Дисертації з теми "Détecteurs de gaz – Matériaux"
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Bouhadid, Myriam. "Conception, caractérisation et mise en œuvre de matériaux organiques conducteurs pour des applications dans le domaine des capteurs chimiques." Pau, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/41/98/89/PDF/TheseBouhadid.pdf.
Анотація:
L’objectif de nos travaux est la réalisation d’un capteur d’ammoniac ayant une couche sensible tout organique capable de détecter et de doser l’ammoniac sur site et en temps réel. L’ensemble des étapes nécessaires à la conception d’un capteur de la synthèse à l’évaluation des performances sont présentées. Les choix du matériau et de sa synthèse ont été faits dans le but de rendre la conception du capteur transférable en milieu industriel. Le matériau ainsi choisi a été caractérisé pour s’assurer de sa capacité à s’intégrer dans le dispositif de détection. La mise en place d’une chambre d’exposition a permis d’évaluer les performances des capteurs dans une atmosphère contrôlée en température, humidité relative et concentration en ammoniac. Une étude des grandeurs d’influence comme la température et l’humidité relative a été réalisée. Les performances des capteurs ainsi réalisés ayant pour couche sensible un composite tout polymère à base de polyaniline montrent que ces dispositifs, sans développement supplémentaire, peuvent déjà concurrencer les capteurs d’ammoniac sur le marché en termes d’étendue de mesure, de temps de réponse, de durée de vie… De plus, ces capteurs présentent un avantage non négligeable en levant le verrou technologique de la réversibilité des réponses permettant ainsi d’utiliser le capteur sans intervention extérieure entre deux mesures de pollution atmosphériqueThe main objective of this project was to prepare, study and test new generation of chemical sensors based on conducting polymer composite material. All the steps concerning the feasibility of the sensors have been studied. The active layer was made of composite containing intrinsically conducting polymers as polyaniline (Pani). The synthesis of the conducting composites was optimized and obtained with an environmental friendly process (no acid nor organic solvent) at low cost and thus easy to scale up. Several composites made of polyacrylate/polyaniline were obtained, parameters as dopant chemical nature and polyaniline content were studied. To answer the fundamental questions and to reach the applications mentioned, the structure and several physico-chemical properties (composite formulation, response to gas exposure, signal treatment…) were studied in details on samples and devices that are prepared and characterized in a systematic and controlled way. The procedure to test these new sensors has been optimized in a climatic chamber previously calibrated to control the temperature, the relative humidity and the ammonia concentration parameters. Performances of the sensors were then carried out in terms of reproducibility, sensibility, reversibility, selectivity… Effects of specific conditions as humidity, temperature, and more commonly ageing study were studied and the sensor response was recorded to certify the gas sensor safe for use in hazardous location. This study demonstrated the feasibility of whole polymer (polyaniline composite) sensors to detect ammonia. Moreover, all the performances of this new chemical sensor are in line with the market needs in terms of response time, sensitivity, reproducibility. At last, these sensors introduce a breakthrough technology since their response is reversible with no need of servicing or calibration between two exposures. This feature is very interesting in terms of time-life and cost
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Jouve, Christophe. "Etude de matériaux composites dans des structures : métal-composite-métal, métal-composite-semiconducteur : application aux capteurs en phase gazeuse." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10232.
Анотація:
Les solides organiques offrent des perspectives prometteuses de materiaux pour la realisation de dispositifs electroniques. La sensibilite de ces materiaux a un environnement physico-chimique conduit a les utiliser pour l'integration de capteurs intelligents. Le travail que nous presentons concerne des structures minces de polyethylene (ldpe) dans lequel sont inclus des sels de complexes a transfert de charges (ctc). La methode d'elaboration permet de realiser des films conducteurs de quelques microns d'epaisseur dans lesquels la cristallisation des sels depend des conditions d'elaboration. Une part importante de cette etude est consacree a la correlation entre la composition des films et leurs proprietes de conduction electrique. Nous cherchons aussi, en plus de l'optimisation du procede d'elaboration, a contribuer a une meilleure comprehension des mecanismes de conduction electrique qui restent a eclaircir en ce qui concerne ces materiaux. Les mesures en continu mettent en evidence des phenomenes d'injection au-dela d'une zone ohmique a 10#3v/cm. Les mesures en alternatif (jusqu'a 1 mhz) revelent, suivant la concentration en sels de ttf-tcnq, des variations plus ou moins importantes de la conductivite autour de 100 khz. Des hypotheses concernant le comportement en frequence sont proposees. Ces resultats permettent de determiner differents parametres propres a ces structures et qui caracterisent les modes de conduction observes. Dans l'objectif de l'exploitation de ces films comme detecteur d'entite gazeuse, des essais d'absorption ont ete realises avec de l'oxygene, du dioxide d'azote, du dioxyde de carbone ainsi que sous atmosphere humide. Les premiers resultats obtenus par absorption sont tres encourageants pour la mise au point et le developpement de dispositifs capteurs utilisant ces materiaux
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Saoudi, Hanen. "Synthèse et caractérisation des matériaux La0,8Ca0,1Pb0,1Fe1-xCoxO3 (0,00 ≤ x ≤ 0,20) : application dans le domaine de capteurs de gaz de NH3 et CO." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0381.
Анотація:
Ce sujet de thèse porte sur l’élaboration et l’étude de l’effet de la substitution du fer par le cobalt sur les propriétés physiques (structurales, morphologiques et magnétiques) et particulièrement la détection des deux gaz réducteurs NH3 et CO des composés La0,8Ca0,1Pb0,1Fe1-xCoxO3 (x = 0,00 ; 0,05 ; 0,10 ; 0,15 et 0,20). La diminution du volume a été, par la suite, confirmée par l’approximation SGGA+U en utilisant la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). De même l’étude morphologique a révélé des micrographies poreuses présentant des particules agrégées et agglomérées de taille nanométrique et de forme irrégulière. Les analyses structurales et morphologiques nous ont permis de prédire que le composé avec x = 0,05 peut être considéré comme un bon candidat pour l’application dans le domaine de la détection des gaz. Les résultats des mesures électriques ont montré que la résistance diminue pour des taux de Co inférieurs à 0,10 puis augmente avec des taux supérieurs. De même les réponses électriques sous gaz ont montré que nos composés sont capables de détecter des gaz, avec une variation de la résistance électrique aisément mesurable suite à l’exposition sous différentes concentrations des deux gaz (NH3 et CO) et de déduire que le composé La0,8Ca0,1Pb0,1Fe0,95Co0,05O3 (x = 0,05) présente la meilleure réponse envers les deux gaz testésThis thesis deals with the elaboration and study of the effect of iron substitution by cobalt on the physical properties (structural, morphological and magnetic) and particularly the detection of the two reducing gases NH3 and CO of the compounds La0.8Ca0.1Pb0.1Fe1-xCoxO3 (x = 0.00, 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). The decrease of valume was subsequently confirmed by the SGGA + U approximation using the Density Functional Theory (DFT). Similarly, the morphological study reveals porous micrographs presenting aggregated and agglomerated particles of nanometric size and irregular shape. Structural and morphological analyzes predicted that the compound with x = 0.05 could be considered as a good candidate for application in the field of gas detection. The results of the electrical measurements have shown that the resistance decreases for Co rate below 0.10 and then increases with higher rate. Similarly, electrical responses under gas have shown that our compounds are able to detect gases, with a variation of the electrical resistance easily measurable following exposure under different concentrations of both gases (NH3 and CO) and to deduce that the compound La0.8Ca0.1Pb0.1Fe0.95Co0.05O3 (x = 0.05) presents the best response towards the two tested gases
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Cailleaux, Xavier. "Élaboration, caractérisation structurale et mesures électriques de matériaux oxynitrures semiconducteurs pour application comme capteurs chimiques de gaz." Rennes 1, 2008. http://www.theses.fr/2008REN1S178.
Анотація:
Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont, dans un premier temps, été consacrés à la synthèse et à la caractérisation de matériaux (oxy)nitrures semiconducteurs : le nitrure de gallium (GaN), l’oxynitrure de gallium (GaON) et l’oxynitrure de zinc et germanium (ZnGeON). Ces matériaux ont été obtenus par nitruration d’oxydes précurseurs commerciaux, obtenus par des procédés de chimie douce ou par réaction à haute température. Une étude comparative par diffraction des rayons X et spectroscopie Raman sur GaON et GaN a permis de déterminer la structure de GaON, jusque là encore controversée. GaON, obtenu à partir de l’oxyde NiGa₂O₄, cristallise dans une variété cristallographique originale : la structure carborundum II, également appelée 6H-SiC. La technologie du dip coating, méthode de dépôt alternative à la sérigraphie, a permis l’obtention de capteurs chimiques à base de ZnGeON. Le comportement de capteurs ZnGeON dip coatés, d’une épaisseur de 35µm, a finalement été étudié vis-à-vis du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone. Les mesures électriques effectuées ont montré que les capteurs ZnGeON sont sensibles à ces gaz, à des concentrations de 100 ppm. Les propriétés de détection de ces capteurs sont intéressantes, particulièrement vis-à-vis du monoxyde de carbone pour lequel on observe une sensibilité très importante entre 150 et 200°CGallium nitride (GaN), gallium oxynitride (GaON) and zinc and germanium oxynitride (ZnGeON) have been prepared by ammonolysis of various oxides precursors : commercial powder and precursors prepared by soft chemistry process or solid state reaction. These (oxy)nitride semiconductors have been prepared and then characterized. A comparative structural study has been carried out on GaN and GaON using XRD and Raman spectroscopy to determine GaON crystallographic structure. We found that GaON prepared from nickel gallate NiGa₂O₄ crystalises in a carborundum II structure (6H-SiC). Dip coating technology has been studied as an alternative to screen printing technology, and allowed the preparation of ZnGeON based chemical sensors. Dip coated ZnGeON sensors of 35 µm thickness have been studied for detection of carbon monoxide and carbon dioxide at a concentration of 100 ppm. Electrical characterizations showed that ZnGeON sensors have interesting detection properties, especially in the case of carbon monoxide where we observed a very high sensitivity between 150 and 200°C
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Saoudi, Hanen. "Synthèse et caractérisation des matériaux La0,8Ca0,1Pb0,1Fe1-xCoxO3 (0,00 ≤ x ≤ 0,20) : application dans le domaine de capteurs de gaz de NH3 et CO." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0381/document.
Анотація:
Ce sujet de thèse porte sur l’élaboration et l’étude de l’effet de la substitution du fer par le cobalt sur les propriétés physiques (structurales, morphologiques et magnétiques) et particulièrement la détection des deux gaz réducteurs NH3 et CO des composés La0,8Ca0,1Pb0,1Fe1-xCoxO3 (x = 0,00 ; 0,05 ; 0,10 ; 0,15 et 0,20). La diminution du volume a été, par la suite, confirmée par l’approximation SGGA+U en utilisant la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). De même l’étude morphologique a révélé des micrographies poreuses présentant des particules agrégées et agglomérées de taille nanométrique et de forme irrégulière. Les analyses structurales et morphologiques nous ont permis de prédire que le composé avec x = 0,05 peut être considéré comme un bon candidat pour l’application dans le domaine de la détection des gaz. Les résultats des mesures électriques ont montré que la résistance diminue pour des taux de Co inférieurs à 0,10 puis augmente avec des taux supérieurs. De même les réponses électriques sous gaz ont montré que nos composés sont capables de détecter des gaz, avec une variation de la résistance électrique aisément mesurable suite à l’exposition sous différentes concentrations des deux gaz (NH3 et CO) et de déduire que le composé La0,8Ca0,1Pb0,1Fe0,95Co0,05O3 (x = 0,05) présente la meilleure réponse envers les deux gaz testésThis thesis deals with the elaboration and study of the effect of iron substitution by cobalt on the physical properties (structural, morphological and magnetic) and particularly the detection of the two reducing gases NH3 and CO of the compounds La0.8Ca0.1Pb0.1Fe1-xCoxO3 (x = 0.00, 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). The decrease of valume was subsequently confirmed by the SGGA + U approximation using the Density Functional Theory (DFT). Similarly, the morphological study reveals porous micrographs presenting aggregated and agglomerated particles of nanometric size and irregular shape. Structural and morphological analyzes predicted that the compound with x = 0.05 could be considered as a good candidate for application in the field of gas detection. The results of the electrical measurements have shown that the resistance decreases for Co rate below 0.10 and then increases with higher rate. Similarly, electrical responses under gas have shown that our compounds are able to detect gases, with a variation of the electrical resistance easily measurable following exposure under different concentrations of both gases (NH3 and CO) and to deduce that the compound La0.8Ca0.1Pb0.1Fe0.95Co0.05O3 (x = 0.05) presents the best response towards the two tested gases
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Lee, Szu-Hsuan. "Capteurs de gaz sélectifs à base de matériaux hybrides organooxoétain et d'oxyde d'étain." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0034.
