INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La illustre schématiquement un système 1 selon une première variante préférée de l’invention pour accélérer des électrons par interaction laser-plasma. Il se compose principalement d’un système laser SL, pour délivrer un faisceau laser initial FI portant une première impulsion dite pré-impulsion IL1 et une deuxième impulsion dite impulsion principale IL2, et d’un système optique SO pour focaliser ces impulsions IL1, IL2 sur une cible à l’état solide CS (plus généralement à l’état condensé, l’utilisation d’une cible liquide étant également possible). Le faisceau FI est focalisé par le système optique SO sur une surface SS de la cible CS de manière à former un faisceau laser focalisé FF. Dans l’invention, la surface SS de la cible CS est recouverte d’une couche de gaz CG.
Le système laser SL et le système optique SO sont adaptés pour que l’intensité de la pré-impulsion IL1 soit suffisante pour, dans une étape A, générer un plasma dense MP à la surface SS de la cible en ionisant la cible CS. De manière préférentielle, l’intensité de la pre-impulsion IL1 est supérieure à sur la surface SS afin de pouvoir ioniser la cible CS et ainsi générer le plasma dense MP. L’intensité en mentionnée ici et dans la suite du document correspond ici à l’intensité crête de l’imulsion IL1 ou IL2 au niveau de la surface où est focalisée l’impulsion IL1 ou IL2.
Par « plasma dense », on entend ici que la densité électronique n e du plasma est telle que la fréquence plasma ( étant la permittivité électrique du vide) est supérieure à la fréquence de l’impulsion laser destinée à être réfléchie par le plasma dense MP (c’est-à-dire l’impulsion principale IL2). Cette condition permet la réflexion de l’impulsion principale IL2 sur le plasma dense MP dans une étape ultérieure à l’étape A. Sinon, l’impulsion laser se propagerait dans le plasma au lieu d’être réfléchie par ce dernier.
En outre, le système laser SL et le système optique SO sont adaptés pour que l’intensité de l’impulsion principale IL2 soit suffisante pour : dans une étape B, après réflexion par le plasma dense MP, générer un sillage laser WF dans la couche de gaz. Le faisceau laser réfléchi par le plasma dense MP est noté par la référence FR dans la . Ce sillage est similaire à celui détaillé plus haut pour la description de la . dans une étape C, chauffer les électrons du plasma dense à une énergie telle qu’un paquet EB des électrons soit injecté dans le sillage WF pour y être accéléré. Ainsi, la réflexion du faisceau FF sur le plasma dense MP génère un faisceau d’électrons FE. L’énergie minimale permettant l’injection est typiquement 100 keV.
Dans la première variante de l’invention il est nécessaire que l’impulsion principale IL2 soit focalisée vers la cible CS en incidence oblique et en polarisation s pour des raisons qui seront expliquées plus loin. De plus, comme expliqué plus haut, la fréquence plasma du plasma généré par la pré-impulsion L1 doit être supérieure à la fréquence de l’impulsion principale IL2, notée ω 2 afin de permettre la réflexion de l’impulsion principale IL2 sur le plasma dense MP. Enfin, il est nécessaire que l’impulsion principale IL2, lors de sa réflexion par le plasma dense, soit superposée spatialement à la pré-impulsion IL1 pour optimiser l’éjection des électrons depuis le plasma dense MP. On note le retard temporel de l’impulsion principale IL2 lorsqu’elle est focalisée sur le plasma dense par rapport à la pre-impulsion IL1 lorsqu’elle génère le plasma dense.
Dans les dispositifs de type VLA de l’art antérieur (par exemple Thévenet, et al. ), l’injection est provoquée par le champ E laser présent selon la direction normale à la surface du miroir plasma qui « arrache » les électrons du miroir et les injecte dans le champ E laser dans une zone où le champ électrostatique plasma ne permet pas une accélération. Cela génère un faisceau d’électrons FE de mauvaise qualité (divergence élevée et forte dispersion de l'énergie).
Dans l’invention, le mécanisme d’injection est différent. En effet, de manière critique, l’impulsion laser principale IL2, destinée à être réfléchie par le plasma dense (et à chauffer les électrons de ce dernier), est dirigée en incidence oblique et en polarisation s sur la cible CS. De ce fait, il n’existe donc pas de champ E selon la direction normale à la surface du plasma dense MP. Dans l’invention, l’injection est provoquée en deux étapes : tout d’abord par le chauffage des électrons du plasma dense par le biais de l’impulsion laser lorsqu’elle se réfléchit sur le plasma dense. Ensuite, une partie de ces électrons chauffés à une énergie suffisante sont alors piégés dans le champ électrostatique de la bulle du sillage laser avec une phase adaptée pour y être accélérés sur des longueurs de plusieurs millimètres à quelques centimètres.
