μPAsense
Qu'est-ce que μPAsense ?
- La technique de spectroscopie photo-acoustique repose sur l'absorption de lumière par les molécules auxquelles on s'intéresse et sur la production d'ondes acoustiques qui en découle. Cette technique, généralement utilisée pour la spectroscopie moyen-infrarouge haute résolution, se limite actuellement aux applications en laboratoire en raison de sa taille et de son coût.
Le CEA-Leti propose μPAsense, un capteur photo-acoustique miniature qui fonctionne dans le moyen infrarouge, en assemblant une barrette de sources laser à cascade quantique (QCL), chacune émettant à une longueur d'onde différente, et un circuit photonique intégré (PIC) combinant les différentes sources dans une micro- cellule photo-acoustique (de quelques mm3). Ce capteur permet de détecter plusieurs espèces chimiques en parallèle avec une très grande sensibilité, jusqu'à un niveau de quelques ppb.
Applications :
Détection de composées chimiques en traces dans les domaines suivants :
- Environnement
- Contrôle des procèdes
- Assurance qualité
- Sûreté et sécurité
- Diagnostic précoce
Nouveautés :
Les équipes du CEA-Leti se concentrent sur la miniaturisation du capteur au niveau d'une puce et du packaging afin d'aborder les questions de la réduction du coût, de la détection multi-espèces, et de la portabilité.
Les principales réalisations dans la voie de la miniaturisation sont les suivantes :
- Un processus de fabrication performant pour les sources : la longueur d'onde de chaque laser est sélectionnée indépendamment après la croissance des couches épitaxiales
- Des guides d'onde à faibles pertes à base d'alliage de Ge et SiGe pour réaliser le combinateur PIC (pertes pouvant être réduites à moins de 1 dB/cm sur la plage de 3 à 12 µm)
- Mini-détecteurs acoustiques de type Helmholtz fabriqués sur silicium et basés sur des microphones MEMS, adaptés à la détection chimique en traces.
Prochaine étape :
Le Leti travaille actuellement sur les points suivants :
- Transfert du processus de fabrication du QCL sur plaque de silicium
- Réalisation du détecteur photo-acoustique sur silicium
- Intégration du senseur complet sur puce Détection de marqueurs biologiques