Brevet FR3014265A1 — publié le 20150605

Dispositif de détection d'une perturbation par cycle hystérétique utilisant un résonateur électromécanique non linéaire Le domaine de l'invention est celui des microsystèmes, 5 dénommés MEMS pour MicroElectroMechanicalSystems et plus précisément celui des résonateurs MEMS, présentant une partie mobile pouvant être soumise à vibrations, pour des applications telles que des capteurs inertiels, des capteurs de pression, des capteurs de gaz ou de masse. Par extension, on peut parler de dispositifs MEMS/NEMS pour des dispositifs pouvant 10 présenter certaines de leurs dimensions inférieures au micron, voire de l'ordre du nanomètre. De manière générale, un capteur résonant est caractérisé par une fréquence de résonance qui dépend principalement de la masse de la partie mobile du capteur, des paramètres géométriques des parties mécaniques du 15 capteur et des paramètres physiques des matériaux formant les différentes parties du capteur, ainsi que du facteur de qualité dépendant des pertes énergétiques du capteur résonant. La dépendance de la fréquence de résonance aux paramètres physiques pré-cités, permet par là-même de réaliser une mesure d'une perturbation extérieure de l'un de ces paramètres 20 (par exemple une variation de masse, une accélération, une pression, ...). Ainsi dans ce type d'applications, un élément mécanique résonant, pouvant par exemple être une nano-poutre encastrée-encastrée, ou encastrée libre, est équipée classiquement d'au moins une électrode pour l'actionnement EA permettant d'appliquer une tension de commande, tel 25 qu'illustré en figure 1 et qui représente une poutre encastrée P. L'effort électrostatique généré par la tension de commande s'écrit alors 1 ç V2 Fact so- i 2 u, - 92 OÙ S est la surface en regard, g le gap entre l'électrode de 30 commande et la poutre, V la tension d'actionnement comprenant une composante continue et une composante alternative telles que : V=Vdc+Vac.CosQt. La tension continue Vdc fléchit statiquement la poutre alors que la tension harmonique Vac.CosQt la fléchit dynamiquement. Classiquement il s'agit de faire vibrer le résonateur sur sa fréquence fondamentale de flexion pour obtenir le maximum d'amplitude. Grâce à une transduction électrique inverse, il est alors possible de déterminer la fréquence de résonance du dispositif à partir de la lecture du signal. Dans le cas par exemple d'un capteur de masse pouvant être celui schématisé en figure 1. Sous l'effet d'une masse ajoutée ou d'une charge axiale, la fréquence de résonance se décale de la fréquence fo, vers la fréquence fres, comme illustré en figure 2. La mesure du décalage fréquentiel Eif est égal à fo _ fres avec une fréquence de résonance mesurée fres, après détection pouvant être de type capacitif. De manière classique, l'amplitude d'actionnement du résonateur est maintenue en deçà d'une amplitude dite critique, au-delà de laquelle le régime de vibration devient non linéaire. Néanmoins, pour améliorer les performances d'un résonateur, il est possible de chercher à obtenir l'amplitude d'actionnement du résonateur la plus grande possible. L'amplitude dépasse alors une valeur seuil correspondant à l'amplitude critique au-delà de laquelle le régime de vibration devient non-linéaire, provoquant l'apparition de phénomènes d'hystérésis. L'apparition de ce régime non-linéaire est notamment décrit dans l'article de N. Kacem, S. Hentz, D. Pinto, B. Reig, and V. Nguyen, "Nonlinear dynamics of nanomechanical beam resonators: improving the performance of NEMS-based sensors," Nanotechnology, vol. 20, p. 275501, 2009 ou dans la dans la demande de brevet EP 2 365 282. La figure 3 illustre ce principe, dans le cadre de la réponse en fréquence d'un nano-résonateur de type poutre avec un dispositif non-linéaire dit assouplissant (le pic est dévié vers les fréquences basses). Le principe serait identique avec une réponse parfaitement linéaire ou non-linéaire d'un dispositif dit raidissant (pic dévié vers la droite). En l'absence, 30 par exemple, de masse supplémentaire à détecter, la réponse du nanorésonateur en fonction de la fréquence pour des valeurs