Contribution à la caractérisation de capteurs à base d'oxyde d'étain : application à l'analyse d'une atmosphère gazeuse conditionnée

Characterisation of tin dioxide gas sensors : application to the analysis of a conditioned atmosphere

• Auteur / Autrice : Frédéric Sarry
• Direction : Martine Lumbreras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LICM - Laboratoire Interfaces, Capteurs et Microélectronique - EA 1776

Mots clés

Mots clés contrôlés

Environnement -- Protection

Dioxyde de carbone

Dioxyde d'étain

Détecteurs de gaz

Résumé

Les nécessités de protection de l'environnement et d'économie d'énergie ont provoqué un essor considérable des travaux de recherche sur les capteurs de gaz qui doivent permettre une analyse qualitative et quantitative. Notre travail concerne l'étude de la composition d'une atmosphère conditionnée composée de forane R134a, gaz réfrigérant, et de dioxyde de carbone dans une base d'air synthétique. A cause de la très large gamme de gaz détectable, de leur facilité d'utilisation, de leur large commercialisation et de leur faible cout, nous avons choisi d'utiliser des capteurs à base d'oxyde d'étain de type Figaro. Ces capteurs seront groupés en réseau afin de pallier à des problèmes de sélectivité ou de dérive (réponse multiple, vieillissement, humidité,). Cette étude se décompose en deux phases. La première phase concerne le choix du système expérimental, la détermination du protocole de mesure et la caractérisation des trois types de capteurs TGS sous gaz purs et sous mélanges. Elle a mis en évidence les effets antagonistes des deux gaz et les critères les plus représentatifs de la réponse : conductance stabilisée et pente de la conductance. La seconde phase correspond a l'exploitation des mesures par des méthodes d'analyse de données (PCA, DFA) qui confirment le choix des critères, montrent le comportement similaire des capteurs de même type et permettent la détermination de la nature du gaz ou des mélanges présents. L'utilisation du réseau constitué de trois types de capteurs différents associés à l'analyse factorielle discriminante permet une bonne discrimination des gaz de notre atmosphère conditionnée.

Due 10 to environmental problems, there is a great effort on gas sensor research and development which may give qualitative and quantitative analysis. Our goal is to study a particular atmosphere composed of forane R134a, a refrigerant gas, and carbon dioxide in dry synthetic air. We have chose to use Figaro type gas sensor based on a tin dioxide sensitive layer because of the large number of detectable gases, their easy use, their large commercialisation and their low cost. These sensors are merged in an array so as to reduce their lack of selectivity and their drift effect. The first part of this study is dedicated to the choice of the experimental set-up and protocol and the characterization of three types of TGS sensors under pure gases or mixtures. This has confirmed the antagonist effects of the two studied gases and has shown two principal criteria : the steady-state conductance and the slope of the conductance. Ln a second part, experimental data are analysed with pattern recognition method as PCA or DFA. This confirm the choice of the. Two criteria, show the similarity of sensors of the same type and determine the gas nature. It is so possible to discriminate the gases in our conditionned atmosphere with an array of three different type gas and a discriminant function analysis.