FR2599136A1 - Element de mise a feu de detonateur - Google Patents

Abstract

UN ELEMENT DE MISE A FEU DE DETONATEUR COMPREND UN DISPOSITIF DE DISSIPATION D'ENERGIE MINIATURE 12 FORME SUR UN SUBSTRAT 10 QUI FAIT PARTIE D'UN CIRCUIT ELECTRONIQUE INTEGRE. UN COMPOSE EXPLOSIF EST EXPOSE AUX EFFETS DE L'ENERGIE DISSIPEE PAR LE DISPOSITIF. LE CIRCUIT INTEGRE COMPREND DES CIRCUITS DE TEMPORISATION, DE TEST, DE COMMANDE, DE TRANSMISSION ET DE VERROUILLAGE PERMETTANT DE REALISER DES SYSTEMES DE TIR DE CHARGES EXPLOSIVES AUTONOMES OU COMMANDES PAR ORDINATEUR. DES MOYENS DE PROTECTION CONTRE LES SURTENSIONS ET LES COURANTS INDUITS SONT INCORPORES DANS LE CIRCUIT INTEGRE.

Description

ELEMENT DE MISE A FEU DE DETONATEUR

La présente invention concerne l'amorçage d'explosifs et elle porte plus particulièrement sur un élément de mise à feu de détonateur qui est incorporé dans un détona5 teur et convient pour l'utilisation dans un système de tir séquentiel de charges explosives.

Dans un système de tir séquentiel de charges explosives, il est essentiel de pouvoir commander de façon précise et sûre la mise à feu de chaque charge explosive 10 individuelle. On a tenté d'atteindre ce but au moyen de diverses formes de détonateurs. A la connaissance de la demanderesse, de tels détonateurs, bien que satisfaisants à de nombreux égards, ne satisfont pas l'ensemble des critères suivants: un coût d'assemblage faible, des besoins réduits 15 en ce qui concerne le stockage d'énergie avant et pendant la

détonation, des normes de sécurité rigoureuses, des intervalles de temps précis de temporisation et de transmission de signaux, et un fonctionnement fiable avec sécurité positive et intrinsèquement sûr.

L'invention procure un élément de mise à feu de

détonateur qui comprend au moins un dispositif de dissipation d'énergie qui est placé sur ou dans un substrat approprié pour la fabrication d'un circuit intégré.

Le dispositif de dissipation d'énergie peut être

résistif, il peut être formé par un dispositif à semicondue-

teurs ou il peut être un dispositif à effet de champ.

Dans le premier cas, le dispositif de dissipation d'énergie peut être formé par une couche résistive déposée sur le substrat. Un courant qu'on fait passer dans la couche résistive provoque un échauffement de celle-ci. A titre d'exemple, on peut former la couche résistive à partir de l'une au moins des matières suivantes, qu'on appellera ci-après les "matières préférées": le Nichrome, l'or, le tungstène, l'aluminium, le zirconium, le silicium polycris10 tallin, un mélange titane/tungstène, et des siliciures de métaux. On peut également former un élément résistif en employant par exemple une technique de diffusion ou d'implantation. Par exemple, dans le premier cas, on peut dif15 fuser une couche de silicium de type P dans un substrat de silicium qui est de façon prédominante du type N, pour former l'élément résistif. On peut permuter les couches de silicium de type P et de type N. Dans le second cas, on peut

utiliser des techniques d'implantation ionique pour former 20 l'élément résistif.

On peut concevoir l'élément résistif de façon qu'il dégage de la chaleur lorsqu'il est traversé par un courant électrique. Dans une variante de cette technique, on conçoit l'élément résistif de façon qu'il forme une liaison 25 fusible qui fond lorsqu'un courant d'intensité prédéterminée le traverse. La fusion de la liaison libère alors une quantité prédéterminée d'énergie. On utilise la libération d'énergie pour amorcer une charge explosive primaire. On

peut utiliser plusieurs liaisons fusibles sur le même 30 substrat pour améliorer la probabilité d'amorçage.

Lorsqu'on utilise des techniques de dépôt pour former l'élément résistif, on peut déposer l'élément sous la forme d'une couche mince sur le substrat, l'épaisseur de la

couche étant par exemple comprise entre 10 et 1000 nanomè35 tres. On peut utiliser un masque pour définir un motif dési-

ré pour l'élément résistif et des zones de contact, et on peut enlever la matière en excès par attaque ou de n'importe

quelle autre manière appropriée. L'élément résistif qui est formé de cette manière présente une très faible masse ther5 mique et il peut être échauffé par la décharge d'une quantité minimale d'énergie électrique.