d'amplitude au-delà du seuil de linéarité, a le comportement de la courbe de réponse initiale Fo. Sous l'effet d'une très faible masse ajoutée, la courbe de réponse du nano-résonateur se décale vers les basses fréquences pour donner la 35 courbe Fm. Les mesures fréquentielles classiques consistent à détecter ce décalage An et à le mesurer. Toutefois, ce décalage devient très faible et difficile à distinguer du bruit de mesure pour de très petites masses. Il est théoriquement possible d'améliorer la sensibilité en fréquence en diminuant les tailles et/ou en augmentant le rapport signal sur bruit, c'est-à-dire en actionnant de manière plus importante les résonateurs. Toutefois, dans ces conditions, les nano-résonateurs ont un comportement très fortement non-linéaire, source d'instabilités et de mixage de bruit basses et hautes fréquences susceptibles de dégrader la fiabilité et la précision des mesures par décalage fréquentiel comme décrit dans l'article de V. Kaajakari, J. K. Koskinen, and T. Mattila, « Phase noise in capacitively coupled micromechanical oscillators., » IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, vol. 52, no. 12, pp. 2322-31, Dec. 2005. Une autre voie pour améliorer la sensibilité des capteurs résonants consiste à définir des principes de détection alternatifs basés sur l'exploitation des phénomènes non-linéaires. Plusieurs travaux ont déjà été décrits dans la littérature, qui cherchent par exemple à amplifier l'amplitude de réponse du résonateur au moyen de résonances internes ou paramétriques et notamment dans les articles de : W. Zhang and K. L. Turner, "Application of parametric resonance amplification in a single-crystal silicon micro-oscillator based mass sensor," Sensors and Actuators A: Physical, vol. 122, no. 1, pp. 23-30, Jul. 2005 ou de M. I. Younis and F. Alsaleem, "Exploration of New Concepts for Structures Based on Nonlinear Phenomena," Journal Of Computational And Nonlinear Dynamics, vol. 4(2), 021010, 2009. Mais ces résonances n'existent que lorsque les résonateurs ont des géométries et des excitations bien particulières. Une alternative également divulguée dans le domaine, consiste à utiliser les sauts en amplitude au voisinage de points de fonctionnement singuliers et est illustrée grâce à la figure 4. Plus précisément, il s'agit de faire vibrer le résonateur sans masse additionnelle à une fréquence fixe ()op légèrement inférieure à celle du point limite AH, de la courbe de réponse Fo (sans perturbation). Plus précisément, ce point AH, correspond à un point de bifurcation, correspondant à un changement de croissance et de décroissance de la fréquence. L'allure de cette courbe de réponse est caractéristique d'un comportement non-linéaire et, à la fréquence d'excitation choisie Stop, elle possède deux points de fonctionnement stables Al et A2. La figure 4 met ainsi en évidence une bande de fréquence dite instable B ,NS dans laquelle, deux amplitudes stables, peuvent correspondre à une seule fréquence : par exemple les amplitudes Al et A2 à la fréquence ()op, alors qu'en deçà d'une certaine valeur de fréquence, on peut définir une bande de fréquence dite stable Bs dans laquelle, il y a bien correspondance entre une fréquence et une seule amplitude stable. Dans cette configuration, lorsqu'une masse est ajoutée sur le résonateur, la courbe de réponse se décale vers la courbe Fm. Etant donné que cette nouvelle courbe de réponse avec masse ajoutée ne possède qu'un seul point de fonctionnement B à la fréquence Stop , on assiste à un brusque saut en amplitude de Al vers B , comme décrit dans l'article de V. Kumar, S. Member, Y. Yang, S. Member, G. T. Chiu, and J. F. Rhoads, "Modeling , Analysis , and Experimental Validation of a Bifurcation-Based Microsensor," vol. 21, no. 3, pp. 549-558,2012. Contrairement à la détection fréquentielle basée sur .3n, ce saut est d'autant plus grand que la masse additionnelle est petite, ce qui rend cette technique particulièrement intéressante. De plus, le seuil de détection en masse peut être ajusté avec la valeur de la fréquence Q. On peut ainsi quantifier la masse déposée grâce à l'amplitude du saut en amplitude, mais