Thèse soutenue

Exploration du potentiel de la mciro-spectrométrie optique pour l'analyse de l'environnement : focus sur les gaz et la qualité de l'air
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Auteur / Autrice : Alaaeldeen Fathy Rezk Thabet Mohamed
Direction : Tarik Bourouina
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique, Optronique et Systèmes
Date : Soutenance le 19/11/2020
Etablissement(s) : Paris Est
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire électronique, systèmes de communication et microsystèmes - Laboratoire électronique, systèmes de communication et microsystèmes
Jury : Président / Présidente : Alain Bosseboeuf
Examinateurs / Examinatrices : Tarik Bourouina, Sébastien Hentz, Hans P. Zappe, Yasser Mohammed Sabry Gad Aboelmagd, Diaa Khalil, Ian Hunter, Martine Capo-Chichi
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Hentz, Hans P. Zappe

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La pollution de l'air constitue un enjeu sociétal qui affecte l'humanité toute entière. La pollution de l’air a de conséquences sanitaire et environnementale à échelle planétaire, incluant le réchauffement climatique. Plus il est possible de surveiller la pollution, plus nous serons en mesure de cartographier sa diffusion et en atténuer les conséquences, voire la réduire au travers d’outils d’aide à la décision. En vue de la collecte à large échelle de données sur la pollution, le spectromètre MEMS FTIR a l'avantage des mesures en temps réel / continu en plus d'être stable, compact et de faible coût. Son utilisation permet une surveillance de plusieurs polluants gazeux avec le même dispositif. Ceci nous a motivé pour tester le spectromètre MEMS dans différentes applications de détection de gaz telles que la surveillance des composés organiques volatils avec une limite de détection de l’ordre du ppb (part par milliards) en concentration, les mesures en circuit ouvert et une étude dur le monitoring de l’efficacité de la purification de l'air. Afin de palier à la résolution spectrale limitée du MEMS FTIR, le concept du spectromètre parallèle a été introduit pour mesurer le gaz avec un pouvoir de résolution plus élevé. En outre, un nouveau spectromètre différentiel a été introduit et testé. Enfin, étant donné que les cellules à gaz sont des composants clés dans les capteurs optiques, des cellules à gaz intégrées à la puce comprenant des guides d'ondes creux et une cellule à passes multiples ont été conçues réalisées et mises en œuvre. Leur intégration avec le spectromètre MEMS est un objectif ultime pour avoir des capteurs spectraux complètement intégrés sur la même puce, conduisant à un dispositif de mesure de gaz versatile plus compact et moins coûteux.