Brevet FR3048084A1 — publié le 20170825

CAPTEUR INFRAROUGE NON-DISPERSIF POUR DETECTER UN GAZ Domaine technique La présente invention a trait à un capteur infrarouge non-dispersif pour détecter un gaz. Un tel capteur est classiquement dénommé NDIR pour « NonDispersive InfraRed » en langue anglaise. Plus précisément, la présente invention vise préférentiellement un capteur NDIR compact, à bas coût et à faible consommation électrique. L'application préférentiellement envisagée est la détection d'un gaz, par exemple le CO,, de manière fiable en environnement industriel, la détection étant classiquement une détection de seuil. Une autre application possible est l'analyse d'un gaz, impliquant des mesures quantitatives précises, sélectives, et stables de manière à obtenir une analyse de composition, voire une détection individuelle de la charge en CO, de l'air respiré. Un tel capteur NDIR peut être intégré dans un système portatif tel qu'un téléphone portable, un ordinateur, un appareil photo etc. La présente invention peut également trouver son application dans des systèmes fixes pour la domotique, l'analyse de la qualité de l'air intérieur et extérieur, les détecteurs industriels etc. Etat de la technique antérieure Un capteur NDIR comporte classiquement : - une cavité optique adaptée pour recevoir le gaz ; - une source lumineuse agencée pour émettre une lumière infrarouge dans la cavité optique ; 25 - au moins un détecteur infrarouge agencé pour détecter la lumière infrarouge. Le principe de fonctionnement d'un capteur NDIR consiste à mesurer, par le détecteur infrarouge, la baisse d'intensité lumineuse lorsque le gaz à détecter se trouve à l'intérieur de la cavité optique. En effet, le gaz à l'intérieur de la cavité 30 optique absorbe la lumière infrarouge à une longueur d'onde (sur une bande spectrale) spécifique au gaz à détecter. Pour ce faire, le détecteur infrarouge est 3048084 2 classiquement muni d'un filtre adapté pour filtrer ladite longueur d'onde (ou la bande spectrale) prédéterminée. Par exemple, dans l'hypothèse d'une distribution uniforme des molécules gazeuses, la loi de Beer-Lambert donne une formule pour la transmittance T de la 5 lumière à travers un gaz : T = e crN1, où : - a est la section efficace d'absorption d'une molécule de gaz, - N est le nombre de molécules de gaz par unité de volume, - I est la longueur d'interaction entre le gaz et la lumière. A titre d'exemple, pour le CO2, la longueur d'interaction I est préférentiellement 10 comprise entre quelques mm et quelques dizaines de cm. Le capteur NDIR peut comporter plusieurs détecteurs infrarouges, chacun étant sensible à une longueur d'onde particulière, et ce afin de détecter plusieurs gaz différents. Un des détecteurs infrarouges peut être sensible à une longueur d'onde ne correspondant à l'absorption d'aucun gaz ; ce détecteur infrarouge sert à suivre 15 les fluctuations de la source lumineuse et constitue une voie de référence. Une grande compacité est recherchée pour le capteur NDIR. Du fait de la longueur d'interaction élevée (pouvant atteindre quelques dizaines de cm), il n'est pas possible d'utiliser une cavité optique à trajet direct entre la source lumineuse et 20 le détecteur infrarouge, y compris en présence de lentilles. Par « cavité à trajet direct », on entend une cavité fonctionnant sans miroirs qui permettent de replier le faisceau lumineux. A cet égard, un capteur NDIR connu de l'état de la technique, notamment du 25 document US 2003/0058439 (ci-après Dl), comporte : - une cavité optique adaptée pour recevoir le gaz, et délimitée par : des première et seconde extrémités opposées, et une partie de liaison reliant les première et seconde extrémités ; - une source lumineuse agencée pour émettre une lumière infrarouge dans la cavité 30 optique ; - au moins un détecteur infrarouge agencé pour détecter la lumière infrarouge ; 3048084 3 - un ensemble de miroirs agencé dans la cavité optique pour guider la lumière infrarouge vers ledit au moins un détecteur infrarouge. Ainsi, il est connu de replier la cavité optique au sens où un ensemble de miroirs 5 est agencé dans la cavité optique pour guider la lumière infrarouge vers le détecteur infrarouge selon un trajet indirect issu de réflexions successives sur les miroirs. Cette solution permet de réduire la taille du capteur NDIR dans le plan de la cavité optique, mais pas dans son épaisseur (au sens de la dimension transversale de la partie de liaison entre les première et seconde extrémités). En effet, l'épaisseur de la 10 cavité optique est dictée par l'épaisseur de la source lumineuse. Par exemple, dans D1, la source lumineuse est un filament incandescent d'une longueur de 1,5 mm. Or, une réduction supplémentaire de l'épaisseur de la cavité optique conduirait à une réduction de la taille de la source lumineuse, et par là-même à une perte d'efficacité optique. Une possibilité de compensation serait d'augmenter la 15 puissance de la source lumineuse, au détriment de la consommation électrique. La présente invention vise donc l'obtention d'un capteur NDIR pour détecter un gaz, alliant compacité et faible consommation électrique. Exposé de l'invention 20 