Design Et Développement D'un Capteur À Fibre Optique Pour la Détection D'hydrogène PDF Download

Author: Cédric Perrotton
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Languages : en
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Hydrogen detection is an environmental priority. Numerous hydrogen sensors have been developed, but none of them meet the industry requirements. Optical fiber sensors, electrically isolated, are excellent candidates for operating in explosive environments. Our goal is to develop an intrinsic optical fiber sensor based on Surface Plasmon Resonance. In this thesis, we study two optical fiber hydrogen sensors. The first sensor, based on amplitude modulation, consists of a thin Pd layer deposited on the multimode fiber core, after removing the optical cladding. The second design, based on wavelength modulation, consists of replacing the single Pd layer by a Au/ SiO2/ Pd multilayer stack. We demonstrate in this thesis that plasmonic sensors may be a solution to develop fast and reliable fiber hydrogen sensors. Finally, we study Mg alloys as hydrogen sensitive material in order to improve the detection range of hydrogen sensors.

Author: XAVIER.. BEVENOT
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Languages : fr
Pages : 338

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POUR DES RAISONS DE SECURITE LIEES AUX PROPRIETES DETONNANTES DE L'HYDROGENE DANS L'AIR, LA DETECTION DE FUITES D'HYDROGENE GAZEUX EST PRIMORDIALE DANS LES LANCEURS SPATIAUX PROPULSES PAR UN MOTEUR FONCTIONNANT A L'OXYGENE ET L'HYDROGENE LIQUIDE. AFIN DE COMPLETER SES EQUIPEMENTS DE DETECTION, LA SOCIETE EUROPEENNE DE PROPULSION CHERCHE A DEVELOPPER UN DETECTEUR DE FUITE D'HYDROGENE A FIBRE OPTIQUE. LA FIBRE OPTIQUE EST PRECONISEE POUR CETTE APPLICATION CAR ELLE OFFRE DE NOMBREUX AVANTAGES EN CE QUI CONCERNE SA FACILITE D'UTILISATION ET SA SECURITE DE FONCTIONNEMENT. LA CONCEPTION DE CE DETECTEUR DOIT SATISFAIRE LES CONTRAINTES D'UTILISATION (CAPTEUR D'EXTREMITE, FAIBLE MASSE, FAIBLE ENCOMBREMENT, FAIBLE CONSOMMATION ENERGETIQUE), MAIS EGALEMENT LES CONTRAINTES METROLOGIQUES DE FONCTIONNEMENT (DETECTION DE 1% A 100% D'HYDROGENE DANS L'AZOTE DANS UNE GAMME DE TEMPERATURES COMPRISES ENTRE 196C ET 23C). NOUS AVONS REALISE DEUX DISPOSITIFS A FIBRE OPTIQUE. LA FIBRE OPTIQUE ET LA MEMBRANE TRANSDUCTRICE UTILISEES POUR CES DEUX DISPOSITIFS SONT IDENTIQUES : IL S'AGIT D'UNE PART D'UNE FIBRE MULTIMODALE A SAUT D'INDICE ET A GROS DIAMETRE DE COEUR ET D'AUTRE PART DU PALLADIUM. LE PREMIER DISPOSITIF EST BASE SUR L'EXCITATION D'UNE ONDE PLASMON A LA SURFACE DU PALLADIUM DEPOSE SUR LA SURFACE LATERALE DU COEUR DE LA FIBRE (CAPTEUR REPARTI LE LONG DE LA FIBRE). LE SECOND DISPOSITIF EST BASE SUR LA VARIATION DE LA REFLECTIVITE D'UN MICRO-MIROIR DE PALLADIUM DEPOSE EN BOUT DE FIBRE (CAPTEUR D'EXTREMITE). LES PERFORMANCES DU DISPOSITIF A PLASMON DE SURFACE SATISFONT LES SPECIFICATIONS METROLOGIQUES DU CAHIER DES CHARGES POUR UN FONCTIONNEMENT A 23C, MAIS LA CONCEPTION DE CE DISPOSITIF EST PEU ADAPTEE AUX CONTRAINTES D'UTILISATION. BIEN QUE LA REPONSE DU DISPOSITIF A MICRO-MIROIR SOIT PLUS FAIBLE, SA CONCEPTION EST CEPENDANT PLUS ADAPTEE AU CAHIER DES CHARGES ET PERMET D'UTILISER PLUS FACILEMENT UNE DIODE LASER DE PUISSANCE POUR OBTENIR DES PERFORMANCES INTERESSANTES A 196C.

