INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans la mesure où les deux cylindres tronqués 150 vont de pair, on pourra considérer que l’ensemble constitué par ces deux cylindres, forme le piège quart d’onde d’un dipôle à pied double. Dans des variantes de réalisation où le pied du dipôle est simple (i.e. constitué d’un unique tube), on comprendra que le piège quart d’onde est constitué d’un seul cylindre disposé autour de l’unique tube.
L’ajout de tels pièges est particulièrement avantageux dans le cas où les pieds des dipôles basse fréquence ont une longueur environ égale à une demi-longueur d’onde associée aux fréquences diffusées sur le réseau haute fréquence.
La illustre, en trait continu, un diagramme de rayonnement du réseau haute fréquence 106, lorsque les dipôles basse fréquence 112 sont tous équipés de pièges quart d’onde 150 tels que décrits précédemment en référence à la .
Lors d’une opération 132 (figures 9 et 10), le matériau de germination cristalline est déposé à l’intérieur de l’ouverture 130. Ici, le matériau de germination cristalline est du silicium monocristallin. Il est déposé par croissance épitaxiale à partir du substrat 4, c’est-à-dire à partir du fond de l’ouverture 130. Il s’agit d’une épitaxie localisée et sélective de silicium monocristallin. Une telle épitaxie est connue sous l’acronyme SEG ( « Selective Epitaxy Growth » ). Cette croissance épitaxiale est par exemple réalisée en phase vapeur. La croissance épitaxiale est arrêtée lorsque le silicium monocristallin déposé dans l’ouverture 130 affleure le fond 120 ou forme une saillie sur ce fond 120.
Lors de l’opération 132, le silicium monocristallin doit croître sur une hauteur h infSC importante tout en conservant les mêmes paramètres de maille que ceux du substrat 4 pour former un germe cristallin aussi pur que possible sur le fond 120. Un germe cristallin est d’autant plus pur qu’il présente moins de défaut de cristallisation. En particulier, l’apparition de silicium polycristallin dans le germe cristallin doit être évitée. Pour respecter cette contrainte, de l’acide chlorhydrique (HCl) est ajouté dans le mélange gazeux utilisé pour faire croître le silicium monocristallin à l’intérieur de l’ouverture 130. Par exemple, le procédé décrit dans l’article suivant est mis en œuvre sauf que la croissance du silicium monocristallin est arrêtée dès que le silicium monocristallin affleure le fond 120 et sans chercher à obtenir une croissance latérale du silicium monocristallin à l’intérieur du logement 118 : D. D. Rathman, D. J. Silversmith, et J. A. Burns : « Lateral Epitaxial Overgrowth of Silicon on SiO2 », J. Electrochem. Soc. , vol. 129, n o 10, p. 2303-2306, oct. 1982, doi: 10.1149/1.2123499.
À ce stade, le plot 60 est obtenu et l’extrémité supérieure du plot 60 forme un germe cristallin en silicium monocristallin sur la face supérieure de la couche 112 et plus précisément, ici, sur le fond 120.
De préférence, à la fin de l'opération 132, toute trace d’oxyde est nettoyée sur le germe cristallin obtenu. Par exemple pour cela, un nettoyage à l’acide fluorhydrique est réalisé.
Lors d’une opération 136, une épitaxie latérale, à partir du germe cristallin réalisé sur le fond 120 est exécuté. Cette épitaxie latérale permet de remplir complètement le logement 118 de matériau semi-conducteur cristallin. Dans ce mode de réalisation, à cet effet, une épitaxie latérale en phase solide est réalisée. Pour cela, lors d’une sous-opération 138 ( ), une couche 140 de silicium amorphe est déposée sur toute la face supérieure 114 de la couche 112. Par exemple, le silicium amorphe est déposé en mettant en œuvre un procédé chimique de dépôt en phase vapeur. La couche 140 remplit complètement le logement 118. À cet effet, son épaisseur est supérieure ou égale à l’épaisseur e SC . La couche 140 déborde ici à l’extérieur du logement 118 et recouvre la totalité de la face supérieure 114.