Анотація:
L'objectif de cette recherche est d’explorer de nouvelles voies dans le domaine de la détection de gaz en ajustant finement la nature chimique, la texture et la morphologie de la couche active pour concevoir de nouveaux capteurs de gaz sélectifs. Ainsi, l’obtention de matériau présentant une haute sélectivité vis-à-vis des gaz constitue un enjeu majeur dans le domaine des capteurs de gaz. Notre approche est basée sur la conception de précurseurs moléculaires uniques - les alcynylorganoétains - qui contiennent toutes les fonctionnalités requises pour obtenir des matériaux hybrides stables par le procédé sol-gel, ces matériaux permettant une détection sélective des gaz nocifs / toxiques. Puis, les propriétés de détection de gaz de ces matériaux ont été comparées à celles de nanoparticules de dioxyde d'étain (SnO2) synthétisées à pression autogène. Une série de matériaux fonctionnels à base d'organooxoétains a été déposé sous forme de films minces films par le procédé d’enduction centrifuge puis ces films ont été caractérisés par des mesures de XRD, FT-IR, RAMAN, AFM, SEM, TEM, sorption d’azote et TGA-DTA. Les études de détection de gaz montrent que l'un des oxydes d'organoétain hybride présente une réponse sélective de détection de gaz tels que le CO, H2, l'éthanol, l'acétone et le NO2, tandis que les nanoparticules SnO2 conduisent à une détection non sélective des m^mes gaz dans les mêmes conditions. Ainsi, la meilleure sélectivité vis-à-vis du CO (à 100 et 200 ppm), de H2 (à 100, 200 et 400 ppm) et de NO2 (à 1, 2, 4 et 8 ppm) a été obtenue à 100 ° C pour le matériau hybride organostannique tandis que ce matériau ne conduisait à aucune réponse avec l’éthanol et l’acétone. Par ailleurs, les films de SnO2 nanoparticulaire sont sensibles à tous les gaz testés à de faibles concentrations (CO: 10 ~ 100 ppm, NO2: 0,5 à 4 ppm, H2: 100 à 800 ppm, acétone: 25 à 200 ppm, éthanol : 10 ~ 100 ppm) sur une plage de température comprise entre 200 et 400 °C. En outre, la sélectivité des matériaux SnO2 vis-à-vis de NO2 (entre 0,5 à 4 ppm) peut être optimisée en contrôlent bien la température de détection. Enfin, les matériaux à base d’organoétains et de dioxyde d’étain présentent une capacité de détection de gaz très élevée à de faibles concentrations en gaz. Ces résultats ont permis de développer une classe de matériaux entièrement nouvelle pour la détection sélective de gaz ainsi offrent la possibilité d'intégrer une fonctionnalité organique dans les oxydes métalliques capables de détecter les gazThe ultimate objective of this research is to draw new prospects in the gas sensing field by finely tuning the chemical nature, the texture and the morphology of the active layer to develop new type selective gas sensors. High gas selectivity has been a challenging issue during the past decades in the gas sensing area. Our approach is based on the design of molecular single precursors – alkynylorganotins which contain suitable functionalities required to obtain stable hybrid materials by the sol-gel method exhibiting selective gas detection towards harmful/toxic gases. Their gas sensing properties have been compared with those of tin dioxide (SnO2) nanoparticles synthesized by the hydrothermal route. A series of functional organooxotin-based materials have been processed as films by the spin or drop coating method and characterized by XRD, FT-IR, RAMAN, AFM, SEM, TEM, N2 sorption and TGA-DTA measurements. Gas sensing studies show that one of the hybrid organotin oxides exhibits an outstanding selective gas sensing response towards various gases, such as CO, H2, ethanol, acetone and NO2 whereas SnO2 nanoparticles present non-selective gas sensing ability under the same experimental condition. Thus, the best gas selectivity toward CO (at 100 and 200 ppm), H2 (at 100, 200 and 400 ppm) and NO2 (at 1, 2, 4 and 8 ppm) was achieved at 100 °C for the hybrid organooxotin-based film, however, it showed no response to ethanol/acetone at the same working temperature. On the other hand, the nanoparticulate SnO2 films prepared are sensitive to all the gases tested at low concentrations (CO: 10~100 ppm; NO2: 0.5~4 ppm; H2: 100~800 ppm; acetone: 25~200 ppm; ethanol: 10~100 ppm) in an operating temperature range from 200 to 400 °C. Moreover, the selectivity of SnO2 materials towards NO2 (between 0.5 ~ 4 ppm) can be optimized by well-manipulating the sensing temperatures. Finally, both organooxotin-based and tin oxide-based materials display superior gas sensing ability at low gas concentrations which opens a fully new class of gas sensing materials as well as a new possibility to integrate organic functionality in gas sensing metal oxides
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Fernandes, de Medeiros Indira Aritana. "Nanostructuration de ferrites de cobalt CoxFe3-xO4 : Effets sur la catalyse et la détection de gaz polluants." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUL0007.
Анотація:
Différentes méthodes de synthèses ont été mises au point pour contrôler la forme et la composition des nanoparticules. L’effet de la nature et la concentration des surfactants, des solvants, la température et le temps de synthèse a également été étudié. Les poudres ont été caractérisées par diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission, couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive. Des propriétés catalytiques et de détection ont été évaluées respectivement en présence de faibles concentrations de CO et de NO2 dans de l’air synthétique.Des nanooctaèdres de CoxFe3-xO4 ( x=1, 1,5 et x = 1,8 ) de 15-20 nm ont été produits par synthèse hydrothermale en utilisant différents surfactants (CTAB, SDS et PVP). Des nanocubes de tailles différentes de CoFe2O4 ont été produits par synthèse solvothermique en utilisant l'oléylamine comme surfactant. La poudre de CoxFe3-xO4 avec x = 1,5 a une activité plus élevée pour la conversion du CO que les nanooctaèdres x=1, et la conversion a lieu à plus basse température dans le cas des nanocubes. Les nanocubes présentent une sensibilité inférieure de détection au NO2 à celle des nanooctaèdres, ce qui indique que les faces {111} sont plus réactives que les faces {100} dans les nanoparticules de ferrites de cobaltDifferent synthesis methods such as hydrothermal, solvothermal and thermal decomposition were developed to control nanoparticles shape and composition. The influence of synthesis parameters such as the nature of surfactants, the solvents, temperature and time of synthesis were also investigated. The powders were characterized by X-ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy coupled with Dispersive Energy Spectroscopy. The catalytic and detection properties were evaluated in presence of CO and NO2 in synthetic air. CoxFe3-xO4 (x = 1, 1.5 ) nanooctahedra with 15-20 nm were produced by hydrothermal synthesis using different surfactants (CTAB, SDS and PVP). Nanocubes of CoFe2O4 were successfully obtained by solvothermal synthesis using oleylamine as surfactant. Nanooctahedra of CoxFe3-xO4 with x = 1.5 have higher activity for the CO conversion than those with x=1, and the conversion starts at lower temperature for the nanocubes. The nanocubes show lower sensitivity for the detection of NO2 than the nanooctahedra which indicates that the {111} faces are more reactive than the {100} ones in cobalt ferrites nanoparticles
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Klingenfus, Jérôme. "Compréhension et prédiction des réponses de capteurs chimiques de gaz à surface de matériaux sensibles : application aux polysiloxanes fonctionnalisés." Thesis, Tours, 2011. http://www.theses.fr/2011TOUR4051/document.
Анотація:
Le but de l'étude est de comprendre et de prédire les performances de détection en phase gazeuse des capteurs chimiques à surface de matériaux sensibles. Les travaux ont porté sur des microbalances à quartz revêtues de polysiloxanes fonctionnalisés. Des mesures à l'équilibre, en exposant ces capteurs à différentes vapeurs organiques, ont mis en évidence la sélectivité des matériaux employés. Pour rationaliser ces résultats, les étapes impliquées dans la détection ont été examinées. Des mesures par PM-IRRAS ont permis de montrer la proportionnalité de la réponse vis-à-vis de la quantité d'analyte absorbé. Des affinités en phase condensée ont été déterminées par une nouvelle méthode par RMN d’études de mélanges sans solvant. L'application de cette méthode à des composés modèles a validé le calcul de l'enthalpie de mélange par l'approche de Hansen. Celle-ci permet également d’obtenir calculer les coefficients de Hansen des matériaux sensibles avec des méthodes de contributions de groupes. Enfin, sur ces résultats, un modèle numérique a été construit pour calculer a priori la réponse d'un capteur à partir de la formule chimique des composés sensible et de l'espèce détectéeThe aim of this study is to understand and model the responses of coated chemical sensors for gas phase detection. The work exposed here focuses on quartz crystal microbalance (QCM) coated with functionalized polysiloxanes. Measurements were carried with the QCM exposed to organic vapours when equilibrium was reached. It has been shown that selectivity depends on the material used. To understand that selectivity, each step involved in the detection has been investigated. First of all, with PM-IRRAS, we verified that the frequency shift was proportional to the amount of absorbed analyte. Then, affinity in liquid phase has been determined through a new methodology by NMR. It has also been used, on model system to prove the applicability of Hansen solubility coefficient to calculate mixing free enthalpy. For polymers, those coefficients have been determined using NMR combined with group contribution methods. Based on these descriptors, a numerical model has been built to calculate a priori the performance of a sensor based on, the chemical structure of the sensitive material and of the detected compound
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Liu, Zhaoting. "Synthesis, characterization and properties of wood-templated oxides with hierarchical porous structures." Troyes, 2009. http://www.theses.fr/2009TROY0004.
Анотація:
Les nouveaux morph-génétiques poreux matériaux ont des potentielles applications dans les domaines de séparation et purification des matières, de l’adsorption sélective, de la fonction optique et de la conception de capteurs. Mais il est difficile de fabriquer ce genre de matériau par les techniques traditionnelles. Du fait de la diversité de ces matériaux, les structures bois morph-génétiques poreuses sont complexes et sont formées par les organismes eux-mêmes (morph-transformation génétique). Inspiré par cette transformation macro-biologique, la technologie morph-transformation génétique peut être utilisée dans la fabrication de ses nouveaux matériaux morph-génétiques poreux. Le but de notre recherche est la mise au point des nouvelles méthodes de fabrication des matériaux morph-génétique à partir de biomodèles oxydes de structure poreuse du bois, d’étudier leurs propriétés optiques et de détection de gaz de bois-modèle spécifiques. Dans le présent travail, le biomodèle oxyde de fer, l'oxyde de nickel et l'oxyde de zinc avec les structures morph-génétique du bois sont fabriqués en utilisant la technologie de morph-transformation génétique. Les processus physiques et chimiques de transformation sont analysés et les paramètres de fabrication sont optimisés. Le règlement d'oxydes de microstructures par divers processus de paramètres sont établi. La valeur numérique dans multi échelles de structures poreuses d'oxydes est analysée et les propriétés optiques et de détection de gaz des matériaux morph-génétique poreux sont exploitées dans ce travailHierarchical porous materials have displayed important researching and application values at the fields of separation and purification, selective adsorption, optical function, and sensor design etc. Some preparation methods have been designed to fabricate porous materials. But these traditional methods have to use specific equipments and complicated techniques, and obtained porous materials have single pore size distributions with single functions. The morph-genetic transformation technology is a simple processing technology to fabricate re-fined hierarchical porous materials using organ-isms as template. The organisms in nature are the perfect unities of highly delicate structures and effectively complex functions through mil-lions of years of evolution and natural survival law, which prepare plentiful structural tem-plates for hierarchical porous materials. In the present work, wood-templated Fe2O3, ZnO and NiO with hierarchical porous structures were fabricated through replication wood’s morphology and structure. The synthetic mechanism was studied to optimize the parameters of morph-genetic technology, and wood-templated oxides with wood’s structures were fabricated successfully. The porous structures in multi-scales, the optical properties and the gas sensing properties of wood-templated oxides were researched in detail
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Carquigny, Stéphanie. "Conception, caractérisation et mise en œuvre de matériaux organiques conducteurs pour le développement de capteurs de gaz pour l’environnement." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10177/document.
Анотація:
Dans le cadre de la thématique de recherche du Département Chimie-Environnement de l’Ecole des Mines de Douai portant sur le développement de capteurs de polluants gazeux, de précédents travaux de thèse avaient permis la mise au point d’un capteur chimique d’ammoniac présentant une teneur minimale détectable de 10 ppm, une réponse réversible et une durée de vie supérieure à 3 ans, répondant ainsi au défaut majeur des cellules électrochimiques du marché. La surface sensible du capteur synthétisée de manière propre pour l’environnement, se compose principalement d’un polymère conducteur intrinsèque dont la résistance électrique varie proportionnellement à la concentration en gaz. L’objectif visé dans cette thèse est double : d’une part améliorer les performances métrologiques du capteur d’ammoniac, d’autre part modifier sa surface sensible par une méthode appropriée à la détection spécifique du formaldéhyde. Pour le premier objectif, différents paramètres d’influence tels que la température, l’humidité relative, la vitesse de vent et les composés gazeux interférents ont tout d’abord été évalués, puis le seuil de détection a été réduit d’un facteur 100 par la réalisation de couches minces sur peignes interdigités. Les performances des différentes synthèses ont été comparées et enfin, la robustesse de ces capteurs a été testée lors de campagnes terrains en élevages porcins, qui sont parmi les contributeurs majeurs des émissions d’ammoniac. Pour le second objectif, plusieurs composés sensibles et sélectifs au formaldéhyde ont été introduits dans la surface sensible du capteur et testés. Le fluoral-p a finalement été retenu. Les premiers résultats obtenus ont montré une sensibilité au formaldéhyde proportionnelle à sa concentration, avec une limite de détection de quelques ppm et un temps de réponse inférieur à la minute. Le concept utilisé ici est innovant et montre la faisabilité de la détection du formaldéhyde basé sur la mesure simple des variations de la résistance électrique du film réalisé. La limite de détection reste cependant à diminuer afin de répondre à la problématique de la mesure du formaldéhyde en air intérieurAs part of the research topic of the Department of Chemistry and Environment at Ecole des Mines de Douai on the development of sensors for gaseous pollutants, previous thesis had enabled the development of a chemical sensor of ammonia with a minimum detectable concentration of 10 ppm, a reversible response and a lifetime of more than 3 years, responding to the major flaw of the electrochemical cells of the market. The sensitive surface of the sensor synthesized in a clean way for the environment, consists mainly of an intrinsically conductive polymer whose electrical resistance varies in proportion to gas concentration.The objective in this thesis is double: on the one hand improve the metrological performance of the ammonia sensor, on the other hand change its sensitive surface by an appropriate method for the specific detection of formaldehyde.For the first objective, different influence parameters such as temperature, relative humidity, wind speed and interfering gases were first evaluated, then the detection threshold was reduced by a factor of 100 by the realization of thin films on interdigitated electrodes. The performances of different syntheses were compared and finally, the robustness of these sensors has been tested in piggeries, which are among the major contributors of ammonia emissions. For the second objective, more sensitive and selective compounds to formaldehyde were introduced into the sensitive surface of the sensor and tested. The fluoral p was finally selected. The first results showed sensitivity to formaldehyde proportional to its concentration, with a detection limit of a few ppm and a response time less than one minute. The concept used here is innovative and demonstrates the feasibility of formaldehyde detection based on the simple measure of changes in electrical resistance of the sensitive film made. The detection limit must still be decreased to respond to the problem of measuring formaldehyde indoor
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Kerlau, Marie. "Nouveaux matériaux pour capteurs chimiques de gaz dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N : Synthèse, caractérisation et mise en forme (couches épaisses, couches minces). Application à la détection de gaz toxiques et explosifs." Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2003REN10080.
