Titre : Capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique, dispositif et procédé mettant en œuvre un tel capteur.

La présente invention concerne un capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique, en particulier de gaz. Elle concerne également un dispositif et un procédé de détection, et/ou de mesure, mettant en œuvre un tel capteur.

Le domaine de l'invention est le domaine des capteurs de spectroscopie photo-acoustique, et en particulier des capteurs de spectroscopie photo acoustique de gaz.

Etat de la technique

Dans l'infrarouge, certains gaz présentent des bandes d'absorption de la lumière. Cette caractéristique est utilisée en spectroscopie photo acoustique pour détecter ces gaz, ou pour mesurer la teneur de ces gaz.

En résumé, un laser modulé à une fréquence donnée éclaire un gaz. Le laser est absorbé par ce gaz et provoque un réchauffement localisé du gaz. L'intensité du laser étant modulée, le réchauffement localisé du gaz est également modulé. La modulation du réchauffement se traduit par la création d'une onde sonore de même fréquence que la fréquence de modulation. Cette onde sonore peut alors être détectée par un capteur de spectroscopie photo acoustique.

Un premier type de capteur photo-acoustique se présente sous la forme d'une enceinte acoustique résonante équipée d'un microphone. Ce premier type de capteur nécessite l'utilisation d'une enceinte résonante afin d'augmenter le rapport signal sur bruit.

Un deuxième type de capteur photo-acoustique se présente sous la forme d'un capteur à résonateur piézoélectrique. Un tel capteur permet de s'affranchir d'une enceinte acoustique mais reste tout de même complexe, peu compact et peu intégrable. Par ailleurs, il n'existe actuellement pas de capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique. En effet, l'effet d'amortissement, également connu sous le nom de « squeeze film », a toujours constitué un frein pour la conception de capteurs capacitifs pour la spectroscopie photo-acoustique. En effet, la sensibilité de détection dépend de la proximité et de la taille des électrodes capacitives. Or, l'effet d'amortissement augmente avec la proximité et la taille des électrodes, et dégrade la sensibilité de détection.

Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de proposer un capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique.

Un autre but de l'invention est de proposer un capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique présentant une meilleure sensibilité que les capteurs actuels.

II est aussi un but de la présente invention de proposer un capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique plus compact que les capteurs actuels, et/ou pouvant être intégré.

Exposé de l'invention

L'invention permet d'atteindre au moins l'un de ces buts par un capteur pour la spectroscopie photo-acoustique, en particulier de gaz, comprenant :

- un support,

- un résonateur mécanique, fixé audit support, et comprenant :

- au moins un élément senseur prévu pour être mis en vibration par une onde acoustique, et

- au moins une première électrode capacitive, mécaniquement couplée audit élément senseur, de sorte à être entraînée par ledit élément senseur lorsqu'il est mis en vibration ; et

- au moins une deuxième électrode capacitive formant avec ladite au moins une première électrode un capteur capacitif.

Ainsi, l'invention propose un capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique, en particulier de gaz, dans lequel l'élément senseur de l'onde acoustique est séparé des électrodes capacitives utilisées pour la mesure capacitive. Ainsi, dans le capteur selon l'invention, il est possible de prévoir des architectures différentes d'une part pour la captation de l'onde sonore au niveau de l'élément senseur, et d'autre part pour la détection capacitive au niveau des électrodes capacitives. Il est alors possible d'adopter, au niveau de l'élément senseur, une architecture spécifique limitant, ou diminuant, l'effet d'amortissement « squeeze film » sans pour autant influencer la mesure capacitive. De même, il est possible d'adopter, au niveau des électrodes capacitives, une architecture spécifique augmentant la sensibilité de la détection capacitive, sans influencer l'effet d'amortissement « squeeze film » au niveau de l'élément senseur. Le capteur selon l'invention permet alors une plus grande sensibilité de mesure comparé aux capteurs actuels.

