Brevet FR3067812A1 (20181221)

REVENDICATIONS1. Dispositif photoacoustique (10, 10') de détection de gaz comportant : - une cavité photoacoustique (11, 11-1, 11-2) ayant une paroi latérale (12) s'étendant entre une première extrémité (13) et une deuxième extrémité (14) et présentant une surface interne (12a) et une surface externe (12b) ; - une source de lumière (S) apte à émettre un rayonnement lumineux fournissant une énergie d'excitation à un gaz contenu dans la cavité photoacoustique (11), le rayonnement lumineux étant modulé à une pulsation co, la source de lumière (S) étant couplée à la première extrémité (13) de la cavité photoacoustique (11) ; - un microphone (M) couplé à la paroi latérale (12) de la cavité photoacoustique (11), la cavité photoacoustique (11, 11-1, 11-2) étant caractérisée en ce que : - elle est réalisée en un matériau transparent au rayonnement lumineux de la source de lumière (S) ; - un miroir (15) est agencé sur au moins une partie de la surface externe (12b) de la paroi latérale (12) ; - la paroi latérale (12) présente une épaisseur e12 qui est choisie en fonction de la profondeur de pénétration ô d'une onde thermique provenant du miroir (15) dans ledit matériau transparent, de manière qu'une telle onde thermique soit atténuée avant de parvenir au sein de la cavité (11), la profondeur de pénétration ô étant définie par : ô = .'i2a/co avec a la diffusivité thermique du matériau transparent et co la pulsation de la source de lumière (S).\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'épaisseur el 2 de la paroi latérale (12) est telle que : e12 > ô 25\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'épaisseur el 2 de la paroi latérale (12) est telle que : e12 > 27r8\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon l'une quelconque des 5 revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que l'épaisseur e12 de la paroi latérale (12) est telle que :\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface externe (12b) 10 de la paroi latérale (12) de la cavité photoacoustique (11, 11-1, 11-2) est de forme parallélépipédique, et en ce que le miroir (15) est agencé sur deux faces opposées (12b1, 12b3) de la surface externe (12b) de la paroi latérale (12) de la cavité photoacoustique (11, 11-1, 11-2). 15\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le miroir (15) est agencé sur chacune des quatre faces (12b1, 12b2, 12b3, 12b4) de la surface externe (12b) de la paroi latérale (12) de la cavité photoacoustique (11, 11-1, 11-2). 20\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité photoacoustique (11, 11-1, 11-2) comporte une première couche antireflet (AR) agencée sur au moins une partie de la surface externe (13b) de sa première extrémité (13), et/ou une deuxième couche antireflet (AR) 25 agencée sur au moins une partie de la surface interne (13a) de sa première extrémité (13).\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de lumière (S) 30 émet un rayonnement lumineux ayant une divergence supérieure ou égale à 20°. 26\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de lumière (S) est une source laser à cascade quantique QCL. 5\n<CLM>\1\tDispositif photoacoustique (10, 10') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité photoacoustique (11) présente une longueur, mesurée entre les surfaces internes (13a, 14a) des première et deuxième extrémités (13, 14), inférieure à 5 cm, préférentiellement inférieure à 3 cm, plus 10 préférentiellement inférieure à 2 cm, encore plus préférentiellement inférieure à 1 cm. 11 Procédé de fabrication (100) d'un dispositif photoacoustique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant les étapes 15 suivantes : - une première étape (101) selon laquelle une première demi-cavité (11a) est gravée dans une première galette de silicium (g1) et une deuxième demi-cavité (11b) est gravée dans une deuxième galette de silicium (g2) ; 20 - une troisième étape (103) selon laquelle les première et deuxième galettes (g1, g2) gravées sont assemblées de manière à former, à partir des première et deuxième demi-cavités (11a, 11b), une cavité photoacoustique (11) entière présentant une première extrémité (13), une deuxième extrémité (14) et une paroi latérale (12) entre les 25 première et deuxième extrémités (13, 14), la paroi latérale (12) présentant une surface interne (12a) et une surface externe (12b) ; - une quatrième étape (104) selon laquelle un miroir est déposé sur la surface externe (12b) de la paroi latérale (12) de la cavité photoacoustique (11) ; 30 - une cinquième étape (105) selon laquelle le miroir (15) est structuré par gravure locale de manière à créer dans le miroir (15) au moins une première structuration (s1), une deuxième structuration (s2) et une troisième structuration ; 27 - une sixième étape (106) selon laquelle la paroi latérale (12) de la cavité photoacoustique (11) est structurée par gravure profonde à l'aplomb des première et deuxième structurations (st s2) du miroir (15), de manière à former une première ouverture (01) à l'aplomb de la première structuration (s1), une deuxième ouverture (02) à l'aplomb de la deuxième structuration (s2) et une troisième ouverture à l'aplomb de la troisième structuration, les première, deuxième et troisième ouvertures (01,\n<CLM>\1\tdébouchant dans la cavité photoacoustique (11).