Анотація:
Ce travail a été consacré à la réalisation de nouveaux capteurs chimiques de gaz à base d'(oxy)nitrures dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N. Dans un premier temps, nous avons réalisé la synthèse des matériaux. Les composés GaN, TaON et Ta3N5 ont été obtenus directement par chauffage sous courant d'ammoniac des oxydes commerciaux. Deux procédés de chimie douce ont été mis en œuvre et ont permis d'élaborer des poudres d'oxydes précurseurs de "GaON" et TaON plus réactives vis-à-vis de la nitruration que les précurseurs commerciaux. Dans un second temps, la technologie de sérigraphie en couches épaisses a été utilisée pour la mise en forme des quatre composés "GaON", GaN, TaON et Ta3N5. Parallèlement, la préparation de couches minces de composés purs TaON et Ta3N5 a été réalisée par nitruration ex situ de films de Ta2O5 déposés par ablation laser. Les caractérisations électriques des capteurs (couches épaisses) ont mis en évidence leur aptitude à détecter le monoxyde de carbone (CO) ainsi que plusieurs familles de gaz telles les hydrocarbures (C3H8), les alcools (C2H5OH) et les aldéhydes (C2H5CHO). Le comportement des capteurs en présence de différentes concentrations d'oxygène et de vapeur d'eau a été étudié dans le but de déterminer le rôle fondamental de ces deux constituants de l'air lors de la détection. Une étude de l'influence de différents paramètres tels la température de travail, l'épaisseur des couches sensibles ou encore la microstructure des matériaux, sur les performances des capteurs lors de l'exposition à plusieurs gaz, a été réalisée. Il a ainsi été démontré que les propriétés de détection des capteurs pouvaient être optimisées en contrôlant ces divers paramètres. Les caractérisations électriques des couches minces de TaON et Ta3N5, bien que préliminaires, sont très prometteuses puisqu'elles mettent en avant le potentiel de ces films comme capteurs chimiques de gaz. La détermination des espèces gazeuses issues de la réaction entre le propane et "GaON", par des mesures de désorption programmée en température couplées à la spectrométrie de masse, nous ont permis de proposer un mécanisme de détection du propane.
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Le, Guevel Xavier. "Elaboration de sols de silice colloïdale en milieu aqueux : fonctionnalisation, propriétés optiques et de détection chimique des revêtements correspondants." Tours, 2006. http://www.theses.fr/2006TOUR4005.
Анотація:
L'objectif de ce travail était d'étudier la réactivité de surface de nanoparticules de silice au travers des propriétés physico-chimiques du matériau élaboré sous forme de suspensions colloïdales ou de couches minces. Les applications sont multiples et elles sont illustrées dans ce travail par la réalisation de revêtements optiques pour des composants lasers ainsi que dans la mise au point de capteurs chimiques pour la détection de composés nitroaromatiquesThe aim of this work was to study surface reactivity of silice nanoparticles through physical and chemical properties of sols and coatings. Appliatons are numerous and they are illustrated in this work by optical coating preparation for laser components and chemical gas sensor development for nitroaromatics detection
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Aneflous, Latifa. "Systèmes nano- et micro-structurés à base de dioxyde de cérium et de sesquixyde de néodyme : propriétés électriques et catalytiques des solutions solides Ce1-xNdxO2-delta." Toulon, 2005. http://www.theses.fr/2005TOUL0004.
Анотація:
Le dioxyde de cérium est utilisé comme capteur de gaz. Deux sytèmes à base d'oxydes de Ce(+IV) et de Nd(+III) sont étudiés : un sytème multiphasé et nanostructuré, obtenu par chimie douce, à basse température à partir d'oxalates et d'acétates ; une céramique à granulométrie micrométrique, obtenue après frittage des poudres nanostructrées, à 1600°C. Les structures sont élucidées par DRX. La morphologie est caractérisée par MET couplée à l'EDAX. Les propriétés électriques en fonction de la composition dans le domaine de température 40-700°C sont mesurées par SIE. Au dessus de 400°C, les contributions des grains, des joints de grains et des électrodes sont séparées. L'exposant n du modèle CPE est lié à la microstructure. La conductivité atteint un palier à 10% en néodyme. Les propriétés catalytiques sont étudiées pour des mélanges air-méthane par spectroscopie IRTF. Les mesures de conversion du méthane montrent que des catalyseurs sont très actifs à 350°CTHe dioxide of cerium is used as gas sensor. Twos systems based on oxides of Ce(+IV) and of Nd(+III) are studied : a multiphase and nonostructured system, obtained by soft chemistry, at low temperature, starting from oxalates and of acetates ; a ceramics with micrometric granulometry, obtained after sintering of the nanostructured powders, to 1600°C. The structures are elucidated by DRX. Morphology is chacterized by MET coupled with the EDAX. The electric properties according to the composition in the temperature range 40-700°C are measured by SIE. With the top of 400°C, the contributions of the bulks grain boundaries and electodes are separate. Eponent n of model CPE is related to the microstructure. Conductivity reaches a maximum with neodymium 10%. The catalytic properties are studied for air-methane mixtures by spectroscopy IRTF. Measurements of conversion of methane show that these catalysts are very active at 350°C
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Fernandes, de Medeiros Indira Aritana. "Nanostructuration de ferrites de cobalt CoxFe3-xO4 : Effets sur la catalyse et la détection de gaz polluants." Thesis, Toulon, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUL0007/document.
Анотація:
Différentes méthodes de synthèses ont été mises au point pour contrôler la forme et la composition des nanoparticules. L’effet de la nature et la concentration des surfactants, des solvants, la température et le temps de synthèse a également été étudié. Les poudres ont été caractérisées par diffraction des rayons X et microscopie électronique à transmission, couplée à la spectroscopie d'énergie dispersive. Des propriétés catalytiques et de détection ont été évaluées respectivement en présence de faibles concentrations de CO et de NO2 dans de l’air synthétique.Des nanooctaèdres de CoxFe3-xO4 ( x=1, 1,5 et x = 1,8 ) de 15-20 nm ont été produits par synthèse hydrothermale en utilisant différents surfactants (CTAB, SDS et PVP). Des nanocubes de tailles différentes de CoFe2O4 ont été produits par synthèse solvothermique en utilisant l'oléylamine comme surfactant. La poudre de CoxFe3-xO4 avec x = 1,5 a une activité plus élevée pour la conversion du CO que les nanooctaèdres x=1, et la conversion a lieu à plus basse température dans le cas des nanocubes. Les nanocubes présentent une sensibilité inférieure de détection au NO2 à celle des nanooctaèdres, ce qui indique que les faces {111} sont plus réactives que les faces {100} dans les nanoparticules de ferrites de cobaltDifferent synthesis methods such as hydrothermal, solvothermal and thermal decomposition were developed to control nanoparticles shape and composition. The influence of synthesis parameters such as the nature of surfactants, the solvents, temperature and time of synthesis were also investigated. The powders were characterized by X-ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy coupled with Dispersive Energy Spectroscopy. The catalytic and detection properties were evaluated in presence of CO and NO2 in synthetic air. CoxFe3-xO4 (x = 1, 1.5 ) nanooctahedra with 15-20 nm were produced by hydrothermal synthesis using different surfactants (CTAB, SDS and PVP). Nanocubes of CoFe2O4 were successfully obtained by solvothermal synthesis using oleylamine as surfactant. Nanooctahedra of CoxFe3-xO4 with x = 1.5 have higher activity for the CO conversion than those with x=1, and the conversion starts at lower temperature for the nanocubes. The nanocubes show lower sensitivity for the detection of NO2 than the nanooctahedra which indicates that the {111} faces are more reactive than the {100} ones in cobalt ferrites nanoparticles
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Perrot, Virginie. "Méthode innovante de croissance de couches minces de MOF par CVD pour la détection de gaz." Thesis, Lyon, 2021. http://www.theses.fr/2021LYSE1331.
Анотація:
La mesure sur site et en temps réel des concentrations de gaz est cruciale pour la compréhension et la surveillance des processus industriels et environnementaux. Ces dernières années, il devient de plus en plus nécessaire de développer des outils d'analyse multigaz portatifs permettant la détection in situ de mélanges gazeux complexes, principalement pour des raisons de sécurité, de processus et d'environnement. Une approche prometteuse est basée sur l'intégration de différentes parties de systèmes analytiques de détection (par exemple pré-concentrateur, colonne de chromatographie en phase gazeuse ou encore capteurs gravimétriques) dans une puce en silicium en utilisant les technologies standards de microélectronique. Toutefois, chacun de ces dispositifs doit être fonctionnalisé avec une couche sensible appropriée. Les Metal-Organic-Framework (MOF), des matériaux hybrides cristallins microporeux aux propriétés modulables, sont intéressant pour ce type d'application en raison de leur surface spécifique élevée et de leur stabilité chimique. Cependant, ces matériaux sont généralement synthétisés par des procédés en solution (synthèse solvothermale), ce qui complique la croissance de couches minces continues et leur intégration dans des micro-dispositifs. Ce travail a pour objectif le développement d’un procédé de synthèse en phase vapeur pour produire des films minces de Zeolitic Imidazolate Framework 8 (ZIF-8), un MOF particulièrement intéressant. La méthode de croissance est basée sur le dépôt de couches de ZnO par Atomic Layer Deposition (ALD) sur un substrat, suivi de sa conversion et de la formation de ZIF-8 par exposition cyclique à la vapeur d'eau et au ligand organique en phase vapeur. Cette approche a permis la formation de films minces d'épaisseur comprise entre 5 et 200 nm, indépendamment de l'épaisseur de ZnO initiale. L'impact des paramètres du procédé (température du substrat, pression de vapeur d'eau...) sur la croissance du MOF a été étudié. La composition, la morphologie et la cristallinité ont été examinées à l'aide d'un large panel de techniques de caractérisation (AFM, DRX, MEB, FTIR). De plus, les mécanismes de croissance ont été étudiés par XPS et ToF-SIMS pour comprendre le rôle de l'eau pendant la réaction et plusieurs hypothèses ont été émises. Enfin, les films ont été activés thermiquement et la porosité a été évaluée par ellipsométrie-porosimétrie. Le volume des pores représente 30 % du volume des films dans certains cas. Les propriétés d'adsorption des films ont également été étudiées à l'aide de capteurs de gaz gravimétriques. En effet, des films de ZIF-8 ont été déposés sur des microbalances à cristal de quartz (QCM) pour étudier les interactions entre la couche et plusieurs gaz (méthanol, acétone et eau) afin de déterminer l'intérêt des films minces de ZIF-8 dans des capteurs de ce type. Ce travail montre que les capteurs fonctionnalisés avec du ZIF-8 permettent la détection de tous les gaz indépendamment dans les gammes de concentration testées. Cependant, la sensibilité de la détection du méthanol est fortement impactée par l'ajout d'humidité relativeOn-site and real-time measurement of gas concentrations are crucial for both the understanding and the monitoring of industrial and environmental processes. In recent years, there is an increasing need to develop portable multi-gas analysis tools allowing in situ detection of complex gas mixtures mainly due to safety, process and environmental considerations. A promising approach is based on the integration of the different parts of the analytical system (i.e. pre-concentrator, gas chromatography column, gravimetric sensors) in a silicon die by using standard microelectronic technologies. Each of these devices need to be coated by an appropriate functional layer. Metal Organic Frameworks (MOF), hybrid microporous crystalline materials with tuneable properties, are attractive for this type of application regarding their high specific surface area and chemical stability. However, these materials are usually synthetized via solvothermal techniques, which complicates the growth of continuous thin films and their integration in micro-devices. This work focuses on the development of a vapor phase-based route to produce Zeolitic Imidazolate Framework 8 (ZIF-8) thin films, a MOF of particular interest. The growth method is based on the deposition of ZnO layers by atomic layer deposition (ALD) on a substrate followed by ZIF-8 formation using cyclic exposure to water vapour and organic ligand in the gas phase. This approach allowed formation of thin films with tunable thickness between 5 and 200 nm, independently of the initial ZnO thickness. The impact of the process parameters (temperature of the substrate, water vapor pressure…) on the MOF growth was studied. The composition, morphology and crystallinity were examined using a wide range of characterization techniques (AFM, SEM, XRD and FTIR). Moreover, the growth mechanism was investigated by XPS and ToF-SIMS to understand the role of water during the reaction and several hypotheses were given. Finally, the as-synthesized films were thermally activated and the porosity was assessed using ellipsometric-porosimetry. Pore volume represents 30 % of the volume of the films in some cases. The adsorption properties of the films were also investigated using gravimetric gas sensors. Indeed, ZIF-8 films were grown on quartz crystal microbalance to study the interactions between the layer and several gases (methanol, acetone and water) in order to determine the benefit of ZIF-8 thin films in sensors. This work shows that the sensors coated with the ZIF-8 enable the detection of all the gases independently in the range of concentration tested. However, the sensitivity of the methanol detection is highly impacted by the addition of relative humidity
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Romanytsia, Ivan. "Etude des propriétés électro-catalytiques des matériaux d’électrode et des phénomènes de polarisation pour la compréhension des mécanismes de détection d'un capteur d'oxydes d'azote et l'optimisation de son fonctionnement." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2014. http://www.theses.fr/2014EMSE0760.
Анотація:
Le transport routier est responsable de la production de la majeure partie des oxydes d’azote (NOx) émis dans l’atmosphère. La majorité de cette pollution est donc concentrée dans des zones très urbanisées. L’exposition permanente aux gaz d’échappement a des conséquences graves pour la santé humaine et pour cela, des normes d’émission de plus en plus strictes sont mises en place. Les technologies post-Traitement embarquées dans les pots d’échappement sont de plus en plus complexes et nécessitent un control continu de la composition gazeuse. Les conditions sérères de ce milieu requièrent le développement de capteurs de gaz robustes et de longue durée de vie. Dans ce travail, nous présentons la procédure de fabrication et la caractérisation d’un capteur électrochimique à trois électrodes pouvant satisfaire les exigences d’une application industrielle dans le domaine automobile. La technologie de sérigraphie utilisée a l’avantage d’être facilement transférable dans l’industrie pour une production de masse bas cout.Le principe de fonctionnement du capteur est basé sur la polarisation galvanostatique de l’électrode sensible permettant une détection sélective de NO2 sans interférence avec d’autres gaz comme CO et NO. De plus, afin d’augmenter la stabilité du capteur, de diminuer les temps de réponse et de recouvrement, un nouveau matériau d’électrode composite à base d’or a été développé.Enfin, la réduction électrochimique de l’oxygène sur l’or et sur des électrodes composite a été étudiée, afin de proposer un mécanisme de détection de NO2Road transport is one of the main sources of NOx emitted into the atmosphere. The majority of this pollution is concentrated in urbanized areas. The permanent exposure to the exhaust gases has serious consequences for human health and for that, emission standards become more stringent. The modern technologies present in automotive need the continuous control of the exhaust composition. The variations of temperature, composition of exhaust gas, vibrations and other factors require long life robust control systems. In this work, we present the procedure of fabrication and characterization of an electrochemical sensor with three electrodes that can fulfill the demands of industrial applications in automotive industry. Manufacturing by screen-Printing technology allows producing low-Cost sensor with high reproducibility in industrial process.The principle of our sensor is based on galvanostatic polarization of a gold sensing electrode allowing the selective detection of NO2 without interference to other gases such as CO and NO. In order to increase stability, and to decrease the response and recovery time of the sensor, a new Au composite sensitive electrode was developed. The electrochemical reduction of oxygen on gold and gold-Based electrodes was then studied, to propose a detailed mechanism of NO2 detection
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Bahoumina, Prince. "Développement d’une plateforme de détection de gaz, utilisant un capteur différentiel flexible imprimé à transducteurs micro-ondes et matériaux composites carbonés." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0101/document.
