Brevet FR3158794A1 — publié le 20250801

L’invention concerne un dispositif d’analyse de gaz, comprenant : - une enceinte (300) étanche aux gaz, sous vide ou contenant une atmosphère inerte, - au moins un détecteur (100, 101, 102) de type NGD ou TCD agencé dans l’enceinte (300), - un circuit fluidique (110a, 110b, 111a, 111b, 112a, 112b) configuré pour faire circuler un gaz à analyser au travers du détecteur, - une interface de refroidissement (200) en contact thermique avec le détecteur (100, 101, 102), ladite interface étant couplée thermiquement à un dispositif de refroidissement (201) de sorte à refroidir le détecteur par conduction thermique. Figure pour l’abrégé : Fig 3 Dispositif d’analyse de gaz La présente invention concerne un dispositif d’analyse de gaz. ETAT DE LA TECHNIQUE Les dispositifs d’analyse de gaz comprennent un circuit fluidique adapté pour faire circuler un échantillon d’un gaz au travers d’un détecteur. Parmi les détecteurs, les détecteurs du type NGD (acronyme du terme anglo-saxon « Nano Gravimetric Detector », ou détecteur à gravimétrie nanométrique) sont particulièrement avantageux car ils permettent de concevoir des dispositifs d’analyse compacts et aisément transportables. Ces détecteurs utilisent des nano-systèmes électromécaniques, connus sous l’acronyme NEMS (pour « Nano ElectroMechanical System »). Les détecteurs NGD peuvent éventuellement être associés à des détecteurs TCD (acronyme du terme anglo-saxon « Thermal Conductivity Detector », ou détecteur de conductivité thermique, également appelé catharomètre). La détection d’espèces sous forme de traces dans un mélange gazeux est difficile à mettre en œuvre dans les dispositifs d’analyse de gaz connus. Dans des conditions habituelles d’utilisation, les détecteurs NGD permettent de détecter des molécules lourdes, d’un poids moléculaire supérieur ou égal à celui de l’hexane (C6), à des concentrations allant jusqu’à un ordre de grandeur inférieur au ppm (partie par million). Les détecteurs NGD sont en revanche moins performants pour la détection des molécules légères, notamment que les hydrocarbures avec un poids moléculaire inférieur ou égal à celui du pentane (C5), tels que le méthane, le CO 2 , le H 2 S ou l’hydrogène. Les détecteurs TCD permettent de détecter de telles molécules avec une concentration jusqu’à environ 1 ppm. Or, certaines applications, liées notamment au biométhane et à l’hydrogène, nécessitent de pouvoir détecter des molécules légères jusqu’à l’échelle du ppb (partie par milliard). Un premier enjeu est la sensibilité du détecteur vis-à-vis de l’espèce à détecter, c’est-à-dire la concentration à partir de laquelle le détecteur est apte à détecter ladite espèce. Chaque type de détecteur présente une sensibilité intrinsèque vis-à-vis d’une espèce donnée. Pour améliorer la sensibilité d’un détecteur, il est connu de procéder à une étape de préconcentration de l’échantillon, afin d’augmenter la concentration de l’espèce dans l’échantillon. Cependant, une telle étape de préconcentration est complexe et il est donc souhaitable de s’en affranchir. Un deuxième enjeu est la spécificité du détecteur, c’est-à-dire sa capacité à fournir une réponse spécifique à l’espèce visée par rapport à d’autres espèces contenues dans le mélange gazeux. La sensibilité des détecteurs NGD et TCD augmentant en sens inverse de la température, il peut être envisagé de les refroidir afin d’augmenter leur sensibilité. Cependant, un tel refroidissement est susceptible de perturber le fonctionnement du dispositif d’analyse. En effet, des espèces contenues dans le gaz à analyser, notamment l’eau, sont susceptibles de se condenser sous l’effet de ce refroidissement. Une telle condensation peut d’une part perturber la détection et d’autre part engendrer des courts-circuits dans le circuit électrique du détecteur. Un but de l’invention est donc de concevoir un dispositif de gaz qui permette de détecter une ou plusieurs espèces sous forme de traces dans un gaz. A cet effet, l’invention propose un dispositif d’analyse de gaz, comprenant : - une enceinte étanche aux gaz, sous vide ou contenant une atmosphère inerte, - au moins un détecteur de type NGD ou TCD agencé dans l’enceinte, - un circuit fluidique configuré pour faire circuler un gaz à analyser au travers du détecteur, - une interface de refroidissement en contact thermique avec le détecteur, ladite interface étant couplée thermiquement à un dispositif de refroidissement de sorte à refroidir le détecteur par conduction thermique. Grâce à ce dispositif, on peut contrôler la température du détecteur pour optimiser sa sensibilité vis-à-vis de l’espèce à détecter et ce, dans une large gamme de températures. Le fait de placer le détecteur dans une enceinte sous vide ou comprenant une atmosphère inerte permet d’éviter le phénomène de condensation de l’eau ou, le cas échéant, d’autres espèces contenues dans le gaz. Le fonctionnement du détecteur n’est donc pas altéré par les basses températures. Selon d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention, considérées seules ou en combinaison : - l’enceinte est pourvue de passe-cloisons assurant un passage étanche du circuit fluidique au travers de la paroi de l’enceinte ; - la paroi de l’enceinte est pourvue d’au moins un connecteur électrique étanche assurant une connexion électrique avec le détecteur ; - l’enceinte est sous vide et le circuit fluidique comprend un évent débouchant dans l’enceinte en aval du détecteur ; - le dispositif comprend en outre une pompe à vide connectée fluidiquement à l’enceinte et/ou à une sortie du circuit fluidique ; - le circuit fluidique comprend une source de gaz sous pression en amont du détecteur ; - le dispositif comprend en outre un élément chauffant configuré pour chauffer le détecteur ; - le dispositif de refroidissement est sélectivement mobile par rapport à l’interface de refroidissement entre : (i) une position active dans laquelle le dispositif de refroidissement est en liaison thermique avec l’interface de refroidissement, et (ii) une position neutre dans laquelle le dispositif de refroidissement est thermiquement découplé de l’interface de refroidissement ; - le dispositif comprend un détecteur NGD et un détecteur TCD agencés dans l’enceinte dans le même circuit fluidique ; - le dispositif comprend deux détecteurs NGD agencés dans l’enceinte dans deux circuits fluidiques distincts ; - le dispositif de refroidissement comprend un moteur de Stirling ou un moteur de Joule-Thomson, et un doigt froid reliant thermiquement ledit moteur à l’interface de refroidissement ; - le moteur est agencé à l’extérieur de l’enceinte, le doigt froid traversant la paroi de l’enceinte, la paroi de l’enceinte étant pourvue d’un joint d’étanchéité autour du doigt froid ; - le dispositif de refroidissement comprend un élément Peltier ; - le dispositif comprend en outre une colonne de chromatographie agencée dans le circuit fluidique en amont du détecteur ; - la colonne de chromatographie est en contact thermique avec l’interface de refroidissement ; - le circuit fluidique comprend un piège à impuretés agencé dans l’enceinte en contact thermique avec l’interface de refroidissement en amont du détecteur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annotés, sur lesquels : - la FIG. 1 est un schéma de principe d’un détecteur NGD ; - la FIG. 2 présente différentes valeurs de la limite de détection du détecteur NGD en fonction de la température pour différentes espèces ; - la FIG. 3 illustre une première forme d’exécution du dispositif d’analyse de gaz ; - la FIG. 4 illustre une deuxième forme d’exécution du dispositif d’analyse de gaz ; - la FIG. 5 illustre une troisième forme d’exécution du dispositif d’analyse de gaz. Pour des raisons de lisibilité des figures, les éléments du dispositif ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle. DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION Le dispositif d’analyse de gaz comprend une chaîne d’acquisition comprenant au moins un détecteur de type NGD ou TCD, un circuit fluidique adapté pour faire circuler un gaz à analyser dans ledit détecteur, et un dispositif de refroidissement configuré pour refroidir le détecteur à une température inférieure à la température ambiante. Dans le présent texte, la température ambiante est définie comme étant de l’ordre de 25°C et la pression atmosphérique est définie comme étant de l’ordre de 10 5 Pa. Dans la suite du texte, sauf indication contraire, le terme « détecteur » désigne indifféremment un détecteur NGD ou un détecteur TCD. Un avantage des détecteurs NGD et TCD est qu’ils permettent une mesure non destructive, ce qui permet de les agencer en série dans un même circuit fluidique. Le dispositif d’analyse de gaz peut ainsi comprendre à la fois un détecteur NGD et un détecteur TCD. Chaîne d’acquisition La chaîne d’acquisition comprend au moins un détecteur de type NGD et/ou TCD, une alimentation électrique pour activer le détecteur et un processeur connecté électriquement au détecteur pour recevoir le signal de sortie du détecteur et mettre en œuvre un traitement dudit signal pour mesurer une variation de comportement liée à une interaction du détecteur avec une ou plusieurs espèces contenues dans le mélange de gaz. Détecteur NGD De manière connue en elle-même, le détecteur NGD comprend au moins un résonateur NEMS. Le résonateur se présente sous la forme d’une poutre dont au moins une surface principale est recouverte d’une couche fonctionnelle qui présente une affinité chimique avec les espèces d’intérêt. Selon les applications visées, la couche fonctionnelle peut être polaire ou apolaire. Eventuellement, le détecteur peut comprendre plusieurs résonateurs, comprenant la même couche fonctionnelle ou une couche fonctionnelle différente, choisie en fonction des espèces d’intérêt. La poutre est suspendue par rapport à un substrat à une de ses extrémités (l’autre extrémité de la poutre étant libre), ou à ses deux extrémités. A titre purement indicatif, les dimensions de la poutre d’un tel résonateur sont de l’ordre de quelques micromètres en longueur, de quelques centaines de nanomètres en largeur, et d’une centaine de nanomètres d’épaisseur. Ainsi, selon un mode de réalisation donné à titre d’exemple, la poutre présente une longueur de 1 à 100 µm, une largeur de 50 à 500 nm voire de quelques µm et une épaisseur de 50 à 500 nm. Le résonateur est asservi à un dispositif électronique de lecture configuré pour entraîner la poutre en vibration à sa fréquence de résonance et pour mesurer une variation de ladite fréquence de résonance sous l’effet de l’adsorption ou de la désorption d’une espèce par la couche fonctionnelle. Lorsqu’une espèce