De plus, la technologie de détection capacitive permet d'une part une architecture plus compacte comparée aux capteurs actuels, et d'autre part une réalisation du capteur selon l'invention sous la forme d'un composant intégré.

La technologie capacitive rend possible une réalisation du capteur selon l'invention par une technologie de silicium dopé, sans étape d'implantation ni de dépôt de film métallique, ce qui permet d'augmenter le facteur de qualité du résonateur et de diminuer le coût et la complexité de fabrication.

De manière générale, pour obtenir un capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique présentant une bonne sensibilité, la variation de la capacité doit être importante. Pour obtenir une telle variation de capacité, il faut :

- d'une part que la surface sensible à l'onde sonore soit importante ; et

- d'autre part que la distance séparant les condensateurs de mesure capacitive soit la plus petite possible.

Or, satisfaire ces deux conditions revient à rajouter un important amortissement visqueux entre les condensateurs en grande partie à cause d'un mince film d'air entre les condensateurs. C'est cette contradiction qui dissuade l'homme du métier d'utiliser un capteur capacitif pour la spectroscopie photo-acoustique. Comme expliqué plus haut, la présente invention permet d'éviter cette contradiction en séparant, dans le résonateur, la partie utilisée pour capter l'onde acoustique, à savoir l'élément senseur, de la partie utilisée pour la mesure capacitive, à savoir la première électrode capacitive.

Suivant un mode de réalisation, le résonateur mécanique, et plus généralement le capteur, définit un plan général. Suivant un exemple de réalisation, l'épaisseur du capteur peut être inférieure ou égal à 400pm, voire 600pm.

Avantageusement, le résonateur mécanique peut être agencé pour être mis en mouvement par l'onde sonore dans une direction verticale au plan général du capteur, et/ou du résonateur.

Ainsi, l'amplitude de déplacement du résonateur, et en particulier de l'élément senseur, est augmentée.

Suivant un mode de réalisation particulièrement préféré, au moins une, en particulier chaque, première électrode capacitive est décalée/déportée par rapport à l'élément senseur dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement de l'élément senseur, et/ou dans une direction se trouvant dans le plan général du capteur, et/ou du résonateur.

L'élément senseur peut se présenter sous toute forme géométrique, telle que par exemple en forme de carré, rond, triangle, etc.

Suivant un exemple de réalisation, l'élément senseur a une surface pleine, ou non ajourée.

Selon l'invention, la, ou chaque, première électrode capacitive est mobile.

La première électrode capacitive peut se présenter sous toute forme géométrique, telle que par exemple en forme de croix, rectangle, etc. Avantageusement, l'élément senseur peut présenter une surface plus grande comparée à la surface d'au moins une, en particulier de chaque, première électrode capacitive.

Ainsi, la captation de l'onde sonore par l'élément senseur est améliorée, tout en diminuant l'effet d'amortissement au niveau la première électrode.

Avantageusement, le résonateur peut présenter un facteur de qualité supérieure ou égale à 10.

Un tel facteur de qualité permet d'améliorer la sélectivité du capteur selon l'invention.

Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le support comporte une partie évidée ou ajourée en regard de l'élément senseur.

Ainsi, le capteur selon l'invention diminue, voire annule, tout effet d'amortissement de l'élément senseur lors de son oscillation mécanique, ce qui augmente l'amplitude de mouvement de l'élément senseur et par conséquent la sensibilité dudit capteur.

La partie ajourée peut être formée par une seule ouverture traversante ou non.

Alternativement, la partie ajourée peut être formée par plusieurs ouvertures traversantes ou non.

Avantageusement, le résonateur peut comprendre plusieurs premières électrodes mécaniquement couplées à l'élément senseur et entraînées par l'élément senseur.

L'utilisation d'un plus grand nombre d'électrode permet d'augmenter la sensibilité de la détection capacitive tout en permettant de personnaliser l'architecture du résonateur et donc du capteur.