Grâce à la densité électronique élevée du plasma dense MP, ce mécanisme permet une injection d’une charge élevée d’électrons de quelques MeV à une dizaine de MeV avec une énergie laser modeste (typiquement supérieure à 10 pC avec quelques centaines de millijoules), et préférentiellement supérieure à 100 pC, voire 1 nC, pour une énergie laser élevée de plusieurs joule à dizaines de joules. De manière critique, les paquets d’électrons EB sont injectés avec une phase appropriée dans la bulle du sillage laser, ce qui permet l’obtention d’un faisceau d’électron FE de bonne qualité (faible divergence et faible dispersion énergétique) avec des énergie de plusieurs centaines de MeV à quelques GeV à la fin de l’accélération par sillage.
Ainsi, il est possible d’obtenir un faisceau d’électrons FE avec des paquets ultra-brefs et présentant une divergence faible, une charge importante pour une énergie élevée et une faible dispersion de l’énergie. Par rapport aux dispositifs de type LWFA de l’art antérieur (voir ), l’invention permet donc d’augmenter considérablement la charge du paquet d’électron tout en maintenant une qualité de faisceau optimale. En effet, la densité électronique du plasma dense est beaucoup plus importante que celle du gaz ionisé. Par rapport aux dispositifs de type VLA (voir ), l’invention permet donc d’améliorier notablement la qualité du faisceau d’électrons (divergence et dispersion de l’énergie) car les électrons sont injectés à l’arrière de la bulle du sillage dans l’invention.
La regroupe trois représentations instantanées a, b et c d’une simulation de code PIC (méthode Particle In Cell en anglais, connue de l’art), chacune des représentations étant obtenue à différents instants du procédé de l’invention selon la deuxième variante de l’invention. Les trois représentations instantanées a, b et c de la illustrent la propagation de l’impulsion principale IL2 à différents instants. En niveau de gris clair est représenté la densité électronique DE du plasma au sein des couches gazeuse CG en dense MP et en niveau de gris plus sombre est représenté le champ laser de l’impulsion IL2. La représentation instantanée a) illustre le champ laser de l’impulsion IL2 avant sa réflexion sur le plasma dense MP ayant déjà ionisé le gaz sur son trajet. La représentation instantanée b) illustre le champ laser de l’impulsion IL2 pendant sa réflexion sur le plasma dense MP. Enfin, la représentation instantanée c) illustre le champ laser de l’impulsion IL2 après sa réflexion sur le plasma dense MP. Dans la représentation instantanée c), on observe de plus le mécanisme de sillage laser accélérant un paquet d’électrons EB, l’injection de ce paquet dans ce sillage laser ayant été permise par le chauffage des électrons du plasma dense MP par l’impulsion IL2.
Pour les étapes B et C, il est préférable que l’impulsion principale IL2 provoquant le chauffage des électrons et générant le sillage présente une intensité supérieure à lors de sa réflexion par le plasma dense MP. Cela permet l’obtention d’un champ laser suffisant pour permettre le mécanisme de sillage et pour provoquer une accélération des électrons à des énergies de plusieurs centaines de MeV pour une charge typiquement supérieure à 10 pC, préférentiellement supérieure à 100 pC. En général, pour atteindre de telles intensités, il est nécessaire que le système optique SO focalise fortement le faisceau FF, typiquement à des taches focales de quelques de diamètre.
Selon une deuxième variante de l’invention, différente de celle illustrée dans la figure 2, le système laser SL est adapté pour délivrer une seule impulsion laser. Dans cette deuxième variante, le système laser SL et le système optique SO sont adaptés pour que l’impulsion IL0 présente une intensité telle que le front temporel montant de l’impulsion ionise la cible CS et génère le plasma dense MP et pour que l’impulsion IL0 génère le sillage dans la couche de gaz et induise le chauffage des électrons du plasma dense provoquant l’injection. Comme précisé plus haut, il est préférable que l’impulsion IL0 présente une intensité supérieure à lors de sa réflexion par le plasma dense pour permettre une accélération des électrons à des énergies de plusieurs centaines de MeV. Dans cette deuxième variante, il est nécessaire que l’impulsion IL0 soit focalisée vers la cible en incidence oblique et en polarisation s afin de permettre une injection uniquement via le chauffage des électrons du plasma.