d’intérêt est adsorbée sur la couche fonctionnelle (ou désorbée), la masse effective de la poutre est modifiée, ce qui provoque une variation de la fréquence de résonance du résonateur. Ainsi, la mesure de la variation de la fréquence de résonance par le système de lecture permet de mesurer les variations de masse du résonateur et d’en déduire la concentration de l’espèce dans le mélange de gaz. La fabrication d’un résonateur NEMS est connue en elle-même et ne nécessite donc pas d’être décrite en détail dans le présent texte. On pourra notamment se référer aux documents [Mile2010], EP 2 008 965, WO 2012/034990 et WO 2012/034951, qui décrivent des résonateurs NEMS susceptibles d’être mis en œuvre dans un détecteur selon l’invention. On notera que, au lieu d’un unique résonateur NEMS, le détecteur peut comprendre un ou plusieurs réseaux de résonateurs NEMS. On pourra se reporter au document WO 2014/053575 pour la description d’un réseau de résonateurs NEMS pouvant être mis en œuvre dans un détecteur selon la présente invention. Dans le cas où plusieurs réseaux de résonateurs NEMS sont employés au sein du détecteur, il est possible de fonctionnaliser ces réseaux avec une couche fonctionnelle différente d’un réseau à l’autre. Bien que l’on utilise dans la suite du texte le terme « résonateur NEMS » au singulier, il est entendu que la description s’applique également à une pluralité de résonateurs NEMS, agencés ou non en réseau. La FIG. 1 est une vue au microscope électronique à balayage d’un résonateur NEMS susceptible d’être mis en œuvre dans un détecteur NGD 100. Ledit résonateur est avantageusement formé sur un substrat 1 semi-conducteur, par exemple de silicium. Le substrat 1 est avantageusement recouvert d’une couche électriquement isolante (par exemple, en oxyde de silicium) et d’une couche de silicium, pour former un substrat de type silicium sur isolant (SOI, acronyme du terme anglo-saxon « Silicon On Insulator »). Le résonateur comprend une poutre 2. La poutre 2 est suspendue par rapport au substrat support 1, en étant encastrée à ses extrémités 2a, 2b dans une partie du substrat en saillie par rapport au plan du substrat qui s’étend sous la poutre. De manière connue en elle-même, une telle poutre peut être formée dans la couche de silicium, au moyen d’une gravure permettant de délimiter la poutre et d’éliminer la partie de la couche électriquement isolante située sous la poutre, afin de libérer celle-ci. De part et d’autre de la poutre s’étendent deux jauges de contrainte 3, par exemple piézorésistives, qui sont également suspendues par rapport au substrat 1. Avantageusement, lesdites jauges sont, comme la poutre, gravées dans le substrat SOI et présentent au moins un plan en commun avec la poutre. Ces jauges sont avantageusement en matériau semi-conducteur dopé, présentant de préférence une concentration en dopants supérieure à 10 19 atomes/cm 3 . De préférence, ledit matériau semi-conducteur dopé est du silicium dopé. L’intersection entre chacune des jauges et la poutre se trouve à une distance déterminée de la région d’encastrement de la poutre, choisie pour maximiser la contrainte exercée sur la jauge lors de la déflexion de la poutre. Chacune des jauges 3 est reliée à une électrode 30, lesdites électrodes permettant l’application respectivement de potentiels constants de signes opposés. Dans d’autres modes de réalisation du résonateur, il est possible de n’employer qu’une jauge de contrainte en matériau semi-conducteur dopé. Le résonateur comprend en outre un dispositif d’actionnement électrostatique de la poutre qui, comme représenté ici, peut comprendre deux électrodes 4 s’étendant dans le même plan que la poutre et disposées de part et d’autre de celle-ci, à une distance déterminée. Les électrodes 4 sont destinées à recevoir respectivement un signal électrique d’excitation et un signal de signe opposé, et constituent donc deux entrées du résonateur. Sous l’application d’un signal électrique présentant une fréquence correspondant à la fréquence de résonance à vide de la poutre, la poutre est entraînée en vibration dans un plan parallèle au substrat. Par fréquence de résonance à vide de la poutre, on entend la fréquence de résonance de la poutre en l’absence du mélange de gaz à analyser. Selon une forme d’exécution, la mesure de la variation de résistance électrique des jauges piézorésistives est effectuée entre l’extrémité encastrée de la poutre et la jonction entre la poutre et les jauges. Le signal de sortie du résonateur est ainsi fourni à une électrode de connexion 5 située au niveau de chaque extrémité encastrée de la poutre, en vue de la lecture dudit signal. Cette méthode de mesure n’est cependant pas exclusive et le signal de sortie peut être fourni par d’autres moyens ; par exemple, il est possible d’appliquer une tension de polarisation au niveau de l’électrode et de mesurer la tension aux bornes de l’ensemble des deux jauges pour en déduire la variation de leur résistance électrique L’homme du métier pourra donc ajuster la conception de la polarisation de la(les) jauge(s) de contrainte et de la mesure de leur réponse sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Par ailleurs, on pourra utiliser un autre mode d’actionnement sans sortir du champ de l’invention. De manière particulièrement avantageuse, le résonateur NEMS peut être formé