Lorsque le résonateur comprend plusieurs premières électrodes, il est important que lesdites électrodes soient synchronisées entre elles pour la mesure capacitive de sorte à maintenir en phase les signaux électriques générés par lesdites électrodes. En particulier, le résonateur peut comprendre quatre premières électrodes capacitives alignées deux à deux avec l'élément senseur, en particulier suivant deux directions perpendiculaires entre elles, de sorte à former une croix centrée sur l'élément senseur.

Une telle architecture du résonateur permet d'améliorer la détection capacitive par l'utilisation de plusieurs premières électrodes capacitives, tout en préservant l'équilibre mécanique pour le résonateur mécanique.

Préférentiellement, le résonateur peut être fixé au support au niveau d'au moins un nœud de vibration mécanique.

Ainsi, les pertes dues à la fixation du résonateur sur le support sont limitées, voire annulées.

Un nœud de vibration est défini comme étant une zone où les déplacements et de contraintes mécaniques sont nuis, ou proches de zéro.

Pour au moins une première électrode capacitive, il est possible de fixer le résonateur au support au niveau d'une position de fixation qui ne se trouve pas entre l'élément senseur et ladite première électrode capacitive.

Alternativement, pour au moins une première électrode capacitive, le résonateur peut être fixé au support en une position de fixation se trouvant entre l'élément senseur et ladite première électrode capacitive.

Cette position de fixation peut être choisie de sorte que, les mouvements mécaniques de l'élément senseur et de la première électrode capacitive sont :

- soit de même sens ;

- soit de sens opposés, de sorte que lorsque l'élément senseur se déplace dans un sens, ladite première électrode capacitive se déplace dans l'autre sens.

Une telle architecture permet d'utiliser la fixation comme un levier afin d'ajuster le mouvement de la première électrode capacitive. Plus particulièrement, pour au moins une première électrode capacitive, la position de fixation peut être plus proche de l'élément senseur que de ladite première électrode capacitive.

Ainsi, une telle fixation peut être utilisée comme un levier pour amplifier l'amplitude des mouvements de ladite première électrode de mesure. Ainsi, la précision de la détection capacitive réalisée par cette électrode peut être augmentée.

Avantageusement, le résonateur peut être réalisé d'une seule pièce, en particulier à partir d'un même matériau.

Plus particulièrement, le résonateur peut être réalisé par usinage d'une même couche d'un matériau, telle qu'une couche de Silicium, ou de tout autre matériau électriquement conducteur. Avantageusement, au moins une première électrode capacitive peut être solidaire de l'élément senseur par au moins un bras de liaison de largeur plus petite que celle de l'élément senseur.

Ainsi, l'effet d'amortissement dû au bras de fixation entre l'élément senseur et la première électrode est diminué.

Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, au moins une première électrode capacitive peut être ajourée ou comporter des trous.

Ainsi, l'air peut passer au travers de ladite première électrode, ce qui diminue l'effet d'amortissement qui peut exister lorsque ladite première électrode capacitive est mise en mouvement.

Suivant un exemple de réalisation préféré, au moins une première électrode peut être formée par plusieurs branches en parallèle, distantes les unes des autres.

Une telle architecture permet de diminuer l'effet d'amortissement. De plus, une telle architecture permet aussi d'avoir une faible résistance série et de garder une bonne sensibilité sur le signal électrique.

Chaque branche peut présenter une largeur négligeable, par exemple d'une dizaine de micromètres. Suivant un mode de réalisation, la, ou chaque, deuxième électrode capacitive peut être fixe.

Suivant un mode de réalisation, au moins une, en particulier chaque, deuxième électrode peut être disposée sur/dans le support, en regard de la, ou d'une, première électrode capacitive.

Suivant un exemple de réalisation, le capteur selon l'invention peut comporter, pour au moins une première électrode capacitive, une deuxième électrode capacitive individuelle à ladite première électrode capacitive.

Alternativement, ou en plus, le capteur selon l'invention peut comporter une deuxième électrode capacitive commune à plusieurs, et en particulier à toutes, les premières électrodes capacitives.

