Brevet FR2954827A1 — publié le 20110701

Domaine de l'invention La présente invention concerne un élément de capteur pour saisir au moins une propriété d'un gaz dans une chambre de gaz de mesure ayant une structure stratifiée avec au moins une première électrode, au moins une seconde électrode et au moins des électrolytes solides reliant la première électrode et la seconde électrode. L'invention concerne également un procédé pour la réalisation d'un tel élément de capteur. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît des éléments de capteur pour saisir une propriété d'un gaz dans une chambre de mesure (chambre de mesure de gaz) s'appuyant sur l'utilisation d'un ou plusieurs électrolytes solides. Les électrolytes solides sont des corps solides, en particulier des corps solides en céramique permettant de conduire certains types d'ions, par exemple des ions d'oxygène. Cette propriété existe habituellement au-dessus d'une température limite ou plage de température limite. Des électrolytes solides caractéristiques sont par exemple le dioxyde de zirconium stabilisé avec de l'yttrium ou autre type de métal-oxyde et de manière caractéristique, des métaux oxydes dopés. De tels éléments de capteur s'utilisent par exemple pour saisir une propriété physique et/ ou une propriété chimique d'un gaz dans une chambre de gaz de mesure. Un exemple caractéristique est celui que la détection qualitative et/ou quantitative d'au moins un composant d'un gaz dans la chambre de mesure. Il peut s'agir pour de tels composants de gaz, en particulier de l'oxygène. On peut également en principe détecter d'autres composants de gaz. La teneur du composant de gaz peut par exemple se saisir en pourcentage ou aussi sous la forme de la pression partielle du gaz dans la chambre de gaz de mesure. Des exemples de tels éléments de capteurs sont les sondes comme celles décrites par exemple dans le document Robert Bosch GmbH : Sensoren im Kraftfahrzeug, édition 2007, pages 154/159. De telles sondes servent à détecter l'oxygène et s'installent par exemple dans la conduite des gaz d'échappement de moteur thermique ou d'installation de combustion. 2 Les sondes sont par exemple connues sous la dénomination de "sonde à saut" ou encore de "sonde à bande large". A titre d'exemple, à partir d'une tension de Nernst, on peut conclure directement ou indirectement sur le coefficient d'air X. En variante, à partir d'un courant de pompage dans l'électrolyte solide, on peut également déterminer la teneur en oxygène. Pour de nombreux éléments de capteurs selon l'état de la technique, au moins l'une des électrodes auxquelles on peut par exemple prévoir deux ou plusieurs électrodes, et à l'intérieur d'une structure stratifiée en céramique, et elle est couverte ainsi par au moins une couche de cette structure stratifiée. Dans de nombreux cas, ces électrodes intérieures sont en communication avec la chambre de gaz de mesure par l'intermédiaire d'un orifice de passage de gaz (encore appelé orifice GZL) traversant au moins en partie la structure stratifiée. La liaison comporte de manière caractéristique une barrière de diffusion extérieure à l'orifice de passage de gaz et qui limite l'arrivée d'oxygène sur l'électrode intérieure. L'orifice de passage de gaz a de manière caractéristique une forme cylindrique de diamètre uniforme. Bien que de tels orifices de passage de gaz ayant une construction et une conception caractéristiques et relativement simples, les orifices de passage de gaz doivent répondre à de nombreuses conditions relatives à leurs caractéristiques et à leurs possibilités de fabrication. Dans de nombreux cas, il faut un orifice de passage de gaz avec un diamètre important pour régler l'accès du gaz de sorte que l'orifice de passage de gaz ne constitue pas lui-même un élément limitant la diffusion. Par exemple, dans le cas des sondes à bande large actuelles, munies d'une couche de protection thermique (couche TSP), il faut des orifices de passage de gaz ayant un diamètre supérieur à 0,45 mm pour que le passage de gaz reste ouvert. En outre, lors de la fabrication des orifices de passage de gaz, l'élément de capteur peut être endommagé. C'est ainsi que dans les procédés de fabrication usuelle, on perce les orifices de passage de gaz dans la structure stratifiée en céramique avant de soumettre cette structure stratifiée à l'opération finale de frittage. Mais l'opération de perçage peut provoquer des dommages mécaniques ou générer des 3 saletés. C'est ainsi que, par exemple, les barrières de diffusion à l'intérieur de la structure stratifiée risquent d'être endommagées. La couche de protection contre les chocs thermiques TSP est en général appliquée en fin d'opération par pulvérisation atmosphérique par plasma. De manière caractéristique, cette pulvérisation se fait sous un angle de 60° par rapport à la surface supérieure du capteur pour réaliser le revêtement de la surface frontale du capteur. Mais du fait de l'angle de pulvérisation, la couche TSP peut arriver dans l'orifice de passage de gaz et souiller la barrière de diffusion, voire la boucher et augmenter ainsi de manière significative la résistance à la diffusion. Exposé et avantages de l'invention Pour remédier à ces inconvénients, l'invention concerne un élément de capteur caractérisé en ce que - la seconde électrode est séparée de la chambre de gaz de mesure par au moins une couche de la structure stratifiée, - la seconde électrode est reliée à la chambre de gaz de mesure par au moins un chemin d'accès de gaz, - le chemin d'accès de gaz comporte au moins un orifice de passage de gaz réalisé dans la structure stratifiée, et - l'orifice de passage de gaz comporte au moins deux zones ayant des diamètres différents. L'invention propose également un procédé de fabrication d'un tel élément de capteur caractérisé en ce que - on réalise une structure stratifiée avec au moins une première électrode, au moins une seconde électrode et au moins un électrolyte solide reliant la première électrode et la seconde électrode, - on sépare la seconde électrode de la chambre de mesure par au moins une couche de la structure stratifiée, - on relie la seconde électrode à la chambre de gaz de mesure par au moins un chemin d'accès de gaz, - le chemin d'accès de gaz comporte au moins un orifice de passage de gaz dans la structure stratifiée, - on réalise l'orifice de passage de gaz de façon qu'il comporte au moins deux zones ayant des diamètres différents. 