sur une puce de quelques millimètres de côté, ladite puce pouvant être embarquée sur un circuit imprimé comme cela sera décrit en détail plus bas. Le résonateur est agencé dans le circuit fluidique de sorte à être exposée au gaz à analyser. L’adsorption d’une ou plusieurs molécules d’une espèce donnée a pour effet d’augmenter la masse du résonateur et par conséquent de diminuer sa fréquence de résonance, qui est mesurée par les jauges de contrainte. La sensibilité d’un tel détecteur est d’autant plus grande que le nombre d’atomes de carbone dans l’espèce à analyser est grande. La sensibilité du détecteur est par ailleurs d’autant plus grande que la température à laquelle il est exposé est basse. La réponse du détecteur NGD à une espèce donnée peut être modélisée par la formule : où A p est l’aire du pic de l’espèce considérée, C inj M w est la concentration massique de l’espèce dans l’échantillon, α est une constante liée à la géométrie du détecteur NGD et au débit de l’échantillon, ΔH 0 est l’enthalpie standard d’adsorption pour un soluté donné, ΔS 0 est l’entropie standard d’adsorption pour un soluté donné, T est la température et R est la constante universelle des gaz parfaits. La FIG. 2 illustre ainsi la limite de détection LD (exprimée en mol) du détecteur NGD de la FIG. 1 pour différentes molécules présentant de 3 à 6 atomes de carbone, dont des alcanes linéaires (n-C4, n-C5, n-C6) et des alcanes ramifiés (i-C4, i-C5), en fonction de la température T (°C), extrapolée à partir de mesures réalisées à une température de 50°C. La ligne en pointillés indique la limite de détection d’un détecteur TCD. On observe que la limite de détection du détecteur NGD diminue avec la température pour l’ensemble des espèces, ce qui montre l’intérêt de refroidir fortement le détecteur NGD pour améliorer sa sensibilité aux espèces légères. On peut ainsi obtenir une détection de certaines espèces jusqu’à une concentration de l’ordre du ppb. Détecteur TCD De manière connue en elle-même, un détecteur TCD comprend un fil électriquement conducteur traversé par un courant électrique qui le chauffe par effet Joule. Le détecteur TCD qui est placé dans le circuit fluidique pour exposer le fil chauffé au flux de gaz à analyser. La sensibilité du détecteur TCD dépend également de la température. En effet, le refroidissement du détecteur augmente le gradient thermique entre la masse thermique du détecteur et le fil conducteur chauffé par le courant électrique. Cela augmente la variation de la conductivité électrique du fil en fonction des espèces présentes dans le flux de gaz auquel le fil est exposé. Enceinte L’enceinte représente un volume hermétiquement fermé étanche aux gaz, de dimensions adaptées pour contenir le(s) détecteur(s) devant être refroidi(s). Du fait de la compacité des détecteurs NGD et TCD, l’enceinte peut présenter des dimensions réduites, par exemple un volume de l’ordre de quelques cm 3 ou dizaines de cm 3 , ce qui permet de l’intégrer dans un appareil de mesure portatif. L’enceinte comprend des passages traversants pour le circuit fluidique et pour les liaisons électriques de la chaîne d’acquisition, ces passages étant rendus étanches aux gaz par des dispositifs d’étanchéité adaptés. A cet effet, la paroi de l’enceinte est pourvue de passe-cloisons permettant de passer le conduit d’amenée de gaz au détecteur et, le cas échéant, le conduit de sortie de gaz du détecteur. Par ailleurs, la paroi de l’enceinte est pourvue de connecteurs électriques étanches permettant d’assurer une liaison électrique entre la partie du circuit électrique agencée à l’intérieur de l’enceinte et la partie du circuit électrique agencée à l’extérieur de l’enceinte. Dans certains modes de réalisation, l’enceinte peut être tirée au vide, jusqu’à une pression de l’ordre de 1.10 -4 Pa à 0,01 Pa. Le vide peut être appliqué de manière permanente, le détecteur étant enfermé dans l’enceinte lors de sa fabrication et scellé pour maintenir le vide. De manière alternative, le vide peut être appliqué de manière temporaire, pendant l’utilisation du dispositif d’analyse. Dans ce cas, l’enceinte est reliée fluidiquement à une pompe à vide qui est actionnée lors des phases d’analyse. Dans d’autres modes de réalisation, l’enceinte contient une atmosphère inerte, par exemple de l’argon ou de l’azote. L’utilisation du vide ou d’une atmosphère inerte permet en particulier de ne pas enfermer dans l’enceinte des molécules d’eau ou d’autres espèces susceptibles de se condenser lors du refroidissement du détecteur. Circuit fluidique Le circuit fluidique est agencé de sorte à faire passer le gaz à analyser au travers du détecteur. Pour cela, une différence de pression doit être assurée entre l’entrée et la sortie du détecteur, la pression en amont du détecteur devant être supérieure à la pression en aval du détecteur. Une telle différence de pression peut être obtenue par différents moyens. Lorsque l’enceinte est sous vide, la sortie du détecteur peut déboucher directement dans l’enceinte par un évent. Lorsque l’enceinte n’est pas sous vide, la sortie du détecteur peut être reliée fluidiquement à une pompe à vide afin d’aspirer le gaz. De manière alternative ou complémentaire, le gaz à analyser peut être un gaz sous pression ou être entraîné par un gaz porteur sous pression. L’utilisation ou non d’un gaz porteur dépend