Cette deuxième variante n’est pas la variante préférée de l’invention car elle ne permet pas d’optimiser séparément les différents paramètres d’injection et d’accélération. Elle présente cependant l’avantage d’être très simple à mettre en œuvre car elle ne nécessite aucun alignement entre plusieurs faisceaux et aucun contrôle temporel fin entre différentes impulsions.
La première variante de l’invention est plus complexe à mettre en œuvre que la deuxième variante de l’invention car elle nécessite l’alignement de deux impulsions IL1, IL2 et le contrôle fin du retard temporel entre ces impulsions (voir plus loin). Elle est cependant préférée par rapport à la deuxième variante car elle permet de mieux contrôler les paramètres d’injection et d’accélération, par exemple via le retard temporel entre la pré-impulsion et l’impulsion principale ou encore le contraste temporel de l’impulsion principale.
En effet, de manière préférentielle, dans la première variante de l’invention, le système laser SL est adapté pour que le contraste temporel de l’impulsion principale soit supérieur à , préférentiellement supérieur à lors de la génération du plasma dense MP. Le choix d’un tel contraste temporel est préféré pour une intensité du faisceau laser focalisé FF supérieure à sur la cible, de sorte que le piedestal du profil temporel de l’impulsion principale ne présente pas une intensité suffisante pour ioniser la cible solide entre quelques picosecondes à quelques nanosecondes avant le pic d’intensité de l'impulsion principale. Cela permet d’éviter que le plasma dense s'étende vers le vide selon un profil de densité exponentiel sur une longueur d’échelle L supérieure à une longueur d’onde de l’impulsion principale, avant la réflexion du pic d’intensité de l’impulsion principale IL2 sur le plasma dense MP. Si on avait avant la réflexion du pic d’intensité de l’impulsion principale IL2 sur le plasma dense MP, les propriétés spatiotemporelles du faisceau réfléchi FR par le plasma dense MP seraient trop fortement dégradées pour permettre l’accélération des électrons par mécanisme de sillage.
Cela est d’autant plus avantageux que, dans le mode de réalisation décrit ici, le convertisseur 10 est agencé pour déterminer une mesure basée sur la densité optique du signal mesuré par le capteur optique 14. Pour rappel, la densité optique est définie par la formule où I(t) est la mesure du capteur optique à l’instant t et K le rapport gain maxi/gain mini. Plus précisément, le convertisseur 10 est agencé pour retourner une mesure de vitesse de sédimentation basée sur le rapport DO(t3)/DO(t4). La Demanderesse a réalisé de nombreuses mesures de vitesse de sédimentation en utilisant la méthode de référence Westergren qui permettent au convertisseur 10 d’associer les mesures ainsi calculées à une valeur de VS.
La Demanderesse a découvert qu’il est particulièrement avantageux d’utiliser la densité optique, qui permet de ne pas dépendre d’éventuelles variations dans la mesure de transmittance. La Demanderesse a également découvert que le convertisseur 10 peut aussi fonctionner à partir du rapport I(t 4 )/I(t 3 ), sans passer par la densité optique au sens de Beer-Lambert et en utilisant I0 différemment dans le calcul.
Le convertisseur 10 peut être réalisé de diverses manières, par exemple sous la forme d’un code informatique approprié exécuté sur un ou plusieurs processeurs. Par processeurs, il doit être compris tout processeur adapté aux calculs décrits plus bas. Un tel processeur peut être réalisé de toute manière connue, sous la forme d’un microprocesseur pour ordinateur personnel, portable, tablette ou smartphone, d’une puce dédiée de type FPGA ou SoC, d’une ressource de calcul sur une grille ou dans le cloud, d’une grappe de processeurs graphiques (GPUs), d’un microcontrôleur, ou de toute autre forme propre à fournir la puissance de calcul nécessaire à la réalisation décrite plus bas. Un ou plusieurs de ces éléments peuvent également être réalisés sous la forme de circuits électroniques spécialisés tel un ASIC. Une combinaison de processeur et de circuits électroniques peut également être envisagée. Dans le cas de l’unité d’apprentissage automatique basé sur renforcement du gradient, des processeurs dédiés à l’apprentissage automatique pourront aussi être envisagés. En variante, le convertisseur 10 peut être un calculateur analogique sans programmation ou code informatique à proprement parler.
Toujours en variante, le convertisseur 10 pourrait utiliser un algorithme d’apprentissage automatique ("machine learning" en anglais), impliquant ou non un réseau de neurones (profond ou pas). Il s’agit d’associer les mesures d’intensité du capteur optique 14 avec une valeur de vitesse de sédimentation. Cette variante peut être particulièrement utile pour se passer de la densité optique. Toujours en variante, le gain du capteur optique 14 pourrait être le même pour tous les instants de la mesure.