Author: Denis Soleilhac
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Languages : fr
Pages : 258

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Author: T. Ph Jaccoud
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Languages : fr
Pages : 72

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Author: Thomas Mazingue
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Languages : fr
Pages : 158

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Le travail de thèse a consisté à élaborer un nouveau type de capteur utilisant la technique des "m-lines" pour détecter la variation d'indice de matériaux sensibles aux gaz déposés en couches minces. En effet, la variation de conductivité d'un matériau sensible utilisé dans les capteurs à oxyde métallique s'accompagne d'une modification de son indice de réfraction lorsqu'il est exposé à un gaz. La littérature a permis d'identifier certains matériaux susceptibles d'être sensibles au butane, au propane et à l'ozone. Ces matériaux ont été déposés et caractérisés afin d'optimiser leurs propriétés optiques, morphologiques et leur sensibilité au gaz. Un banc de test a été réalisé pour la mesure de la sensibilité aux gaz en fonction de la concentration de gaz et de la température (jusqu'à 100°C). Un démonstrateur de principe de capteur a été développé à l'aide d'un réseau coupleur. La détection optique du butane et du propane, dans la gamme 100 à 1000 ppm a été validée.

Author: Pascal Boulee
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Languages : fr
Pages : 226

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LES CAPTEURS DE POSITION ET DE DEPLACEMENT SONT TRES FREQUENTS DANS L'INDUSTRIE. CE DOCUMENT RAPPORTE LES DEVELOPPEMENTS ET LES ESSAIS D'UN CAPTEUR A FIBRES OPTIQUES BASE SUR LA MODULATION D'INTENSITE. LE CAPTEUR DECRIT FOURNIT UNE MESURE DANS UN PLAN DE LA POSITION D'UNE CIBLE REFLECHISSANTE. LA LUMIERE D'UNE DIODE ELECTROLUMINESCENTE (DEL) EST COUPLEE A UNE FIBRE OPTIQUE MULTIMODE A SAUT D'INDICE ET L'AUTRE EXTREMITE DE CETTE FIBRE ILLUMINE UN MIROIR CIRCULAIRE. UN POURCENTAGE DE LA LUMIERE REFLECHIE PAR LE MIROIR EST RECOUPLE DANS SIX FIBRES RECEPTRICES, PLACEES EN CONTACT ET DANS LE MEME PLAN QUE LA FIBRE D'EMISSION. UN DEPLACEMENT LATERAL DU MIROIR PROVOQUE UNE MODULATION D'INTENSITE DANS LES SIX FIBRES PERIPHERIQUES, QUI EST FONCTION DES DIMENSIONS DE LA FIBRE OPTIQUE ET DU DIAMETRE DU MIROIR. UNE CONFIGURATION POSSIBLE CONSISTE EN DEUX TUBES CYLINDRIQUES ET CONCENTRIQUES. LE TUBE INTERNE CONTIENT LES SEPT FIBRES MULTIMODES. UN MIROIR CIRCULAIRE EST PLACE A L'EXTREMITE D'UN CORPS D'EPREUVE DEFORMABLE ET CONSTITUANT LE SECOND TUBE. QUAND UNE FORCE EXTERNE EST APPLIQUEE AU CORPS D'EPREUVE, LE CAPTEUR ENREGISTRE LA DEFLEXION QUI ENGENDRE UN DEPLACEMENT DU MIROIR, MESURABLE PAR LE SYSTEME DECRIT. GRACE A SA SYMETRIE, CE CAPTEUR DONNE UNE INDICATION DE LA DIRECTION DE DEPLACEMENT. PAR EXEMPLE, SI LA FORCE EXTERNE EST LE VENT, ALORS, NOUS POUVONS MESURER LA VITESSE ET LA DIRECTION DE CE VENT, GRACE AU DEPLACEMENT DE LA CIBLE. CECI CONSTITUE UN NOUVEL ANEMOMETRE-GIROUETTE INTEGRE DANS UN UNIQUE DISPOSITIF

Author: Sébastien Triollet
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Languages : fr
Pages : 225