du mélange de gaz à analyser. Dans certains modes de réalisation, le gaz porteur peut être un gaz inerte, tel que de l’argon, de l’azote ou de l’hélium. Dans d’autres modes de réalisation, le gaz porteur peut être de l’air ambiant, présent à l’extérieur de l’enceinte. De préférence, le gaz porteur est pur. Ceci permet d’éviter de perturber la mesure avec l’adsorption d’impuretés sur le détecteur NGD refroidi, qui engendre un bruit de fond dans le signal de réponse du détecteur. Cependant, comme exposé plus bas, même si le gaz porteur (notamment lorsqu’il s’agit de l’air ambiant) contient de l’eau ou des impuretés, il est possible de filtrer ou de piéger ces impuretés avant leur entrée dans le détecteur. Chaîne de refroidissement La chaîne de refroidissement comprend un dispositif de refroidissement capable d’atteindre des températures suffisamment basses pour une sensibilité optimale du détecteur, une interface en contact avec le détecteur pour refroidir celui-ci par conduction thermique, et une liaison thermique entre le dispositif de refroidissement et l’interface de refroidissement. L’interface de refroidissement se présente par exemple sous la forme d’un plateau sur lequel on dispose le détecteur. L’interface de refroidissement peut former une partie de la paroi de l’enceinte ou être entièrement incluse dans l’enceinte. Le dispositif de refroidissement est conçu pour amener le détecteur à une température allant jusqu’à une température inférieure ou égale à -100°C, de préférence inférieure ou égale à -150°C, et de manière encore préférée inférieure ou égale à -200°C. Différents dispositifs de refroidissement, qui sont connus en eux-mêmes, peuvent être utilisés. Le choix du dispositif de refroidissement peut être fait en fonction de la température à atteindre et/ou de l’encombrement disponible pour mettre en place ledit dispositif de refroidissement. Selon une première forme d’exécution, le dispositif de refroidissement comprend un ou plusieurs éléments Peltier en liaison thermique avec l’interface de refroidissement. Par exemple, si l’interface se présente sous la forme d’un plateau thermiquement conducteur, le ou les élément(s) Peltier peuvent être agencés de sorte que leur face froide soit en contact avec la face du plateau opposée au détecteur, ou avec une face latérale. Selon une deuxième forme d’exécution, le dispositif de refroidissement comprend un moteur de type Stirling. La liaison thermique entre le moteur et l’interface de refroidissement est alors assurée par un doigt froid. Selon une troisième forme d’exécution, le dispositif de refroidissement comprend un moteur de type Joule-Thomson. La liaison thermique entre le moteur et l’interface de refroidissement est alors assurée par un doigt froid. Par exemple, si l’interface se présente sous la forme d’un plateau thermiquement conducteur, le doigt froid peut être en contact avec la face du plateau opposée au détecteur, ou une face latérale. Dans certains modes de réalisation, la liaison thermique peut être permanente. Dans d’autres modes de réalisation, la liaison thermique peut être interrompue sélectivement. A cet effet, le dispositif d’analyse comprend un mécanisme permettant de découpler l’interface de refroidissement du dispositif de refroidissement. Par exemple, un tel mécanisme peut comprendre un actionneur permettant de déplacer le moteur Stirling ou Joule-Thomson et/ou le doigt froid par rapport à l’interface de refroidissement, de sorte à créer un espace libre entre le doigt froid et l’interface de refroidissement. Le dispositif de refroidissement comprend alors une position active dans laquelle l’interface de refroidissement est en liaison thermique avec le dispositif de refroidissement, et une position neutre dans laquelle le dispositif de refroidissement est thermiquement découplé de l’interface de refroidissement. Pour minimiser le volume de l’enceinte, le dispositif de refroidissement est avantageusement situé à l’extérieur de l’enceinte. Notamment, dans le cas où le dispositif de refroidissement comprend un moteur Stirling ou Joule-Thomson, le moteur est agencé à l’extérieur de l’enceinte et le doigt froid traverse la paroi de l’enceinte. L’étanchéité de l’enceinte est assurée par un joint agencé autour du doigt froid au niveau de son passage au travers de la paroi. Elément chauffant De manière particulièrement avantageuse, le dispositif d’analyse comprend en outre un élément chauffant adapté pour chauffer le détecteur. L’élément chauffant peut être agencé dans l’enceinte, au plus près du détecteur. Un tel chauffage peut être par exemple utile pour nettoyer le détecteur après une analyse, le chauffage permettant de désorber les espèces adsorbées sur le détecteur afin de les évacuer du circuit fluidique par un balayage d’un flux d’un gaz inerte. Par ailleurs, l’élément chauffant procure davantage de versatilité au dispositif d’analyse en permettant d’effectuer aussi des mesures à une température supérieure à la température ambiante. Le dispositif d’analyse dispose donc d’une large gamme de températures, ce qui le rend apte à la détection d’un grand nombre d’espèces différentes et/ou présentant des concentrations différentes. Lorsqu’un tel élément chauffant est présent, la liaison thermique entre le dispositif de refroidissement et l’interface de refroidissement est avantageusement