Ensuite, lors d’une sous-opération 142 (figures 12 et 13), les portions de la couche 140 située à l’extérieur du logement 118 sont éliminées. Par exemple, pour cela, un polissage mécano-chimique est exécuté. Ce polissage est plus connu sous l’acronyme CMP ( « Chemical-Mechanical Polishing » ). Ce polissage est arrêté quand la face supérieure 114 à l’extérieur du logement 118 est mise à nue. L’état de fabrication représenté sur les figures 12 et 13 est alors obtenu. À ce stade, le logement 118 est complètement rempli de silicium amorphe et l’épaisseur de ce silicium amorphe est égale à la profondeur du logement 118, c’est-à-dire égale à l’épaisseur e SC .
Ensuite, lors d’une sous-opération 144 (figures 14 et 15), la couche 140 est soumise à un recuit à une température qui provoque la cristallisation à partir du germe cristallin formé sur le fond 120. Ici, cette température de cristallisation est inférieure à la température de fusion du silicium monocristallin. Dans ce cas, l’épitaxie réalisée est dite « en phase solide » car lors de la cristallisation de la couche 140, celle-ci reste à l’état solide. Par exemple, dans le cas de la couche 140 en silicium amorphe, la température du recuit est égale à 700°C. La durée du recuit nécessaire pour provoquer la cristallisation de la couche 140 est généralement compris entre 1 s et 10 s. À l’issue de la sous-opération 144, la couche 140 s’est transformée en une couche 146 en silicium monocristallin. L’opération 136 et l’étape 126 sont alors terminées.
Ensuite, lors d’une étape 150, le guide 14 et la partie active du composant 10 sont réalisés dans la couche 146 créée lors de l’étape 126. Le guide 14 et la partie active du composant 10 sont réalisés à un emplacement aussi éloigné que possible du plot 60. Par exemple, pour cela, le guide 14, la semelle 24 et les régions 26 et 28 en silicium sont obtenus par gravure de la couche 146. Ensuite, les différentes opérations pour réaliser la partie active du composant 10 sont exécutées. Classiquement, ces opérations comportent le dépôt et la formation du corps 24 en germanium sur la semelle 22 et le dopage des régions 26 et 28.
Lorsque la réalisation du guide 14 et de la partie active du composant 10 est terminée, lors d’une étape 152, le guide 14 et cette partie active sont encapsulés dans un matériau diélectrique. Ici, le matériau diélectrique est de l’oxyde de silicium. Pour cela, typiquement, une couche d’oxyde de silicium est déposée sur la face supérieure 114 puis cette couche déposée est polie pour former la face extérieure 58 de la puce 2.
Lors d’une étape 154, les via métalliques 34 et 36 sont formés puis les prises 30 et 32 sont réalisées sur la face extérieure 58.
La fabrication de la puce 2 est alors terminée.
Un deuxième procédé de fabrication est maintenant décrit à l’aide de l’organigramme de la et des figures 17 à 23. Les figures 17, 19, 21 et 23 sont des vues en coupe verticale, parallèles aux directions Y et Z, passant par le guide 6. Les figures 18, 20 et 22 sont des vues de dessus. Dans ces vues de dessus, le guide 6 est visible par transparence à travers le matériau 62.
Ce deuxième procédé de fabrication est identique au premier procédé de fabrication sauf que l’étape 126 de création de la couche en matériau semi-conducteur cristallin est remplacée par une étape 166 de création de cette couche en matériau semi-conducteur cristallin.
L’étape 166 débute par une opération 168 (figures 17 et 18) de formation d’une ouverture 170. Cette opération 168 est identique à l’étape 128 sauf que l’ouverture 170 est réalisée au centre du fond 120 de sorte que les distances qui séparent, dans les directions X et Y, les parois verticales 122 du logement 118 du bord le plus proche de cette ouverture 170 sont toutes égales. Ici, étant donné que la section horizontale du logement 118 est rectangulaire, la section horizontale de l’ouverture 170 est aussi rectangulaire. Dans ce mode de réalisation, la section horizontale de l’ouverture 170 se déduit par homothétie de la section horizontale du logement 118. De préférence, le facteur k de cette homothétie est inférieur à 0,7 ou 0,5.