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[Les capteurs à fibres optiques présentent des qualités intéressantes en termes de tailles et de poids relativement faibles qui permettent de réduire l'intrusivité du capteur dans le matériau (ou dans la structure composite). Ils sont également insensibles aux perturbations électromagnétiques, stables et durables dans le temps, mais aussi sensibles à plusieurs sollicitations comme la température, la déformation et la pression, d'où un besoin essentiel de les discriminer. Parmi eux on distingue les réseaux de Bragg : ceux à courtes périodes (FBG : Fiber Bragg Grating) et ceux à longues périodes (LPG : Long Period Grating). Le travail de thèse reporté dans ce manuscrit, traite du développement d'un capteur à fibre optique basé sur la superposition d'un LPG et d'un FBG afin de mesurer et de discriminer la température et la déformation. De nombreuses approches sont proposées dans la littérature afin de découpler ces deux sollicitations cependant elles ne permettent pas forcément une utilisation en conditions réelles de mesures. C'est pourquoi nous introduisons la notion d'efficacité de découplage avec le paramètre E qui permet de comparer toutes ces approches et met en évidence un très bon potentiel pour la structure à base de réseaux superposés LPG/FBG. La mise en œuvre d'un tel composant est décrite dans ce manuscrit et consiste à inscrire initialement le LPG puis le FBG au même endroit et sur toute la longueur du LPG. De plus ce type de structure permet un multiplexage qui, bien que faible, est néanmoins possible. Les étalonnages en température et en déformation du capteur ont permis de mettre en évidence une erreur de l'ordre de 2% sur la sensibilité à la température et de 3% sur la sensibilité à la déformation, ce qui conduit à une erreur sur l'estimation de la température et de la déformation mesurée de l'ordre de 0.3°C et 3 microdef. Dans un souci applicatif, le capteur à base de réseaux de Bragg superposés est tout d'abord utilisé pour instrumenter une structure métallique soumise simultanément à une variation de température et de déformation. Les valeurs mesurées présentent une incertitude maximale de 0.4°C pour la température et de 3 me pour la déformation ce qui permet de valider notre composant pour le contrôle et la surveillance de structures métalliques. La seconde application étudiée est relative à l'instrumentation de pièces composites stratifiées de type verre/époxy pour le suivi de procédés d'élaboration par voie liquide : VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) et LRI (Liquid Resin Infusion), pour lesquels l'évolution de la température et de la déformation au cours du procédé est suivie par le capteur à base de réseaux de Bragg superposés LPG/FBG. Des mesures diélectriques (DEA) sont également réalisées au cours de ces procédés et permettent la comparaison et la validation de nos résultats]

Author: Wenbin Lin
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Languages : fr
Pages : 87