Анотація:
Depuis la révolution industrielle les niveaux des concentrations atmosphériques des gaz à effet de serre ne cessent d’augmenter provocant ainsi une accélération du réchauffement climatique. Les composés organiques volatils (COVs) contribuent non seulement à cet effet de serre mais aussi à la pollution environnementale qui a un impact négatif sur toutes les espèces vivantes de la planète. Par exemple, au cours de l’année 2012, la pollution de l'air a été à l’origine 7 millions de décès, selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS) [1]. Très récemment, une étude médicale de la commission Lancet sur la pollution et la santé a révélé qu'en 2015 un décès sur six était lié à la pollution de l'air et de l'eau, 6,5 millions de décès dans le monde chaque année sont liés à la pollution de l'air intérieur et extérieur [2]. En effet, les COVs, très volatils et utilisés comme solvants par exemple, peuvent être indirectement à l’origine de toux, d’inconfort thoracique, de gêne douloureuse, d’essoufflement respiratoire, d’irritation nasale ou oculaire ou encore de la gorge. Ils peuvent aussi être directement toxiques ou explosifs ou encore perturbateurs de la réponse immunitaire. De plus certains d’entre eux sont classés CMR (cancérogène, mutagène et reprotoxique). Dans ces conditions une meilleure connaissance des effets liés à l’exposition aux COVs sur la santé et l’environnement est vraiment nécessaire. Cette connaissance passe également par la détection et la quantification des concentrations de COVs afin de proposer un meilleur aménagement des environnements et d'alerter les individus concernés en temps réel sur les dangers encourus. La plupart des plateformes déjà existantes ou commercialisées sont soient trop coûteuses, soient très consommatrices d'énergie, soient fonctionnelles à des températures élevées, soient instables pour la détection en temps réel ou à long terme ce qui limite la prolifération des sites de mesures. Ainsi, cette thèse s’inscrit dans le domaine des capteurs de gaz dédiés pour la détection de la pollution dans l’air. Elle porte sur le développement d’une plateforme de détection, de suivi et de quantification des composés organiques volatils (COVs) en temps réel, utilisant un capteur de gaz différentiel flexible et imprimé basé sur des transducteurs micro-ondes et des matériaux carbonés polymères composites comme couches sensibles. Le dispositif proposé vise à fournir des informations directement exploitables pour constituer à terme une plateforme de faible coût embarquée, dédiée à l’internet des objets pour faciliter la prolifération des sites de détection et de contrôle en réalisant des réseaux de capteurs communicants sans fil fonctionnant en environnements variésSince the Industrial Revolution, the levels of atmospheric concentrations of greenhouse gases have been increasing, causing an acceleration of global warming. Volatile organic compounds (VOCs) contribute not only to this greenhouse effect, but also to environmental pollution, which has a negative impact on all living species on the planet. For example, in the year 2012, air pollution caused 7 million deaths, according to the World Health Organization (WHO) [1]. In addition, a very recent medical study by the Lancet Commission on Pollution and Health found that one in six deaths in 2015 was related to air and water pollution [2]. Also, indoor and outdoor air pollution is linked to 6.5 million deaths worldwide each year. VOCs can indirectly cause cough, chest discomfort, painful discomfort, shortness of breath, as well as nasal, ocular or throat irritation. They can also be directly toxic or explosive or disruptive of the immune response. In addition, some of them are classified as CMR (carcinogenic, mutagenic and reprotoxic). They are very volatile and often used as solvents for example. In these conditions, a better understanding of the health and environmental effects of exposure to VOCs is necessary. Such knowledge also involves the detection and quantification of VOC concentrations in order to propose a better management of the environments and to alert people in real time of the dangers incurred. Most of the existing or commercially available platforms are either too expensive, energy intensive, high temperature functional, unstable for real-time or long-term detection, which limits the proliferation of measurement sites. This thesis is in the field of dedicated gas sensors for the detection of pollution in the air. It deals with the development of a platform for the detection, monitoring and quantification of volatile organic compounds (VOCs) in real time, using a flexible and printed differential gas sensor based on microwave transducers and composite polymeric carbon materials as sensitive layers. The proposed device aims at providing directly exploitable information such as a low-cost embedded platform dedicated to the Internet of things and which offers increasing possibilities for the proliferation of detection and control sites by realizing networks of wireless communicating sensors operating in various environments
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Mikhaylov, Sergei. "Synthesis and investigation of nanostructured conducting polymers based nanocomposites for ammonia and amines detection." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10036/document.
Анотація:
La thèse est consacrée à la synthèse et à l’étude des propriétés des matériaux hybrides inorganique-organique à base de polyaniline (PANI) et de polypyrrole (PPy) avec des nanoparticules TiO2 (rutile et anatase) et SnO2 applicables à détection l'ammoniac et aux amines. La croissance directe du polymère sur la surface des nanoparticules a permis l’obtention de matériaux nanocomposites avec une structure “core-shell” qui diffère du mélange mécanique simple par une distribution plus uniforme des polymères et une interaction plus forte entre les composants source. L’objet de la recherche est le processus de formation de nanocomposites de polyaniline et de polypyrrole avec des oxydes métalliques. L’objectif de la recherche est de révéler les particularités de la formation et les propriétés des matériaux composites nanostructurés à base de polymères conducteurs et nanoparticules d’oxydes métalliques sensibles à l’ammoniac et aux amines. Les méthodes de recherche incluent le RedOx et la surveillance du pH, FTIR et UV-spectroscopie, SEM, TEM, thermogravimétrie, chromatographie liquide, mesures de conductivité et tests de capteurs. La nouvelle approche d’étude de la cinétique du processus de polymérisation de l'aniline par la surveillance simultané du RedOx et du pH du milieu réactionnel a été proposée. Pour la première fois, on a montré l’influence des acides sulfoniques et des oxydes métalliques sur le procédé de polymérisation de l’aniline et les caractéristiques moléculaires du polymère obtenu. En outre, une corrélation linéaire entre le contenu en nanoparticules et la durée réciproque des stades séparés de la polymérisation a été démontrée. Les nanocomposites “core-shell” formés ont une sensibilité à l’ammoniac et aux amines environ 2 fois supérieure à celle du polymère pur. Les nouveaux matériaux développés peuvent être utilisés dans la fabrication de couches actives des capteurs chimiorésistifsThe thesis is devoted to the synthesis and investigation of properties of inorganic-organic polyaniline (PANI) and polypyrrole (PPy) based hybrid materials with TiO2 (rutile and anatase) and SnO2 nanoparticles applicable for ammonia and amines detection. The direct polymer growth on the surface of nanoparticles allowed obtaining of nanocomposite materials with a “core-shell” structure which differs from simple mechanical mixture by more uniform polymer distribution and stronger interaction between source components.The object of research is the process of formation of polyaniline and polypyrrole nanocomposites with metal oxides. The research goal is to reveal formation peculiarities and properties of nanostructured composite materials based on conducting polymers and metal oxides nanoparticles that are sensitive to ammonia and amines. Research methods include RedOx and pH monitoring, FTIR and UV-spectroscopy, SEM, TEM, thermogravimetry, liquid chromatography, conductivity measurements and sensor tests.The new approach to study kinetics of aniline polymerization process by simultaneous RedOx and pH monitoring of reaction medium was proposed. For the first time the influence of sulfonic acids and metal oxides on the aniline polymerization process and molecular characteristics of the obtained polymer was shown. For the first time a linear correlation between the nanoparticles content and reciprocal duration of separate stages of polymerization was shown. Formed "core-shell" nanocomposites have sensitivity to ammonia and amines of about 2 times higher than the pure polymer. Developed new materials can be used in the manufacturing of chemoresistive sensors' active layers
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Baklouti, Linda. "Capteurs à base d'assemblages discontinus organisés pour la détection spécifique de gaz." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT198/document.
Анотація:
La détection et la surveillance des gaz est un enjeu important tant pour la sécurité industrielle que pour la protection de l’environnement et des personnes. Le dihydrogène, prend une place de plus en plus importante en tant que combustible et vecteur énergétique mais il est extrêmement inflammable et explosif dans un large domaine de 4 à 75 % dans l’air. De même, l’ammoniac est très utilisé dans l’industrie comme gaz réfrigérant ou comme élément de base pour la production chimiques d’autres composés. Ce gaz présente des risques sur l’environnement et sur les êtres vivants et peut former des mélanges explosifs avec l’air dans les limites de 15 à 28 % en volume. Les capteurs de gaz permettant d’indiquer la présence et/ou la quantification de ces gaz prennent alors toute leur importance. Dans la continuité de nos nombreux travaux sur les capteurs résistifs à base d’assemblages discontinus de nano-objets, l’objet de ce travail de thèse a été de préparer des capteurs résistifs pour la détection de H2 et NH3. Ces capteurs sont à base d’assemblages 2D de nanoparticules de compositions complexes. Trois types de nanoparticules cœur-coquille ont été synthétisés : Au@ZnO, Au@SnO2 et Au@Ag. Différentes techniques physico-chimiques (UV-Visible/TEM / DRX etc) ont permis de caractériser les particules obtenues. L’étape suivante a consisté à les assembler en monocouches compactes. Les films ont été obtenus par la méthode d’assemblage de Langmuir-Blodgett. Après transfert à la surface d’un substrat en verre supportant des électrodes inter digitées, les performances de détection des capteurs résistifs fabriqués ont été alors évaluées. Les capteurs à base de Au@ZnO et Au@SnO2 ont été testés sous H2, tandis que les capteurs à base de Au@Ag l’ont été sous NH3. Les capteurs fabriqués ont montré des performances attractives de détection de H2 et NH3 dans des gammes de concentration étendues. Une autre contribution importante de ce travail concerne la compréhension des mécanismes de détection. Diverses techniques analytiques, tels que la TPD (Température désorption Programmed) et la TPR (Température de réduction programmée) ont été utilisés pour permettre la discussion des les mécanismes impliquésGas sensing and monitoring are important issues for both industrial safety and protection of the environment and human beings. Dihydrogen, is increasingly used as fuel and energy carrier but it is extremely flammable and explosive in a wide range between 4 and 75% in air.Similarly, ammonia is widely used in industry as a cooling gas or as a reagent for the chemical production of other compounds.This gas presents risks to the environment and to living beings and can form explosive mixtures with air within 15 to 28% by volume.Gas sensors, indicating the presence and /or quantification of these gases, are very important.In continuation of our work on resistive sensors based on discontinuous assembly of nano-objects, the aim of this thesis was to prepare resistive sensors for the detection of H2 and NH3.These sensors are based on 2D assemblies of complex compositions of nanoparticles. Three types of core-shell nanoparticles were synthesized: Au@ZnO, Au@SnO2 and Au@Ag. Different physicochemical techniques (UV-Visible / TEM / DRX etc.) were used to characterize the particles. The next step was to assemble them in compact monolayers. The films were obtained by Langmuir-Blodgett assembling technique. Then, they were transferred to the surface of a glass slide supporting interdigitated electrodes. Sensing performances of the as-fabricated resistive sensor were evaluated.Sensors based on Au@ZnO and Au@SnO2 nanoparticles were tested towards H2, while Au@Ag based sensors were tested under NH3.The sensors showed attractive performances in H2 and NH3 detection within wide concentration ranges. Another important contribution of this work is the understanding of detection mechanisms. Various analytical techniques such as TPD (Temperature Programmed Desorption) and TPR (temperature programmed reduction) were used for the discussion of the mechanisms involved
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Stoeckel, Marc-Antoine. "Propriétés physico-chimiques et électroniques des interfaces supramoléculaires hybrides." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAF002/document.
Анотація:
Le travail réalisé durant cette thèse s’est axé sur la compréhension des mécanismes de transport de charges impliqués dans l’électronique organique ainsi que sur l’ingénierie des propriétés semiconductrices d’interfaces supramoléculaires hybrides. Tout d’abord, l’origine intrinsèque des propriétés de transport de charges a été étudiée dans de petites molécules semiconductrices, similaires en structure chimiques, mais présentant des propriétés électriques nettement différentes. Puis, les propriétés électroniques de matériaux 2D ont été modulées à l’aide de monocouches auto-assemblées induisant des propriétés de dopage antagonistes. Enfin, des pérovskites hybrides ainsi que des petites molécules semiconductrices ont été utilisées comme matériaux actifs dans la détection d’oxygène et d’humidité, respectivement, formant alors des détecteurs à haute performance. L’ensemble de ces projets utilise les principes de la chimie supramoléculaire dans leur réalisationThe work realized during this thesis was oriented toward the comprehension of the charge transport mechanism involved in organic electronics, and on the engineering of the semiconducting properties of hybrid supramolecular interfaces. Firstly, the intrinsic origin of the charge transport properties was studied for two semiconducting small molecules which are similar in terms of chemical structure but exhibit different electrical properties. Secondly, the electronic properties of 2D material were modulated with the help of self-assembled monolayers inducing antagonist doping properties. Finally, hybrid perovskites and semiconducting small molecules were used as active materials in oxygen and humidity sensing respectively, forming high-performance sensors. All the project employed the principles of the supramolecular chemistry in their realisation
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Doubi, Youssef. "Amélioration du procédé de fabrication des couches hybrides d'oxyde metallique et de nanomatériaux pour la quantification du formaldéhyde." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. https://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2023_0317_DOUBI.pdf.