4 Ainsi un élément de capteur selon l'invention et son procédé de fabrication permettent d'éviter dans une très large mesure les inconvénients des éléments de capteurs et de leurs procédés de fabrication connus. L'élément de capteur selon l'invention peut notamment se réaliser par un procédé selon l'invention et réciproquement le procédé selon l'invention permet de réaliser un élément de capteur selon l'invention. L'élément de capteur selon l'invention permet la saisie d'au moins une propriété d'un gaz dans une chambre de gaz de mesure. Comme indiqué ci-dessus, cette propriété est notamment une propriété physique et/ou chimique et en particulier la teneur du composant gazeux dans le gaz, par exemple la teneur en oxygène qui peut ainsi se déterminer de manière qualitative et/ou quantitative, par exemple en pourcentage ou sous forme de pression partielle. Vis-à-vis des réalisations possibles des éléments de capteurs, on se référera à la description donnée ci-dessus. D'autres développements sont en principe possibles. L'élément de capteur peut être installé notamment dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur thermique, par exemple dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur thermique (moteur à combustion interne) dans le domaine automobile. D'autres domaines d'application sont possibles tels que leur utilisation dans des installations de combustion ou pour la commande de procédés. L'élément de capteur selon l'invention a au moins une structure stratifiée avec au moins une première électrode, au moins une seconde électrode et au mois un électrolyte solide reliant la première électrode à la seconde électrode. Selon l'invention, on a une structure stratifiée et de manière générale un élément composé d'au moins deux couches superposées et/ou de plans de couches. Les couches peuvent se distinguer par la fabrication de la structure stratifiée et/ou être réalisées dans des matières différentes et/ou à partir de matières premières différentes. En particulier, la structure stratifiée peut être totalement ou partiellement une structure stratifiée en matière céramique. L'expression « électrolyte solide » selon l'invention désigne comme indiqué ci-dessus un corps solide qui au moins à partir d'une température limite prédéfinie a des caractéristiques de conduction d'ions, pour certains ions tels que les ions d'oxygène. En particulier l'électrolyte solide comporte un oxyde métallique, notamment un oxyde métallique dopé tel que du dioxyde de zirconium stabilisé par de l'yttrium. D'autres matières d'électrolytes solides peuvent être 5 envisagées. De manière générale, une électrode est un élément permettant de contacter l'électrolyte solide pour faire passer un courant électrique à travers l'électrode et l'électrolyte solide. L'électrode comporte à cet effet un élément intégrant les ions dans l'électrolyte solide et/ou permettant de prélever des ions de l'électrolyte solide. De manière caractéristique, les électrodes comprennent une électrode en un métal noble, par exemple une électrode métal/céramique appliquée sur l'électrolyte solide ou reliée d'une autre manière à l'électrolyte solide. Les matières caractéristiques des électrodes sont celles des électrodes platine-Cermet. D'autres métaux nobles tels que par exemple de l'or et/ou du palladium sont en principe utilisables et sont connus pour cela selon l'état de la technique. La structure stratifiée peut être conçue pour que la première électrode et la seconde électrode soient installées sur les faces opposées de l'électrolyte solide, par exemple sur les faces opposées d'une couche d'électrolyte solide telle que par exemple un film d'électrolyte solide ou une pâte d'électrolyte solide. En variante ou en plus, au moins les deux électrodes peuvent être situées sur le même côté que l'électrolyte solide. Les électrodes et l'électrolyte solide forment en combinaison au moins une cellule. L'élément de capteur peut être un élément de capteur à une seule cellule, avec seulement une cellule utilisée par exemple comme cellule de Nernst ou comme cellule de pompage. En variante, l'élément de capteur peut également être réalisé comme un élément de capteur à plusieurs cellules, comportant plusieurs telles cellules réalisant des fonctions différentes. Par exemple, on peut prévoir au moins une cellule de pompage et en plus au moins une cellule de Nernst comme cela sera décrit ensuite à titre d'exemple. Au moins l'une des deux électrodes qui sera désignée ci-après "l'électrode", (sans donner une importance particulière ou de classer les électrodes) est ainsi installée selon l'invention à l'intérieur de la structure stratifiée. En d'autres termes, la seconde électrode est 6 séparée de la chambre de gaz de mesure par au moins une couche de la structure stratifiée. En particulier, il peut s'agir d'une couche d'au moins un électrolyte solide. Au moins la seconde électrode est ainsi installée plus profondément dans le plan de la couche de la structure stratifiée, c'est-à-dire dans un plan de la couche, éloigné de la surface supérieure de l'électrolyte solide tournée vers la chambre de gaz de mesure. Au moins une autre électrode c'est-à-dire selon la terminologie utilisée ici, au moins une première électrode peut également être installée dans un plan de couche plus profond, mais aussi au-dessus c'est-à-dire par exemple sur la surface supérieure de la structure stratifiée tournée vers la chambre de gaz de mesure. La première électrode peut également être une électrode externe et être séparée de la chambre de gaz de mesure, par exemple uniquement par une couche protectrice poreuse, perméable au gaz et être par ailleurs, par exemple, directement en échange de gaz avec la chambre de gaz de mesure. Différentes réalisations sont envisageables. Au moins une seconde électrode est reliée par au moins un chemin d'accès de gaz à la chambre de gaz de mesure. L'expression chemin d'accès au gaz désigne de manière générale un élément permettant l'échange de gaz entre la chambre de gaz de mesure et la seconde électrode en réalisant soit un échange total de gaz, soit seulement un échange de certains composants du