Ensuite, lors d’une opération 172 (figures 19 et 20), le matériau de germination cristalline est déposé à l’intérieur de l’ouverture 170. Cette opération 172 est par exemple identique à l’opération 132.
Lors d’une opération 176 (figures 21 et 22), une épitaxie latérale, à partir du germe cristallin réalisé sur le fond 120, est exécutée. Ici, il s'agit d'une épitaxie latérale en phase vapeur. Pour cela, lors d’une sous-opération 178, une couche 180 en silicium monocristallin est directement déposée à l’intérieur du logement 118 jusqu’à remplir complètement l’intérieur de ce logement 118.
De préférence encore, l’impacteur virtuel est adapté pour laisser circuler en aval dans le conduit des particules de taille supérieure à 5 µm.
Selon une caractéristique avantageuse, le(s) laser(s) de la source d’illumination du dispositif de détection est(sont) à émission dans le visible, par exemple dans le rouge.
Selon une variante de réalisation avantageuse, le(s) photodétecteur(s) du dispositif de détection est(sont) une(des) photodiode(s), en face de laquelle (chacune desquelles) est agencée un miroir parabolique.
Selon une autre variante de réalisation avantageuse, la(les) diode(s) de la source d’illumination du microscope sans lentille est(sont) une(des) diode(s) électroluminescente(s) à émission dans le bleu.
Avantageusement, le(s) capteur(s) d’image CMOS du microscope sans lentille est(sont) intégré(s) dans une caméra haute vitesse ou une caméra adaptée pour réaliser une multi-acquisition d’images.
Selon un mode de réalisation avantageux, l’unité de traitement est en outre adaptée pour fusionner les données des N images holographiques avec les signaux d’intensité de diffusion de chaque particule fournis par le(s) photodétecteur(s).
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l’appareil comprend un boitier portable logeant au moins le conduit, le dispositif de concentration des particules de pollens et/ou de moisissures, le dispositif de détection de particules de pollens et/ou de moisissures, et le microscope sans lentille.
L’invention a également pour objet un procédé de sélection, détection, comptage et identification de pollens et/ou de moisissures initialement en suspension dans l’air atmosphérique, notamment mis en œuvre par l’appareil qui vient d’être décrit, comprenant les étapes suivantes :
a/ aspiration dans un conduit, de préférence agencé à la verticale, depuis une entrée jusqu’à une sortie d’un flux d’air atmosphérique susceptible de contenir des pollens et/ou des moisissures ;
b/ sélection d’une gamme donnée de particules de pollens parmi les particules aspirées dans le flux d’air ;
c/ illumination du flux d’air et détection par diffusion ou par fluorescence du passage de chaque particule de pollen et/ou de moisissure sélectionnée ;
d/ enregistrement d’un nombre N d’images holographiques produites par la lumière diffractée par chaque particule de pollen et/ou de moisissure illuminée et détectée ;
e/ reconstruction numérique des N images, sélection parmi les N images reconstruites de celle sur laquelle est présente chaque particule de pollen et/ou de moisissure détectée puis identification, à partir de l’image sélectionnée, de chaque particule de pollen et/ou de moisissure en fonction de sa taille et/ou sa morphologie.
De préférence, la détection selon l’étape c/ est réalisée à 90° de la source lumineuse illuminant le flux d’air.
De préférence encore, la détection selon l’étape c/ permet de déclencher l’acquisition des N images holographiques.
Selon une variante avantageuse, l’étape e/ comprend la fusion des données des N images holographiques avec les signaux d’intensité de diffusion de chaque particule fournis par le(s) photodétecteur(s).
Ce diagramme montre la présence de quelques lobes secondaires mais ceux-ci restent globalement négligeables, de sorte que l’essentiel de l’énergie est rayonné dans une dimension horizontale, i.e. pour -120°<θ<-60° (à l’avant du réseau) et 60°<θ<120° (à l’arrière du réseau).
La illustre un diagramme de rayonnement azimutal du réseau haute fréquence 106 obtenu pour trois fréquences de fonctionnement distinctes (174 MHz, 200 MHz, 225 MHz) sélectionnées dans une bande de fréquences d’un service RNT.
