Brevet FR2577320A1 — publié le 19860814

"Détecteur de gaz à plusieurs éléments détecteurs" L'invention concerne un détecteur de gaz comprenant plusieurs éléments détecteurs montés sur un support commun, un dispositif de chauffage pour produire la température de fonctionnement nécessaire à la mesure et des capteurs de température. Un détecteur de ce type est connu par le brevet US 4 007 435. Le détecteur de gaz connu comprend une première couche de support sur laquelle est disposé le dispositif de chauffage, et une seconde couche de support sur laquelle sont disposés divers éléments détecteurs. Le dispositif de chauffage ainsi que les éléments détecteurs sont munis de contacts et d'éléments conducteurs appropriés pour consti- tuer des raccords électriques. Pour le fonctionnement, les deux couches sont amenées en contact mutuel étroit, de manière que la couche inférieure comprenant le dispositif de chauffage amène la couche située au-dessus et compre- nant les éléments détecteurs à la température de fonction- nement nécessaire à la mesure. Comme les éléments détec- teurs servent à détecter des composants gazeux, contenus par exemple dans les gaz d'échappement d'automobiles, il faut que leurs surfaces soient exposées librement au courant gazeux et il en résulte qu'une autre disposition des cou- ches n'est pas possible. Un agrandissement du détecteur de gaz connu en utilisant d'autres éléments détecteurs augmen- terait la surface de la seconde couche de support, ceci ayant pour conséquence une augmentation correspondante de la surface de la première couche de support comportant le dispositif de chauffage. Du fait de la constitution en couches du détecteur de gaz connu, il faut disposer de puissances de chauffage relativement élevées pour amener les éléments détecteurs à leur température de fonctionnement ou les maintenir à la valeur de la température qui a été atteinte. En outre, il n'est pas possible, avec l'agencement connu, de dispo- ser par exemple des détecteurs de chaleur de réaction (pellistors) sur la seconde couche qui supporte les élé- ments détecteurs car, du fait de la masse relativement importante de la couche de support, des modifications seu- lement minimes de la température ne pourraient plus être enregistrées dans de tels cas en raison de la dissipation de la chaleur. Le but de la présente invention est de perfectionner un détecteur de gaz du type précité de manière que plusieurs o10 éléments détecteurs qui fonctionnent selon des principes de mesure différents, tels que des détecteurs à semiconduc- teur ou des pellistors, soient disposés sur un support com- mun, les détecteurs étant exposés au mélange gazeux à détecter. Elle vise en outre à diminuer la puissance calo- rifigue nécessaire pour obtenir les températures de fonc- tionnement et à augmenter la vitesse de réponse des détec- teurs concernés grâce à la masse réduite du matériau détec- teur et du substrat de support. Ce but est atteint du fait que les éléments détec- teurs sont disposés sur un côté du support sous forme de détecteurs à semiconducteur à couche mince et que d'autres éléments détecteurs sont disposés sur une partie amincie du support. Les avantages de l'invention résident dans le fait que les éléments détecteurs constitués sous forme de détec- teurs à semiconducteur à couche mince n'ont besoin que d'un support à paroi mince, et que leur conformation peut être adaptée aux conditions rencontrées par une forme et des dimensions quelconques. Toutes les surfaces de contact destinées à l'alimentation de tension ou à l'émission des signaux peuvent être intégrées dans le détecteur à semi- conducteur. Le détecteur disposé sur la partie du support à paroi amincie est largement séparé thermiquement du matériau du support qui l'entoure, ce qui fait que l'on peut enregistrer un signal pratiquement non perturbé au moyen des autres détecteurs à semiconducteur. Le montage de détecteurs de chaleur de réaction sur la partie du support à paroi amincie se révèle comme particulièrement avantageux du fait que ces détecteurs sont séparés thermiquement des autres détecteurs. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les détecteurs de chaleur peuvent être montés sur des élé- ments en saillie constitués sous forme de languettes, qui sont prévues à une extrémité du support. Leur isolation thermique s'en trouve renforcée et la puissance calorifi- que nécessaire est plus faible. Avantageusement, les détecteurs de chaleur de réac- tion peuvent être munis chacun, en tant qu'élément de mesure, d'un catalyseur, ou constitués sous forme d'un élé- ment de référence sans catalyseur. Du fait de leur position voisine, les signaux de mesure peuvent être évalués avec une plus grande précision-. De même, il est possible de munir divers détecteurs de chaleur de réaction de catalyseurs différents pour détecter en même temps des composants gazeux différents. Pour augmenter la chaleur appliquée aux éléments détecteurs et diminuer la puissance thermique nécessaire à cet effet, les éléments conducteurs sont disposés contre la partie indicatrice sensible des éléments détecteurs sous forme de méandres ou en étant entrelacés d'une manière quelconque. Les électrodes des détecteurs à semiconducteur sont avantageusement montées à la manière de peignes s'em- boîtant l'un dans l'autre. Un exemple de réalisation de ce détecteur est décrit' ci-après en référence au dessin schématique annexé dont la figure unique représente deux détecteurs à semiconducteur 2 et 3 montés sur un support 1 et des détecteurs de cha- leur de réaction 6 et 7 montés sur des prolongements en forme de languettes 4 et 5. Les détecteurs à semiconduc- teur 2 et 3 comprennent des électrodes en forme de peignes 12 et 13, qui sont entourées par des éléments conducteurs de chaleur 14 et 15 entrelacés les uns dans les autres en forme de méandres ainsi que par un capteur de température 17. Lee surfaces de contact 16 des électrodes 12, 13, les éléments conducteurs de chaleur 14, 15 et les capteurs de température 17 sont tous montés sur le support 1. Parmi les détecteurs de chaleur de réaction 6 et 7, l'un d'entre eux est muni d'un catalyseur 8. Les deux détecteurs 6 et 7 comprennent sur leur partie sensible et détectrice des éléments conducteurs de chaleur en forme de méandres 9 et qui se terminent par des surfaces de contact de forme plate 11 sur le substrat 1. - REVENDICATIONS - 1.- Détecteur de gaz comprenant plusieurs éléments détecteurs montés sur un support commun, un dispositif de chauffage pour obtenir la température de fonctionnement nécessaire à la mesure et des capteurs de température, caractérisé en ce qu'aussi bien les éléments détecteurs constitués sous forme de détecteurs à semiconducteur à couche mince (2,3) que d'autres éléments détecteurs (6,7) disposés sur une partie amincie du support (4,5) sont dis- posés sur la même surface du support (1). 2.- Détecteur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments détecteurs (6,7) sont constitués sous forme de détecteurs de chaleur de réaction chauffables. 3.- Détecteur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie amincie de support (4,5) est constituée sous forme de prolongements en forme de languettes, à une extrémité du support (1). 4.- Détecteur de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'un des détecteurs de chaleur de réaction est muni, en tant qu'élément de mesure (6), d'un catalyseur (8) et l'autre détecteur sans catalyseur est prévu en tant qu'élément de référence (7). 5.- Détecteur de gaz selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les dispositifs de chauffage pour les détecteurs de chaleur de réaction (6,7) sont disposés sous forme d'éléments conducteurs (9,10) en forme de méan- dres sur les prolongements (4,5), dont les surfaces de con- tact (11) se terminent sur le support commun (1). 6.- Détecteur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les détecteurs à semiconducteur (2, 3) comprennent des électrodes (12,13) en forme de peignes s'emboîtant l'une dans l'autre, qui sont disposées à pro- ximité des éléments conducteurs de chaleur (14,15) entre- lacées et de capteurs de température (17).