Détection multi-gas avec interféromètre de Fabry-Perot sur puce de silicium

La réplique d'un nez biologique est depuis longtemps un sujet sur lequel les chercheurs travaillent, car l'odorat est l'un des derniers sens à avoir son équivalent artificiel. Ce sens nous permet d'identifier des millions d'espèces chimiques dans l'environnement qui nous entoure et agit à la fois comme dispositif de santé-sécurité ainsi que d'identification de substances dont l'on se sert tous les jours. Les nez artificiels voient plusieurs applications potentielles telles que la détection du cancer, la détection de méthane et de gaz irritants chez les bovins, la sécurité minière ainsi que les contrôles de qualité. Inspiré du nez humain, ce projet se base sur une matrice de senseurs fonctionnalisés avec des polymères non sélectifs pour faire l'analyse de mélanges gazeux et ainsi en déterminer les concentrations. Le senseur est fabriqué sur puce de silicium en gravant verticalement deux miroirs de Bragg formant une cavité Fabry-Perot. Il est fonctionnalisé en remplissant la cavité de différents polymères tels que le PDMS, le PEG et le SU8. Lorsqu'exposés à des gaz, ces polymères prennent de l'expansion et déforment les cavités Fabry-Perot ce qui entraîne un changement de la fréquence de résonance de la cavité. Les décalages en longueur d'onde sont ensuite corrélés avec les concentrations de gaz auxquelles le senseur est exposé. Le projet vise à montrer la possibilité de déterminer les concentrations de mélanges gazeux. Les gaz mélangés sont le butanol, l'IPA, des vapeurs d'eau ainsi que l'acide valérique. Il sera montré que la limite de détection, dans un cas de mélange, atteint 8,1 ppm pour l'acide valérique. Il sera aussi montré que les polymères, de manière individuelle, n'offrent aucune sélectivité pour un mélange de gaz. Toutefois, l'ensemble de leurs signaux permet de faire les mesures de concentrations avec des erreurs relatives 7,7% et de 21% pour un mélange d'eau et d'IPA respectivement. D'autres propriétés du senseur, telles que la sensibilité aux différents gaz, la sélectivité, les limites de détections ainsi que le temps de réponse seront présentés.