aussi simplement détecter la présence ou non de la masse, et compter le nombre de particules qui se sont déposées. Néanmoins, une fois la détection de masse opérée, la nano-poutre libre de particule doit être en mesure de retrouver son état initial, c'est-à-dire retrouver l'état Al. Dans le cas contraire, si au lieu de redescendre sur son point de fonctionnement A1, la nano-poutre saute de son état B à l'état A2, il devient dans ce cas, difficile de détecter à nouveau une variation d'amplitude significative. Une phase de réinitialisation devient nécessaire pour réaliser de nouvelles mesures sensibles. Dans ce contexte et pour résoudre le problème précité, la présente invention a pour objet un dispositif de détection d'une perturbation par cycle hystérétique comprenant au moins un résonateur électromécanique 35 à comportement non linéaire et des moyens d'actionnement et de détection du signal de réception via un transducteur pour analyser le signal de réponse. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de 5 détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant : - au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation telle que ladite perturbation modifie la fréquence de résonance dudit élément mécanique résonant; 10 - une source d'excitation de l'élément mécanique résonant permettant de faire vibrer ledit élément mécanique résonant dans un domaine de réponse non-linéaire en amplitude à une fréquence de vibration CI, ladite amplitude et ladite fréquence étant reliée par une fonction initiale fo (CI), ladite perturbation 15 générant une fonction de mesure fM (CI) ; - des moyens de détection et d'analyse des variations d'amplitude de vibrations dudit élément mécanique entre une amplitude de la fonction fo (CI) et une amplitude de la fonction fm (CI), 20 caractérisé en ce que : - ladite fonction fo(Q) présente une fréquence dite de bifurcation Qum, correspondant à un changement de croissance et de décroissance de la fréquence en fonction de l'amplitude et possède au moins une bande de fréquences instables BINS 25 dans laquelle il existe au moins deux amplitudes stables pour une même fréquence, et au moins une bande de fréquence stable Bs dans laquelle une seule amplitude stable correspond à une seule fréquence ; - ladite source d'excitation comprend des moyens pour faire 30 varier ladite fréquence de vibration dans une bande de fréquence définie par une fréquence minimale Qmin et une fréquence maximale Qmax et selon au moins un cycle de fréquence centré sur une fréquence centrale Qop , l'une desdites fréquences minimale ou maximale étant située dans la bande 35 de fréquence stable de ladite fonction initiale, l'autre fréquence maximale ou minimale étant située dans la bande de fréquences instables. Les moyens pour faire varier ladite fréquence de vibration sont des moyens de modulations appartenant ou associés à la source d'excitation. Selon une variante de l'invention, ladite fréquence de vibration varie autour d'une fréquence centrale Stop selon la loi : 0(t) = S2 op + Ô0 Cos (c n t + (p) avec c la vitesse de balayage en fréquence, cp ayant une valeur comprise entre 0 et 27. Selon une variante de l'invention, la fréquence maximale 0max est 10 telle que le facteur en valeur absolue IO - Qmax)I est compris entre 10-9. Stop et 10-1. 00p. Selon une variante de l'invention, le dispositif comprend un circuit de traitement relié entre lesdits moyens de détection desdites amplitudes et ladite source d'excitation permettant de recaler dans le temps, ladite 15 fréquence centrale Stop de manière à ce que ladite fréquence centrale appartienne à la bande de fréquences définie par 0min et 0max, l'une desdites fréquences minimale ou maximale étant située dans la bande de fréquence stable de ladite fonction initiale, l'autre fréquence maximale ou minimale étant située dans la bande de fréquences instables. 20 Selon une variante de l'invention, le paramètre physique est la masse, les fréquences Qmir, et 0max déterminant les seuils de la plus grande masse et de la plus petite masse à détecter. Ainsi le dispositif de l'invention permet d'identifier également grâce à ce paramètre physique le type de particules présentes sur le dispositif. 