gaz. Par exemple, le chemin d'accès de gaz peut être constitué par un ou plusieurs perçages, canaux, orifices ou moyens analogues. Le chemin d'accès au gaz peut notamment être réalisé pour assurer la poursuite de l'arrivée du gaz et/ou une post diffusion du gaz vers la seconde électrode à partir de la chambre de gaz de mesure ou dans la direction inverse, par exemple la poursuite de l'arrivée et/ou la post diffusion d'oxygène. Le chemin d'accès au gaz comporte au moins un orifice de passage de gaz réalisé dans la structure stratifiée. L'expression « orifice de passage de gaz » désigne un orifice traversant au moins un plan de la couche de la structure stratifiée, en particulier au moins une couche séparant au moins une seconde électrode de la chambre de gaz de mesure. L'orifice de passage de gaz peut en principe avoir une section quelconque, par exemple une section ronde ou une section polygonale. L'orifice de 7 passage de gaz peut notamment être perpendiculaire au plan des couches de la structure stratifiée et avoir par exemple une forme cylindrique, par exemple une forme cylindrique circulaire. Selon l'invention, l'orifice de passage de gaz est réalisé pour avoir au moins deux zones avec des diamètres différents. L'expression « diamètre » désigne de manière générale la quantification d'une extension latérale de la section de l'orifice de passage de gaz. Si l'orifice de passage de gaz a, par exemple, une section circulaire, l'expression "diamètre" est le diamètre effectif de ce cercle. Mais pour une autre géométrie ou forme de la section, l'expression diamètre désignera un équivalent de diamètre c'est-à-dire le diamètre d'un cercle ayant la même surface que celle de la section effective. Au moins, les deux zones peuvent être adjacentes directement ou indirectement par exemple le long de l'axe de l'orifice de passage du gaz ou elles correspondent à des segments différents sur cet axe. On peut avoir deux et plus de deux zones. L'orifice de passage de gaz peut déboucher dans la surface supérieure de la structure stratifiée, par exemple dans la surface supérieure tournée vers la chambre de gaz de mesure. L'orifice de passage de gaz peut notamment avoir son diamètre maximum dans cette surface supérieure. Partant de cette surface supérieure, le diamètre de l'orifice de passage de gaz peut diminuer en entrant dans la structure stratifiée, par exemple de manière continue et/ ou par palier. Par exemple, on peut prévoir une réduction par palier (ou réduction étagée) en partant de la surface supérieure avec tout d'abord une première zone ayant un premier diamètre se poursuivant à l'intérieur de la structure stratifiée par au moins une seconde zone, en liaison directe ou indirecte c'est-à-dire après une zone transitoire, et ayant un second diamètre inférieur au premier diamètre. Dans ce cas, l'orifice de passage de gaz peut par exemple avoir une structure étagée ou à palier. Au moins les deux zones peuvent également être par exemple de forme conique, cylindrique ou arrondie ou être réalisées d'une autre manière appropriée. Au moins les deux zones peuvent être concentriques ou coaxiales c'est-à-dire avoir par exemple le même axe de symétrie ou le 8 même axe de perçage. Mais cela n'est pas nécessairement le cas. Ainsi il est prévu de manière préférentielle que au moins les deux zones ne soient pas concentriques c'est-à-dire qu'elles ne soient pas coaxiales l'une par rapport à l'autre. Au moins, deux zones peuvent être par exemple décalées l'une de l'autre. Un montage décalé signifie ici un montage dans lequel l'axe central ou axe de symétrie d'une ou plusieurs zones ne correspond pas à l'axe central ou axe de symétrie d'une ou plusieurs autres zones de l'orifice de passage de gaz. Par exemple, ce décalage peut être fait dans la direction perpendiculaire à la direction d'extension de l'orifice de passage de gaz. L'élément de capteur peut avoir par exemple un axe d'extension longitudinal parallèle à son extension longitudinale et aussi parallèle au plan de la structure stratifiée. Par exemple, l'élément de capteur peut réunir en saillie, dans la direction de cet axe d'extension longitudinale, de manière encapsulée ou non encapsulée dans la chambre de gaz de mesure. L'extrémité de la structure stratifiée la plus éloignée dans la direction de la chambre de gaz de mesure peut par exemple être appelée face frontale. Ce montage décalé peut notamment consister à situer la première zone ayant le plus grand diamètre, le plus près de la surface supérieure par comparaison avec au moins une seconde zone de diamètre réduit, et qui est décalé de la surface frontale. En d'autres termes, à titre d'exemple, l'axe central ou axe de symétrie de la première zone peut être plus éloigné de la face frontale dans la direction d'extension longitudinale que l'axe ou axe de symétrie de la seconde zone qui se trouve plus profondément dans la structure stratifiée de l'élément de capteur. Cette disposition décalée peut favoriser par exemple une application qui est d'au moins une couche de protection antichoc thermique, sans que la matière de cette couche de protection de choc thermique ne risque d'arriver à l'intérieur de l'orifice de passage de gaz. En particulier, on peut utiliser un procédé de pulvérisation pour appliquer au moins une couche de protection contre les chocs thermiques, par exemple un procédé de pulvérisation par plasma sous un angle aigu par rapport au plan de la couche, c'est-à-dire dans une direction différente de la direction normale à la structure stratifiée. Par 9 exemple, on peut appliquer le procédé de pulvérisation de façon que la couche de protection contre les chocs thermiques soit appliquée sur la face frontale. Ces dispositions décalées d'au moins deux zones parmi lesquelles par exemple la première zone est décalée plus du côté frontal que la seconde zone située plus bas ayant un plus petit diamètre, de manière à éviter efficacement la pénétration de la matière de la couche de protection contre les chocs thermiques. L'axe ou axe de symétrie (par exemple l'axe du perçage et/ou l'axe du fraisage) de la première zone peut être décalé de 50 à 700 microns par rapport à l'axe ou axe de symétrie de la seconde zone, par exemple la face frontale de préférence de 80-500 microns et d'une manière particulièrement