réversible. En effet, le dispositif de refroidissement est susceptible d’être endommagé par la chaleur et il est donc préférable de l’éloigner de l’élément chauffant lors du fonctionnement de celui-ci. Détection différentielle Outre la masse effective du résonateur, la fréquence de résonance du résonateur NEMS dépend également de la température du détecteur, du débit du gaz porteur et d’autres facteurs exogènes. De ce fait, la ligne de base du signal de mesure varie avec la température. Il y a donc une superposition entre le signal utile à la mesure (i.e. les variations de fréquence de résonance du résonateur NEMS liées à une adsorption/désorption du gaz) et un signal de fond (variation de température du résonateur NEMS, et autres facteurs exogènes faisant varier la fréquence de résonance du résonateur) non utile. De manière avantageuse, on met donc en œuvre une lecture dite différentielle du résonateur NEMS qui permet de réduire ces variations indépendantes de la variation de masse créée par adsorption d’une espèce d’intérêt et faire ressortir uniquement les variations de la fréquence de résonance du résonateur NEMS par adsorption/désorption du gaz. A cet effet, on peut disposer dans l’enceinte deux détecteurs NGD (ou, si un détecteur TCD est associé au détecteur NGD, deux couples formés chacun d’un détecteur NGD et d’un détecteur TCD), en vue de mesurer simultanément au cours de la même phase d’analyse la variation de fréquence de résonance de deux résonateurs en différentiel. Ainsi, un détecteur NGD est agencé sur une voie d’analyse et mesure donc la combinaison additive des différents pics d’espèces et de tout autre phénomène exogène. L’autre détecteur NGD est agencé sur une voie de référence dans laquelle ne circule pas le gaz à analyser et ne mesure donc que les phénomènes exogènes. Le détecteur de référence peut être à la pression de l’enceinte ou à la pression atmosphérique (c’est-à-dire la pression à l’extérieur de l’enceinte), par l’intermédiaire de capillaires débouchant hors de l’enceinte. Grâce à une électronique différentiant les signaux de mesure issus des deux détecteurs, on ne conserve donc que les signaux issus de l’adsorption/désorption des différents pics de gaz. Optimisation de la spécificité du détecteur Dans le cas de mélanges de gaz simples, le détecteur peut présenter une spécificité suffisante par rapport aux espèces à détecter pour ne pas nécessiter de séparation avant l’introduction dans le détecteur. Dans ce cas, il n’est donc pas nécessaire d’inclure une étape préalable de séparation des constituants du mélange. Dans d’autres situations, notamment dans le cas de mélanges complexes, il peut être avantageux, pour augmenter la spécificité du détecteur, de séparer les espèces contenues dans le mélange de gaz. Une séparation particulièrement efficace est la séparation par chromatographie. A cet effet, on dispose au moins une colonne de chromatographie dans le circuit fluidique en amont du détecteur. Colonne de chromatographie La colonne de chromatographie peut être n’importe quelle colonne disponible sur le marché adaptée aux constituants d’intérêt du mélange. La colonne peut être réalisée sur un substrat, par exemple en silicium, dans lequel un cheminement pour le gaz à analyser est gravé. Ce type de colonne permet une miniaturisation et un agencement particulièrement compact. De manière alternative, la colonne peut être une colonne de chromatographie capillaire, par exemple une colonne capillaire en silice fondue comportant un revêtement fonctionnel (appelé habituellement ‘phase stationnaire’) sur sa surface intérieure. La colonne peut être enroulée sur elle-même, par exemple sous la forme d’une bobine, pour présenter une compacité appropriée. La colonne de chromatographie peut être agencée dans la même enceinte que le détecteur. En particulier, la colonne peut être agencée en contact thermique avec l’interface de refroidissement. En effet, le refroidissement favorise l’adsorption des espèces dans la colonne et permet ainsi une meilleure séparation. La colonne de chromatographie peut également être agencée hors de l’enceinte. Dans ce cas, la colonne de chromatographie peut être portée à une température appropriée par un dispositif de chauffage ou de refroidissement indépendant. Piège à impuretés Lorsque le gaz circulant dans le circuit fluidique contient de l’eau, qui est susceptible de condenser en raison des basses températures auxquelles est exposé le détecteur, ou des impuretés susceptibles d’être adsorbées par le détecteur et d’affecter la précision des mesures, il est avantageux de piéger l’eau et/ou ces impuretés en amont du détecteur. A cet effet, le circuit fluidique peut comprendre un piège configuré pour retenir, notamment par adsorption ou condensation, les impuretés ou espèces indésirables. Le piège présente avantageusement une surface d’échange aussi grande que possible exposée au mélange de gaz circulant dans le circuit fluidique. Pour optimiser la compacité du piège tout en procurant une surface d’échange suffisamment grande, le piège peut se présenter sous la forme d’un canal agencé en serpentin. De manière particulièrement avantageuse, le piège est disposé en contact avec l’interface de refroidissement. Ainsi, le piège favorise la condensation des impuretés sur la surface d’échange. Il est ainsi possible d’utiliser un gaz