Ainsi, la présente invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités, et concerne à cet effet un capteur infrarouge non-dispersif pour détecter un gaz, comportant : - une cavité optique adaptée pour recevoir le gaz, et délimitée par : des première et seconde extrémités opposées, et une partie de liaison reliant les première et seconde extrémités ; - une source lumineuse agencée pour émettre une lumière infrarouge dans la cavité optique ; - au moins un détecteur infrarouge agencé pour détecter la lumière infrarouge ; - au moins un miroir agencé dans la cavité optique pour guider la lumière 30 infrarouge vers ledit au moins un détecteur infrarouge ; le capteur étant remarquable en ce qu'il comporte des premier et second éléments réfléchissants s'étendant respectivement aux première et seconde 3048084 4 extrémités de la cavité optique, et possédant un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. Définitions 5 Par « coefficient de réflexion », on entend le coefficient de réflexion en intensité, pour un angle d'incidence compris entre 0° (incidence normale) et 90° (incidence rasante), pour une longueur d'onde donnée, et tenant compte des polarisations « s » et « p » moyennées arithmétiquement. L'angle d'incidence est l'angle entre la direction de propagation de la lumière infrarouge et la normale au premier ou au 10 second élément réfléchissant. Par « infrarouge », on entend une longueur d'onde comprise entre 0,78 pM et 12 pm. Ainsi, un tel capteur NDIR selon l'invention permet d'augmenter l'efficacité 15 optique de la cavité optique relativement à l'état de la technique. Le ou les miroirs permettent de conjuguer la source lumineuse avec le ou les détecteurs infrarouges dans le plan de la cavité optique. Or, les inventeurs ont constaté de manière surprenante qu'il était possible d'imager correctement la source lumineuse sur le ou les détecteurs infrarouges avec la présence additionnelle d'un guide d'onde agencé 20 pour guider la lumière infrarouge suivant la direction de l'épaisseur de la cavité optique, c'est-à-dire la dimension transversale de la partie de liaison entre les première et seconde extrémités. Un tel guide d'onde est formé par les premier et second éléments réfléchissants s'étendant respectivement aux première et seconde extrémités de la cavité optique, et possédant un coefficient de réflexion de la 25 lumière infrarouge supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. Selon une forme d'exécution, les première et seconde extrémités et la partie de liaison forment un cylindre délimitant la cavité optique ; les première et seconde extrémités formant les bases du cylindre. Définition Par « cylindre », on entend une surface définie par une droite (appelée génératrice) décrivant une courbe (appelée courbe directrice) suivant une direction 3048084 5 fixe. La direction fixe définit la hauteur du cylindre c'est-à-dire l'épaisseur de la cavité optique. Le plan de la cavité optique correspond au plan de la courbe directrice. Les première et seconde extrémités sont les bases du cylindre, et peuvent être ouvertes ou fermées. En l'espèce, les bases du cylindre sont préférentiellement 5 fermées par les premier et second éléments réfléchissants. La courbe directrice peut être ouverte ou fermée. En l'espèce, la courbe directrice est préférentiellement ouverte pour recevoir la source lumineuse et les détecteurs infrarouges. La courbe directrice possède une fonction imageante au sens qu'elle est apte à imager correctement la source lumineuse sur le ou les détecteurs infrarouges. Le cylindre 10 n'est pas limité à une forme particulière de la courbe directrice, telle qu'un cercle, une ellipse, une parabole, une hyperbole etc. Selon une variante d'exécution, la partie de liaison s'étend transversalement entre les première et seconde extrémités suivant une direction curviligne. 15 Préférentiellement, la direction curviligne forme un arc de cercle, et les première et seconde extrémités et la partie de liaison forment un tore tronqué délimitant la cavité optique ; le tore étant tronqué par un plan perpendiculaire à la direction curviligne. Le tore tronqué peut comporter des ouvertures adaptées pour recevoir la source lumineuse et les détecteurs infrarouges. 20 Selon une autre variante d'exécution, les première et seconde extrémités et la partie de liaison forme un tronc de cône à bases parallèles délimitant la cavité optique, les première et seconde extrémités formant lesdites base parallèles. Le tronc de cône peut comporter des ouvertures adaptées pour recevoir la source 25 lumineuse et les détecteurs infrarouges. Avantageusement, ledit coefficient de réflexion est supérieur ou égal à 80%, de préférence supérieur ou égal à 85%, plus préférentiellement supérieur ou égal à 90%, pour tout angle d'incidence. 30 Ainsi, un tel coefficient de réflexion permet d'augmenter l'efficacité optique de la cavité optique. 3048084 6 Avantageusement, ledit coefficient de réflexion est supérieur ou égal à 95%, de préférence supérieur ou égal à 98%, pour tout angle d'incidence inférieur à 45°. Préférentiellement, les premier et second éléments réfléchissants sont des miroirs 5 plans. Selon une caractéristique, les premier et second éléments réfléchissants comportent chacun une surface réfléchissante possédant ledit coefficient de réflexion. 