25 Selon une variante de l'invention, le paramètre physique est la raideur du résonateur. En effet la variation de raideur permet de déterminer par exemple, une force, une accélération, une vitesse, un taux de rotation ou une rotation. Selon une variante de l'invention, ladite source d'excitation comprend 30 des moyens piézoélectriques ou thermoélastiques ou magnétiques ou électrostatiques ou optiques. Selon une variante de l'invention, lesdits moyens de détection comprennent au moins un transducteur de type piézorésistif ou capacitif ou piézoélectrique ou optique ou magnétique. Selon une variante de l'invention, l'élément mécanique résonant est un résonateur de type poutre, la source d'excitation comprenant une électrode d'actionnement en regard dudit résonateur. Le résonateur peut prendre différentes formes et par exemple celle d'une poutre rectiligne ou non, d'une membrane circulaire ou non, d'une plaque rectangulaire ou non. Le résonateur peut être également un résonateur de volume par exemple un BAW, ou un résonateur de surface par exemple un SAW. Selon une variante de l'invention, le résonateur est un résonateur de type poutre de dimensions nanométriques, l'électrode de commande permettant d'appliquer des tensions de l'ordre de quelques Volts, le gap entre ladite électrode de commande et ledit résonateur étant de l'ordre de quelques centaines de nm, et par exemple compris entre 10 nm et 1pm. Selon une variante de l'invention, la vitesse de balayage en 15 fréquence c d'un cycle est comprise entre environ 1 Hz et 100 kHz ou avec un ratio ur/Clop tel que 0 Selon la présente invention, le dispositif comprend au moins un élément mécanique résonant, encore dénommé résonateur, et une source d'excitation capable d'amener ledit résonateur dans son domaine de fonctionnement non-linéaire en actionnement avec une amplitude adéquate 30 et ce quelles qu'en soient les dimensions et le principe de transduction. Ce peut être par exemple un dispositif à actionnement piézoélectrique, thermoélastique, magnétique, électrostatique ou encore optique, et à détection piézorésistive, capacitive, piézoélectrique, optique ou magnétique, selon l'art connu. Avantageusement, le résonateur peut être un résonateur de type poutre en silicium, de dimensions nanométriques, par exemple quelques pm de long, quelques 100nm d'épaisseur et de largeur, résonant à des fréquences de l'ordre de la dizaine de MHz. Avantageusement le résonateur peut être un résonateur dont on sait contrôler le coefficient de non-linéarité pour le rendre assouplissant : la courbe retraçant l'amplitude fonction de la fréquence de résonance étant orientée vers les fréquences basses par rapport à une droite perpendiculaire à l'axe des abscisses, ou raidissant : la courbe retraçant l'amplitude fonction de la fréquence de résonance étant orientée vers les fréquences hautes par rapport à une droite perpendiculaire à l'axe des abscisses. On peut notamment utiliser pour ce faire une électrode électrostatique à proximité comme décrit dans les références : "Nonlinear dynamics of nanomechanical beam resonators: improving the performance of NEMS-based sensors," Nanotechnology, vol. 20, p. 275501, 2009 ou dans la demande de brevet EP 2 365 282, par exemple avec un gap de l'ordre de 100nm. Les tensions utilisées peuvent atteindre quelques Volts, ac ou dc. Celles-ci sont ajustées en fonction du dispositif, par exemple pour obtenir une amplitude de vibration entre 1 fois l'amplitude critique et 10 fois celle-ci, comme décrit dans l'article de N. Kacem, S.Hentz, D.Pinto, B.Reig and V.Nguyen « Nonlinear dynamics of nanomechanical beam resonators: improving the performance of NEMS-based sensors » Nanotechnology, vol. 20, p. 275501, 2009. La présente invention est décrite ci-après dans le cadre d'une perturbation correspondant à une détection de masse, typiquement de particules mais peut être appliquée plus largement à toute détection de perturbation engendrant une variation de fréquence de résonance de l'élément vibrant excité selon les moyens décrits dans la présente invention et illustrée ci-après dans le cadre d'un