préférentielle de 115 à 420 microns. L'orifice de passage de gaz peut avoir par exemple un premier diamètre au niveau de la surface supérieure, dans une première zone et au moins une seconde zone avec un second diamètre, la seconde zone étant située plus profondément dans la structure stratifiée et le second diamètre étant plus petit que le premier. La première zone et/ou la seconde zone et/ou le cas échéant d'autres zones ont une forme cylindrique ou conique. L'orifice de passage de gaz peut notamment être étagé ou à palier avec au moins un passage ou transition de forme étagée ou en forme d'épaulement entre la première et la seconde zone. L'expression passage ou transition étagée ou à palier désigne le passage entre un premier diamètre et un second diamètre, avec au moins une surface plane qui s'étend pratiquement perpendiculairement à l'axe de l'orifice de passage de gaz. L'expression épaulement ou palier désigne le passage avec une surface courbe ou plane et dans ce dernier cas, la surface n'est pas nécessairement perpendiculaire mais peut par exemple faire un angle compris entre 80° et 10° par rapport à l'axe de l'orifice de passage. Comme au moins une première zone ou au moins une seconde zone peuvent également être décalées, comme cela a été indiqué ci-dessus, l'épaulement pourra être asymétrique. Si l'on a par exemple deux zones, par exemple au moins deux zones avec une forme cylindrique et/ou conique, et ces deux zones ayant au moins un premier diamètre et au moins un second diamètre, 10 alors le premier diamètre pourra être au plus grand coefficient k que le second diamètre. Le coefficient k sera notamment supérieur à 1,2 et de préférence supérieur à 1,8 et de manière particulièrement préférentielle, il sera égal à au moins 2,0. Le coefficient k peut notamment se situer dans une plage comprise entre 1,2 et 5 et de préférence dans une plage comprise entre 1,8 et 4,0 et d'une manière particulièrement préférentielle dans une plage comprise entre 2,0 et 3,0. Dans le cas où il y a au moins deux zones avec au moins 2 mm c'est-à-dire au moins un premier diamètre et au moins un second diamètre, le premier diamètre sera plus grand que le second diamètre et le premier diamètre se situera par exemple dans une plage comprise entre 0,15 mm et 1,0 mm et notamment dans une plage comprise entre 0,4 mm et 0,8 mm et d'une manière particulièrement préférentielle dans une plage comprise entre 0,5 mm et 0,75 mm. Le second diamètre peut notamment se situer dans une plage comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm et notamment dans une plage comprise entre 0,2 mm et 0,4 mm et d'une manière particulièrement préférentielle, il sera égal à 0,25 mm. A titre d'exemple, le premier diamètre peut être égal à 0,6 mm ou 0,8 mm ou 1,0 mm. Le second diamètre sera par exemple égal à 0,25 mm. Le premier diamètre peut suivant un exemple être égal à 0,8 mm et le second diamètre égal à 0,25 mm. Au moins une seconde électrode sera installée notamment dans une cavité d'électrode. Cette cavité d'électrode peut être prévue à l'intérieur de la structure stratifiée et avoir par exemple la forme d'une cavité ouverte. En variante, cette cavité d'électrode peut également être totalement ou partiellement remplie d'une matière poreuse, perméable au gaz, par exemple avec de l'oxyde d'aluminium perméable au gaz. La cavité à électrode peut notamment être reliée à l'orifice de passage de gaz par une barrière de diffusion. Dans ce cas, le chemin de passage de gaz comporte au moins une seconde électrode c'est-à-dire l'orifice de passage de diffusion de gaz, la barrière de diffusion ou un canal dans lequel se trouve la barrière de diffusion ainsi que la cavité à électrode. L'expression barrière de diffusion désigne de manière générale un élément qui évite ou du moins freine l'arrivée directe d'alimentation en gaz à partir de l'orifice de passage de gaz vers 11 la cavité à électrode. Une barrière de diffusion est ainsi un élément qui crée une forte résistance à l'écoulement (perte de charge) alors que la diffusion du gaz ou d'un composant du gaz est relativement facile à travers la barrière de diffusion. La barrière de diffusion comporte par exemple un élément en céramique poreuse, en particulier un oxyde d'aluminium à porosité fine. Une telle barrière de diffusion est prévue et de manière particulièrement préférentielle si elle est en retrait par rapport à l'orifice de passage de gaz. L'expression « barrière de diffusion en retrait » désigne une barrière de diffusion qui n'est pas directement adjacente à l'orifice de passage de gaz, mais est en retrait par rapport à celui-ci. Par exemple, la barrière de diffusion peut être placée dans un canal ou autre orifice faisant partie du chemin de passage de gaz ; toutefois la barrière de diffusion peut ne pas arriver directement au niveau de la transition entre ce canal ou cette ouverture et l'orifice de passage de gaz, mais être écartée de ce passage. Par exemple, la barrière de diffusion peut se terminer à une distance d'au moins 0,05 mm et de préférence d'au moins 0,1 mm, voire même d'au moins 0,2 mm de ce passage. Cet avantage du retrait ou du décalage en arrière de la barrière de diffusion, comme cela sera détaillé ultérieurement, fait que lors de la fabrication de l'orifice de passage de gaz, la barrière ne risque pas d'être endommagée car cette opération peut dégager des saletés qui pourraient encombrer la barrière de diffusion et générer des irrégularités dans l'établissement du courant limite défini par la largeur de la barrière de diffusion. De plus, la réalisation décrite ci-dessus améliore la stabilité à long terme du fonctionnement, en particulier vis-à-vis de l'encrassage par exemple par des particules de cendres (par exemple des cendres d'huile) et/ou des oxydes métalliques. Suivant une autre caractéristique, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un élément de capteur pour saisir au moins une propriété d'un gaz dans une chambre de gaz de mesure, notamment un élément de capteur selon un ou plusieurs développements décrits ci-dessus. Le procédé prévoit une structure stratifiée avec au moins une première électrode, au moins une seconde électrode et au moins un électrolyte solide reliant la première électrode 12 à la seconde électrode. Cette structure