de capteurs de gaz à base des matériaux semi-conducteurs III-Nitrure (Les nitrures de gallium). Ces matériaux présentent de nombreux avantages qui pourraient être utilisées pour concevoir des capteurs NOx sensibles et sélectifs pour le contrôle des pollutions émises par la ligne d’échappement Diesel. Afin de limiter et déduire les gaz polluants émis par les moteurs à explosion en générale et les moteurs Diesel en particuliers (NO, NO2, NH3, CO, …), différentes normes européennes ont été établies. Pour respecter ces normes, plusieurs modifications sur les moteurs et les lignes d’échappement des véhicules ont été effectuées (filtres à particules, catalyseurs, capteurs NOx, …). Les capteurs NOx utilisés actuellement sont à base d’électrolyte solide. Ils sont basés dans leur fonctionnement sur la mesure de la concentration d’oxygène présente dans le gaz d’échappement qui permet de son tour l’estimation de la concentration totale des gaz NOx (mesure indirecte). Ces capteurs ne détectent pas le NH3 à la sortie de la ligne d’échappement, et ne donnent pas une information précise sur le rapport entre NO et NO2 (manque de sélectivité) qui est un facteur important pour le bon fonctionnement de catalyseur sélectif SCR (amélioration de rendement) ; d’où la nécessité d’un capteur de gaz plus performant et en particulier sélectif afin d’améliorer les systèmes de contrôle, de post-traitement et de diagnostic. Notre approche consiste à utiliser un transistor HEMT (High Electron Mobility Transistor) à gaz bidimensionnel d’électrons à base de nitrure de Gallium avec l’association d’une couche fonctionnelle à la place de la grille. L’interaction des molécules de gaz avec cette couche fonctionnelle donne une signature (variation de signal de sortie) spécifique pour chaque type de gaz qui aide à l’amélioration de la sélectivité. Le projet contient deux parties : l’optimisation de la structure choisie et l’optimisation de la couche fonctionnelle afin d’obtenir une détection sélective entre les différents gaz polluants. Cette technologie est intéressante pour développer des capteurs de gaz grâce aux possibilités de détecter des faibles variations de tensions et aux possibilités de fonctionnement dans des environnements sévères. La thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre de l’OpenLab materials and processes en collaboration entre le laboratoire Georgia-Tech lorraine et l’entreprise Peugeot-Citroën PSA
The work of the thesis focuses on the development of a new type of gas sensors based III-Nitride semiconductor materials (gallium nitrides). These materials have many advantages that could be used to develop sensitive and selective NOx sensors for the control of pollution emitted by diesel exhaust line. To limit the polluting gases emitted by internal combustion engines in general and diesel in particular (NO, NO2, NH3, CO, ...), different European standards have been established. To meet these standards, anti-pollution systems (consisting of particle filters, catalysts, NOx sensors, ... etc) are used. NOx sensors currently used in automobiles are based on a solid electrolyte. Their operation is based on the measurement of the oxygen concentration. This enables an estimate of the total concentration of NOx gas (indirect measurement) after filtering NOx from O2 and decomposing NOx into O2. These sensors do not detect NH3 at the outlet of the exhaust line, and do not give accurate information on the relationship between NO and NO2 (lack of selectivity) which is important factor for an optimal functioning of selective catalyst (SCR performance improvement). Hence there exists a need for a more efficient and selective in particular gas sensor to improve the control systems, post-treatment and diagnosis. Our approach is to use a HEMT (High Electron Mobility Transistor) transistor based on gallium nitride with a combination of a functional layer instead of the gate. The interaction of the gas molecules with the functional layer gives a signature (output signal variation) specific for each type of gas that helps to improve the selectivity. The project contains two parts: the optimization of the chosen structure and the optimization of the functional layer in order to achieve selective detection between various gaseous pollutants. This technology is interesting for development of gas sensors through the possibility of detection low voltage variations and the possibility of operating in harsh environments. The thesis is part of OpenLab "Materials and Processes" in a collaboration between Georgia Tech-CNRS laboratory and the PSA Peugeot-Citroen Group

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Djizanne, Djakeun Hippolyte. "Stabilité mécanique d'une cavité saline soumise à des variations rapides de pression : Application au stockage souterrain de gaz naturel, d’air comprimé et d’hydrogène." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. https://theses.hal.science/tel-01130986/document.