10 Avantageusement, la surface réfléchissante est d'un matériau métallique, de préférence sélectionné dans le groupe comportant l'or, l'argent et l'aluminium. Ainsi, de tels matériaux métalliques permettent d'obtenir des coefficients de réflexion dans l'infrarouge très élevés, typiquement supérieurs à 95%. 15 Avantageusement, la surface réfléchissante est revêtue d'une couche de protection contre une corrosion du matériau métallique. Ainsi, la corrosion (telle qu'une sulfuration) est évitée afin de ne pas dégrader la qualité du guide optique formé par les premier et second éléments réfléchissants. 20 Selon une caractéristique, le capteur comporte un détecteur infrarouge de référence, et ledit au moins un miroir présente une rugosité de surface supérieure à un seuil à partir duquel la lumière infrarouge diffusée par ledit au moins un miroir peut être détectée par le détecteur infrarouge de référence. 25 Ainsi, la lumière infrarouge diffusée par la surface du miroir permet d'obtenir un flux pour une voie de référence ; il est donc possible de tirer profit d'un défaut de qualité dudit au moins un miroir. Selon une caractéristique, la surface réfléchissante est plane. 30 Avantageusement, les surfaces réfléchissantes des premier et second éléments réfléchissants sont parallèles. 3048084 7 Ainsi, les premier et second éléments réfléchissants forment un guide planaire. Les inventeurs ont également constaté qu'un léger bombé des surfaces réfléchissantes n'était pas préjudiciable pour imager correctement la source lumineuse sur le ou les détecteurs infrarouges, et obtenir de bonnes performances 5 du capteur NDIR. A titre d'exemple, des formes légèrement bombées (de type calotte sphérique, d'une hauteur de 40 [IM et d'un diamètre de 13 mm) pour le guide planaire conduisent à une baisse maximale de 20% de l'intensité lumineuse détectée. 10 Avantageusement, la partie de liaison s'étend transversalement entre les première et seconde extrémités suivant la normale aux surfaces réfléchissantes, à ± 3° près. Par ailleurs, les inventeurs ont constaté que l'orthogonalité approximative (± 3°) de la partie de liaison relativement aux surfaces réfléchissantes, planes et parallèles, n'était pas préjudiciable pour imager correctement la source lumineuse sur le ou les 15 détecteurs infrarouges, et obtenir de bonnes performances du capteur NDIR. Par exemple, la baisse de l'intensité lumineuse détectée est typiquement inférieure à 5% pour un écart de 3°. Selon une caractéristique, la cavité optique est dépourvue de lentilles. 20 Préférentiellement, le gaz est sélectionné dans le groupe comportant le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, au moins un hydrocarbure, un hydrochlorofluorocarbure, un chlorofluorocarbure, le monoxyde d'azote, le dioxyde d'azote, le dioxyde de soufre, l'ozone. 25 La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un capteur infrarouge non-dispersif pour détecter un gaz, comportant les étapes : a) former une cavité optique adaptée pour recevoir le gaz, et délimitée par : - des première et seconde extrémités opposées, et 30 - une partie de liaison reliant les première et seconde extrémités ; b) agencer une source lumineuse pour émettre une lumière infrarouge dans la cavité optique ; 3048084 8 c) agencer au moins un détecteur infrarouge pour détecter la lumière infrarouge ; d) agencer au moins un miroir dans la cavité optique pour guider la lumière infrarouge vers ledit au moins un détecteur infrarouge ; le procédé étant remarquable en ce qu'il comporte une étape consistant à former 5 des premier et second éléments réfléchissants s'étendant respectivement aux première et seconde extrémités de la cavité optique, et possédant un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. 10 Ainsi, un tel procédé selon l'invention permet d'augmenter l'efficacité optique de la cavité optique relativement à l'état de la technique. Le ou les miroirs permettent de conjuguer la source lumineuse avec le ou les détecteurs infrarouges dans le plan de la cavité optique. Or, les inventeurs ont constaté de manière surprenante qu'il était possible d'imager correctement la source lumineuse sur le ou les détecteurs 15 infrarouges avec la présence additionnelle d'un guide d'onde agencé pour guider la lumière infrarouge suivant la direction de l'épaisseur de la cavité optique, c'est-à-dire suivant la dimension transversale de la partie de liaison entre les première et seconde extrémités. Un tel guide d'onde est formé par les premier et second éléments réfléchissants s'étendant respectivement aux première et seconde 20 extrémités de la cavité optique, et possédant un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. Avantageusement, l'étape a) comporte les étapes : a1) prévoir des premier et second substrats d'un matériau, le matériau étant de 25 préférence semi-conducteur, plus préférentiellement le silicium ; a2) évider chacun des premier et second substrats de manière à former un fond et à conserver une partie superficielle ; l'étape a2) étant