Анотація:
Dans ce travail nous nous intéressons à l’élaboration et à la caractérisation des matériaux binaires avec une conductivité de type n TiO2 et SnO2 pour les applications en capteurs de gaz. Nous avons choisi ces matériaux en raison de leurs disponibilités et leurs caractéristiques structurales, morphologiques, optiques et électriques appropriées à la détection de gaz. Des couches minces de TiO2 et SnO2 ont été déposées par la technique Spray pyrolysis dans l’air ambiant. Par la méthode classique, nous avons étudié l’effet de certains facteurs sur les propriétés physico-chimiques de TiO2 et SnO2. Les échantillons réalisés ont été analysés par différentes techniques telles que la Diffraction des Rayons X (DRX), la spectroscopie Raman, la spectroscopie à rayon X à dispersion d’énergie (EDS), le Microscopie Electronique à Balayage (MEB), l’UV-Visible spectrophotomètre et la méthode de deux pointes. Les résultats de ces études ont montré que les couches minces de TiO2 et SnO2 sont bien cristallisées respectivement en phase anatase et rutile, avec des orientations préférentielles suivant les plans (101) et (110). La spectroscopie Raman confirme la pureté de ces matériaux par la présence des pics caractéristiques de ces phases, et l’UV-Visible a prouvé les propriétés semiconductrices de TiO2, et SnO2. La méthode de Taguchi avec une table L9 a été bien utilisée afin d’optimiser le nombre d’expériences pour déterminer les bonnes conditions d’élaboration conduisant aux meilleures propriétés de TiO2 et SnO2 en couches minces. Les résultats de la méthode Taguchi ont montré une grande amélioration des propriétés SnO2 et TiO2 comparées à la méthode classique. Les couches élaborées ont été caractérisées sous deux gaz polluants : NO2 et H2S. Nos couches minces de TiO2, SnO2 et SnO2 dopé Ti⁴⁺ répondent au NO2 à la température ambiante, et les capteurs à base de SnO2 répondent mieux que le TiO2 à ce gaz. Le capteur fabriqué à base de couche mince de SnO2 dopé à 5% de Ti⁴⁺ et opéré à 200°C a les plus hautes sensibilités aux petites concentrations de H2S utiliséesIn this work we interested in the development and characterization of binary materials with n-type conductivity TiO2 and SnO2 for gas sensor applications. We have chosen these materials because of their availability and their structural, morphological, optical and electrical characteristics, which are suitable for gas sensor applications. TiO2 and SnO2 thin layers have been deposited by spray pyrolysis in ambient air. Using the classical method, we studied the effect of certain factors on TiO2 and SnO2 physicochemical properties. The samples were analyzed using various techniques such as XRD, Raman, EDS, SEM, UV-Visible and the two-tip method. The results of these studies showed that the SnO2 and TiO2 thin films are well crystallized in anatase and rutile phases respectively, with preferential orientations along the (101) and (110) planes. Raman spectroscopy confirmed the purity of these materials by the presence of peaks characteristics of these phases, while UV- Visible was proved the semiconducting properties of SnO2 and TiO2. The L9 Taguchi table method was used to optimize the number of experiments in order to determine the right processing conditions leading to the best properties of TiO2 and SnO2 in thin films. The results of the Taguchi method showed a significant improvement in the SnO2 and TiO2 properties compared with the conventional method. Our gas sensors prepared on the basis of TiO2, SnO2 and Ti⁴⁺ doped SnO2 thin films respond to NO2 at room temperature, and the SnO2-based sensors respond better than TiO2 to this gas. The sensor made from a thin layer of SnO2 doped with 5% Ti⁴⁺ and operated at 200°C had the highest sensitivities to the low concentrations of H2S
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Appert, Florian. "Conception et réalisation de détecteurs dédiés à l'analyse de couches minces par spectrométrie Mossbauer : application à l'étude des propriétés magnétiques de films d'oxydes multiferroïques." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR133/document.
Анотація:
Ce travail de thèse porte sur la réalisation de deux instruments adaptés à l’étude de couches minces par spectrométrie Mössbauer du 57Fe par électrons de conversion (CEMS) et à leur utilisation pour la caractérisation de films épitaxiés de ferrite de bismuth BiFeO3 (BFO). Le premier dispositif est constitué d’un compteur proportionnel couplé à un module thermoélectrique. Il permet l’acquisition de manière simple et économique de spectres Mössbauer sur une gamme de température variant de 245 à 375K et sous une induction magnétique externe allant jusqu’à 1,4 T. Un second dispositif a été développé sur la base d’un channeltron™et d’un cryostat à circulation d’hélium pour des acquisitions allant jusqu’à 4 K. Les analyses CEMS ont été réalisées sur des couches minces de différentes épaisseurs de BFO (110) et (001) épitaxiées sur LaAlO3 et SrTiO3. Au-delà d’une épaisseur critique, les couches de BFO (110) présentent un mélange de phases magnétiques colinéaire et cycloïdale. La phase colinéaire présente un axe d’anisotropie suivant [001] dans le plan de la couche et lamodulation cycloïdale se propage dans un plan perpendiculaire à celui-ci. Des effets combinés de contraintes et dimensionnalité ont été avancés pour expliquer la déstabilisation de la cycloïde pour les couches les plus fines. Dans les couches minces de BFO (001) présentant une phase tétragonale de BFO, les mesures CEMS ont montré que la température de mise en ordre magnétique se rapproche de l’ambiante lorsque l’épaisseur des couches diminueThis work is devoted to the development of two Mössbauer detectors dedicated to thin films studies by conversion electron Mössbauer spectrometry (CEMS), and to their use for the characterization of bismuth ferrite BiFeO3 (BFO) epitaxials thin films. The first designed instrument is composed of a proportional counter and a thermoelectric module. It allows CEMS acquisitions of Mössbauer spectra from 245 to 375K with an external magnetic field upto 1.4 T. The second device is based on a commercial channeltron™ and a continuous flow cryostat allowing measurements downto 4 K. The CEMS measurements have been performed on (110) and (001) oriented BFO layers with various thickness deposited on LaAlO3 et SrTiO3 substrates. Beyond a critical thickness, the (110) BFO exhibits a mixing of collinear and cycloidal magnetic phases. The collinear phase shows an anisotropy axis [001] direction which is located in the sample plane. The cycloid propagation plane have been found to be perpendicular to the sample plane. Both epitaxial strain and size effects have been proposed to explain the cycloid destabilization in the thinner films. In (001) BFO thin films, exhibiting a BFO tetragonal phase, the CEMS measurements have shown that the magnetic ordering temperature tends to decrease with the layer thickness
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Renard, Laëtitia. "Nanostructured tin-based materials : sensing and optical applications." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14183/document.
Анотація:
Des matériaux hybrides de classe II ont été préparés à partir de précurseurs bis(tripropynylstannylés). Deux familles de précurseurs sol-gel incluant des espaceurs hydrocarbonés et thiophénique ont été obtenues et conduisent à des matériaux hybrides auto-organisés où les plans d’oxyde sont séparés par les espaceurs organiques. Ainsi l’espaceur rigide a donné lieu à une structure pseudo-lamellaire montrant une bande d’émission monomère avec un assez faible décalage vers le rouge par rapport à l'émission des précurseurs en solution. En revanche, alors que les xérogels thiényle plus désordonnés conduisent à une large émission caractéristique de la formation d’excimères ou de dimères. Par ailleurs, des films minces contenant les espaceurs alkylène et arylalkylène ont été préparés et ont montré une morphologie "pseudoparticulaire" poreuse et un ordre à courte distance contenant des réseaux SnOx. De façon inattendue, ces films minces hybrides détectent le dihydrogène dès une température de 50 °C dans la gamme 200-10000 ppm. A partir de ces films hybrides minces, le dioxyde d'étain cristallin (SnO2) a été préparé par un post-traitement thermique. Comme prévu, ces films SnO2 cassitérite détectent le dihydrogène et, dans une moindre mesure le monoxyde de carbone avec une température optimale de fonctionnement comprise entre 300 et 350 °CClass II hybrid materials were prepared from ditin hexaalkynides. Two families of precursors, including either hydrocarbon or oligothiophene-based spacers, were obtained and led by the sol-gel process to self-assembled organotin-based hybrid materials made of planes of oxide separated by organic bridges. Thus, the rigid thienyl spacer gave rise to a “pseudo-lamellar” structure that showed a monomer emission band with a rather small red-shift compared with to the emission of the precursor in solution. However more disordered thienyl xerogels led to broad emission features assigned to excimer or dimer formation. Moreover, thin films containing alkylene- and arylalkylene bridged have been prepared and showed a “pseudoparticulate” porous morphology and a short-range hierarchical order in the organic-inorganic SnOx pseudoparticles. Unexpectedly these hybrid thin films detect hydrogen gas at a temperature as low as 50 °C at the 200-10000 ppm level. From these hybrid thin films, crystalline tin dioxide (SnO2) were prepared by a thermal post-treatment. As expected, cassiterite SnO2 films detected H2 and to a less extent CO with a best operating temperature comprised between 300 and 350 °C
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Delpha, Claude. "Contribution au développement d'un système multiplicateurs de gaz : application à la détection de gaz réfrigérant Forane 134a et de gaz carbonique dans une atmosphère conditionnée humide." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Delpha.Claude.SMZ0031.pdf.
Анотація:
Les systèmes multicapteurs de gaz connaissent actuellement un développement accru pour de nombreux domaines d'application. Inscrite dans le large domaine de la lutte contre la pollution atmosphérique, notre étude a pour but principal la détection d'un gaz réfrigérant le Forane 134a et aussi de dioxyde de carbone dans une atmosphère conditionnée humide. Après un état de l'art des applications nez électronique et des capteurs les constituant, nous pressentons et justifions ici notre choix pour une matrice de capteurs à base de dioxyde d'étain. Nous évoquons les principales contraintes liées à leur utilisation nous permettant ainsi de définir le dispositif expérimental nécessaire à leur étude. Nous faisons ressortir l'importance de ce dernier en exposant les erreurs et imprécisions pouvant intervenir dans la mesure si ce conditionnement n'est pas correctement réalisé. Nous donnons ensuite les résultats de la caractérisation des capteurs choisis suivant différentes atmosphères possibles d'air synthétique sec ou humide avec des concentrations variables des deux gaz cibles, R134a et CO2, seuls ou en mélange, et des modes d'introduction différents. Nous mettons alors en évidence la réponse de type réducteur pour l'humidité ainsi que pour le R134a et une réponse de gaz oxydant pour le CO2. Nous montrons également l'influence du taux d'humidité pour les gaz étudiés seuls ou en mélange. De cette caractérisation nous faisons ressortir deux variables représentatives, la conductance stabilisée et la pente dynamique de la conductance, avec lesquelles nous construisons la base de données d'apprentissage pour notre système. Nous montrons que l'association de la conductance au gaz de référence à ces deux premières variables permet de réduire les effets de dérives lors du traitement par les méthodes d'analyses de données choisies (ACP et AFD). Nous proposons alors des règles de décisions fiables pour l'identification des gaz et voire même leur quantification dans certaines conditions, qui ont permis l'identification avec succès d'échantillons inconnuThe development of gas multisensor systems (electronic noses) has now an increasing interest in many field of application. In the field of atmospheric anti-pollution control our study consists in the main detection of a refrigerant gas Forane 134a and carbon dioxide in a humidity controlled atmosphere. We first give the state of the art on electronic noses and gas sensors, and then we present to justify our choice for array of tin dioxide (SnO2) sensors from FIGARO Engineering Inc. We mention the main constraints for their use allowing us to define the experimental set-up useful to their study. We show the importance of this set-up by noting the errors and other lack of precision which can be induced in the measurements if a good control is not correctly operated. Afterwards, we give the characterization results of the chosen sensor types for the different possible atmospheres : dry or wet synthetic air mixed with various concentrations of our two target gases R134 and CO2 and their mixture. We underline the reducing type response of the sensor in presence of humidity or R134a, and the oxidising type response CO2. We also show the influence of the relative humidity on the alone or mixed studied gases. From this characterization two main representative variables are extracted : the steady-state conductance and the conductance dynamic slope. The system learning data base is then built and we show that the association of the reference gas conductance as a variable with the two other types allow us to reduce the drift effects during the treatment with multivariate data analysis methods (Principal Component Analysis and Discriminant Factorial Analysis). Finally we propose decisive laws for the identification of the target gases and also their possible quantification. These laws allowed us the successful identification (more than 99%) of unknown test cases
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Potdevin, Guillaume. "Développement de photocathode de meilleures efficacitées quantiques pour détecteurs à gaz." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10009.
Анотація:
Ce travail a concerné le développement d'une nouvelle génération de photocathodes pour détecteur gazeux (dans le domaine du X). La thèse comprend une description de l'étude par monte carlo ainsi que des tests expérimentaux qui ont été menés au cours de ce travail. Enfin, des résultats intéressant concernant le CsI3 utilisé comme précurseur au CsI (comme émetteur secondaire) sont présentésThis work concerned the development of a new generation of photocathodes for X-rays gas filled detectors. The thesis contains a description of the monte carlo studies, as well as experimental tests of various photocathodes which were carried out during the thesis work. Last, interesting results concerning CsI3 as an interesting precursor to CsI (as a secondary emitter) are given
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Gautheron, Benoît. "Elaboration de couches minces de SnO2 pures et dopées (Pd, Ni) par pyrolyse d'un aérosol généré par ultrasons. Caractérisations microstructurale et électrique ; application à la détection des gaz." Grenoble INPG, 1992. http://www.theses.fr/1992INPG0160.
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Des couches minces de dioxyde d'étain (SNO2) pures et dopées (Pd, Ni) ont été élaborées sur des substrats de silicium oxyde par un procédé simple et économique, compatible avec une production de série, utilisant la pyrolyse d'un aérosol généré par ultrasons (Procède pyrosol). Une étude systématique a alors permis de sélectionner les paramètres importants de l'élaboration. Par ailleurs, des couches minces métallique (Pt, Au) et des couches à composition variable entre SnO2 pur et platine pur (CERMET) ont aussi été élaborées par le procédé de dépôt et peuvent être utilisées comme électrodes. Une caractérisation détaillée de la microstructure et de la composition des couches de SnO2 a été entreprise par diverses techniques. Les évaluations de la microstructure ont ensuite été corrélées aux conditions d'élaboration et aux traitements thermiques ultérieurs subis par les couches. Les propriétés électriques ont été déterminées par des mesures d'impédance en courant continu et en courant alternatif. La résistivité totale des couches provient essentiellement de la contribution des joints de grains. La diminution de la densité de joints de grains. Les couches ont été testées sous deux gaz : L'éthanol et le CO. Les réponses à ces gaz ont été corrélées à la microstructure des couches et aux traitements thermiques subis par les couches. Le dopage au palladium augmente la sensibilité à ces deux gaz et il peut permettre une détection sélective du CO.
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Akou, Amal. "Matériaux moléculaires bistables : application comme capteurs de gaz." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1775/.
