Etude, réalisation et optimisation d'inertiels à détection thermique

Study, realization and optimization of inertial in thermal detection

• Auteur / Autrice : Nicolas Crespy
• Direction : Alain Giani, Philippe Combette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, optronique et systèmes
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accéléromètres

Systèmes microélectromécaniques

Mots clés libres

Mems

Accéléromètre

Inclinomètre

Grashof

Rayleigh

Convection

Couche limite thermique

Résumé

Cette thèse porte sur l'étude théorique, la fabrication, la caractérisation et l'optimisation d'un accéléromètre thermique à convection. Le premier chapitre présente la théorie de l'accéléromètre thermique. Ainsi, les différents mécanismes physiques à la base des échanges thermiques et particulièrement les phénomènes de convection y sont développés. Le deuxième chapitre expose les techniques de fabrication de l'accéléromètre thermique, expliquant entre autre le dépôt des couches minces de platine via l'évaporation au canon à électrons. Les étapes de photolitographies y sont également décrites. Les deux derniers chapitres exposent quand à eux les résultats expérimentaux. Dans le troisième chapitre, il est mis en évidence que les variations observées de la sensibilité de l'accéléromètre thermique, en fonction de différents paramètres tels que la puissance injectée, le volume de la cavité, la température, la nature ou la pression du fluide, respectent toutes les lois d'évolution liées au nombre de Rayleigh. La bande passante en fonction de différents paramètres géométriques et environnementaux a été étudiée. Le dernier chapitre est consacré à l'étude d'un inclinomètre très sensible ayant la même structure que celui objet de la thèse

This thesis concerns the theoretical study, fabrication steps, characterization and optimization of thermal accelerometer. Chapter one presents the theory of the thermal accelerometer. Various physical mechanisms at the origin of thermal exchanges and the convection phenomena are as well presented in this chapter. Chapter two details the thermal accelerometer's fabrication steps. Electron beam evaporation is used for platinum deposition. The different steps of the sensor micromachining are successively describes. The last two chapters give the experimental results. The chapter three demonstrates that the variations of the accelerometer's sensitivity observed by changing parameters such as: injection of electrical current, cavity volume, external temperature variations, various fluid nature and gas pressure obey to all evolution laws linked to the Rayleigh number. The bandwidth has been studied with different environmental and geometrical parameters. The last chapter deals with a very high sensitivity thermal inclinometer. This inclinometer is built with same structure as the one presented in this thesis