de préférence exécutée par une gravure ionique réactive ; a3) assembler les premier et second substrats de sorte que : 30 - les fonds forment les première et seconde extrémités opposées de la cavité optique, 3048084 9 - les parties superficielles conservées lors de l'étape a2) forment la partie de liaison reliant les première et seconde extrémités. Ainsi, les évidements des premier et second substrats obtenus lors de l'étape a2) permettent d'obtenir deux demi-cavités. La cavité optique est formée lors de l'étape 5 a3) en assemblant les premier et second substrats afin de réunir les deux demi-cavités. Le fait de former un évidement, par exemple par une gravure ionique réactive, dans un substrat d'un matériau semi-conducteur est une solution peu coûteuse et viable car l'inclinaison obtenue des parties superficielles relativement à la normale aux premier et second substrats est typiquement de l'ordre de 1° à 2°. La 10 partie de liaison obtenue s'étend donc transversalement entre les première et seconde extrémités de la cavité optique suivant la normale aux premier et second substrats, à ± 3° près. Il est donc possible d'imager correctement la source lumineuse sur le ou les détecteurs infrarouges, et obtenir de bonnes performances du capteur NDIR. Par exemple, la baisse de l'intensité lumineuse détectée est 15 typiquement inférieure à 5% pour un écart de 3°. Avantageusement, les premier et second éléments réfléchissants sont formés par un dépôt d'un matériau métallique sur les fonds des premier et second substrats. 20 Avantageusement, ledit au moins un miroir agencé lors de l'étape d) est formé par un dépôt d'un matériau métallique sur un bord latéral d'une partie superficielle conservée lors de l'étape a2). Selon une variante, l'étape a) comporte les étapes : 25 a1) prévoir des premier et second moules comportant respectivement une empreinte de première et seconde pièces comportant chacune une embase surmontée d'une partie superficielle ; a2) injecter un matériau plastique dans les premier et second moules de manière à obtenir les première et seconde pièces ; 30 a3) assembler les première et seconde pièces de sorte que : - les embases forment les première et seconde extrémités opposées de la cavité optique, 3048084 10 - les parties superficielles forment la partie de liaison reliant les première et seconde extrémités. Ainsi, la cavité optique est formée lors de l'étape a3) en assemblant les première et seconde pièces afin de réunir deux demi-cavités délimitées chacune par l'embase 5 et la partie superficielle correspondante. L'injection plastique est une solution peu coûteuse et viable dans la mesure où les défauts de forme ne sont pas préjudiciables pour imager correctement la source lumineuse sur le ou les détecteurs infrarouges. A titre d'exemple, des formes légèrement bombées (de type calotte sphérique, d'une hauteur de 40 [IM et d'un diamètre de 13 mm) pour le guide planaire (formé à partir 10 des embases) conduisent à une baisse maximale de 20% de l'intensité lumineuse détectée. Avantageusement, les premier et second éléments réfléchissants sont formés par un dépôt d'un matériau métallique sur les embases des première et seconde pièces. 15 Avantageusement, ledit au moins un miroir agencé lors de l'étape d) est formé par un dépôt d'un matériau métallique sur un bord latéral d'une partie superficielle. Brève description des dessins 20 D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un capteur NDIR selon l'invention ; 25 - la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée d'un capteur NDIR selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective éclatée du capteur NDIR illustré à la figure 2 selon un angle de vue différent ; - la figure 4 est un graphique représentant en abscisses le coefficient de réflexion (en 30 %) de la lumière infrarouge des premier et second éléments réfléchissants, et en ordonnées le flux lumineux (en % du flux émis par la source lumineuse) reçu sur le ou les détecteurs infrarouges ; 3048084 11 - la figure 5 est une vue schématique de dessus illustrant le trajet des rayons lumineux au sein de la cavité optique pour un agencement particulier de miroirs et de détecteurs infrarouges ; - la figure 6 est une vue schématique en perspective illustrant le trajet des rayons 5 lumineux au sein de la cavité optique, pour le même agencement particulier que la figure 5, - les figures 7 et 8 sont des vues schématiques de côté respectivement des premier et second éléments réfléchissants, - les figures 9 et 10 sont des vues schématiques de dessus respectivement des 10 premier et second éléments réfléchissants, - les figures 11 à 13 sont des vues schématiques de dessus illustrant le trajet des rayons lumineux au sein de la cavité optique pour différents agencements de miroirs et de détecteurs infrarouges. 15 Exposé détaillé des modes de réalisation Pour les différents modes de réalisation, les caractéristiques techniques décrites ci-après sont à considérer isolément ou selon toute combinaison techniquement possible ; les mêmes références sont utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description. 