stratifiée peut se réaliser en utilisant la technique des films et/ou la technique des couches épaisses et/ou d'autres techniques de couches en matière céramique. La seconde électrode est séparée de la chambre de gaz de mesure par au moins une couche de la structure stratifiée, en particulier par au moins une couche d'électrolyte solide. La seconde électrode est reliée par au moins un chemin d'accès au gaz avec la chambre de mesure de gaz ; le chemin d'accès au gaz comporte au moins un orifice de passage de gaz dans la structure stratifiée. L'orifice de passage de gaz est réalisé selon l'invention de façon à avoir au moins deux zones ayant un diamètre différent. Pour les autres développements de cet orifice, on se reportera aux explications déjà données ci-dessus. La réalisation de l'orifice de passage de gaz peut se faire de différentes manières. D'une façon particulièrement préférentielle, l'orifice de passage de gaz est réalisé par un procédé de perçage mécanique et/ou au moins par un procédé de fraisage mécanique. Comme déjà indiqué ci-dessus, on a prévu au moins deux zones de sorte que l'on utilisera notamment un procédé de perçage avec un foret étagé. L'expression « foret étagé » désigne un foret ayant au moins deux segments de foret, décalés axialement avec des diamètres différents. Entre ces segments de forets, on peut avoir des zones transitoires, par exemple des épaulements. Un procédé de perçage avec un foret étagé ne pourra toutefois s'appliquer en général qu'à la réalisation de zones alignées coaxialement ou concentriques. Dans le cas de zones décalées l'une par rapport à l'autre, on fera par exemple plusieurs perçages tels qu'au moins un premier perçage pour réaliser la première zone et au moins un second perçage pour réaliser la seconde zone, en décalant les axes des perçages. En variante ou en plus du procédé de perçage mécanique, on peut également appliquer un procédé de fraisage mécanique. Un tel procédé de fraisage mécanique peut également servir à la fabrication de zone décalée l'une par rapport à l'autre en utilisant une seule étape de fraisage ou plusieurs étapes de fraisage, par exemple des étapes de fraisage distinctes pour au moins la première zone et pour au moins la seconde zone. 13 Toutefois, on pourra utiliser au moins un autre procédé, par exemple un procédé de perçage par laser ou un autre type de procédé de perçage et/ou d'emboutissage donnant des formes différentes. Au moins un procédé de perçage pourra être utilisé notamment au moment de la fabrication, lorsque la structure stratifiée ne sera pas encore durcie ou ne le sera pas complètement. Le procédé de perçage pourra s'appliquer au moment où la structure stratifiée n'est pas encore cuite et/ou est encore à l'état d'ébauche c'est-à-dire qu'elle n'est pas durcie complètement ; le durcissage proprement dit se fera par une étape de traitement thermique ultérieur c'est-à-dire par une étape de frittage. L'élément de capteur tel que proposé ainsi que son procédé de fabrication présente vis-à-vis des éléments de capteurs connus et des procédés de fabrication connus, de nombreux avantages : l'orifice de passage de gaz avec les zones de diamètres différents, par exemple un orifice de passage de gaz, étagé, notamment un orifice de passage étagé, décalé, améliore en principe les possibilités de fabrication et la fonctionnalité de l'élément de capteur. Cela est particulièrement perceptible de façon avantageuse dans le cas des éléments de capteurs à bande large. En particulier, on pourra réaliser des orifices de passage de gaz de grand diamètre, par exemple avec un diamètre supérieur à 0,45 mm. On permet ainsi un accès ouvert au gaz. Sans orifice de passage de gaz étagé ou sans la mise en oeuvre de la conception selon l'invention de l'orifice de passage de gaz, il y aurait le risque que la barrière de diffusion soit endommagée lors de la réalisation de l'orifice de passage de gaz, par exemple risque d'être amorcée par le perçage. Cela peut se traduire par une dispersion supplémentaire du courant limite. De plus, selon le procédé habituel, une barrière de diffusion en retrait, qui n'est pas directement adjacente à l'orifice de passage de gaz ne peut se réaliser complètement. De telles barrières de diffusion directement adjacentes à l'orifice de passage de gaz présentent néanmoins le risque supplémentaire, en fonctionnement de l'élément de capteur, que la barrière de diffusion soit encrassée par les saletés provenant de la chambre de mesure de gaz, c'est-à-dire 14 bourrée par ces saletés. Cela peut se traduire par une modification importante du courant limite ainsi influencé par la barrière de diffusion car le courant limite dépend, de manière importante, des propriétés de la barrière de diffusion. Toutefois l'invention permet de réaliser l'orifice de passage de gaz pour que notamment au niveau de la barrière de diffusion, il présente un plus petit diamètre, ce qui permet toujours d'avoir une barrière de diffusion en retrait. On évite ainsi à la fois le risque d'endommager la barrière de diffusion et celui de l'encrassage de la barrière de diffusion. L'élément de capteur peut porter au moins une couche de protection contre les chocs thermiques (couche TSP), et cette couche de protection contre les chocs thermiques peut être prévue sur la surface supérieure de la structure stratifiée tournée vers la chambre de gaz de mesure et/ou sur une surface frontale de la structure stratifiée. De telles couches de protection contre les chocs thermiques sont connues en elles-mêmes. Les couches de protection contre les chocs thermiques se composent de manière caractéristique d'au moins deux ou plusieurs couches, mais améliorant la tenue de la structure stratifiée vis-à-vis des chocs thermiques, en évitant par exemple la formation de fissures dans le corps en matière céramique ou du moins en réduisant ce risque de formation de fissures. Grâce à la réalisation de l'orifice de passage de gaz avec des diamètres différents, par exemple une réalisation étagée de l'orifice de passage de gaz, en particulier une réalisation étagée et décalée, on évite que la matière de la couche de protection contre les chocs thermiques n'arrive à l'intérieur de la structure stratifiée, en particulier vers la barrière de diffusion. Comme expliqué ci-dessus, la couche