porteur présentant une faible pureté, tel que de l’air ambiant. En particulier, le piège permet d’éliminer l’humidité généralement présente dans l’air ambiant et pouvant fortement impacter les analyses de gaz. Dans le cas où les espèces à détecter sont en faible concentration dans le gaz à analyser, le piège permet avantageusement de réduire la concentration des impuretés à un niveau inférieur d'au moins un ordre de grandeur à la concentration des espèces à détecter. Un tel piège peut être remplacé par ou combiné à un filtre adapté pour retenir les impuretés en amont du détecteur. Conclusion – Fonctionnalités du dispositif d’analyse de gaz Comme exposé ci-dessus, le dispositif de refroidissement est utilisé au moins pour refroidir le détecteur, ce qui permet d’en augmenter la sensibilité. Cependant, il peut avantageusement remplir des fonctions additionnelles dans le dispositif d’analyse de gaz. Ces fonctions sont optionnelles et peuvent être mises en œuvre séparément ou de manière combinée selon les éléments présents dans le dispositif de gaz, en vue notamment d’augmenter la spécificité du détecteur : - refroidissement de la colonne de chromatographie ; - formation du piège froid permettant de piéger l’eau ou les impuretés par adsorption en amont du détecteur. Dans la mesure où le refroidissement du détecteur peut causer une adsorption non réversible de certaines espèces qui peuvent ainsi s’accumuler dans le détecteur, le dispositif de refroidissement est avantageusement combiné à l’élément chauffant qui favorise la désorption des espèces. Les espèces désorbées peuvent être évacuées du circuit fluidique par la circulation d’un gaz porteur, de préférence pur, dans le circuit fluidique, entre des analyses successives. Le chauffage permet donc de reconditionner périodiquement le dispositif d’analyse. Dans certaines applications, le dispositif selon l’invention peut être utilisé de manière autonome. Dans d’autres applications, le dispositif selon l’invention peut être couplé ou intégré à un autre dispositif d’analyse de gaz, par exemple comprenant une colonne de chromatographie, un détecteur NGD et/ou un détecteur TCD. A cet effet, il faut prévoir une liaison fluidique, par exemple sous la forme de capillaires, pour relier l’entrée du détecteur du dispositif selon l’invention à la sortie de la colonne de chromatographie. Le fait d’avoir plusieurs détecteurs NGD et/ou TCD, dont au moins un premier détecteur NGD est refroidi par l’interface de refroidissement dans l’enceinte selon l’invention, et au moins un second détecteur NGD ou un détecteur TCD est hors de l’enceinte et découplé thermiquement du premier détecteur NGD, permet d’exploiter les performances de ces capteurs pour une grande variété d’espèces, en optimisant la sensibilité de chaque détecteur en fonction de la température pour chaque espèce à détecter. Naturellement, les différents modes de réalisation et exemples décrits dans le présent texte peuvent être combinés selon les spécificités de l’analyse à effectuer. Exemples La FIG. 3 illustre une première forme d’exécution du dispositif d’analyse de gaz configuré pour permettre une analyse différentielle. Deux détecteurs NGD 101, 102 sont agencés sur un circuit imprimé 103. Chaque détecteur est connecté fluidiquement à un capillaire d’entrée 111a, 112a et un capillaire de sortie 111b, 112b afin de faire circuler le gaz à analyser au travers de l’un des détecteurs et un gaz inerte au travers de l’autre détecteur. Le circuit imprimé 103 est placé en contact avec un plateau 200 formant l’interface de refroidissement. Le plateau est relié thermiquement à un moteur de Stirling 201 par l’intermédiaire d’un doigt froid 202. Le plateau supportant les détecteurs est agencé dans une enceinte 300 étanche aux gaz. Lors d’une analyse, l’enceinte est tirée au vide par une pompe à vide P avec laquelle elle est en liaison fluidique. Les capillaires d’entrée 111a, 112a des détecteurs sont en liaison fluidique avec une source de gaz sous pression (non représentée) agencée à l’extérieur de l’enceinte 300, et les capillaires de sortie 111b, 112b débouchent à l’extérieur de l’enceinte 300. Les capillaires 111a, 112a, 111b, 112b traversent la paroi de l’enceinte au moyen de passe-cloisons 113 montés de manière étanche dans une ouverture respective de l’enceinte. L’alimentation électrique des détecteurs et le système de traitement (non illustrés) sont agencés à l’extérieur de l’enceinte 300. La connexion électrique entre les détecteurs et les éléments de la chaîne d’acquisition extérieurs à l’enceinte est assurée par un connecteur électrique 400 agencé de manière étanche dans une ouverture de l’enceinte et reliée aux détecteurs 101, 102 par une liaison électrique 401. Le moteur de Stirling 201 est agencé à l’extérieur de l’enceinte 300. L’enceinte est pourvue d’un orifice de passage du doigt froid 202. Un joint d’étanchéité 203 est agencé entre le doigt froid et la paroi de l’enceinte pour assurer l’étanchéité aux gaz de l’enceinte. La FIG. 4 illustre une deuxième forme d’exécution du dispositif d’analyse de gaz configuré pour permettre une analyse différentielle. Par rapport au dispositif de la FIG. 3 , les capillaires de sortie des détecteurs débouchent directement dans l’enceinte. Ainsi, le gaz à analyser et le gaz neutre sont aspirés depuis l’entrée du circuit fluidique par