20 Aux figures 1 à 13 est illustré un capteur infrarouge non-dispersif (NDIR) pour détecter un gaz, comportant : - une cavité optique 1 adaptée pour recevoir le gaz, et délimitée par : des première et seconde extrémités 100, 101 opposées, et 25 une partie de liaison 6a, 6b reliant les première et seconde extrémités 100, 101 ; - une source lumineuse 2 agencée pour émettre une lumière infrarouge dans la cavité optique 1 ; - au moins un détecteur infrarouge 3a, 3b agencé pour détecter la lumière infrarouge ; 30 - au moins un miroir 4a, 4b agencé dans la cavité optique 1 pour guider la lumière infrarouge vers ledit au moins un détecteur infrarouge 3a, 3b. 3048084 12 Le capteur NDIR comporte des premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b s'étendant respectivement aux première et seconde extrémités 100, 101 de la cavité optique 1, et possédant un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. 5 Premier et second éléments réfléchissants Les premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b possèdent préférentiellement un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou égal à 80%, de préférence supérieur ou égal à 85%, plus préférentiellement 10 supérieur ou égal à 90%, pour tout angle d'incidence. Avantageusement, le coefficient de réflexion de la lumière infrarouge est supérieur ou égal à 95%, de préférence supérieur ou égal à 98% pour tout angle d'incidence inférieur à 45°. Les premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b sont préférentiellement réalisés chacun sous la forme d'une plaque. Les plaques sont munies d'ouvertures 502 15 conformées pour recevoir la source lumineuse 2 et le ou les détecteurs infrarouges 3a, 3b lorsque les plaques sont mises en contact et fixées entre elles. Les premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b forment avantageusement des miroirs plans. Chacun des premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b comporte une surface réfléchissante 50 possédant le coefficient de réflexion de la lumière 20 infrarouge (cf. supra pour la quantification). Chaque plaque comporte une partie superficielle 6a, 6b surmontant la surface réfléchissante 50. La surface réfléchissante 50 et la partie superficielle 6a, 6b de chaque plaque délimitent une demi-cavité. Lorsque les plaques sont mises en contact et fixées entre elles : - les surfaces réfléchissantes 50 forment les première et seconde extrémités 100, 25 101 opposées de la cavité optique 1, - les parties superficielles 6a, 6b forment la partie de liaison reliant les première et seconde extrémités 100, 101. L'évolution du flux lumineux reçu par un détecteur infrarouge 3a, 3b (en % du flux émis par la source lumineuse 2) est illustrée à la figure 4 pour différentes 30 valeurs de coefficients de réflexion. On constate que l'évolution du flux lumineux reçu n'est pas linéaire en fonction du coefficient de réflexion, et que le flux 3048084 13 lumineux reçu augmente d'autant plus vite que l'on a un fort coefficient de réflexion. La surface réfléchissante 50 de chacun des premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b est préférentiellement plane. La surface réfléchissante 50 de 5 chacun des premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b est avantageusement d'un matériau métallique, de préférence sélectionné dans le groupe comportant l'or, l'argent et l'aluminium. La surface réfléchissante 50 de chacun des premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b est avantageusement revêtue d'une couche de protection contre une corrosion du matériau métallique. La couche de protection 10 est avantageusement réalisée dans un matériau sélectionné dans le groupe comportant SiO2, SiN, Si3N4, un carbone amorphe DLC (pour l'acronyme Diamondlike carbon), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), Pt, TiN. Les surfaces réfléchissantes 50, planes, des premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b sont avantageusement parallèles. 15 Ensemble de miroirs Le capteur NDIR comporte avantageusement un ensemble de miroirs 4a, 4b agencé pour détecter la lumière infrarouge. L'ensemble de miroirs 4a, 4b possède avantageusement un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou 20 égal à 75% pour tout angle d'incidence. Ledit coefficient de réflexion est avantageusement supérieur ou égal à 80%, préférentiellement supérieur ou égal à 85%, plus préférentiellement supérieur ou égal à 90%, pour tout angle d'incidence. Avantageusement, le coefficient de réflexion de la lumière infrarouge est supérieur ou égal à 95%, de préférence supérieur ou égal à 98% pour tout angle d'incidence 25 inférieur à 45°. Selon une caractéristique avantageuse, au moins un miroir parmi l'ensemble de miroirs 4a, 4b présente une rugosité de surface supérieure à un seuil à partir duquel la lumière infrarouge diffusée par la surface du miroir 4a, 4b correspondant peut être détectée par un détecteur infrarouge de référence 3b. Les inventeurs ont 30 constaté de manière surprenante que la diffusion de la lumière infrarouge par la surface rugueuse du miroir 4a, 4b correspondant n'est pas préjudiciable pour imager correctement la source lumineuse 2 sur le ou les détecteurs infrarouges 3a, 3048084 14 3b, et obtenir de bonnes performances du capteur NDIR. Il est donc possible de tirer profit d'un défaut de qualité du miroir 4a, 4b correspondant afin d'obtenir un flux pour une voie de référence, le flux étant formé par la lumière infrarouge diffusée par la surface rugueuse du miroir 4a, 4b correspondant. 