La représente une vue schématique d’un mode de réalisation du dispositif de la . Comme on peut le voir sur cette figure, le dispositif 2 est un appareil d’hématologie classique comprenant une seringue 40 de diamètre 1,5mm, et une seringue 42 de diamètre 16mm qui sont toutes deux reliées à l’aiguille 8. Le capteur 20 a été intégré sur l’aiguille 8, de sorte qu'il recouvre l'extrémité du tube 16 reliée à l'aiguille 8.
Le dispositif 2 de la est adapté à réaliser une mesure CBC, une mesure ESR ou les deux.
Pour la mesure CBC, l’ensemble du circuit est amorcé en diluant, puis l’aiguille 8 percute le tube de sang 11 et prélève 10 µl avec la seringue 40. L’aiguille 8 est ensuite remontée et placée au-dessus du bac de préparation, puis l’extérieur de celle-ci est rincé dans ce bac, avec évacuation aux déchets. Enfin un mélange de l’échantillon de 10 µL avec 1 mL de diluant (par exemple) est distribué immédiatement après prélèvement dans le bac de préparation avec la seringue 42. Cette première dilution sera ensuite utilisée dans les différentes préparations pour réaliser la mesure CBC.
Pour la mesure ESR, il est procédé comme décrit plus haut en référence aux figures 1 à 3. L’ensemble du circuit est amorcé en diluant tiré d'un réservoir 44, puis une bulle d’air de quelques µL est créée en bout de l’aiguille 8. L’aiguille 8 est descendue dans le tube de sang 11 et une aliquote de 50 µL à 100 µL est prélevée par la seringue 42. L’aiguille 8 est remontée, et l’aliquote transférée au capteur 20 et la mesure optique de l’agrégation est réalisée. Enfin, le rinçage intérieur et extérieur de l’aiguille 8 dans un bac est réalisé, avec évacuation aux déchets. La mesure de blanc (I0) peut être effectuée avant le prélèvement ou en fin de rinçage. La comparaison optionnelle des mesures de blanc avant et après permettent une gestion d’exception, par exemple un contrôle du rinçage.
Les cycles CBC et ESR sont réalisés indépendamment l’un de l’autre, et font en particulier l’objet d’un prélèvement par l’aiguille 8 séparé : l’aliquote pour la mesure CBC ne peut pas être utilisée pour la mesure ESR et inversement.
Un mélange de l’échantillon de 10 µL avec 1 mL de diluant (par exemple) est distribué immédiatement après prélèvement dans le bac de préparation avec la seringue 42. Cette première dilution sera ensuite utilisée dans les différentes préparations pour réaliser la mesure CBC.
Cela permet de découpler les deux mesures sans prélèvement problématique de sang lorsque les deux mesures sont demandées. Cette indépendance rend la mesure ESR beaucoup moins gênante pour la cadence du dispositif 2 et permet une intégration à moindre coût, tant matériel qu’humain.
La représente une vue schématique d’un autre mode de réalisation du dispositif de la . Comme on peut le voir sur cette figure, le dispositif 2 est cette fois adapté à une chaîne de mesure de laboratoire automatisée de type TLA ("Total Laboratory Automation" en anglais).
Le matériel impérativement nécessaire pour alimenter en échantillon la cellule de mesure du dispositif 2 est de loin la partie la plus couteuse et complexe : interconnexion à la chaîne de TLA, gestion de portoirs (racks) de tubes, agitation des tubes, gestion des tubes, prélèvement et transfert dans la cellule de mesure, rinçage du dispositif de prélèvement et dispositifs de contrôle et de transmission des résultats.
La Demanderesse a découvert que dans cette configuration, il est avantageux d’intégrer un deuxième groupe 6 dans un module séparé du module CBC principal 50 et relié à celui-ci. Par exemple, le deuxième groupe 6 peut être intégré à l’aiguille de prélèvement du groupe 4 d’un module d’étalement ou de coloration 55. Ainsi, ce module verra son taux d’utilisation augmenter, et la cadence du TLA ne sera pas affectée puisque les mesures d’ESR seront ici encore réalisées de manière totalement indépendante des mesures CBC pour un tube de sang donné.
Cela est beaucoup plus efficace que tous les systèmes connus, qui proposent soit un module spécifique pour la mesure de la vitesse de sédimentation, en plus du module d’étalement ou de coloration, ou de ponctionner du temps de traitement CBC/DIF/RET sur un module généraliste.
En variante, le deuxième groupe 6 peut être intégré sur l’aiguille de prélèvement d’un dispositif haut de gamme qui comprend un module de prélèvement spécifique pour des mesures ultérieures d’étalement ou de coloration.