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Il est bien connu que la résonance de plasmon de surface (SPR) d'une onde électromagnétique de surface peut être utilisée en tant que sonde optique sensible à de faibles variations intervenant à l'interface métal/diélectrique. La configuration de Kreschmann basée sur un prisme est traditionnellement employée pour exciter et détecter le phénomène SPR. En 1993, le premier capteur SPR à fibre optique a été réalisé par R.C. Jorgenson et S.S. Yee et a été ensuite commercialisé par la société Biacore (Suède). Le capteur SPR à fibre optique présente un certain nombre d'avantages sur le système Kreschmann tels que sa faible taille, son faible coût et la possibilité de détection déportée. Un capteur SPR à fibre optique multimodale plus simple, utilisant l'injection oblique d'une lumière monochromatique collimatée, a été développé au laboratoire TSI de l'université Jean-Monnet de Saint-Etienne, en 1996. Utilisant l'argent pour induire le phénomène SPR d'une lumière à la longueur d'onde 670 nm, le capteur à fibre optique est un réfractomètre fonctionnant dans la gamme d'indice optique 1,35-1,40. Ce mémoire de thèse est constitué de cinq articles visant à développer ce type de capteur à fibre optique pour les applications physique, chimique et biologique. Le premier article traite de la modification de la gamme d'indice mesurable, afin d'être capable de fonctionner dans des systèmes chimiques et biologiques, dont les indices de réfraction sont compris entre 1,33 et 1,36. Les relations entre les paramètres de structure et de matériau, de la configuration multicouche pour l'excitation du SPR, ont été déduites de la théorie. La technique sol-gel est utilisée pour fabriquer un revêtement d'acétate de zirconium de quelques dizaines de nanomètres. La fiabilité est augmentée par une protection constituée d'une monocouche auto-assemblée de thiol longue chaîne qui empêche l'oxydation de l'argent. Ce premier article a été soumis à la revue Thin Solid Films. Les variations spatiales du vecteur champ électrique au cours de la propagation des rayons non méridiens dans la fibre multimodale sont étudiées dans le second article accepté pour publication dans la revue Sensors and Actuators A. Un modèle 3D précis a été établi permettant d'expliquer le phénomène expérimental observé sur l'influence de la direction de polarisation de la lumière incidente par rapport à la face d'entrée de la fibre. Les signaux du capteur provenant de l'adsorption d'une très fine couche diélectrique sur la surface du métal ou d'une très faible variation de l'indice de réfraction dans le milieu de mesure peuvent alors être interprétés quantitativement. L'article suivant, accepté pour publication à la revue Applied Optics, propose une méthode directe pour déterminer l'épaisseur et les constantes optiques d'un film mince de métal déposé sur le cœur de la fibre, par simple mesure de la réponse du capteur à fibre optique. L'intérêt de ce travail vient des difficultés rencontrées dans la caractérisation des films métalliques avec des surfaces courbes en utilisant des techniques optiques conventionnelles telles que la réflectométrie et l'ellipsométrie. Un nouveau moyen optique capable de suivre in-situ la formation d'une monocouche auto-assemblée d'alkylthiol est présenté dans le quatrième article, soumis au Journal of Chemical Physics. L'application de la technique SPR à fibre optique pour étudier les monocouches auto-assemblées, l'observation directe et la description du phénomène d'inclinaison des chaînes lors de l'auto-assemblage de la monocouche d'alkylthiol, à notre connaissance, n'a jamais été rapporté auparavant dans la littérature. La bonne sensibilité observée montre que notre approche du système à fibre optique est plus adaptée que l'ellipsométrie et que le système SPR à prisme pour suivre les variations sur la totalité d'un film diélectrique. Le dernier article, soumis au Japanese Journal of Applied Physics, est consacré au développement d'un biocapteur basé sur le système à fibre optique pour suivre des interactions entre biomolécules. Avec une très simple configuration, cet immunocapteur a montré de bonnes performances en sensibilité et en spécificité, comparé à l'appareil commercialisé par Biacore qui est beaucoup plus complexe et cher. Ce travail constitue un excellent départ vers le développement d'une immunosonde pour des immunoessais sans marqueur. Ces cinq articles sont indépendants mais complémentaires l'un de l'autre. Les conditions pour lesquelles le SPR peut être excité sur une géométrie multicouche, obtenues dans le premier article, fournissent une base théorique pour le choix de la longueur d'onde de la lumière ou pour la gamme d'indice du milieu environnant lorsque l'or est utilisé et se retrouve dans les autres articles. Les études du modèle 3D précis, présenté dans le second article, pour simuler les performances des capteurs à fibre optique, permettent ensuite de caractériser le film métallique (dans le troisième article), la couche chimique adsorbée (dans le quatrième article) et les couches biomoléculaires (dans le cinquième article). De plus, la mesure des propriétés du film métallique dans le troisième article, permet de détecter avec succès, la monocouche auto-assemblée d'alkylthiol adsorbée sur la surface du métal (en référence au quatrième article). Les déterminations des caractéristiques du film d'or et de la couche de thiol sont nécessaires pour caractériser le film d'anticorps et la couche d'anticorps-antigène après la réaction d'affinité. Un biocapteur basé sur un système SPR à fibre optique a donc été réalisé et est présenté dans le cinquième article. Ce biocapteur a été conçu, élaboré et caractérisé couche par couche.

Author: International Atomic Energy Agency
Publisher: International Atomic Energy Agency
ISBN: 9789201063205
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 72

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This publication results from a technical meeting on phenomenology and technologies relevant to in-vessel melt retention (IVMR) and ex-vessel corium cooling (EVCC). The purpose of the publication is to capture the state of knowledge, at the time of that meeting, related to phenomenology and technologies as well as the challenges and pending issues relevant to IVMR and EVCC for water cooled reactors by summarizing the information provided by the meeting participants in a form useful to practitioners in Member States.

Author: Andrea Cusano
Publisher: Bentham Science Publishers
ISBN: 160805084X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 331

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The book is an exciting source of information for individuals interested in learning about and marketing sensors. The book focuses on scientific and commercial advances in Fiber Bragg Grating (FBG) sensor technology since its discovery over 30 years ago.