de protection contre les chocs thermiques peut être appliquée par exemple après l'opération de frittage de la structure stratifiée. Comme procédé de revêtement, on peut envisager par exemple un procédé de pulvérisation en option ou en combinaison avec d'autres procédés de revêtements. La réalisation étagée de l'orifice de passage de gaz notamment avec des zones décalées permet d'éviter de salir les plans de couches situés plus bas et qui pourraient abaisser ou disperser en plus le courant limite. On peut notamment éviter que la 15 matière de la couche de protection contre les chocs thermiques n'arrive sur la barrière de diffusion. Un foret étagé et/ou une fraise permettent notamment de réaliser un orifice de passage de gaz dont le diamètre est par exemple égal à 0,25 mm, ce qui correspond au diamètre des orifices de passage usuel de gaz. Dans la zone supérieure c'est-à-dire au niveau de la surface supérieure, on peut avoir une seconde zone ayant un plus grand diamètre, par exemple un diamètre de 0,6 mm, de 0,8 mm ou de 1,0 mm. Cela permet d'assurer l'accès ouvert au gaz au niveau de la io surface supérieure, par exemple après avoir appliqué un revêtement avec la couche de protection contre les chocs thermiques. Du fait de la conception de l'orifice de passage de gaz, on évite que la matière de la couche de protection contre les chocs thermiques n'arrive dans l'orifice de passage de gaz, plus bas, de préférence dans la partie étroite de cet 15 orifice, lors de l'application du revêtement et/ ou lors de la réalisation de la couche de protection contre les chocs thermiques, ce qui peut résulter par exemple après le perçage de l'orifice d'accès. En résumé, la conception proposée de l'orifice de passage de gaz, notamment la conception étagée, la dispersion du courant limite, augmente la 20 résistance à l'encrassage de la barrière de diffusion et ainsi sa stabilité à long terme. Dessins : La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les 25 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'un élément de capteur selon l'invention et de son procédé de fabrication selon l'invention, - les figures 2-4 montrent différentes vues d'un second exemple de 30 réalisation d'un élément de capteur selon l'invention avec un orifice de passage de gaz étagé et décalé. Description des modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'un élément de capteur 110 selon l'invention. Cette représentation 35 permettra également de décrire un exemple de réalisation d'un procédé 16 de fabrication selon l'invention pour un tel élément de capteur 110. L'élément de capteur 110 a une structure stratifiée 112 réalisée par un procédé de film céramique et/ou de couche épaisse en céramique. La structure stratifiée 112 comporte une surface supérieure 116 tournée vers une chambre de gaz de mesure 114 avec une première électrode 118. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, la première électrode 118 a par exemple une forme annulaire car l'élément de capteur 110 de la figure 1 a en grande partie une structure symétrique en rotation. D'autres réalisations sont toutefois possibles. La première électrode 118 est séparée de la chambre de gaz de mesure 114 par exemple par une couche de protection 120 perméable aux gaz. La structure stratifiée 112 de l'exemple de réalisation représenté comporte un ou plusieurs électrolytes solides 122. Les électrolytes solides 122 peuvent être fabriqués par exemple sous la forme de films d'électrolytes et/ou en technique des couches épaisses. L'électrolyte solide 122 peut comporter par exemple du dioxyde de zirconium stabilisé avec de l'Yttrium (YSZ). La structure stratifiée 112 de l'exemple de réalisation de la figure 1 comporte sur un côté de l'électrolyte solide 122 à l'opposé de la première électrode 118, au moins une seconde électrode 124. Cette seconde électrode 124 peut être par exemple également installée avec une symétrie de rotation et dans l'exemple de réalisation représenté, elle est formée de plusieurs parties. La seconde électrode 124 est installée dans une cavité à électrode 126. La cavité à électrode 126 fait partie d'un chemin d'accès au gaz 128 relié à la chambre de gaz de mesure 114 par la seconde électrode 124. Le chemin d'accès au gaz 128 comporte comme autre composant, un orifice de passage de gaz 130 s'étendant perpendiculairement au plan des couches de la structure stratifiée 112, à partir de la surface supérieure 116 en descendant à l'intérieur de la structure stratifiée 112. La cavité à électrode 126 peut par exemple entourer l'orifice de passage de gaz 130 suivant une forme annulaire. D'autres réalisations sont également envisageables. Entre l'orifice de passage de gaz 130 et la cavité à électrode 126, il y a un canal 132 mais qui fait également partie du chemin d'accès aux gaz 128. Ce canal 132 loge une barrière de diffusion 134 qui réduit ou évite 17 l'arrivée d'alimentation de gaz de la chambre de gaz de mesure 114 dans la cavité à électrode 126 et permet seulement une diffusion. La barrière de diffusion 134 permet de régler le courant limite d'une cellule de pompage 136 comprenant une première électrode 118, une seconde électrode 124 et l'électrolyte solide 122. L'élément de capteur 110 de l'exemple de réalisation présenté comporte un canal de référence d'air 138 relié par exemple à l'environnement dont la teneur en oxygène est connue. Ce canal de référence d'air 138 comporte par exemple une électrode de référence 140. Cette électrode de référence 140 et la seconde électrode 124 ou une autre électrode de mesure installée dans la cavité à électrodes 126 permettent de régler par exemple le courant de pompage dans la cellule de pompage 136, pour avoir la condition = 1 ou une autre composition connue dans la cavité à électrodes 126. L'élément de capteur 110 comporte également au moins un élément chauffant 142 qui permet de régler la température d'électrolyte solide 122 et/ou de l'ensemble de la structure stratifiée 112 ou des parties de celle-ci à une température de fonctionnement. L'élément chauffant 142 peut également comporter une ou plusieurs couches d'isolation 144. L'élément de capteur 110 de l'exemple de réalisation de la figure 1 est un élément de capteur à deux cellules ; en plus de la cellule de pompage 136, il comprend une cellule de