Suivant une caractéristique avantageuse, le capteur selon l'invention peut être réalisé à partir d'une structure constituée d’un empilement de couches d'un matériau conducteur et de matériau isolant.

La structure peut comprendre deux couches conductrices séparées d'une couche d'isolant sacrificielle.

Dans ce cas, le résonateur peut être réalisé à partir d'une première couche conductrice et la deuxième électrode capacitive peut être constituée, ou réalisée à partir, d'une deuxième couche conductrice.

Par exemple, le matériau conducteur peut être du Silicium et le matériau isolant peut être du S1O2 et la structure peut être une structure de de silicium sur isolant comportant au moins deux couches de silicium.

Bien entendu, le capteur selon l'invention peut en outre comprendre des contacts ou pistes électriques pour polariser électriquement les première(s) et deuxième(s) électrodes capacitives.

Suivant un exemple de réalisation non limitatif, le capteur peut comprendre un contact électrique au niveau d'au moins une fixation du résonateur au support, pour polariser la ou les premières électrodes avec un potentiel de masse, ou avec une tension différente d'un potentiel de masse. De plus, comme expliqué plus haut, le résonateur peut être réalisé d'une seule pièce à partir d'un même matériau.

Autrement dit, l'ensemble formé par l'élément senseur et l'au moins une première électrode capacitive est réalisé d'une seule pièce et à partir d'un seul matériau.

Dans ce cas, l'élément senseur forme aussi une électrode capacitive reliée ou connectée, à chaque première électrode capacitive et participe à la mesure capacitive en se polarisant de charges électriques injectée dans chaque première électrode capacitive.

Suivant un autre aspect de la même invention, il est proposé un dispositif de détection, et/ou de mesure, pour la spectroscopie photo acoustique, en particulier de l'air, comprenant :

- au moins une source lumineuse émettant un rayonnement lumineux modulé ; et

- au moins un capteur selon l'invention.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre plusieurs sources lumineuses modulées.

Au moins deux sources lumineuses peuvent être modulées à une même fréquence de modulation, ou à des fréquences différentes.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins deux sources lumineuses émettant des rayonnements lumineux de différentes longueurs d'ondes.

Il est ainsi possible, avec un même dispositif de détecter différents gaz, ou de mesurer la quantité de différents gaz, absorbant différentes longueurs d'onde, ou encore de différencier deux gaz de spectres d'absorption très proches.

La fréquence de modulation d'au moins une source lumineuse peut en outre être ajustable. Pour augmenter la sensibilité de mesure, la ou les sources lumineuses peuvent être focalisées en un point se trouvant en regard de l'élément senseur. Ainsi, l'onde sonore peut être générée en regard de l'élément senseur et sa captation par l'élément senseur peut être améliorée.

Au moins une source lumineuse peut être une source laser émettant un rayonnement laser.

Alternativement, ou en plus, au moins une source lumineuse peut être, ou peut comprendre :

- au moins une diode électroluminescente ;

- au moins une diode électroluminescente à cavité résonante ;

- au moins une RC LED dont le spectre d'émission est beaucoup plus fin qu'une LED infrarouge conventionnelle.

Suivant un autre aspect de la même invention, il est proposé un procédé de détection d'un gaz, et/ou de mesure de la concentration d'un gaz, mettant en œuvre :

- un capteur selon l'invention ; ou

- un dispositif selon l'invention.

En particulier, pour réaliser une détection ou une mesure d'un gaz, le capteur selon l'invention, ou le dispositif selon l'invention, est plongé dans un environnement contenant ledit gaz.

De manière générale, l'invention peut être utilisée pour toute application nécessitant un capteur de gaz.

Par exemple, l'invention peut être mise en œuvre pour la détection :

- de méthane (CHU) avec un laser émettant à l,6pm, ou à 2,3pm ou encore à 3,3pm ;

- d'éthylène (C2H4) avec un laser émettant à 3,25pm.