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Les cavités salines servant au stockage souterrain de grandes quantités de gaz naturel sont très sollicitées en raison des besoins énergétiques croissants. Le stockage des énergies renouvelables est aussi envisagé dans ces cavités sous forme d’air comprimé et d’hydrogène. Ces cavités qui sont plus sollicitées qu’auparavant, sont aussi soumises à des opérations d’injection et de soutirage rapides. Ces nouveaux modes d’exploitation soulèvent des problèmes mécaniques, illustrés en particulier par l’écaillage et les chutes de blocs en paroi de cavité. En fait, aux sollicitations purement mécaniques liées aux variations de la pression du gaz, se superposent des variations de température répétées de plusieurs dizaines de degrés Celsius qui occasionnent, notamment à la détente, des contraintes additionnelles de traction susceptibles d’engendrer des fractures à la paroi des cavernes dont l’évolution peut être dangereuse. Les lois de comportement mécanique du sel gemme (élasto-viscoplastique, non linéaire et thermosensible) et les critères de rupture et d’endommagement existants permettent d’analyser le comportement des cavités salines et du sel gemme sous l’effet de chargements nouveaux. Cette étude s’inscrit dans le domaine de la thermomécanique des roches et contribue à l’analyse des effets de nouveaux modes d’exploitation sur la stabilité mécanique des cavités salines. Dans un premier temps, la démarche a consisté à concevoir et à valider sur des cas réels un modèle thermodynamique du comportement du gaz dans la cavité. Ce modèle a permis de d’analyser l’éruption dans des cavités salines de stockage de gaz. Ensuite, le couplage thermomécanique a permis d’analyser les effets d’une détente rapide, d’une injection rapide et de cycles journaliers sur la stabilité des cavernes. Sur le plan expérimental, on a recherché au laboratoire les conditions d’apparition et de développement de fissures sur une pastille et sur un bloc de sel. Le fluage d’éprouvettes de sel gemme en extension a aussi été analysé
Salt caverns used for the underground storage of large volumes of natural gas are in high demand given the ever-increasing energy needs. The storage of renewable energy is also envisaged in these salt caverns for example, storage of compressed air and hydrogen mass storage. In both cases, salt caverns are more solicited than before because they are subject to rapid injection and withdrawal rates. These new operating modes raise new mechanical problems, illustrated in particular by sloughing, and falling of overhanging blocks at cavern wall. Indeed, to the purely mechanical stress related to changes in gas pressure variations, repeated dozens of degrees Celsius of temperature variation are superimposed; causes in particular during withdrawal, additional tensile stresses whom may lead to fractures at cavern wall; whose evolution could be dangerous. The mechanical behavior of rock salt is known: it is elasto-viscoplastic, nonlinear and highly thermo sensitive. The existing rock salt constitutive laws and failures and damages criteria have been used to analyze the behavior of caverns under the effects of these new loading. The study deals with the thermo mechanics of rocks and helps to analyze the effects of these new operations modes on the structural stability of salt caverns. The approach was to firstly design and validate a thermodynamic model of the behavior of gas in the cavern. This model was used to analyze blowout in gas salt cavern. Then, with the thermo mechanical coupling, to analyze the effects of rapid withdrawal, rapid injection and daily cycles on the structural stability of caverns. At the experimental level, we sought the optimal conditions to the occurrence and the development of cracks on a pastille and a block of rock salt. The creep behavior of rock salt specimens in triaxial extension also was analyzed

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Gao, Jing. "Etude et mise au point d'un capteur de gaz pour la detection sélective de NOx en pot d'échappement automobile." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01016361.