résonateur assouplissant. Ainsi en se référant à la figure 4 précédemment explicitée, lors d'une détection d'une perturbation en l'occurrence une masse supplémentaire décalant la fréquence de résonance sur la courbe Fm, si la réponse se stabilise à l'état B avec la masse ajoutée, au départ de celle-ci, la réponse rejoint ou bien l'état Al ou bien l'état A2 - s'il s'agit de l'état A1, la variation de masse suivante peut être détectée aisément ; - si au contraire, le passage s'opère de l'état B à l'état A2, la masse ajoutée suivante à détecter génère un saut de petite amplitude, difficile à mesurer précisément. Pour pallier ce problème, la présente invention propose un dispositif comprenant des moyens d'actionnement intégrant une phase de réinitialisation de mesure permettant de ne pas se retrouver dans la position figée correspondante à l'état A2, et permettant un retour à l'état Al dans tous les cas de figures. Les moyens d'actionnement de la présente invention sont tels qu'ils permettent de réaliser le cycle de balayage en fréquence illustré en figure 5, en temps dit « lent » par rapport à la période associée à ()op de telle sorte que 0 La figure 8 montre le même type de balayage en fréquences, utilisé dans la présente invention, dans le cadre d'un résonateur raidissant, avec des fréquences de résonance qui varient de manière croissante, lors de la détection d'une perturbation. Avantageusement, la fréquence d'actionnement variant dans la gamme de fréquences [0 mim ; maxi, peut varier périodiquement autour d'une fréquence centrale 0op prédéterminée, les fréquences CI min et S2 max étant réglées comme dans le descriptif de la figure 5. On considère ainsi que la fréquence varie selon l'équation suivante : 0(t) = S2 op + Ô0 Cos (c rr t + (p) avec c tel que 0 Il est ainsi possible de réaliser la transduction du mouvement mécanique du dispositif en même temps que l'on applique le principe de détection. Au cours de mesures continues, et avec un état du résonateur qui ne revient pas à son état initial, les perturbations s'accumulant, une courbe FM devient une courbe initiale pour la courbe de mesure suivante FM' et ainsi de proche en proche. Il peut être intéressant dans ce type de cas de figures, de vérifier que la nouvelle courbe d'état initial FM permet de maintenir les conditions requises au niveau des bornes de fréquences dans la présente invention à savoir, que l'une de ces bornes appartient à la bande de fréquences instables et l'autre à la bande de fréquences stables, permettant le cas échéant de recaler la fréquence centrale Q. Pour assurer ce contrôle, les moyens de détection et d'analyse du signal issu du transducteur électrique de détection peuvent avantageusement être corrélés à la source d'excitation dans une boucle d'asservissement, lorsqu'il est détecté que la fréquence CI min n'est plus assez basse et ne permet plus de sauter de la branche supérieure à la branche inférieure (voir points 7 à 8 de la figure 6b), les fréquences CI min et max déterminant les seuils de la plus grande et de la plus petite masse à détecter. L'invention étant générique, elle peut s'appliquer à un grand nombre de dispositifs, utilisant par exemple des NEMS silicium tels que décrits dans l'article E. Mile, G. Jourdan, I. Bargatin, S. Labarthe, C. Marcoux, P. Andreucci, S. Hentz, C. Kharrat, E. Colinet, and L. Duraffourg, "In-plane nanoelectromechanical resonators based on silicon nanowire piezoresistive detection.," Nanotechnology, vol. 21, no. 16, p. 165504, Apr. 2010, ou dans la demande de brevet déposée par le Demandeur : PCT/EP2011/065682.30 REVENDICATIONS1. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant : - au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation telle que ladite perturbation modifie la fréquence de résonance dudit élément mécanique résonant; une source d'excitation de l'élément mécanique résonant permettant de faire vibrer ledit élément mécanique résonant dans un domaine de réponse non-linéaire en amplitude à une fréquence de vibration CI, ladite amplitude et ladite fréquence étant reliée par une fonction initiale fo (CI), ladite perturbation générant une fonction de mesure fM (CI) ; - des moyens de détection et d'analyse des variations d'amplitude de vibrations dudit élément mécanique entre une amplitude de la fonction fo (CI) et une amplitude de la fonction fm (CI), caractérisé en ce que : - ladite fonction fo(Q) présente une fréquence dite de bifurcation Qum, (correspondant à un changement de croissance et de décroissance de la fréquence en fonction de l'amplitude) et possède au moins une bande de fréquences instables (BiNs) dans laquelle il existe au moins deux amplitudes stables pour une même fréquence, et au moins une bande de fréquence stable (Bs) dans laquelle une seule amplitude stable correspond à une seule fréquence ; - ladite source d'excitation comprend des moyens pour faire varier ladite fréquence de vibration dans une bande de fréquence définie par une fréquence minimale Qmin et une fréquence maximale Qmax et selon au moins un cycle de fréquence centré sur une fréquence centrale Qop , l'une desdites fréquences minimale ou maximale étant située dans la bande de fréquence stable de ladite fonction initiale, l'autre fréquence maximale ou minimale étant située dans la bande de fréquences instables. 2. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fréquence de vibration varie autour d'une fréquence centrale 0op selon la loi : 0(t) = S2 op + Ô0 Cos (c n t + (p) avec c la vitesse de balayage en fréquence, cp ayant une valeur comprise entre 0 et 27 3. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la fréquence maximale 0max est telle que le facteur en valeur absolue IO - Qmax)I est compris entre 10-9. Stop et 10-1. 00p. 4. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de traitement relié entre lesdits moyens de détection desdites amplitudes et ladite source d'excitation permettant de recaler dans le temps, ladite fréquence centrale Stop de manière à ce que ladite fréquence centrale appartienne à la bande de fréquences définie par 0min et 0max avec l'une desdites fréquences minimale ou maximale étant située dans la bande de fréquence stable de ladite fonction initiale, l'autre fréquence maximale ou minimale étant située dans la bande de fréquences instables. 5. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le paramètre physique est la masse, les fréquences 0min et 0max déterminant les seuils de la plus grande masse et de la plus petite masse à détecter.35 6. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite source d'excitation comprend des moyens piézoélectriques ou thermoélastiques ou magnétiques ou électrostatiques ou optiques. 7. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection comprennent au moins un transducteur de type piézorésistif ou capacitif ou piézoélectrique ou optique ou magnétique. 8. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément mécanique résonant est un résonateur de type poutre, la source d'excitation comprenant une électrode d'actionnement en regard dudit résonateur. 9. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le résonateur est un résonateur de type poutre de dimensions nanométriques, l'électrode de commande permettant d'appliquer des tensions de l'ordre de quelques Volts, le gap entre ladite électrode de commande et ledit résonateur étant de l'ordre de quelques centaines de nm, et par exemple entre 10 nm et 1pm. 10. Dispositif de détection d'une perturbation par rapport à un état initial, comprenant au moins un élément mécanique résonant présentant un paramètre physique sensible à une perturbation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la vitesse de balayage enfréquence c d'un cycle est comprise entre environ 1 Hz et 100 kHz ou avec un ratio Frriflop tel que 0 11. Capteur de masse comprenant un dispositif selon l'une des 5 revendications 5 à 10. 12. Détecteur de gaz ou de particules comprenant un dispositif selon l'une des revendications 5 à 10 permettant la quantification de la concentration des espèces en présence, s'absorbant dans une couche de 10 fonctionnalisation chimique. 13. Spectromètre de masse comprenant un dispositif selon l'une des revendications 5 à 10 permettant de mesurer la masse de chacune des particules se posant sur ledit dispositif. 15