L'invention peut être utilisée pour la détection : - pour l'analyse de la composition chimique de gaz pour les applications moteur, par exemple dans le domaine de l'automobile pour les carburants ou les gaz d'échappement ;

- pour la surveillance de composés organiques volatiles, en particulier dans le domaine de l'environnement pour la surveillance des BTEX (Benzène, Toluène, Ethylbenzène, Xylènes) ;

- pour l'analyse de l'air exhalé, en particulier dans le domaine médical pour la prévention et l'aide au diagnostic médical ;

- pour le contrôle de procédé de fabrication dans le domaine de l'industrie ;

- pour les contrôles qualité et la maturation des produits, en particulier dans le domaine de l'agroalimentaire.

Description des figures et modes de réalisation

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels

- les FIGURES 1 et 2 sont des représentations schématiques d'un premier exemple de réalisation non limitatif d'un capteur selon l'invention ;

- les FIGURES 3 et 4 sont des représentations schématiques d'un deuxième exemple de réalisation d'un capteur selon l'invention ;

- la FIGURE 5 est une représentation schématique d'un troisième exemple de réalisation d'un capteur selon l'invention ; et

- la FIGURE 6 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention.

Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.

Sur les figures les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

La FIGURE 1 est une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation non limitatif d'un capteur selon l'invention.

Le capteur 100, représenté sur la FIGURE 1, comprend un support 102.

Le capteur 100 comprend un résonateur mécanique 104, prévu pour entrer en résonnance mécanique à sa fréquence de résonance, sous l'effet d'une onde sonore.

Le résonateur mécanique 104 comprend un élément senseur 106 sur lequel s'exerce une onde sonore pour mettre en résonance l'ensemble du résonateur 104.

Le résonateur mécanique 104 comprend également au moins une première électrode capacitive décalée et séparée de l'élément senseur, et mécaniquement couplée à l'élément senseur de sorte qu'elle est entraînée par l'élément senseur 106 lorsqu'il est mis en mouvement. Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 1, le résonateur mécanique 104 comprend deux premières électrodes 108i et IO82, mécaniquement couplées à l'élément senseur 106, positionnées de part et d'autre de l'élément senseur, et alignées avec l'élément senseur 104.

Le capteur 100 comprend une deuxième électrode capacitive 110, commune aux deux premières électrodes capacitives IO8 ₁ et IO82, et formant avec chacune desdites premières électrodes capacitives IO8 ₁ -IO82 un capteur capacitif. Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 1, la deuxième électrode capacitive 110 est formée par l'ensemble du support 102. Pour ce faire, le support 102 est en un matériau électrique conducteur. Le capteur 100 comprend des blocs de fixation 112I-112 ₄ pour rendre le résonateur 104 solidaire du support 102 au niveau de deux nœuds d'oscillation dudit résonateur 104.

Le support 102 comporte au niveau, et en regard, de l'élément senseur 106 une partie 114 entièrement ajourée. Cette partie ajourée 112 permet une circulation d'air de sorte à éviter la formation d'une couche d'air entre l'élément senseur 106 et le support 102, qui pourrait amortir le mouvement de l'élément senseur lors de son oscillation sous l'effet de l'onde sonore.

L'élément senseur 106 est relié à la première électrode capacitive 108i par deux bras de liaison 116i et 118i, parallèles, de largeur très faible comparée à celle de l'élément senseur 106 et distante l'une de l'autre. De manière similaire, l'élément senseur 106 est relié à la deuxième électrode capacitive IO82 par deux bras de liaison II62 et I I82, parallèles, de largeur très faible comparée à celle de l'élément senseur 106 et distante l'une de l'autre.

Ainsi, la liaison entre l'élément senseur 104 et les premières électrodes capacitives IO8 ₁ -IO82 ne souffre pas d'un effet d'amortissement lors de l'oscillation mécanique du résonateur 104.

