Caractérisation d’un capteur de gaz pour l’environnement et l’agriculture

Les capteurs de concentration de gaz trouvent de nombreuses applications dans le domaine agricole ou environnemental. C’est le cas pour l’ammoniac (NH3) dans les élevages d’animaux où les niveaux de concentration supérieurs à 20ppm (partie par million) peuvent nuire au bien-être et à moyen terme à la santé des animaux. De nombreuses solutions commerciales existent pour détecter le NH3, chimique à l’état solide ou électrochimique. Mais leur durée de vie est très limitée (inférieure à qq mois) ainsi que leur stabilité de précision à l’égard d’autres gaz interférents comme le dioxyde de carbone et l’eau. Pour ce type d’application la robustesse et le faible coût priment largement sur la compacité et la sensibilité aux faibles dilutions. De nouvelles avancées récentes sur les alliages à base de GeSn pourraient mener à terme à la création d’une plateforme photonique Silicon/Germanium totalement compatible avec les technologies bas coût CMOS. Suite à la démonstration de l’effet laser à basse température dans des alliages à forte concentration d’étain par des équipes du CEA Grenoble, un des enjeux majeurs actuel est le pompage électrique de ces couches à base de GeSn pour permettre la réalisation de sources lumineuses (LEDs, lasers) sur wafers 200 mm.
Travail demandé :
Ce stage propose d’évaluer des solutions simples et robustes à partir de diodes IR (LED) commerciales ou de nouvelles innovantes LEDs à base GeSn pour démontrer la faisabilité de détection de l’ammoniac et d’autres gaz dans une gamme de concentration de qq. dizaines à qq. milliers de ppm. Le travail portera sur (i) l’évaluation des performances des différentes sources lumineuses pour la détection de gazs et (ii)  la fabrication de composants type photoacoustiques ou en absorption à partir de matériaux polymères accessibles en impression 3D dans notre « Fablab ». La personne recrutée effectuera l’assemblage des sources infrarouges à base de LED avec des transducteurs de types microphones, thermopiles ou pyromètres. Les détecteurs ainsi fabriqués seront testés sur le banc gaz du laboratoire pour démontrer leur sensibilité, leur fiabilité et leur innocuité à des sensibilités croisées envers d’autres espèces de gaz. L’instrumentation et le pilotage du capteur seront à développer sous Labview ou Python.

Pour candidater, merci d’adresser directement CV+LM à l’adresse suivante : christophe.constancias@cea.fr

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