Un tel rayonnement montre que le réseau haute fréquence 106 présente une ouverture azimutale à -3dB d’au moins 180° à l’avant du réseau (i.e. pour -180° <φ< -90° et 90° <φ< 180°). Le gain à l’arrière de l’antenne est d’autant plus réduit que la fréquence de fonctionnement est élevée.
La illustre un diagramme de rayonnement en élévation du réseau haute fréquence 106 obtenu dans les mêmes conditions que pour la .
Au vu de ce diagramme, on constate que malgré la présence de deux lobes secondaires, de part et d’autre du plan horizontal, le réseau haute fréquence 106 rayonne essentiellement vers l’avant (θ=-90°) et vers l’arrière (θ=90°) dans une moindre mesure.
En référence à la , les résultats de découplage en transmission entre le réseau basse fréquence 104 et le réseau haute fréquence 106 vont être à présent décrits.
Le diagramme de la illustre l’amplitude du paramètre S en transmission notée S12 et exprimée en dB, en fonction de la fréquence de fonctionnement exprimée en MHz pour le dispositif antennaire 102 opérant dans une bande de fréquences d’un service FM (88-108 MHz) et dans une bande de fréquences d’un service RNT (174-225 MHz), ces bandes correspondant à celles déjà utilisées pour produire les diagrammes de rayonnement décrits précédemment en référence aux figures 9-12.
Sur la , la courbe représentée en trait continu représente le paramètre S12 dans le cas où le dispositif antennaire 102 comprend les dispositifs de découplage 126, 136, tels que décrits en référence aux figures 4, 7, 8 respectivement sur le réseau basse fréquence 104 et sur le réseau haute fréquence 106. En comparaison, la courbe en trait pointillé représente le paramètre S12 en l’absence des dispositifs de découplage 126, 136 respectivement sur le réseau basse fréquence et sur le réseau haute fréquence.
Ces résultats montrent que pour la bande RNT comprise entre 174 et 225 MHz, une isolation maximale additionnelle d’environ 40 dB est obtenue grâce aux dispositifs de découplage 126, 136.
Ainsi, l'utilisation des filtres réjecteurs 126 du réseau basse fréquence 104 permet de réduire très fortement (i.e. réduction maximale d’environ 40 dB), la quantité d'ondes radio transférées du réseau basse fréquence 104 vers le réseau haute fréquence 106 dans la bande de fréquences de fonctionnement du réseau haute fréquence 106.
De même, en comparant les deux courbes dans le domaine FM (88-108 MHz), il apparaît clairement que l’utilisation des filtres réjecteurs 136 du réseau haute fréquence 106 permet de réduire dans une moindre mesure (i.e. réduction maximale d’environ 10 dB), la quantité d’ondes radio transférées du réseau haute fréquence 106 vers le réseau basse fréquence 104 dans la bande de fréquences de fonctionnement du réseau basse fréquence 104.
La illustre une variante de réalisation du réseau basse fréquence 104 décrit en référence à la , selon laquelle le dispositif de découplage 126 du réseau basse fréquence 104 est remplacé par un filtre passe-bas coaxial 140 configuré pour rejeter les fréquences du réseau haute fréquence 106.
Le connecteur d’entrée/sortie 120 du réseau basse fréquence 104 est déplacé à l’extrémité du filtre passe-bas coaxial 140. Toutefois, il pourra être laissé à sa place initiale dans l’éventualité où le filtre passe-bas coaxial serait lui-même muni de ses propres connecteurs coaxiaux d’entrée et de sortie.
De préférence, le filtre passe-bas coaxial 140 comprend une alternance de tronçons coaxiaux de forte et faible impédance, notés respectivement 141.k et 142.k-1, où k est un entier naturel variant préférentiellement de 2 à 6. Dans l’exemple illustré, le filtre passe-bas coaxial 140 comprend quatre tronçons de forte impédance 141.1, 141.2, 141.3, 141.4 et trois tronçons de faible impédance 142.1, 142.2, 142.3.