De plus, le résonateur 104 comprend une première branche 120i, dite de fixation, permettant de fixer le résonateur 104 aux blocs de fixation 112i- 1122. Cette branche de fixation 120i crée une ligne de fixation se trouvant au niveau d'un nœud d'oscillation entre l'élément senseur 106 et la première électrode capacitive IO8 ₁ . Cette branche de fixation 120i est maintenue mobile, de part et d'autre, dans les blocs 112I-1122.

De manière similaire, le résonateur 104 comprend une deuxième branche 1202, dite de fixation, permettant de fixer le résonateur 104 aux blocs de fixation 112 ₃ -112 ₄ . Cette branche de fixation 1202 crée une ligne de fixation se trouvant au niveau d'un nœud d'oscillation entre l'élément senseur 106 et la première électrode capacitive IO82. Cette branche de fixation 1202 est maintenue mobile, de part et d'autre, dans les blocs 112 ₃ -112 ₄ Dans le capteur 100 de la FIGURE 1, les premières électrodes capacitives IO81-IO82 sont identiques.

Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 1, chaque première électrode capacitive IO81-IO82, comporte deux branches, perpendiculaires entre-elles de sorte à former une croix ou un « + ».

Une telle architecture permet de limiter l'effet d'amortissement au niveau de chacune de ces électrodes, tout en rapprochant au maximum chacune des premières électrodes capacitives IO81-IO82 de la deuxième électrode capacitive 110.

De plus, chaque première électrode capacitive IO81-IO82 est polarisée à un potentiel électrique non nul par des contacts électriques (non visibles) au niveau des blocs de fixation 112I-112 ₄ . Le potentiel électrique est propagé dans l'ensemble du résonateur, et en particulier dans les premières électrodes capacitives IO81-IO82 grâce aux branches de fixation 12O1-12O2 maintenues dans les blocs de fixation 112I- 1124.

Dans l'exemple représenté, l'élément senseur 106 et les premières électrodes capacitives IO81-IO82, sont réalisées en une seule pièce/couche. Plus généralement, l'ensemble du résonateur est réalisé en une seule pièce/couche.

Comme visible sur la FIGURE 1, le capteur 100 définit un plan général.

L'élément senseur 106 est prévu pour capter une onde sonore dans la direction perpendiculaire au plan principal du capteur 100. L'élément senseur 106, et plus généralement le résonateur 104, est prévu pour se déformer dans la direction perpendiculaire au plan principal.

Les premières électrodes IO81-IO82 sont séparées/déportées de l'élément senseur 106 dans le plan principal du capteur, ou du moins dans une direction perpendiculaire à la direction dans laquelle l'élément senseur se déplace sous l'effet d'une onde acoustique. La FIGURE 2 est une représentation du capteur de la FIGURE 1, sans le support 102.

Sur la FIGURE 2, le résonateur 104 est représenté dans un état au repos, et dans un état de déformation sous l'effet d'une onde sonore.

Comme expliqué plus haut, l'élément senseur, et plus généralement le résonateur est mis en mouvement dans la direction matérialisée par la double flèche 202, perpendiculaire au plan du capteur, qui est également le plan du résonateur 104 lorsqu'il est au repos.

La FIGURE 2 montre clairement l'élément senseur 106 qui entraîne dans son mouvement chacune des premières électrodes capacitives IO81-IO82. Le sens de mouvement de l'élément senseur 106 est opposé à celui des premières électrodes capacitives IO81-IO82.

De plus, le résonateur présente un déplacement nul, ou quasi-nul, au niveau des branches de fixation 120i-1202 qui correspondent à des nœuds d'oscillation.

La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un deuxième exemple de réalisation non limitatif d'un capteur selon l'invention.

Le capteur 300, représenté sur la FIGURE 3, comprend tous les éléments du capteur 100 de la FIGURE 1.

Le capteur 300 comprend un résonateur 302 qui comprend tous les éléments du résonateur 104 du capteur 100 de la FIGURE 1.