La illustre schématiquement un exemple de mode de réalisation d'une tranche donneuse 20 selon la présente invention. Les composants dont les références numériques sont identiques à celles des à 1J ou de la ou de la ou de la ou de la remplissent la même fonction. La tranche cible 20 comprend un substrat sacrificiel 200 sur lequel est formé un film donneur 21. Le film donneur 21 comprend une première couche III-N donneuse 201 et une couche diélectrique donneuse 202 sur le dessus de la première couche III-N donneuse 201. L'épaisseur de la couche diélectrique donneuse 202 est égale ou inférieure à 10 nm. Le film donneur 21 comprend en outre une deuxième couche épitaxiale donneuse 203 prévue entre la première couche III-N donneuse 201 et la couche diélectrique donneuse 202. La deuxième couche épitaxiale donneuse 203 est formée par croissance épitaxiale entre la première couche III-N donneuse 201 et la couche diélectrique donneuse 202. À titre d'exemple, la deuxième couche épitaxiale donneuse 203 est formée par croissance épitaxiale en tant que couche à polarité N entre la première couche III-N donneuse 201 et la couche diélectrique donneuse 202. L'épaisseur de la deuxième couche épitaxiale donneuse 203 est égale ou inférieure à 10 nm.
La illustre schématiquement un exemple de mode de réalisation d'une tranche donneuse 20 selon la présente invention. Les composants dont les références numériques sont identiques à celles des figures 1A à 1J ou de la ou de la ou de la ou de la ou de la remplissent la même fonction. La tranche donneuse 20 de la comprend un substrat sacrificiel 200. Un film donneur 21 est formé sur le dessus du substrat sacrificiel 200 de la tranche donneuse 20. La formation du film donneur 21 consiste à former par croissance épitaxiale la première couche III-N donneuse 201, et la croissance épitaxiale de la première couche III-N donneuse 201 correspond à la croissance épitaxiale d'une première section 211 et d'une deuxième section 212 de la première couche III-N donneuse 201 par exemple sur le dessus du substrat sacrificiel 200 et à la croissance épitaxiale d'une troisième couche épitaxiale III-N donneuse 205 entre la première section 211 et la deuxième section 212 de la première couche III-N donneuse 201. La tranche donneuse 20 et la tranche cible sont ensuite séparées par division de la première section 211 de la première couche III-N donneuse 201 et de la troisième couche épitaxiale III-N donneuse 205 qui agit comme un arrêt de gravure sur la deuxième section 212 de la première couche III-N donneuse 201, pour ainsi former la couche superficielle supérieure sur le dessus de la tranche cible, la couche superficielle supérieure comprenant la deuxième section 212 de la première couche III-N donneuse 201 après enlèvement de la troisième couche épitaxiale III-N donneuse 205. La troisième couche épitaxiale III-N donneuse 205 comprend par exemple de l'AlN.
La illustre schématiquement un exemple de mode de réalisation d'une tranche donneuse 20 selon la présente invention. Les composants dont les références numériques sont identiques à celles des figures 1A à 1J ou de la ou de la ou de la ou de la ou de la ou de la remplissent la même fonction. La tranche donneuse 20 comprend un substrat sacrificiel 200 sur lequel est prévu un tampon III-N 204. En d'autres termes, le tampon III-N 204 est formé entre le substrat sacrificiel 200 et le film donneur 21 de la tranche donneuse 20. Le film donneur 21 comprend par exemple une première couche III-N donneuse 201. Selon une variante de réalisation, le film donneur 21 comprend par exemple une première couche III-N donneuse 201 et une couche diélectrique donneuse 202. Selon une autre variante de réalisation, le film donneur 21 comprend par exemple une première couche III-N donneuse 201, une couche diélectrique donneuse 202 et une deuxième couche épitaxiale donneuse 203 prévue entre la première couche III-N donneuse 201 et la couche diélectrique donneuse 202.
La illustre schématiquement un exemple de mode de réalisation d'un transistor 1 à haute mobilité électronique selon la présente invention, avec un contact de source 43 et un contact de drain 44. Les composants dont les références numériques sont identiques à celles des figures 1A à 1J ou de la ou de la ou de la ou de la ou de la ou de la ou de la remplissent la même fonction. Le procédé illustré sur les figures 1A à 1J comprend en outre les étapes consistant à former un contact de source 43 en contact avec la deuxième couche III-N active 32 dans une région de source 403 et à former un contact de drain 44 en contact avec la deuxième couche III-N active 32 dans une région de drain 404.