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Afin de contrôler l'émission totale des NOx dans l'échappement automobile, un capteur potentiométrique à base de zircone stabilisée à l'yttrium a été développé par la technique de sérigraphie. Il est montré que l'utilisation d'un filtre catalytique, déposé directement sur l'élément sensible, permet d'éliminer les interférences venant d'autres gaz réducteurs dans l'échappement, en particulier monoxyde de carbone (CO), hydrogène (H2), hydrocarbures (CxHy) et ammoniac (NH3). En plus, il est possible de fixer avec le filtre catalytique le rapport NO/NO2 correspondant à l'équilibre thermodynamique. Par conséquent la réponse du capteur n'est plus dépendante du rapport NO/NO2, mais seulement de la température. De plus, la sensibilité et la sélectivité du capteur à NO2 peut considérablement être améliorée en appliquant un courant de polarisation.

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Maulion, Geoffrey. "Conception, fabrication et caractérisation de composants photoniques innovants appliqués à la détection de gaz." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS063/document.

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La détection de gaz suscite depuis une dizaine d'années, un intérêt grandissant voir galopant, cela pour diverses raisons : environnementales, de santé publique, de sécurité (Hommes et infrastructures), etc... Ce dynamisme a pour conséquence un besoin de renouvellement et de perfectionnement des moyens de détection, qui croît à mesure que les normes existantes et les secteurs d'application respectivement, se complexifient et se diversifient. Une telle frénésie entraîne naturellement l'augmentation du nombre de projets de recherche sur cette thématique : le projet ANR PEPS, débuté en 2010, est l'un d'entre-eux. Acronyme de "Pellet Photonique Sensor", il vise à démontrer la faisabilité d'une plateforme de détection photonique multi-gaz exploitant l'effet thermo-optique, grâce à la combinaison de deux éléments centraux : des nanopoudres catalytiques sélectives aux gaz visés (dihydrogène ou monoxyde de carbone) et un composant photonique planaire très sensible aux variations d'indice de réfraction. Ce manuscrit est principalement consacré à la conception (sélection et optimisation) du composant photonique
For about a decade, gas detection has known a tremendous interest, due to several reasons: environmental issues, public health, people and building safety, etc... This trend, triggered a spectacular and sustainable need of gas detection means improvement and development, which has grown with both standards sophistication and scope extension. As a matter of fact, the number of research projects related to this particular topic increased: PEPS ANR project, begun in 2010, is one of them. This research project, which is the acronym of Pellet Photonique Sensor, aim at developing a photonic multigas detection system based on thermo-optical effect, thanks to the combination of on one hand, catalitic nanopowders which react selectively with the target gas (hydrogen or carbon monoxide) and on the other hand, an high sensitive to refractive index variations planar photonic component. This thesis manuscript mostly treats of the photonic component design (choice and optimization)

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Wannebroucq, Amélie. "Synthèse de matériaux moléculaires et héterojonctions, de l'intérêt des matériaux ambipolaires dans les capteurs de gaz conductimétriques." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCK047/document.

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Les semi-conducteurs moléculaires ont permis la réalisation de dispositifs électroniques, tels que transistors à effet de champ, diodes et autres hétérojonctions. Les matériaux ambipolaires, capables de transporter tant les charges positives que négatives, conduisent à des dispositifs aux propriétés particulières. L’objet de cette thèse est de synthétiser de nouveaux matériaux moléculaires ambipolaires et de développer des dispositifs électroniques originaux, en particulier pour des applications dans le domaine des capteurs de gaz. Nous nous intéressons aux molécules compatibles avec des mises en forme par des techniques dites de solution processing, en particulier des métallo-phtalocyanines
The molecular semiconductors have enabled the production of electronic devices such as field effect transistors, diodes and other heterojunctions. The ambipolar materials, capable of carrying both positive charges and negative, result in devices with special properties. The purpose of this thesis is to synthesize new ambipolar materials develop original electronic devices, especially for applications in the field of gas sensors. We are interested in molecules capable to lead to thin films with low temperature techniques known as solution processing, particularly metallo-phthalocyanines

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