5 Selon une variante, au moins un miroir parmi l'ensemble de miroirs 4a, 4b présente une surface structurée (« waviness » en langue anglaise) adaptée de sorte que la lumière infrarouge diffusée par la surface structurée peut être détectée par un détecteur infrarouge de référence 3b. Pour ce faire, la surface structurée présente une période moyenne (notée « a ») vérifiant la relation suivante : L a = À-/ 10 où : - L est la dimension caractéristique (e.g. la longueur) de la cavité optique 1, - X, est la longueur d'onde de la lumière infrarouge, - I est la distance entre le miroir 4a, 4b correspondant et le détecteur infrarouge de référence 3b. 15 La période moyenne « a » n'est pas constante sur toute la surface structurée afin de ne pas induire des ordres de diffraction. Les inventeurs ont constaté que la diffusion de la lumière infrarouge par une telle surface structurée permet d'imager correctement la source lumineuse 2 sur le ou les détecteurs infrarouges 3a, 3b, et obtenir de bonnes performances du capteur NDIR. 20 Ainsi, il est possible d'obtenir un flux pour une voie de référence, le flux étant formé par la lumière infrarouge diffusée par la surface structurée. L'ensemble de miroirs comporte préférentiellement un premier miroir elliptique 4a, dit de mesure, et un second miroir elliptique 4b, dit de référence. Le miroir 25 elliptique de mesure 4a est monté sur la plaque du premier élément réfléchissant 5a. Plus précisément, le miroir elliptique de mesure 4a est agencé à la surface réfléchissante 50 du premier élément réfléchissant 5a. Le miroir elliptique de mesure 4a s'étend préférentiellement sur un bord latéral de la partie superficielle 6a de la plaque du premier élément réfléchissant 5a. Le miroir elliptique de référence 30 4b est monté sur la plaque du second élément réfléchissant 5b. Plus précisément, le miroir elliptique de référence 4b est agencé à la surface réfléchissante 50 du second 3048084 15 élément réfléchissant 5b. Le miroir elliptique de référence 4b s'étend préférentiellement sur un bord latéral de la partie superficielle 6b de la plaque du second élément réfléchissant 5b. A titre d'exemple non limitatif, les dimensions (a, b, c) des ellipses des premier et 5 second miroirs elliptiques 4a, 4b sont rassemblées dans le tableau ci-après : Dimension a (mm) b (mm) c (mm) Miroir de mesure 4a 15 14,58 3,5 Miroir de référence 4b 18,28 17 6 où « a » est le demi-grand axe, « b » est le demi-petit axe, et « c » est la distance entre le centre et le foyer de l'ellipse correspondante. 10 Comme illustré aux figures 5 et 6, les deux foyers de chacun des premier et second miroirs elliptiques 4a, 4b se trouvent dans des plans respectivement appelés plan foyer mesure PFM et plan foyer référence PFR, s'étendant suivant l'épaisseur de la cavité optique 1 (c'est-à-dire suivant Z ou Z'). A titre d'exemple non limitatif, les plans PFM, PFR forment entre eux un angle dièdre de 45°. 15 L'ensemble de miroirs peut présenter différentes configurations selon la longueur d'interaction I désirée entre le gaz et la lumière infrarouge et le nombre de détecteurs infrarouges 3a, 3b utilisés. Selon une première variante, il est possible de supprimer un miroir elliptique 4a, 20 4b si l'on utilise un seul détecteur infrarouge 3a, 3b, et ce afin de maximiser le flux reçu pour une application nécessitant une grande sensibilité. Selon une deuxième variante, il est possible de partitionner un miroir elliptique en une pluralité de portions de miroirs elliptiques possédant un foyer commun si l'on utilise une pluralité de détecteurs infrarouges 3a, 3b. 25 Selon une troisième variante illustrée à la figure 11, il est possible d'agencer symétriquement un ensemble de miroirs elliptiques 4a, 4b, 4c, 4d dans le plan (X', Y') de la cavité optique 1 de part et d'autre d'un axe de symétrie A, et d'agencer une source lumineuse 2 le long de l'axe de symétrie A. de manière à optimiser la 3048084 16 consommation électrique de la source lumineuse 2, la source lumineuse 2 émettant dans toutes les directions. Selon une quatrième variante illustrée aux figures 12 et 13, il est possible de remplacer les miroirs elliptiques 4a, 4b par des miroirs paraboliques M, hors d'axe 5 (c'est-à-dire hors de l'axe optique) et des miroirs plans M1. Un miroir parabolique M, est agencé pour collimater la source lumineuse 2 ; le faisceau collimaté est réfléchi par les miroirs plans M, puis est focalisé sur le détecteur 3a (figure 12) ou les détecteurs 3a, 3b (figure 13) par au moins un miroir parabolique M, additionnel. 