Анотація:
Les matériaux moléculaires à transition de spin (TS) offrent de nombreuses opportunités en termes d'applications dans le domaine de l'électronique, du stockage de l'information, de l'affichage numérique, de la photonique et du photo-magnétisme. Parmi les différentes familles de composés à TS, nous avons choisi de travailler avec les polymères de coordination qui présentent une bistabillité proche de la température ambiante. Le choix judicieux des ligands et des contre-ions permettent de moduler les propriétés finales de ces composés, et même dans certains cas de combiner de façon synergétique des propriétés physiques différentes. Les travaux développés dans ce mémoire tentent de répondre aux différentes questions liées au défi de l'échelle nanométrique des matériaux à TS. La synthèse, l'élaboration de couches minces, leur nanostructuration et l'ingénierie de matériaux inorganiques bistables, ainsi que leurs propriétés physiques sont présentées. Par ailleurs, une nouvelle technique de détection de la transition de spin est développée : la diffraction optique basée sur la modulation de l'indice de réfraction d'une structure périodique de motifs à transition de spin en raison du changement contrôlé de l'état de spin du matériau. Cette approche est également utilisée comme protocole pour la détection de molécules invitées en raison des interactions de ces molécules avec le réseau à transition de spin qui vient modifier le signal de diffraction. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans un projet ANR (intitulé CHEMOSWITCH), qui vise à explorer selon une approche multidisciplinaire (chimique/physique/nanotechnologique), fondamentales et appliquées, l'effet et la sélectivité d'adsorption de gaz (ou de vapeur) sur les propriétés de transition de spin de nanomatériaux en étudiant le changement leurs propriétés optiques. Ces nano-objets pourraient faire l'objet d'applications industrielles dans le domaine des capteurs de gaz et, de façon plus exploratoire, pourraient permettre la réalisation de dispositifs pour la photonique (filtres optiques, guides d'ondes, réseaux de diffractions adressables,. . . )The spin crossover phenomenon in transition metal complexes is one of the most spectacular examples of molecular bistability. The switching between the two different electronic states of these molecules can be achieved using various external perturbations like a change of temperature or by applying an external pressure, light irradiation, pulsed magnetic field, and even a change of the concentration of chemical species around the samples. Hence the potential applications of these materials for the construction of sensor and memory devices continue to draw much attention. The work developed in this manuscript attempt to answer the various issues to the challenge at nanoscale of SCO materials. Elaboration of thin films, nanopatterns, their engineering of bistable inorganic-materials, and their physical properties are presented. In addition, a new technique to detect the spin crossover phenomenon in the films is developed based on the variation of the diffracted intensity by a periodic pattern of the thin film material due to the change of the optical properties associated with the spin state change. This approach is also used as the protocol for the detection of guest molecules due to interactions of these molecules with SCO network that come to modify the diffraction signal. This thesis is part of an ANR project (CHEMOSWITCH), which aims to explore a multidisciplinary approach (chemical / physical / nanotechnology), the effect and selectivity of gas adsorption (or vapor) on the properties of spin transition of nanomaterials by examining change their optical properties. These nano-objects could be of industrial applications in the field of gas sensors and, more exploratory, could enable the production of devices for photonics (optical filters, waveguides, diffractions addressable networks. . . )
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Wierzbowska, Katarzyna Barbara. "Studies of electronic and sensing properties of epitaxial InP surfaces for applications in gas sensor devices." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00926562.
Анотація:
Cette thèse est consacrée à l'étude de la physico-chimie des structures électroniques et microélectroniques à base de phosphure d'indium (InP). Le contexte scientifique de cette étude est d'abord abordé dans une description de la pollution atmosphérique ainsi que de sa métrologie. Les propriétés physico-chimiques et électroniques de InP sont particulièrement détaillées. Les structures des capteurs de gaz en cours de développement pour cette application sont ensuite répertoriées. Les méthodes de caractérisation chimique (spectroscopie de surface XPS et Auger, microscopie à force atomique AFM) et électronique (Van der Pauw) ainsi que l'analyse théorique des propriétés électroniques des couches minces sont également présentées. Enfin, des mesures en laboratoire à température et concentration variables de NO2 proches de celles rencontrées dans une atmosphère urbaine sont présentées. Les résultats obtenus suite à l'analyse théorique et aux différentes expériences ont montré le rôle prédominant des oxydes natifs présents à la surface de InP sur les réponses des capteurs. Ces derniers interviennent également sur la stabilité de la réponse aux gaz, tout comme leurs propriétés physico-chimiques. Les résultats des caractérisations électroniques et chimiques corroborent les résultats des essais des capteurs et permettent une modélisation de l'action du gaz sur InP
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Cherkaoui, Karim. "Caractérisation de matériaux semi-isolants par spectroscopie de transitoire de courant photoinduit : matériaux InP dopés Fe pour la micro-optoélectronique et CdZnTe pour la détection nucléaire." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0104.
Анотація:
La nécessité de disposer de matériaux semi-isolants de bonne qualité concerne des domaines d'application très variés. Par exemple, les substrats InP et Cd. ZnTe de haute résistivité sont très adaptés à la réalisation de circuits micro-optoélectroniques et de détecteurs nucléaires respectivement. Nous avons caractérisé ces deux matériaux par la spectroscopie thermique de transitoire de courant photo-induit. La première partie de cette étude a pour but d'analyser les défauts dans les substrats InP ayant subi un recuit thermique afin de comprendre le processus de compensation dans ce matériau. Nous avons détecté deux niveaux d'énergie d'activation autour de 0. 2 eV et 0. 4 eV induits par le traitement thermique. Nous avons remarqué l'omniprésence du Fer dans les substrats même non intentionnellement dopés. Il faut donc prendre en compte la participation du Fer pour comprendre le processus de compensation dans ces substrats InP recuits. Dans la deuxième partie, nous avons étudié le matériau CdZnTe élaboré par la technique Bridgman sous haute pression afin de souligner les défauts qui peuvent affecter les performances du détecteur. La présence de trois niveaux profonds proches du milieu de la bande interdite a une influence sur les performances des détecteurs. La qualité des cristaux s'améliore ceci se traduit par la présence d'un seul niveau profond. Ce dernier est probablement responsable du caractère semi-isolant de ces matériaux. Nous avons pu corréler les performances de détection d'une série d'échantillons avec la présence de deux pièges à électrons apparaissant à basse températureSemi-insulating materials show an increasing interest in many application fields. For instance high resistivity InP and CdZnTe substrates are very promising for micro-optoelectronic circuits and nuclear detectors respectively. We have characterized both materials by means of Photo-Induced Current Transient Spectroscopy. The aim of the first part of this study is to analyze the defects in annealed InP substrates to understand the compensation phenomena in this material. We have detected two levels at 0. 2 eV and 0. 4 eV induced by the thermal treatment. We have noticed the presence of iron in all samples even in non intentionally doped ones. Therefore, one must take into account the Iron contribution to fully understand the compensation mechanism in the annealed InP substrates. In the second part, we have studied the CdZnTe material grown by the High Pressure Bridgman method to point out the defects which may affect the detector performance. Three levels detected near the midgap seem to affect the performance of the first studied detectors. We have characterized a series of detectors in which we have only detected one midgap level. We explain this by an improved material quality. This level is probably responsible of the semi-insulating character of this material. Finally, we correlate the detection performance of a series of samples with the presence of two electron traps at low temperature
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Helli, Omar. "Multicapteurs de gaz pour la conception d'un nez électronique de surveillance de la pollution atmosphérique : application à la detection de NO2 et H2S dans une atmosphère humide chargée de CO2." Metz, 2003. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2003/Helli.Omar.SMZ0303.pdf.
Анотація:
Les systèmes multicapteurs de gaz intelligents connaissent actuellement un développement accru pour de nombreux domaines d'application. Inscrite dans le large domaine de la lutte contre la pollution atmosphérique, notre étude a pour but principal la détection de deux gaz polluants antagonistes le sulfure d'hydrogène H2S, réducteur, et le dioxyde d'azote, NO2, oxydant. Après avoir situé ce sujet dans le cadre de la pollution atmosphérique, puis présenté le principe des nez électroniques, nous justifions notre choix d'une matrice de capteurs à base d'oxyde métallique, et mettons en évidence les avantages et inconvénients de ces capteurs. L'inconvénient majeur est leur sensibilité croisée, qui peut devenir un avantage par l'utilisation de méthodes de reconnaissance de formes. Les deux gaz sont étudiés seuls ou en mélange, successivement dans trois atmosphères, de plus en plus complexes. Les concentrations étudiées correspondent à une pollution industrielle près d'une source émissive. De chaque réponse des capteurs obtenue lors de la procédure systématique de caractérisation, nous avons extrait trois variables représentatives communes à toutes les mesures et une quatrième correspondant à un "pic" négatif spécifique de la réponse de tous les capteurs à H2S, non utilisé dans l'analyse de données, car il n'apparaît pas toujours dans les mélanges. Nous avons construit une base de données d'apprentissage de notre système (environ 1000 mesures) étudiée à l'aide de l'analyse factorielle discriminante, méthode multidimensionnelle supervisée. Nous obtenons identification et quantification des atmosphères gazeuses, en procédant par étapes qui tiennent compte notamment des atmosphères de références. Une identification rapide est obtenue avec deux variables représentatives, valable pour la détection d'un seuil. Grâce aux règles de décision fiables obtenues, nous proposons une méthode d'indentification d'atmosphères inconnues directement exploitable par des utilisateurs
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Mella, Tony. "Procédé d'intégration hétérogène de CdHgTe pour le développement de détecteurs infrarouges refroidis." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALI036.
Анотація:
La fabrication de détecteurs infrarouges à base de CdHgTe se fait aujourd’hui majoritairement en utilisant le substrat d’épitaxie en CdZnTe comme support mécanique tout le long du processus de fabrication. La fragilité du CdZnTe ainsi que son coût et sa disponibilité sur de faibles surfaces limitent alors fortement les rendements de production.Ce travail de thèse porte donc la fabrication de composants en CdHgTe reporté, après croissance, sur un substrat de report plus robuste que le CdZnTe. L’état de l’art effectué lors de cette thèse a permis de montrer que le collage polymère est une voie intéressante pour le report de CdHgTe. La limite élastique du CdHgTe étant faible (de l’ordre de 15-20MPa à 300K), l’étude des contraintes thermomécaniques dans un empilement CdHgTe/substrat de report est une étape essentielle. Les simulations thermomécaniques sur COMSOL Multiphysics ont permis de montrer que, parmi les substrats envisagés, le germanium est le plus adapté au report de CdHgTe. Les caractérisations par Diffraction à Rayons X, effectuées selon la méthode des sin²ψ développée pour le CdHgTe durant ces travaux, montrent des contraintes générées par le collage au sein du CdHgTe d’environ 20MPa sur Si et 7MPa sur Ge, valeurs cohérentes avec la simulation. Les caractérisations réalisées à 80K et à 120K montrent le matériau ne se dégrade pas de manière mesurable ni Si ni sur Ge. Les mesures DRX réalisées à 120K à l’ENSAM de Metz montrent des contraintes dans un CdHgTe reporté sur Si de l’ordre de 60MPa, ce qui donne donc une limite basse de la limite élastique du CdHgTe à basse température. Le problème des contraintes thermomécaniques se pose ainsi principalement pour des températures supérieures à 300K.Des diodes fonctionnelles ont été obtenues sur CdHgTe reporté sur Si et sur Ge, validant la faisabilité d’un process sur couche reportée. Les mesures courant-tension effectuées avant hybridation montrent des niveaux de courant sont similaires sur les deux variantes expérimentées avant hybridation, mais une différence de deux ordres de grandeurs entre les deux variantes est observée après hybridation. Davantage de courant tunnel est observé sur Si à fortes polarisations. Néanmoins, des problèmes de mauvaise tenue du polymère aux températures de recuit technologique ont été observés. Cette étude conclut ainsi sur le fait que la réalisation de dispositifs sur CdHgTe reporté est possible mais qu’une autre méthode de collage est nécessaire afin d’avoir accès à toutes les filières de détecteurs CdHgTeHgCdTe infrared detectors are currently fabricated with the CdZnTe growth substrate as the mechanical support for the whole process. The brittleness, the cost and the the avaibility on small surfaces make CdZnTe one of the main limiting factors of the production yields.This thesis work focuses on the fabrication of HgCdTe detectors after bonding of the HgCdTe film on a more robust substrate. From the bibliography study, polymer bonding appeared to be the most interesting bonding process for CdHgTe. As the elastic limit of HgCdTe is very low (around 15-20MPa at 300K), studying the thermomecanical stresses generated in a HgCdTe/bonding substrate structure is a key step. COMSOL Multiphysics simulations showed that, amongst the considered substrates, germanium stood out as the best candidate. X-Ray Diffraction measurements, performed with the sin²ψ method developped during this thesis for HgCdTe, showed that bonding generates stresses of around 20MPa on Si and 7MPa on Ge, consistent with simulations results. 80K and 120K measurements show no measurable degradation on neither Si or Ge. XRD performed at 120K at the ENSAM of Metz show stresses in HgCdTe on Si of about 60MPa, which indicates that the elastic limit of the material is equal or higher at this temperature. Stresses are thus only a problem for the process which involves temperatures higher than 300K.Functional diodes have been obtained on HgCdTe films bonded onto Si and Ge, demonstrating the feasability of a fabrication process on a bonded HgCdTe. Current-Voltage measurements performed before hybridization show similar levels of current, and a diffrence of two orders of magnitude is observed after hybridization. More tunnel current is observed on Si under high bias. However, polymer degradation observed during technological annealings have been observed. This work thus shows that processing onto a bonded HgCdTe is viable but another bonding method is necessary in order to have access to the whole range of HgCdTe processes
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Camara, El Hadji Malick. "Développement d'un micro-preconcentrateur pour la détection de substances chimiques à l'état de trace en phase gaz." Saint-Etienne, EMSE, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00448980.
Анотація:
Dans certains cas, la concentration du gaz à détecter est si faible qu’elle est en dessous de la limite de détection des capteurs usuels et donc la présence d’une unité de préconcentration en amont du capteur devient indispensable. Le principe de cette technique repose l’accumulation du gaz à détecter au moyen d’un adsorbant qui , ensuite sous l’effet d’une hausse brusque de la température, est désorbé puis redirigé vers un détecteur, entraînant ainsi une amplification de la concentration du gaz vu par ce détecteur. Cette thèse présente le développement d'un préconcentrateur pour la détection de substances chimiques à l’état de trace gaz. Ce micro-préconcentrateur sera constitué d’un microcomposant en silicium rempli d’un adsorbant et muni d’une résistance chauffante à son dos et de capillaires métalliques servant de connectiques fluidique à l’entrée et à la sortie du dispositif. La particularité de ce dispositif repose sur son applicabilité aussi bien dans le domaine de la surveillance de la pollution atmosphérique (Benzène, Toluène, Xylène…) que la détection d’explosifs (composés nitroaromatiques). Différents modèles de micro-dispositifs ont été étudiés et une attention particulière a été consacrée au carbone adsorbant. L'optimisation et le fonctionnement de ce système de préconcentration ont été étudiés suivant son application future. En plus, les avantages de l'utilisation de silicium poreux pour faciliter la fixation de l’adsorbant dans le réacteur et modifier la cinétique de désorption de gaz ont été également étudiésIn the field of gas detection, one major trend is to miniaturize analytical techniques. In such technological developments, the gas pre-conditioning is usually very important. This may involve, firstly, the modification of a gas mixture, for example to improve the selectivity of a detection device, secondly, the effect of preconcentration in order to increase the sensibility of the detector. Indeed, in some applicative environments the concentration of gas is too small and therefore a preconcentration unit at the entrance of the analytical device is needed. When a preconcenrator is used, the gas mixture to be analyzed flows through it and is accumulated during some time, then the mixture is desorbed by a temperature pulse and brought to the detector. This work presents the development of a gas preconcentrator based on a micro-channel in porous and non-porous silicon filled with an adequate adsorbent material by micro-fluidic process in open micro-device or by impregnation in close one. The particularity of this device is its applicability in the fields of atmospheric pollution monitoring (Volatiles Organic Compounds-VOCs) and explosives detection (nitroaromatic compounds). Various designs of micro-devices have been investigated and a special focus has been dedicated to the carbon adsorbent. The optimization of the device and its operation were driven by its future application in outdoor environments. The benefits of using porous silicon to ease the fixing of the carbon absorbent in the reactor and to modify the gas desorption kinetic are also investigated
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Faure, Sébastien. "Synthèse et caractérisation de complexes métalliques en série bistétraazamacrocyclique face à face : étude de leurs propriétés photophysiques." Thèse, Université de Sherbrooke, 2004. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/5048.