mesure 146 avec une électrode de référence 140, l'électrolyte solide 122 et la seconde électrode 124 et/ou une autre électrode de mesure installée dans la cavité à électrodes 126. L'élément de capteur 110 est par exemple réalisé comme sonde à bande large et peut correspondre suivant la mesure où cela est connu à des éléments de capteur 110 disponibles dans le commerce, par exemple des éléments de capteur de type LSU4.9. La surface supérieure 116 peut comporter une couche de protection contre les chocs thermiques (couche TSP) pour éviter d'endommager la structure stratifiée 112 par des contraintes générées par des chocs thermiques. La figure 1 montre en outre que l'orifice de passage de gaz 130 selon l'invention comporte plusieurs zones. Dans l'exemple de réalisation ainsi présenté, partant de la surface supérieure 116, on a tout d'abord une première zone 148 ayant un premier 18 diamètre di se poursuivant après une zone transitoire en forme d'épaulement 150 par une seconde zone 152 ayant un diamètre d2. La première zone 148 et la seconde zone 152 de l'exemple de réalisation présenté sont des exemples de zones cylindriques. On peut également prévoir d'autres développements. La zone transitoire 150 peut par exemple être de forme conique. La seconde zone 152 peut par exemple rejoindre son extrémité sur une forme conique ou avoir une pointe. En variante, on peut également avoir une extrémité plate pour cette seconde zone 152. Sur une autre variante, on peut avoir en option des zones supplémentaires. Le premier diamètre di est plus grand que le second diamètre d2. Par exemple, le diamètre di peut être égal à 0,55 mm, 0,65 mm ou 0,75 mm. La seconde zone 152 peut avoir par exemple un diamètre d2 de 0,25 mm ou 0,3 mm ou 0,35 mm. Comme le montre en outre la figure 1, la barrière de diffusion 132 est en retrait par rapport à l'orifice de passage de gaz 130, c'est-à-dire placé en arrière sans rejoindre directement dans le canal 132, l'orifice de passage de gaz 130. En pratique, on évite ainsi l'encrassage de la barrière de diffusion. Par le choix du diamètre le plus petit des deux pour la seconde zone 152 de l'orifice de passage de gaz 130, on évite par exemple que lors de la fabrication de l'orifice de passage de gaz 130, la barrière de diffusion 134 ne risque d'être amorcée par le perçage. La barrière de diffusion 134, en retrait reste ainsi protégée et intacte. On évite d'endommager la barrière de diffusion 134, ce qui se traduirait par une dispersion du courant limite. En outre, la zone transitoire 150 constitue également un plateau de réception qui évite l'entrée de la matière de la couche de protection contre les chocs thermiques jusqu'à la barrière de diffusion 134. Cela a également une influence positive évitant la dispersion des courants limites. Pour réaliser l'orifice de passage de gaz 130, on peut utiliser par exemple un foret étagé 154. Le foret étagé 154 aura par exemple un premier segment de foret 156 de diamètre di et un second segment de foret 158 de diamètre d2 et une zone transitoire correspondante 160 qui correspond à la zone transitoire 150. On évite ainsi d'amorcer par perçage la couche d'isolation 144 du dispositif de chauffage. 19 Les figures 2 à 4 montrent un second exemple de réalisation d'un élément de capteur 110 selon l'invention. La figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 alors que la figure 3 est une vue de détail de l'orifice de passage de gaz 130 et la figure 4 une vue en coupe microscopique du détail représenté à la figure 3. L'élément de capteur 110 correspond pour l'essentiel à la réalisation de la figure 1, de sorte qu'on se reportera à la description de la structure et du fonctionnement des différents éléments donnés dans la description de la figure 1. A la différence de la réalisation de la figure 1, l'orifice de passage de gaz 130 de l'exemple représenté aux figures 2 à 4 est étagé et décalé. L'orifice de passage de gaz 130 de l'exemple de réalisation ainsi représenté comporte également deux zones 148,152 ; la première zone 148 a un premier diamètre 01 et la seconde zone 152 un second diamètre 02. Par exemple, le premier diamètre peut aller de 600 à 1000 microns. Le second diamètre peut aller par exemple de 150 à 300 microns. Les arêtes des zones 148,152 les plus proches de la face frontale 166 de l'élément de capteur 110 peuvent être décalées l'une par rapport à l'autre de la valeur 8 qui représente par exemple plus de 5 microns et moins de 70 microns. L'épaisseur d de la couche d'électrolyte solide 122 est par exemple une épaisseur de film ; elle est de préférence égale à au moins 320 microns. Les deux zones 148,152 ont chacune un premier axe 162 et un second axe 164, par exemple un axe de perçage et un axe de fraisage. Les axes 162,164 sont par exemple décalés du décalage A qui peut être par exemple égal à (115 microns - 420 microns). Ce décalage A fait par exemple que l'axe 162 de la zone 148 est distant de la distance A de la phase frontale 166 par rapport au second axe 164. La réalisation des zones 148 et 152 peut se faire de différentes manières. On peut par exemple réaliser des perçages séparés avec des axes de perçage décalés. En variante ou en plus, les zones 148 et 152 peuvent également être réalisées par d'autres procédés de fabrication, par exemple par un fraisage simple ou un fraisage multiple. L'élément de capteur 110 peut être revêtu d'une couche de protection contre les chocs thermiques 168 non représentés aux figures 1 à 3, cette couche étant par exemple appliquée après 20 l'opération de frittage. Pour cela on utilise un procédé de projection, par exemple un procédé de projection par plasma. Cette projection se fait en référence non pas perpendiculairement à la surface 116. A la figure 3, on a schématiquement indiqué la direction de projection et on a mis la référence 170. Cette direction de projection 170 peut se choisir par exemple pour que la face frontale 166 soit revêtue au moins partiellement avec la couche de protection contre les chocs thermiques 168. La figure 4 montre une vue en coupe du détail de la figure 3 de l'élément de capteur 110. Les dimensions sont données à titre d'exemple. La figure 4 montre que pour la direction de projection 170 de la figure 3, aucune matière de la couche de protection contre les chocs