Les tronçons coaxiaux seront dimensionnés de sorte que leur impédance varie préférentiellement entre 10 et 200 Ω et en adéquation avec les tenues en puissance moyenne et crête à supporter dans le cadre de l’exploitation de l’invention.
De même, l’ordre du filtre 140 ainsi constitué sera ajusté pour atteindre le niveau de réjection désiré. Par définition, l’ordre du filtre correspond au nombre de pôles le constituant et dans le cas présent, chaque tronçon correspond à un pôle.
La partie conductrice intérieure de la ligne coaxiale est un conducteur électrique filiforme courant à l’intérieur des mâts auxiliaires 118a, 118b et à l’intérieur des pieds des dipôles respectifs pour relier l’un des bras 114a de chacun des dipôles au connecteur haute fréquence 128. Le conducteur électrique filiforme comprend une ou plusieurs sections 130a, 130b, 130c, 130’a, 130’b, 130’c. Chaque section peut elle-même présenter des sous-sections d’impédances différentes.
Dans l’exemple illustré, les deux dipôles fixés sur une partie supérieure du mât auxiliaire 118a sont reliés au connecteur 128 par l’intermédiaire des sections 130a, 130b, 130c. Les deux dipôles fixés sur une partie inférieure de l’autre mât auxiliaire 118b sont reliés au connecteur 128 par l’intermédiaire des sections 130’a, 130’b, 130’c. La section 130’c comprend une partie courant à l’intérieur d’une traverse creuse 132 reliant les deux mâts auxiliaires 118a, 118b.
Compte tenu que la section 130’c courant à l’intérieur de la traverse 132 a une longueur h y , le connecteur haute fréquence 128 est positionné verticalement à une distance h z 1 d’une paire de dipôles haute fréquence et à une distance h z 2 de l’autre paire de dipôles haute fréquence, de sorte que chacun des dipôles haute fréquence soit relié au connecteur haute fréquence 128 selon un chemin électrique de même longueur, soit h z1 = h z 2+ h y , si bien que les courants circulant à l’intérieur des lignes sont équilibrés entre les dipôles haute fréquence 114.
La partie conductrice extérieure de la ligne coaxiale comprend les mâts auxiliaires 118a, 118b et les pieds 114b des dipôles haute fréquence 114. La partie conductrice extérieure ainsi formée sert de ligne de retour pour les courants de la ligne coaxiale, si bien que tous les dipôles du réseau haute fréquence 114 sont reliés à un même potentiel de référence. Le potentiel de référence peut être obtenu en reliant chaque mât auxiliaire 118a, 118b à un élément de masse commune ou à la terre. En portant tous les dipôles basse fréquence 112 et haute fréquence 114 à un même potentiel de référence, les diagrammes de rayonnement des réseaux basse fréquence 104 et haute fréquence 106 sont stabilisés.
De préférence, le pied de chaque dipôle a une longueur environ égale à un quart de la longueur d’onde associée à la fréquence de fonctionnement du réseau auquel il appartient. Cette longueur particulière présente plusieurs avantages.
D’une part, elle contribue à rendre le système antennaire plus symétrique du point de la distribution des courants électriques à travers la ligne coaxiale reliant chacun des dipôles d’un même réseau, notamment en assurant une interfaçage homogène entre la ligne coaxiale pouvant être plus ou moins dissymétrique et la structure symétrique du dipôle.
D’autre part, elle permet d’éviter une déformation excessive du diagramme de rayonnement azimutal du réseau de dipôles pouvant résulter d’une interaction des dipôles avec leur mât support. Par exemple, une longueur du pied trop grande aura pour effet un écrasement du diagramme de rayonnement azimutal jusqu’à rendre le diagramme bidirectionnel.
Comme illustré à , le réseau haute fréquence comprend un dispositif de liaison 129 configuré pour relier les deux mâts auxiliaires 118a, 118b portant les dipôles haute fréquence 116. Ce dispositif de liaison 129 comprend une pièce tubulaire creuse longitudinale 129a s’étendant verticalement, en particulier le long d’une partie d’un 118 des deux mâts. Le dispositif de liaison 129 comprend en outre au moins une traverse creuse 129b, reliant transversalement les deux mâts 118a, 118b entre eux.