10 Cavité optique De manière préférentielle, le miroir elliptique de mesure 4a, le miroir elliptique de référence 4b et les surfaces réfléchissantes 50 des premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b forment un cylindre 10 délimitant la cavité optique 1. La courbe directrice du cylindre 10, correspondant à une section du cylindre 10 15 dans un plan (X, Y) -ou (X', Y')-, est une courbe ouverte comportant des première et seconde portions elliptiques (cf. figure 1). Les première et seconde portions elliptiques correspondent aux premier et second miroirs elliptiques 4a, 4b. Les première et seconde extrémités 100, 101 du cylindre 10 (c'est-à-dire les bases du cylindre 10) sont préférentiellement fermées par les surfaces réfléchissantes 50 des 20 premier et second éléments réfléchissants 5a, 5b. L'épaisseur de la cavité optique 1 correspond à la hauteur H du cylindre 10, suivant la direction Z (ou Z'). A titre d'exemple, H= 600 pm. D'autres formes sont envisageables pour la cavité optique 1. Les surfaces réfléchissantes 50 forment les première et seconde extrémités 100, 101 de la cavité 25 optique 1. Les surfaces réfléchissantes 50 et la partie de liaison 6a, 6b (le cas échéant le ou les miroirs 4a, 4b s'étendant à partir de la partie de liaison 6a, 6b) délimitent la cavité optique 1. A titre d'exemples non limitatifs, la partie de liaison 6a, 6b peut s'étendre transversalement entre les surfaces réfléchissantes 50 suivant une direction 30 curviligne (donc non rectiligne, contrairement au cylindre 10). La direction curviligne peut former un arc de cercle auquel cas les surfaces réfléchissantes 50 et la partie de liaison 6a, 6b peuvent former un tore tronqué par un plan 3048084 17 perpendiculaire à la direction curviligne. Le tore tronqué peut comporter des ouvertures adaptées pour recevoir la source lumineuse 2 et le ou les détecteurs infrarouges 3a, 3b. On entend par « tore » la surface engendrée par la révolution d'une courbe plane (ouverte ou fermée) autour d'un axe situé dans le plan de ladite 5 courbe plane. Les surfaces réfléchissantes 50 et la partie de liaison 6a, 6b peuvent former un tronc de cône à base parallèles, les surfaces réfléchissantes 50 formant les bases parallèles. Le tronc de cône peut comporter des ouvertures adaptées pour recevoir la source lumineuse 2 et le ou les détecteurs infrarouges 3a, 3b. 10 La cavité optique 1 est avantageusement dépourvue de lentilles. Source lumineuse La source lumineuse 2 comporte avantageusement un élément, par exemple de type filament, dans lequel on fait circuler un courant électrique de sorte que 15 l'élément s'échauffe et émet un rayonnement infrarouge. L'élément présente une dimension h suivant la direction Z (ou Z'), et vérifie préférentiellement : 100 pm REVENDICATIONS1. Capteur infrarouge non-dispersif pour détecter un gaz, comportant : - une cavité optique (1) adaptée pour recevoir le gaz, et délimitée par : des première et seconde extrémités (100, 101) opposées, et une partie de liaison (6a, 6b) reliant les première et seconde extrémités (100, 101) ; - une source lumineuse (2) agencée pour émettre une lumière infrarouge dans la cavité optique (1) ; - au moins un détecteur infrarouge (3a, 3b) agencé pour détecter la lumière infrarouge ; - au moins un miroir (4a, 4b) agencé dans la cavité optique (1) pour guider la lumière infrarouge vers ledit au moins un détecteur infrarouge (3a, 3b) ; le capteur étant caractérisé en ce qu'il comporte des premier et second éléments 15 réfléchissants (5a, 5b) s'étendant respectivement aux première et seconde extrémités (100, 101) de la cavité optique (1), et possédant un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. 2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel les première et seconde 20 extrémités (100, 101) et la partie de liaison (6a, 6b) forment un cylindre délimitant la cavité optique (1) ; les première et seconde extrémités (100, 101) formant les bases du cylindre. 3. Capteur selon la revendication 1, dans lequel la partie de liaison (6a, 6b) 25 s'étend transversalement entre les première et seconde extrémités (100, 101) suivant une direction curviligne. 4. Capteur selon la revendication 3, dans lequel la direction curviligne forme un arc de cercle, et dans lequel les première et seconde extrémités (100, 101) et la 30 partie de liaison (6a, 6b) forment un tore tronqué délimitant la cavité optique (1) ; le tore étant tronqué par un plan perpendiculaire à la direction curviligne. 3048084 23 5. Capteur selon la revendication 1, dans lequel les première et seconde extrémités (100, 101) et la partie de liaison (6a, 6b) forment un tronc de cône à bases parallèles délimitant la cavité optique (1), les première et seconde extrémités (100, 101) formant lesdites bases parallèles. 5 6. Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit coefficient de réflexion est supérieur ou égal à 80%, de préférence supérieur ou égal à 85%, plus préférentiellement supérieur ou égal à 90%, pour tout angle d'incidence. 10 7. Capteur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit coefficient de réflexion est supérieur ou égal à 95%, de préférence supérieur ou égal à 98% pour tout angle d'incidence inférieur à 45°. 8. Capteur selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les premier et 15 second éléments réfléchissants (5a, 5b) sont des miroirs plans. 9. Capteur selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les premier et second éléments réfléchissants (5a, 5b) comportent chacun une surface réfléchissante (50) possédant ledit coefficient de réflexion. 