thermiques 168 ou seulement des quantités extrêmement faibles de cette matière arrivent dans la seconde zone 152 et en particulier dans l'ouverture vers la barrière de diffusion 134.15 NOMENCLATURE 110 élément de capteur 112 structure stratifiée 114 chambre de gaz de mesure 116 surface supérieure 118 première électrode 120 couche protectrice perméable au gaz 122 électrolyte solide 124 seconde électrode 128 chemin d'accès de gaz 130 orifice de passage de gaz 132 canal 134 barrière de diffusion 138 canal de référence 140 électrode de référence 142 élément chauffant 144 couche d'isolation 148 première zone 150 zone transitoire 152 seconde zone 154 foret étagé 156 premier segment de foret 158 second segment de foret 160 zone transitoire 162 premier axe 164 second axe 166 surface frontale 168 couche de protection contre les chocs thermiques 170 direction de pulvérisation REVENDICATIONS1 °) Elément de capteur (110) pour saisir au moins une propriété d'un gaz dans une chambre de gaz de mesure (114) ayant une structure stratifiée (112) avec au moins une première électrode (118), au moins une seconde électrode (124) et au moins des électrolytes solides (122) reliant la première électrode (118) et la seconde électrode (124), élément de capteur caractérisé en ce que - la seconde électrode (124) est séparée de la chambre de gaz de mesure (114) par au moins une couche de la structure stratifiée (112), - la seconde électrode (124) est reliée à la chambre de gaz de mesure (114) par au moins un chemin d'accès de gaz (128), - le chemin d'accès de gaz (128) comporte au moins un orifice de passage de gaz (130) réalisé dans la structure stratifiée (112) et - l'orifice de passage de gaz (130) comporte au moins deux zones (148, 152) ayant des diamètres différents. 2°) Elément de capteur (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de passage de gaz (130) débouche dans la surface supérieure (116) de la structure stratifiée (112). 3°) Elément de capteur (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de passage de gaz (130) a un diamètre maximum au niveau de la surface supérieure (116). 4°) Elément de capteur (110) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'orifice de passage de gaz (130) présente un premier diamètre au niveau de la surface supérieure (116), et l'orifice de passage de gaz (130) a au moins une première zone (148) ayant le premier diamètre et au moins une seconde zone (152) ayant un second diamètre,23 la seconde zone (152) est située plus en profondeur dans la structure stratifiée (112) que la première zone (148), et le second diamètre est plus petit que le premier diamètre. s 5°) Elément de capteur (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première zone (148) et/ou la seconde zone (152) sont de forme cylindrique ou conique. 10 6°) Elément de capteur (110) selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'orifice de passage de gaz (130) est étagé avec notamment une transition (150) en forme de gradin ou d'épaulement entre la première zone (148) et la seconde zone (152). 15 7°) Elément de capteur (110) selon l'une des revendications 4, 5, 6, caractérisé en ce que la première zone (148) et/ou la seconde zone (152) sont décalées l'une par rapport à l'autre. 20 8°) Elément de capteur (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'accès de gaz (130) comporte au moins une première zone (148) avec un premier diamètre et au moins une seconde zone (152) avec au 25 moins un second diamètre, - le premier diamètre étant supérieur d'un coefficient (k) au second diamètre, - le coefficient (k) étant supérieur à 1,2 et de préférence supérieur à 1,8 et particulièrement au moins égal à 2,0. 30 9°) Elément de capteur (110) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le coefficient (k) est situé dans une plage comprise entre 1,2 et 5 et notamment dans une plage comprise entre 1,8 et 4,0 et d'une manière 35 particulièrement préférentielle dans une plage comprise entre 2,0 et 3,0. 24 10°) Elément de capteur (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de passage de gaz (130) comporte au moins une première zone (148) avec au moins un premier diamètre et au moins une seconde zone (152) avec au moins un second diamètre, - le premier diamètre étant supérieur au second diamètre, - le premier diamètre se situant dans une plage comprise entre 0,15 mm et 1,0 mm, notamment dans une plage comprise entre 0,4 mm et 0,8 mm et tout particulièrement dans une plage comprise entre 0,55 mm et 0,75 mm et - le second diamètre se situe dans une plage comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm et notamment dans une plage comprise entre 0,2 mm et 0,4 mm et d'une manière préférentielle, il est égal à 0,25 mm. 11 °) Elément de capteur (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde électrode (124) est dans une cavité d'électrode (126), - la cavité d'électrode (126) étant reliée à l'orifice de passage de gaz (130) par au moins une barrière de diffusion (134), - la barrière de diffusion (134) est en retrait par rapport à l'orifice de passage de gaz (130). 12°) Procédé de fabrication d'un élément de capteur (110) pour saisir au moins une propriété d'un gaz dans une chambre de gaz de mesure (114), notamment un élément de capteur (110) selon l'une des revendications 1 à 11, procédé caractérisé en ce qu' - on réalise une structure stratifiée (112) avec au moins une première électrode (118), au moins une seconde électrode (124) et au moins un électrolyte solide (122) reliant la première électrode (118) et la seconde électrode (124), - on sépare la seconde électrode (124) de la chambre de mesure (114) par au moins une couche de la structure stratifiée (112), - on relie la seconde électrode (124) à la chambre de gaz de mesure (114) par au moins un chemin d'accès de gaz (128), 25 - le chemin d'accès de gaz (128) comporte au moins un orifice de passage de gaz (130) dans la structure stratifiée (112), - on réalise l'orifice de passage de gaz (130) de façon qu'il comporte au moins deux zones (148, 152) ayant des diamètres différents. 13°) Procédé de fabrication d'un élément de capteur (110) selon la revendication 12, caractérisé en ce que pour réaliser l'orifice de passage de gaz (130), on utilise au moins un 10 procédé de perçage et/ou au moins un procédé de fraisage.