Le résonateur 302 comprend, en plus des éléments du résonateur 104, deux autres premières électrodes IO8 ₃ -IO8 ₄ , positionnées de part et d'autre de l'élément senseur 106.

Les premières électrodes IO8 ₃ -IO8 ₄ sont alignées avec l'élément senseur 106 dans une direction différente de celle formée par les premières électrodes IO8 ₁ -IO82 avec l'élément senseur 106. Ainsi, les premières électrodes IO8 ₁ -IO82 et les premières électrodes IO8 ₃ -IO8 ₄ forment une croix au centre de laquelle se trouve l'élément senseur 106. En particulier les branches de la croix ainsi formée sont perpendiculaires entre elles. Les premières électrodes capacitives IO8 ₃ et IO8 ₄ sont identiques aux premières électrodes IO8 ₁ et IO82.

L'élément senseur 106 est relié à la première électrode capacitive IO83 par deux bras de liaison I I63 et II83, parallèles, de largeur très faible comparée à celle de l'élément senseur 106 et distante l'une de l'autre. De manière similaire, l'élément senseur 106 est relié à la première électrode capacitive IO84 par deux bras de liaison I I64 et I I84, parallèles, de largeur très faible comparée à celle de l'élément senseur 106 et distante l'une de l'autre.

De plus, le résonateur 104 comprend une troisième branche 120 ₃ , dite de fixation, permettant de fixer le résonateur 104 aux blocs de fixation 1122- 112 ₃ . Cette branche de fixation 120 ₃ crée une ligne de fixation se trouvant au niveau d'un nœud d'oscillation entre l'élément senseur 106 et la première électrode capacitive IO83. Cette branche de fixation 120 ₃ est maintenue mobile, de part et d'autre, dans les blocs 1122-112 ₃ .

De manière similaire, le résonateur 104 comprend une quatrième branche 120 ₄ , dite de fixation, permettant de fixer le résonateur 104 aux blocs de fixation 112 ₄ -112I. Cette branche de fixation 120 ₄ crée une ligne de fixation se trouvant au niveau d'un nœud d'oscillation entre l'élément senseur 106 et la première électrode capacitive IO84. Cette branche de fixation 120 ₄ est maintenue mobile, de part et d'autre, dans les blocs 112 ₄ -112I.

Ainsi, le résonateur 302 comprend quatre premières électrodes capacitives IO8 ₁ -IO8 ₄ , identiques.

La FIGURE 4 est une représentation du capteur de la FIGURE 1, sans le support 102.

Sur la FIGURE 4, le résonateur 302 est représenté dans un état au repos, et dans un état de déformation sous l'effet d'une onde sonore.

Comme expliqué plus haut, l'élément senseur 106, et plus généralement le résonateur 302 est mis en mouvement dans la direction matérialisée par la double flèche 402, perpendiculaire au plan du capteur 300, qui est également le plan du résonateur 302 lorsqu'il est au repos. La FIGURE 4 montre clairement l'élément senseur 106 qui entraîne dans son mouvement chacune des premières électrodes capacitives IO8 ₁ -IO8 ₄ . Le sens de mouvement de l'élément senseur 106 est opposé à celui des premières électrodes capacitives IO8 ₁ -IO8 ₄ .

De plus, le résonateur présente un déplacement nul, ou quasi-nul, au niveau des branches de fixation 120i-120 ₄ qui correspondent à des nœuds d'oscillation.

Dans les exemples décrits, le capteur comprend une seule deuxième électrode capacitive formée par le support.

Alternativement, la deuxième électrode capacitive 110 peut être formée par une couche, ou une piste, de matériau conducteur déposée sur le support 102, ou prévue dans l'épaisseur du support 102, ou encore déposée sous le support 102.

Alternativement ou en plus, le capteur 100 peut comprendre plusieurs deuxièmes électrodes capacitives, en particulier une deuxième électrode capacitive individuelle pour chaque première électrode capacitive.

La FIGURE 5 est une représentation schématique d'un troisième exemple de réalisation non limitatif d'un capteur selon l'invention.