Анотація:
La thèse qu’il m’a été proposé de réaliser s’inscrit dans la continuité d’une collaboration entre le Laboratoire d’ingénierie Moléculaire pour la Séparation et les Applications des Gaz (LIMSAG) dirigé par le Professeur Roger Guilard (Université de Bourgogne, France) et le laboratoire du Professeur Pierre D. Harvey (Université de Sherbrooke, Québec). Elle s’intitule « Synthèse et caractérisation de complexes métalliques en série bistétraazamacrocyclique face à face. Étude de leurs propriétés photophysiques » et fait partie du programme de cotutelle de thèse franco-québécois soutenu par le Ministère de la Recherche et le Ministère des Affaires Étrangères français ainsi que leurs partenaires québécois. Cette thèse porte sur la synthèse chimique de molécules appelées porphyrines et l’analyse de leurs propriétés photophysiques, c’est à dire l’étude de leurs interactions avec la lumière. Les porphyrines sont le moteur de nombreux processus photosynthétiques, en tant que site réactionnel et de relais collecteur d’énergie. Elles sont présentes par exemple dans la chlorophylle ou dans les bactéries photosynthétiques où elles utilisent le transfert d’énergie. Ainsi une meilleure compréhension des mécanismes mis enjeu permettra de mieux comprendre ces phénomènes. Deux aspects sont abordés au cours de ce travail : l’étude de modèles biomimétiques donnant lieu à des phénomènes de transfert d’énergie pour des applications en optoélectronique (porte optique, cellule photoélectrique...) et l’utilisation de ces systèmes pour mettre au point des détecteurs de gaz, plus particulièrement de dioxygène.
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Groboillot, Anne. "Comparaison de capteurs à membrane gazeuse utilisant soit un chromatographe, soit un spectromètre de masse : application au suivi de substances volatiles de procédés de fermentation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10471.
Анотація:
Ce travail s'inscrit dans le cadre des recherches visant à pallier au manque de systèmes de mesure en ligne sur les procédés biotechnologiques. Deux capteurs à membrane gazeuse, in situ, sont mis au point et comparés pour le suivi de substances volatiles et/ou gazeuses alu cours de fermentations. Ces systèmes de mesure en ligne sont constitués d'une sonde équipée d'une membrane microporeuse hydrophobe et couplée soit à un chromatographe en phase gazeuse avec un détecteur à ionisation de flamme (CPG à FID), soit à un spectromètre de masse quadrupolaire (SMQ). La face interne de la membrane est balayée par un gaz vecteur acheminant les composes ayant diffuse a travers la membrane vers le détecteur (CPG à FID ou SMQ). Dans la première partie, les caractéristiques des capteurs sont mises en évidence: 1) linéarité de l'étalonnage et sensibilité variant selon le détecteur; 2) temps de réponse; 3) précision des mesures et stabilité. La deuxième partie traite de l'influence des conditions et des constituants de milieux de fermentation. Les sels minéraux, l'extrait de levure et l'antimousse ne modifient pas significativement la réponse du capteur. L’analyse de mélanges de plusieurs composés volatils et/ou gazeux dissous s'est avérée possible, bien que des difficultés soient apparues avec le spectromètre de masse. Dans la dernière partie, les performances des capteurs sont montrées pour le suivi de la fermentation alcoolique sur mélasse et de la fermentation acétone-butanol. Ces méthodes de mesure en ligne constituent un outil intéressant pour mettre en évidence de nouveaux aspects cinétiques des procédés biotechnologiques
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Mitev, Krasimir. "Modélisation numérique des mécanismes de fonctionnement d'un compteur proportionnel cylindrique utilisé pour la mesure absolue de l'activité volumique du krypton-85." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30241.
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Bourrounet-Dubreuil, Brigitte. "Conception et développement d'un système à multiples capteurs de gaz : application en agro-industrie." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT004C.
Анотація:
Le nez humain reste le premier outil analytique actuellement utilise pour la mesure d'odeurs. Toutefois, depuis 20 ans, de nombreuses recherches ont ete effectuees pour mettre au point un nez electronique. La conception d'un tel appareillage repose sur le couplage de capteurs de gaz ou d'odeurs, a une intelligence artificielle basee sur des methodes de reconnaissance de forme (acp, afd, rn, ). Differentes technologies de capteurs chimiques peuvent etre employees notamment les capteurs a oxyde metallique (mos), les capteurs a polymere conducteur et les capteurs a quartz piezoelectrique (qmb, saw). Dans un premier temps, un systeme basique a multiples capteurs de gaz de type oxyde metallique a ete concu afin d'evaluer les performances et les limites de la technologie sur des produits issus de l'agro-industrie. Le potentiel d'utilisation de cette maquette a ete ainsi demontre en mesure directe pour le suivi de la maturation de la lavande, la discrimination de 61 cafes et la quantification du sulfure d'hydrogene. Dans le cas d'une mesure indirecte, le taux de pourriture du raisin par du botrytis cinerea et la teneur en 5-androst-16-en-3-one caracteristique de l'odeur sexuelle d'echantillons de bardieres de porcs ont pu etre evalues au moyen d'une afd. Les connaissances acquises lors de cette etude finalisee nous ont permis de developper un prototype de laboratoire constitue de deux cellules de 10 capteurs de gaz, avec regulation thermique et hygrometrique, sur lequel des tests normatifs afnor ont ete realises. L'acp des donnees obtenues sur 30 capteurs testes en terme de sensibilite au gaz etalon (ethanol) et a l'humidite relative, de temps de reponse et de derive a court terme a permis d'effectuer une selection des capteurs en fonction de leur sensibilite, de leur selectivite et de leur precision. Une methode globale de mise en oeuvre d'un nez electronique a ainsi pu etre proposee.
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Ould, Daddah Brahim. "Capteurs potentiométriques de gaz carbonique, réalisés en technologie microélectronique hybride "couches épaisses"." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12325.
Анотація:
La réduction de l'effet de serre sera certainement une des priorités de ces prochaines années. Un meilleur contrôle de la ventilation des locaux d'habitation ou industriels devrait en principe permettre d'économiser 10% d'énergie avec une diminution concomittante d'émission de gaz carbonique. L'objet de ce travail est l'étude de capteurs de CO₂ élaborés par la technologie microélectronique couches épaisses qui répond bien à l'application grand public précitée. Le principe retenu est celui d'un capteur potentiométrique. Les éléments de base du capteur sont la couche de conducteur ionique au lithium, le LiSICON (Li+ Supra Ionic CONductor), l'électrode de référence insensible au CO₂, et l'électrode sensible au CO₂ grâce à la présence d'une phase auxiliaire à base de carbonate de lithium. Après avoir démontré la faisabilité de tels capteurs et après avoir redéfini la notion de temps de réponse expérimental à partir d'un modèle simple, l'action sur des paramètres d'ordre physico-chimiques d'une part et géométriques d'autre part a permis d'améliorer leurs performances. La composition des phases entrant dans la fabrication des couches, les traitements thermiques et la réalisation d'une électrode composite servant à la fois de contact métallique et de la phase auxiliaire ont constitué les principaux paramètres physico-chimiques étudiés. En ce qui concerne les paramètres d'ordre géométrique, ce sont essentiellement l'épaisseur des couches et la forme des électrodes qui ont fait l'objet d'un examen détaillé. Un capteur optimisé au vu de ces résultats a été réalisé et étudié. Ses performances s'avèrent suffisamment satisfaisantes pour envisager un développement ultérieur sur un plan industriel.
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Nivot, Christelle. "Densification de l'alumine : frittage sous pression de gaz." Saint-Etienne, EMSE, 2004. http://www.theses.fr/2004EMSE0029.
Анотація:
Le frittage sous pression de gaz est généralement utilisé pour améliorer la densification de matériaux thermodynamiquement instables aux températures de frittage classiques. L'objectif de ce travail est d'étudier la stabilité de la porosité issue du frittage de l'alumine sous pression d'un gaz insoluble : l'azote. En observant les conséquences sur la densification et la microstructure de comprimés d'alumine frittés sous différentes pressions d'azote (entre 2 MPa et 6 MPa), il s'avère que l'effet de la pression se manifeste principalement au cours du stade initial du frittage en retardant la formation des cous entre les grains. En revanche, la fermeture de la porosité et le grossissement des grains ne sont pas modifiés par la présence d'azote sous pression. Jusqu'à une densité relative finale d'environ 95%, la comparaison avec des modèles de la littérature met en évidence une densification contrôlée par la diffusion aux joints quelle que soit la pression d'azote appliquée au cours du frittage. Par ailleurs, cette étude a mis en lumière la nécessité d'une représentation de la taille des grains en fonction de la densité relative. L'existence d'une trajectoire unique de frittage : diamètre des grains = f(p), a conduit à une optimisation du cycle de relachement de la pression en fin de cycle thermique de manière à s'écarter de cette trajectoire de frittage. La contrainte de frittage élevée que présentent les matériaux frittés sous pression est mise à profit de manière à obtenir des matériaux denses à grains finsGas pressure sintering is usually used to improve densification of compounds which are thermodynamically unsatble at typical sintering temperatures. The aim of this work is to study stability of pores performed in alumina materials by applying a nitrogen pressure during sintering cycle results on densification and microstructure evolution show that a nitrogen presure (between 2 MPa and 6 MPa) mainly delays necks formation and consolidation during initial stage of sintering. Indeed, pore closure and grain growth are not altered by nitrogen pressure during intermediate and final stages of sintering. Up to final relative densities of about 95%, modelling comparison points out densification controlled by grain boundaries diffusion whatever the pressure applied. Furthermore, this study underlined the importance of grain size evolution plotted versus relative density. This representation : average grain size = f(p) shows the existence of a unique sintering trajectory for any nitrogen pressure applied. A depressurization cycle optimization revealed that it's possible to obtain another sintering trajectory which translates the capability of materials to continue densification after depressurization without grain growth
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QUINTANILHA, MENEZES JOSE EDUARDO. "Methodes analytiques et numeriques pour l'etude des cavites salines profondes. Application au stockage du gaz naturel." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1996. http://www.theses.fr/1996EPXX0042.
Анотація:
Le stockage du gaz naturel en cavites lessivees dans les massifs saliferes reste encore une des solutions techniques les mieux adaptees a l'etablissement des reserves strategiques. Au long de cette etude on presente plusieurs techniques specifiques, analytiques et numeriques, en vue du dimensionnement des champs de stockage d'hydrocarbures en cavites salines et de la prevision du comportement mecanique a long terme, suivies de leur application a des problemes reels poses par le stockage souterrain. La specificite du probleme reside dans la coexistence dans le massif de deux types de materiaux tres contrastes au niveau du comportement: le sel gemme, fluide visqueux, relativement homogene dont on peut decrire le comportement assez precisement, et les autres materiaux, dont la couverture avec des proprietes moins connues mais qu'on peut assimiler a des materiaux de comportement elastique. Par ailleurs, le comportement a long terme se traduit par une grande extension de la zone deformee dans le sel gemme qui necessite une prise en compte correcte des conditions de l'infini pour reproduire fidelement les deplacements du champ lointain, notamment a la surface du sol. Dans certains cas, le champ de contrainte autour des cavites souterraines peut tendre vers un etat asymptotique qui traduit un comportement progressivement incompressible des structures. La modelisation numerique proposee pour reproduire ce genre de problemes des champs des cavites de stockage est basee sur une methode couplee elements finis - equations integrales. Tout au long du memoire la presentation et validation des algorithmes se fait d'une maniere progressive a travers la comparaison des resultats des solutions analytiques valables pour des structures geometriquement tres simples, avant de passer au calcul de systemes plus proches de la realite, notamment, avec des reseaux de cavites de stockage ou des mesures en place etaient disponibles
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Labidi, Ahmed. "Etude de capteurs de gaz à base d'oxyde de tungstène (WO3) par spectroscopie d'impédance." Aix-Marseille 3, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX30025.
Анотація:
Le but de ce travail est la détermination des mécanismes de détection de capteurs de gaz à base de WO3 par spectroscopie d'impédance, sous gaz réducteurs (éthanol et acétone) et sous gaz oxydant (ozone). Cette technique est une méthode puissante pour comprendre les processus de conduction et les mécanismes d’interaction solide/gaz dans ces capteurs. Les couches minces de WO3 étudiées ont été déposées au laboratoire par les techniques de pulvérisation cathodique réactive magnétron radio-fréquence et par évaporation sous vide. Ces techniques ont permis d’avoir des couches minces, homogènes et polycristallines. Les propriétés morphologiques ont été déterminées par microscopie à force atomique (AFM). Les mesures d’impédance ont montré que l’interaction des capteurs avec l’ozone et les vapeurs organiques dépend de la morphologie de la couche sensible de WO3 et notamment de leur densité en joints de grains. Nous avons également analysé par spectroscopie d’impédance sous ozone et éthanol des capteurs dont la surface du film WO3 a été modifiée par des ajouts métalliques d’or (Au) ou de palladium (Pd). Les résultats des ces études montrent que l’ajout métallique d’Au améliore légèrement la sensibilité des capteurs à l’éthanol, que les films de WO3 soient obtenus par pulvérisation ou par évaporation. En ce qui concerne l’ozone, l’ajout d’Au semble pouvoir améliorer la sensibilité des capteurs dont le film de WO3 a été évaporé. Par contre, l’ajout de Pd rend les capteurs pratiquement insensibles aux deux types de gaz utilisés. Les résultats de ce travail de thèse ont ainsi permis de déterminer les principaux paramètres morphologiques à prendre en considérations pour l’amélioration des réponses des capteurs à base de WO3The aim of this work is the determination of detection mechanism for WQ3 based sensors by impedance spectroscopy, under reducing (ethanol and acetone) or oxidizing (ozone) gases. This technique is a powerful method for understanding the conduction processes and the solid/gaz interaction mechanisms of these sensors kind. The studied WOa sensitive thin layers were deposited at the laboratory by reactive radio-frequency magnetron sputtering and vacuum evaporation. These techniques permit to prepare homogeneous and polycrystalline thin layers. The morphological properties were studies by atomic force microscopy (AFM). The impedance investigation showed that the sensors interaction with ozone and organic vapors depends on the W03 sensitive layer morphology in particular of their density of grain boundaries. We have also analyzed by impedance spectroscopy the response under ozone and ethanol of W03 based sensors wherein the film surface was modified by gold (Au) or palladium (Pd) metal additive. The results of these studies showed that the Au addition improves slightly the sensitivity of the sensors toward ethanol, for the films of WO3 obtained by sputtering or evaporation. Under ozone, the Au addition seems to be able to improve the sensitivity of WC3 sensors film prepared by evaporation. For instance, the sensors became practically insensitive toward the two used gases when Pd is added. The results of this work make it possible to determine the principal morphological parameters to take into accounts for the improvement of the WO3 based sensors responses
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Patois, Tilia. "Elaboration et caractérisation de polymères conducteurs electrosynthétisés : Application à la détections de gaz polluants." Besançon, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA2030.