la pompe à vide. Il n’est donc pas nécessaire d’utiliser une source de gaz sous pression pour faire circuler les gaz au travers des détecteurs. Ce principe permet aussi de simplifier l’assemblage du dispositif puisqu’il n’est pas nécessaire de prévoir des passe-cloison pour le passage des capillaires de sortie. Les autres éléments du dispositif sont identiques à ceux du dispositif de la FIG. 3 et ne sont donc pas décrits à nouveau. La FIG. 5 illustre une troisième forme d’exécution du dispositif d’analyse de gaz. Le détecteur NGD 100 est formé dans un substrat de silicium 1. Le substrat est en contact solidaire avec un plateau conducteur de chaleur 200 formant l’interface de refroidissement. Ledit plateau forme en outre une partie de l’enceinte 300 dans laquelle est agencé le détecteur. Le résonateur NEMS 2 destiné à être mis en contact avec le gaz à analyser est agencé d’un premier côté du substrat 1. Le résonateur se situe dans un premier volume 302 délimité par le substrat 1 et un couvercle en verre 301. Le couvercle en verre 301 est scellé au substrat en silicium 1, par exemple par un joint de colle. Le couvercle est étanche aux gaz et forme un bon isolant thermique afin d’isoler thermiquement le volume intérieur. Le premier volume comprend une entrée de gaz 110a et une sortie de gaz 110b et forme ainsi une partie du circuit fluidique 110. L’entrée 110a et la sortie 110b de gaz peuvent être fluidiquement reliées à des capillaires (non représentés) pour acheminer et évacuer le gaz à analyser. Le substrat 1 comprend en outre des connexions électriques 402 pour alimenter électriquement le détecteur 100. Les connexions électriques 402 sont liées par des câbles 401 à des connecteurs électriques étanches 400 agencés dans la paroi de l’enceinte 300. Un second volume 303, fluidiquement isolé du premier volume 302, entoure les connexions électriques 402, les câbles 401 et la face intérieure des connecteurs électriques 400. Le second volume 303 est mis sous vide lors de la fabrication du dispositif et ensuite hermétiquement fermé. De manière alternative, le second volume est rempli avec un gaz inerte lors de la fabrication du dispositif et hermétiquement fermé. L’agencement des éléments électriques 400, 401, 402 sous vide ou sous atmosphère inerte permet d’éviter une condensation d’humidité sur ces éléments lors du refroidissement du détecteur 100 et du plateau 200. Cela permet d’éviter des courts-circuits électriques. Naturellement, les exemples présentés ci-dessus sont fournis uniquement à titre illustratif et non limitatif. Dispositif d’analyse de gaz, comprenant : - une enceinte (300) étanche aux gaz, sous vide ou contenant une atmosphère inerte, - au moins un détecteur (100, 101, 102) à gravimétrie nanométrique (NGD) et/ou un détecteur de conductivité thermique (TCD) agencé dans l’enceinte (300), - un circuit fluidique (110a, 110b, 111a, 111b, 112a, 112b) configuré pour faire circuler un gaz à analyser au travers du détecteur, - une interface de refroidissement (200) en contact thermique avec le détecteur (100, 101, 102), ladite interface étant couplée thermiquement à un dispositif de refroidissement (201) de sorte à refroidir le détecteur par conduction thermique. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’enceinte est sous vide et le circuit fluidique comprend un évent débouchant dans l’enceinte en aval du détecteur. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, comprenant en outre une pompe à vide connectée fluidiquement à l’enceinte et/ou à une sortie du circuit fluidique. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit fluidique comprend une source de gaz sous pression en amont du détecteur. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant en outre un élément chauffant configuré pour chauffer le détecteur. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de refroidissement est sélectivement mobile par rapport à l’interface de refroidissement entre : une position active dans laquelle le dispositif de refroidissement est en liaison thermique avec l’interface de refroidissement, et une position neutre dans laquelle le dispositif de refroidissement est thermiquement découplé de l’interface de refroidissement. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant un détecteur NGD et un détecteur TCD agencés dans l’enceinte dans le même circuit fluidique. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant deux détecteurs NGD agencés dans l’enceinte dans deux circuits fluidiques distincts. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif de refroidissement comprend un moteur de Stirling ou un moteur de Joule-Thomson (201), et un doigt froid (202) reliant thermiquement ledit moteur à l’interface de refroidissement (200). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le dispositif de refroidissement comprend un élément Peltier. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant en outre une colonne de chromatographie agencée dans le circuit fluidique en amont du détecteur. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la colonne de chromatographie est en contact thermique avec l’interface de refroidissement. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel le circuit fluidique comprend un piège à impuretés agencé dans l’enceinte en contact avec l’interface de refroidissement en amont du détecteur.