Le capteur 500, représenté sur la FIGURE 5, comprend le support 102 faisant office de deuxième électrode capacitive 110, et comportant la partie ajourée 114.

Le capteur 500 comprend également un résonateur 502 comprenant l'élément senseur 106 en regard de la partie ajourée 114. Le résonateur 502 est fixé au support 102 avec les blocs de fixation 112I-112 ₄ , grâce aux branches de fixation 120i-1202 maintenues dans les blocs de fixation 112i- 112 ₄ , et chacune positionnée au niveau d'un nœud de vibration du résonateur 502.

Le résonateur 502 comprend quatre premières électrodes capacitives 504I-504 ₄ , identiques, de forme différente de celle des électrodes IO8 ₁ -IO8 ₄ . En particulier, chaque première électrode capacitive 504i, avec i = 1...4, est formée par une branche distale 506i reliée à l'élément senseur 106 par trois branches 508i, 510i et 512i, parallèle entre-elles, et perpendiculaires à la branche distale 506i. Par exemple, la première électrode capacitive 504i est formée par une branche distale 506i reliée à l'élément senseur 106 par trois branches 508i, 510i et 512i, parallèle entre-elles, et perpendiculaires à la branche distale 506i. La largeur de chacune des branches 506i, 508i, 510i et 512i est très faible, de l'ordre d'une dizaine de micromètres.

De plus, il est à remarquer que les branches de fixation 120i-1202 se trouvent chacun sur un nœud de vibration, en une position plus proche de l'élément senseur que des branches distales 506I-50Ô ₄ faisant partie des premières électrodes capacitives 504I-504 ₄ . Cette architecture permet de créer un effet de levier amplifiant le mouvement mécanique des premières électrodes capacitives 504I-504 ₄ . Ainsi, la sensibilité du capteur 500 est améliorée.

La FIGURE 6 est une représentation d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de détection et/ou de mesure selon l'invention.

Le dispositif 600 de la FIGURE 6 comprend un capteur 602 qui peut être l'un quelconque des capteurs 100, 300 ou 500 des FIGURES 1-5.

Le dispositif 600 comprend en outre une source laser 604 émettant un rayonnement laser 606 modulé à une fréquence de modulation donnée et d'une longueur d'onde donnée en direction d'un environnement gazeux 608.

La fréquence de modulation peut être comprise entre 1-100 kHz, et en particulier entre 10-50 kHz

Le rayonnement laser modulé 606 est absorbé par le gaz 608 qui en réponse émet une onde sonore 610 qui est détecté par le capteur 602.

Le dispositif 600 comprend en outre une électronique de détection pour d'une part polariser les électrodes capacitives du capteur 602 et d'autre part mesurer un signal électrique représentatif de la détection capacitive.

Dans l'exemple représenté, le dispositif de détection/mesure comprend une unique source laser modulée. Alternativement, le dispositif peut comprendre plusieurs sources laser émettant des rayonnements laser modulés, à une même fréquence, mais de longueurs d'onde différentes.

Alternativement, ou en plus, le dispositif peut comprendre une source lumineuse qui n'est pas une source laser. Par exemple, le dispositif peut comprendre au moins une diode électroluminescente, au moins une diode électroluminescente à cavité résonante, et au moins une RC LED dont le spectre d'émission est beaucoup plus fin qu'une LED infrarouge conventionnelle.

Avantageusement, mais sans être limitatif, chaque résonateur mécanique 104, 302 et 502 est réalisé en une seule pièce d'un même matériau. Autrement dit, dans chaque résonateur mécanique :

- l'élément senseur 106,

- les premières électrodes capacitives, et

- les branches de liaison reliant l'élément senseur et chaque première électrode capacitive ;

sont réalisés d'une seule pièce et avec un même matériau. Par conséquent, l'élément senseur et les branches de liaison se comportent également comme un capteur capacitif relié ou connecté à chaque première électrode capacitive.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples détaillés ci- dessus.