Анотація:
Epaisseurs, hydrophobicité, semi-cristallinité, conductivité électrique, mode de conduction, morphologie, ou encore état de surface sont autant de propriétés pouvant être modulées et contrôlées en variant des conditions d'électrodépôdu polyprole telles quele potentiel d'électrodépôt, la nature du sel de fond ou encore la concentration en sel et en monomère. [. . . ]A travers une application capteur, visant à détecter l'ammoniac, il a été mis en évidence que les conditions de dépôt influent également sur les cinétiques d'adsoprtion des molécules ainsi que sur les variations de conductivité du système. Ainsi, la connaissance précise des propriétés des films, en particulier de leur morphologie et de leur propriétés électriques constituent un point clé dans la compréhension des mécanismes de détection de l'ammoniac par le polypyrrole. [. . . ] La synthèse de matériaux hybrides à base de polypyrrole et de phthalocyanine de cobalt sulfoné a été réalisé. Il s'avère que ces nouveau matériaux, introduits dans le système de détection, sont particulièrement sensibles à l'ammoniac et sont plus performants que les systèmes uniquement composés de polypyrroleThickness, hydrophobicity, semi-crystallinity, electrical conductivity, conduction mode, morphology, or roughness are properties that can be tuned and controlled by varying electrochemical conditions (such as electrodposition potential, nature of the electrolyte salt or salt monomer concentration used during the electrodeposition of polypyrrole. [. . . ] The synthesis of hybrid materials based on polypyrrole and sulfonated cobalt phthalocyanine was also performed. These new materials, introduced into the gaz sensor notably improved the sensitivity of the sensors to ammonia and were proved to be more efficient than sensitive layers only composed by a polypyrrole film
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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.
Анотація:
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 intégréSemiconducting 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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Billi, Elena. "Développement de capteurs de gaz électro-chimiques pour le contrôle de la pollution de l'air." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0001/these.pdf.
Анотація:
Deux capteurs de gaz en matériau céramique, développés par sérigraphie, ont été considérés. Le premier est capable de détecter les concentrations de CO et Nox dans les procédés de combustion et pour augmenter la durabilité une couche protectrice en alumine alpha a été déposée par sérigraphie sur l'élément sensible du capteur. Pour minimiser les interactions possibles entre les couches, une nouvelle formulation de l'encre sérigraphie a été réalisée. L'autre capteur est un dispositif pour la détection de CO₂ pour le contrôle des aires urbaines : les matériaux sensibles, Nasicon et zircone yttriée, sont déposés par sérigraphie comme couches superposées. Après le traitement thermique ce capteur ne fonctionne pas à cause d'une réaction d'interface entre les couches. Cette réaction a été étudiée par MEB et MET et est inévitable. Donc le capteur a été réalisé en substituant le Nasicon par l'alumine béta et il présente une bonne sensibilité et stabilitéTwo ceramic gas sensors, developed by screen-printing technique, are considered. The first is able to detect CO and Nox concentrations in combustion processes and, to increase its durability, a alpha-alumina protective layer was deposited by screen-printing on the sensor sensing element. The alpha-alumina screen-printable ink was realised with a new formulation to minimise the possible interactions between the layers. The other sensor is a device for CO₂ monitoring in urban areas: the sensing materials, Nasicon and Yttria stabilised zirconia, are deposited as overlapped films. After the thermal treatment this sensor doesn't work because of an interface reaction between the layers. This reaction is studied by SEM and TEM and is not avoidable. Then the sensor is realised by substitution the Nisicon film with a beta-alumina one and it shows good sensibility and stability
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Daher, Carlos. "Etude et réalisation de capteurs térahertz à base de nanocanaux asymétriques de gaz d’électrons bidimensionnel." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS121/document.
Анотація:
Le domaine des fréquences térahertz (THz, 1 THz = 10^12 Hz) fait partie du spectre électromagnétique qui n'est pas encore sous contrôle. Il possède des propriétés physiques qui peuvent être exploitées dans des domaines très différents comme la spectroscopie, les télécommunications, l'imagerie, la sécurité ...L'objectif de ce projet de thèse était d'étudier et de réaliser un nouveau type de capteur THz basé sur des nanocanaux asymétriques de gaz d'électrons bidimensionnel également appelés Self-Switching Devices (SSD), c'est à dire dispositifs auto-commutants. Ces nouveaux dispositifs ont des caractéristiques I(V) non-linéaires leur permettant de fonctionner en tant que détecteurs quadratiques tout comme les diodes Schottky classiques.Les SSDs qui sont fabriqués par la création - dans une hétérojonction contenant un gaz d'électrons bidimensionnel - deux tranchées symétriques isolantes en forme de L disposées en tête bêchent, possèdent une haute mobilité d'électrons qui leur permet de travailler à des fréquences très élevées. Les contacts sont simplement réalisés par un dépôt métallique de chaque côté du dispositif et l'architecture complètement planaire permet facilement la réduction de leurs tailles et leur parallélisation. Ceci est en contraste avec la diode traditionnelle, et évidemment conduit à une réduction significative du coût de production. En outre, l'architecture extrêmement simple permet une très faible capacité parasite et donc une très grande vitesse de fonctionnement. À partir des simulations Monte Carlo, le dispositif devrait fonctionner également dans la gamme de fréquences THz, dans laquelle de très larges champs d'applications ont été démontrés.Nous avons développé deux bancs expérimentaux et démontré, dans une configuration quasi-optique, dans un espace libre et à température ambiante que les SSDs en nitrure de gallium (GaN) travaillent en tant que détecteurs directs par redressement et aussi en tant que détecteurs hétérodynes et ceux-ci jusqu'à 0,69 THz. Des réponses de 2 V/W et de 0,3 V/W avec des bandes passantes supérieures à 40 GHz et à 13 GHz ont été obtenues dans les gammes de fréquences de 0,30 et de 0,69 THz, respectivement. La caractérisation des SSDs en tant que mélangeurs ne montre aucune déviation de la linéarité entre la puissance de la porteuse THz (signal d'entrée RF) et celle du signal de sortie (IF) ayant une fréquence intermédiaire. Les simulations de Monte Carlo, utilisées pour estimer les pertes de conversion des nano-dispositifs de 27 dB à 0,69 THz, ont confirmé ces résultats.En conséquence, la mise en œuvre pratique des SSDs en tant que mélangeurs d'ondes submillimétriques de hautes puissances semble faisable. En outre, des études plus récentes de nanodispositifs similaires à base de GaN, ont démontré leurs possibilités d'agir comme oscillateurs Gunn qui pourraient être des éléments actifs dans des émetteurs THz. Par conséquence, les bonnes performances des nanocanaux en GaN démontrées dans cette thèse permettent non seulement l'intégration facile des antennes pour un meilleur couplage en espace libre, mais aussi (i) une flexibilité dans la conception pour une dissipation thermique optimale et la réduction des effets parasites et (ii) la possibilité de développer un système émetteur/détecteur d'ondes submillimétriques complètement intégré fonctionnant à température ambianteTerahertz frequency domain (THz, 1 THz = 10^12 Hz) is part of the electromagnetic spectrum that is not yet under control. It does have physical properties that concern very different fields such as spectroscopy, telecommunications, imaging, security...The project goal of this thesis was to study and to realize a new type of THz sensor based on asymmetrical nanochannels of two-dimensional electron gas (2DEG) also called Self‐Switching‐Devices (SSDs). These new devices have a non-linear I-V characteristics allowing them to operate as quadratic detectors like conventional Schottky diodes.SSDs manufactured by creating – into a heterojunction containing a two-dimensional electron gas — two symmetrical L-shaped insulating trenches arranged in head to tail, present high electron mobility that allows them to work at very high frequencies. Contacts are simply made by metal deposit on each side of the device and the completely planar architecture allows easy downscaling and parallelization. This is a great contrast with the traditional diode, and obviously leads to a significant reduction of the production cost. Moreover, the extremely simple architecture enables a very low parasitic capacitance and therefore a very high operation speed. From Monte Carlo simulations, the device is expected to operate also in the THz frequency range, in which very broad ranges of applications have been visualized.We have developed two experimental benches and demonstrated, in a quasi-optical configuration, free space and at room temperature that gallium nitride (GaN) based SSDs act as rectifying direct detectors and heterodyne detectors up to 0.69 THz. Responsivities of 2 V/W and 0.3 V/W with bandwidths greater than 40 GHz and 13 GHz were obtained in the 0.30 and 0.69 THz ranges, respectively. The characterization of the SSDs as mixers didn't show any deviation from linearity between the THz carrier (RF) input power and the power of the intermediate frequency (IF) signal output. Monte Carlo simulations, used to estimate nano-device intrinsic conversion losses of 27 dB at 0.69 THz, have confirmed these results. As a consequence, the practical implementation of SSDs as mixers of high-power sub-millimetre waves seems feasible. Moreover recent studies of similar GaN-based nanodevices, have demonstrated their possibilities to act as Gunn oscillators that could be active elements in THz emitters. Therefore, the good performances of GaN nanochannels demonstrated in this thesis allow not only the easy integration of antennas for a better free space coupling but also (i) a flexibility in the design of an optimum thermal dissipation and reduction of parasitic effects, and (ii) the possibility to develop a fully integrated emitter/detector submillimeter-wave system working at room temperature
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Richard, Marc-André. "Adsorption de gaz sur les matériaux microporeux, modélisation, thermodynamique et applications." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2009. http://depot-e.uqtr.ca/1158/1/030105458.pdf.
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Ngo, Kieu An. "Etude d'un système multiplicateur pour la détection sélective des gaz." Aix-Marseille 3, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX30018.
Анотація:
Le manque de sélectivité des capteurs de gaz à base d'oxyde métallique est la principale limite à leur utilisation. Afin de pallier ce problème, nous avons proposé dans ce travail une solution basée sur la combinaison de plusieurs capteurs et de méthodes de traitement de données. Pour ce faire, un banc de test incluant une matrice composée de plusieurs capteurs a été réalisé. Nous avons étudié deux procédures de chauffage des capteurs (mode isotherme et modulation thermique). L'analyse en composantes principales et les réseaux de neurones artificiels ont été utilisés pour traiter les données issues des capteurs. La première méthode de chauffage, appliquée à une matrice de six capteurs, a permis de classer et d'identifier cinq gaz (CO, NH3, H2S, C2H2 et NO) à une concentration de 100 ppm. De plus, nous avons pu mesurer la concentration de CO et NO en mélange avec une erreur acceptable (valeur du RMSEPr d'environ 10 %). La deuxième procédure de chauffage, utilisée avec une matrice de quatre capteurs, a permis d'identifier trois gaz (CO, C2H2, H2S) avec des concentrations variant de 25 ppm à 100 ppmChemical sensors based on metallic oxide undergo a significant lack of selectivity to gases. To overcome this problem, we proposed a solution based on the electronic nose approach, i. E. The combination of several sensors with appropriate pattern recognition methods. A semi-automatic test bench including a matrix composed of several commercial gas sensors was carried out. We used two sensor heating procedures (isotherm mode and temperature modulation mode). Principal component analysis and artificial neural networks were used as pattern recognition techniques. The first heating procedure, applied to a six-sensor array, allowed to classify and to identify five toxic gases (CO, NH3, H2S, C2H2 and NO, each gas concentration was 100 ppm). Moreover, the quantification of gas in binary mixtures was satisfactory, with a RMSEPr value of about 10 %. The second heating procedure, applied to a four-sensor array, allowed to identify three reducing gases (CO, C2H2, and H2S) with concentrations varying from 25 ppm to 100 ppm
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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.
Анотація:
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-phtalocyaninesThe 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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Nasr, Gihane. "Matériaux polymères dynamiques pour membranes adaptatives." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20231.
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Brunet, Jérôme. "Elaboration, étude et optimisation de capteurs de gaz à phtalocyanines pour la pollution atmosphérique." Clermont-Ferrand 2, 2003. http://www.theses.fr/2003CLF21455.
Анотація:
Ce travail est consacré à l'étude de capteurs de gaz à base de phtalocyanines, vis-à-vis des faibles concentrations en dioxyde d'azote (NO2) et ozone (O3). Les objectifs sont la conception et le développement de capteurs de gaz performants, pouvant évaluer ces deux espèces dans l'atmosphère. Le contexte scientifique de cette étude est tout d'abord présenté par une description de la pollution atmosphérique ainsi que sur sa métrologie. Les structures en cours de développement pour une telle application sont ensuite répertoriées ainsi que leurs performances actuelles. Les propriétés physico-chimiques et électroniques des matériaux sensibles mis en oeuvre lors de ces travaux, à savoir les phtalocyanines, sont particulièrement détaillées. Les processus physico-chimiques mis en jeu entre les gaz et ces matériaux sont également développés. Des mesures en laboratoire à températures et concentrations variables en NO2 et O3, proches de celles rencontrées dans une atmosphère urbaine, sont présentées. Elles permettent l'interprétation des interactions gaz/phtalocyanines, avec comme objectif l'optimisation des caractéristiques de détection. La validation de nos capteurs sur l'un des sites de mesure de la qualité de l'air du réseau AtMO AUVERGNE, confirme leur grande sensibilité et leur faible seuil de détection vis-à-vis des gaz oxydants mais aussi leur non-sélectivité et leur temps de réponse relativement important. Afin d'optimiser les caractéristiques métrologiques, une méthodologie de mesure consistant au réétalonnage périodique du capteur par nettoyage thermique sous air propre, est développée. La concentration en gaz est déduite de la cinétique de réponse du capteur. Un microsystème capteur autonome exploitant cette procédure a été éléboré. Les résultats obtenus en laboratoire et en conditions réelles, démontrent que notre microsystème capteur permet une évaluation fiable, sélective et en temps réel de la concentration d'ozone dans l'atmosphère
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Brunol, Emmanuelle. "Généralisation des mécanismes de détection de composés de type organophosphonate en surface de capteurs de gaz à base de dioxyde d'étain." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2076.