Capteurs de qualité de l'air sur puce : un bond en avant pour la détection de polluants
Qu'est-ce que µPMSense ?
- μPMSense est un capteur optique innovant qui améliore considérablement la détection des particules fines (PM). μPMSense détecte les particules jusqu’à 0,3 μm de diamètre et identifie les particules non organiques, métalliques ou à base de carbone, actuellement non identifiées par les produits commerciaux.
- μPMSense utilise une technologie miniature basée sur la diffraction lumineuse. Il recueille la signature spectrale complète de la diffraction d'une particule unique, par le biais d'un dispositif d'imagerie sans lentille combinant une source a semi-conducteur visible, et un imageur CMOS dans lequel est percé le canal d'air amenant les particules.
Applications :
μPMSense peut s’intégrer dans diverses solutions de détection de la qualité de l’air :
- détection et comptage de particules
- surveillance de la qualité de l'air
- détection de pollens et autres agents pathogènes clés
Nouveautés :
- Les capteurs de particules commerciaux exploitent une source de lumière – visible ou proche infrarouge – qui illumine un canal d'air dans lequel les particules peuvent faire diffracter une partie de cette lumière, recueillie par un photo-détecteur unique désaxé.
- μPMSense est basé sur ce principe, mais la détection est grandement améliorée par la présence d'un imageur CMOS perforé. Le flux d'air généré par un ventilateur miniaturisé couplé à l'imageur est guidé vers la zone de détection par un canal fluidique. Le faisceau de lumière illumine les particules situées dans celui-ci, et l'imageur récupère la signature de la lumière diffractée. Cette signature est ensuite traitée et convertie en information exploitable (type et taille des particules détectées).
Prochaines étapes :
Cette technologie est désormais fonctionnelle et l'équipe du CEA-Leti travaille sur la miniaturisation du capteur et à son intégration sur puce.
Les constats de l'équipe à l'heure actuelle sont les suivants:
- Détection de particules uniques
- Pas de faux positifs dûs à l’humidité
- Haute résolution (1 μg/m3)
- Performances comparables aux systèmes commerciaux à haute résolution
- Identification / classification (métalliques, à base de carbone, etc.)
- « Machine learning » et classification
L'équipe du CEA-Leti va continuer les améliorations dans ces directions:
- Nouveaux concepts d’imageurs CMOS spécialement conçus et développées pour la détection de particules
- Intégration du ventilateur miniature dans le système
- Optimisation de la fluidique