20 10. Capteur selon la revendication 9, dans lequel la surface réfléchissante (50) est d'un matériau métallique, de préférence sélectionné dans le groupe comportant l'or, l'argent et l'aluminium. 25 11. Capteur selon la revendication 10, dans lequel la surface réfléchissante (50) est revêtue d'une couche de protection contre une corrosion du matériau métallique. 12. Capteur selon l'une des revendications 1 à 11, comportant un détecteur 30 infrarouge de référence (3b), et ledit au moins un miroir (4a, 4b) présente une rugosité de surface supérieure à un seuil à partir duquel la lumière infrarouge 3048084 24 diffusée par ledit au moins un miroir (4a, 4b) peut être détectée par le détecteur infrarouge de référence (3 b). 13. Capteur selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel la surface 5 réfléchissante (50) est plane. 14. Capteur selon la revendication 13, dans lequel les surfaces réfléchissantes (50) des premier et second éléments réfléchissants (5a, 5b) sont parallèles. 10 15. Capteur selon la revendication 14, dans lequel la partie de liaison (6a, 6b) s'étend transversalement entre les première et seconde extrémités (100, 101) suivant la normale aux surfaces réfléchissantes (50), à ± 3° près. 16. Capteur selon l'une des revendications 1 à 15, dans lequel la cavité optique (1) est dépourvue de lentilles. 17. Capteur selon l'une des revendications 1 à 16, dans lequel le gaz est sélectionné dans le groupe comportant le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, au moins un hydrocarbure, un hydrochlorofluorocarbure, un chlorofluorocarbure, le monoxyde d'azote, le dioxyde d'azote, le dioxyde de soufre, l'ozone. 18. Procédé de fabrication d'un capteur infrarouge non-dispersif pour détecter un gaz, comportant les étapes : 25 a) former une cavité optique (1) adaptée pour recevoir le gaz, et délimitée par : - des première et seconde extrémités (100, 101) opposées, et - une partie de liaison (6a, 6b) reliant les première et seconde extrémités (100, 101) ; b) agencer une source lumineuse (2) pour émettre une lumière infrarouge dans la 30 cavité optique (1) ; c) agencer au moins un détecteur infrarouge (3a, 3b) pour détecter la lumière infrarouge ; 3048084 d) agencer au moins un miroir (4a, 4b) dans la cavité optique (1) pour guider la lumière infrarouge vers ledit au moins un détecteur infrarouge (3a, 3b) ; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à former des premier et second éléments réfléchissants (5a, 5b) s'étendant respectivement aux 5 première et seconde extrémités (100, 101) de la cavité optique (1), et possédant un coefficient de réflexion de la lumière infrarouge supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. 19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'étape a) comporte les 10 étapes : a1) prévoir des premier et second substrats (500) d'un matériau, le matériau étant de préférence semi-conducteur, plus préférentiellement le silicium ; a2) évider chacun des premier et second substrats (500) de manière à former un fond (50) et à conserver une partie superficielle (6a, 6b) ; l'étape a2) étant de préférence 15 exécutée par une gravure ionique réactive ; a3) assembler les premier et second substrats (500) de sorte que : - les fonds (50) forment les première et seconde extrémités (100, 101) opposées de la cavité optique (1), - les parties superficielles (6a, 6b) conservées lors de l'étape a2) forment la partie de 20 liaison reliant les première et seconde extrémités (100, 101). 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel les premier et second éléments réfléchissants (5a, 5b) sont formés par un dépôt d'un matériau métallique sur les fonds (50) des premier et second substrats (500). 21. Procédé selon la revendication 19 ou 20, dans lequel ledit au moins un miroir (4a, 4b) agencé lors de l'étape d) est formé par un dépôt d'un matériau métallique sur un bord latéral d'une partie superficielle (6a, 6b) conservée lors de l'étape a2). 25 22. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'étape a) comporte les étapes : 3048084 26 a1) prévoir des premier et second moules comportant respectivement une empreinte de première et seconde pièces comportant chacune une embase (500) surmontée d'une partie superficielle (6a, 6b) ; a2) injecter un matériau plastique dans les premier et second moules de manière à 5 obtenir les première et seconde pièces ; a3) assembler les première et seconde pièces de sorte que : - les embases (500) forment les première et seconde extrémités (100, 101) opposées de la cavité optique (1), - les parties superficielles (6a, 6b) forment la partie de liaison reliant les première et 10 seconde extrémités (100, 101). 23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel les premier et second éléments réfléchissants (5a, 5b) sont formés par un dépôt d'un matériau métallique sur les embases (500) des première et seconde pièces. 15 24. Procédé selon la revendication 22 ou 23, dans lequel ledit au moins un miroir (4a, 4b) agencé lors de l'étape d) est formé par un dépôt d'un matériau métallique sur un bord latéral d'une partie superficielle (6a, 6b).