De préférence, la pièce tubulaire 129a est fixée sur le mât 118a comme illustré sur le schéma de droite noté b). Selon une variante de réalisation telle qu’illustrée sur le schéma de gauche noté a), une traverse supplémentaire 129b’est disposée sur la pièce tubulaire 129a de sorte que celle-ci soit en outre fixée à l’autre mât par l’intermédiaire de cette travers supplémentaire.
Dans son ensemble, le dispositif de liaison 129 est creux de manière à fournir un chemin de passage aux lignes coaxiales pour relier les dipôles haute fréquence 114 au connecteur 128.
Le réseau haute fréquence 106 va à présent être décrit en référence à la qui illustre une vue en coupe latérale selon le plan (X,Z) de la , plus précisément selon la ligne de coupe identifiée par « A ».
Sur la partie gauche de la est représentée de façon agrandie la paire supérieure de dipôles haute fréquence 114 portée par le mât auxiliaire 118a.
Comme décrit précédemment en référence à la , les dipôles haute fréquence de la paire supérieure sont reliés électriquement au connecteur haute fréquence 128 via la ligne coaxiale 130.
Comme illustré sur la , la partie intérieure de la ligne coaxiale 130 comprend plusieurs sections 130a, 130b. Ces sections sont de tailles différentes (i.e. diamètre, longueur) et présentent des impédances différentes.
Les dipôles de la paire supérieure appartiennent à un même plan vertical noté π1 comprenant le mât auxiliaire 118a, tandis que les dipôles de la paire inférieure appartiennent à un même autre plan vertical π2 comprenant le mât auxiliaire 118b caché derrière le mât auxiliaire 118a selon le plan de la . Ainsi, les dipôles haute fréquence de chaque paire sont alignés verticalement.
Dans le cas où le réseau haute fréquence comprend plusieurs paires supérieures (au lieu d’une seule paire comme représentée sur la ), tous les dipôles de ces paires appartiennent au même plan vertical π1, si bien que les dipôles disposés sur le mât auxilaire 118a sont tous alignés verticalement.
Toutes les solutions évoquées nécessitent l’utilisation d’appareils coûteux. Soit les échantillons sont analysés en laboratoire diminuant la fréquence d’échantillonnage, soit les appareils sont installés en extérieur dans des boîtiers très volumineux et très coûteux.
Il existe par conséquent un besoin d’améliorer les méthodes existantes et appareils afférents pour détecter, compter et identifier de manière automatique les pollens et/ou les moisissures présents dans l’air atmosphérique, quel que soit leur type et ce en temps réel, et à moindre coût.
Pour ce faire, l’invention concerne, sous l’un de ses aspects, un appareil de sélection, détection, comptage et identification de pollens et/ou de moisissures initialement en suspension dans l’air atmosphérique comprenant :
- un conduit pour faire circuler un flux d’air atmosphérique susceptible de contenir des particules de pollens depuis une entrée d’air jusqu’à une sortie d’air;
- un dispositif de concentration des particules de pollens, relié à l’entrée d’air et adapté pour concentrer des particules présentes dans l’air atmosphérique et laisser circuler en aval dans le conduit les particules de pollens dans une gamme de taille sélectionnée;
- un dispositif de détection de particules de pollens, agencé autour du conduit et en aval du dispositif de concentration , comprenant :
une source d’illumination à laser(s), adaptée pour illuminer le flux d’air circulant dans le conduit,
au moins un photodétecteur adapté pour détecter par diffusion ou par fluorescence le passage de chaque particule de pollen et/ou de moisissure dans le flux d’air illuminé par la source d’illumination; - un microscope sans lentille, agencé autour du conduit et en aval du dispositif de détection, comprenant :
une source d’illumination à diode(s), adaptée pour illuminer le flux d’air circulant dans le conduit,
au moins un capteur d’image de type CMOS, agencé en regard de la source à diode(s) et relié au photodétecteur de sorte à déclencher la prise d’un nombre N d’images holographiques produites par la lumière diffractée par chaque particule de pollen et/ou de moisissure illuminée et détectée, le capteur d’image étant adapté pour enregistrer les N images holographiques;