Comme on l'a indiqué, le dispositif de dissipation d'énergie peut également être constitué par un élément semiconducteur. On peut citer en tant qu'éléments appropriés des 10 transistors, des transistors à effet de champ ou des dispositifs de la même famille, des dispositifs à quatre couches, des diodes zener, des diodes électroluminescentes, ou n'importe quel autre élément approprié qui émet de l'énergie calorifique ou lumineuse sous l'effet d'une activation qu'on 15 réalise de préférence en faisant passer un courant électrique dans l'élément. L'énergie peut être dissipée dans une région étroite entre des régions actives N et P. Ceci permet

de concentrer de manière précise l'énergie qui est libérée.

Selon une troisième variante de l'invention, le 20 dispositif de dissipation d'énergie peut être un élément à effet de champ. L'élément à effet de champ peut être formé par des première et seconde électrodes espacées sur le substrat, et par des moyens de commutation destinés à appliquer une différence de potentiel électrique entre les 25 électrodes. Un champ électrique d'intensité élevée est

ainsi créé entre les électrodes.

Les électrodes peuvent être métalliques ou peuvent

être formées à partir de l'une quelconque des matières préférées.

Les électrodes peuvent être fondamentalement bidimensionnelles, au sens o elles sont formées par des corps conducteurs en couches minces sur le substrat; selon une

variante, elles peuvent être tridimensionnelles, au sens o elles ont des tailles notables dans trois dimensions ortho35 gonales.

Les électrodes peuvent avoir n'importe quelle forme appropriée. Les électrodes peuvent par exemple se présenter

sous la forme de plaques espacées mutuellement parallèles.

Les électrodes peuvent également être courbes, triangulaires, ou avoir n'importe quelle forme. Dans une forme de l'invention, les électrodes sont formées par un peigne ou une structure interdigitée. Dans une forme de l'invention, les électrodes comprennent des premier et second corps conducteurs, le premier 10 corps comportant une partie centrale qui forme une ouverture

occupée par le second corps. Les corps définissent entre eux un espace annulaire au niveau duquel la différence de potentiel est appliquée.

On peut former les électrodes de n'importe quelle 15 manière appropriée, et on les forme de préférence en déposant l'une des matières préférées sur une couche de passivation diélectrique du substrat. On peut graver la matière

pour lui donner une forme désirée.

Les moyens de commutation peuvent comprendre des 20 premier et second dispositifs de commutation, avec le premier dispositif connecté entre les première et seconde électrodes et le second dispositif connecté à la seconde électrode et à un pôle d'une alimentation électrique, tandis que la première électrode est connectée à l'autre pôle de l'ali25 mentation électrique. Dans le fonctionnement dans les conditions d'attente, c'est-àdire lorsqu'une explosion ne doit

pas être déclenchée, le premier dispositif de commutation est conducteur et le second dispositif de commutation est bloqué.

On active ensuite l'élément de mise à feu de détonateur en 30 bloquant le premier dispositif de commutation et en débloquant le second dispositif de commutation. De cette manière, la différence de potentiel électrique est appliquée entre

les électrodes.

Un explosif peut être placé en position adjacente 35 au dispositif de dissipation d'énergie, ou en contact direct avec lui, et lorsque le dispositif de dissipation d'énergie est actionné, il amorce l'explosif par la dissipation d'énergie. Comme on-l'a indiqué, dans la plupart des exemples de l'invention, la dissipation d'énergie provoque un dégagement de chaleur et on utilise cette chaleur pour amorcer l'explosif. Il est cependant possible de dissiper l'énergie sous la forme de lumière, auquel cas c'est la lumière qui

amorce l'explosif.

Dans la troisième variante de l'invention, c'est- à-dire celle basée sur l'utilisation d'un dispositif à effet de champ, l'explosif est amorcé par une décharge électrostatique ou par un champ électrique intense.

Des explosifs appropriés comprennent des explosifs 15 primaires tels que l'azoture d'argent, le styphnate de plomb ou de baryum, le fulminate de mercure, et des. explosifs secondaires appropriés quelconques, tels que ceux appelés RDX et HMX, un mélange d'explosifs quelconques parmi ceux indiqués ci-dessus, ou n'importe quelle autre matière soli20 de, liquide ou gazeuse appropriée ayant les caractéristiques désirées. On peut rendre conductrice la matière explosive elle-même par l'ajout de faibles quantités d'une matière conductrice telle que le graphite ou un semiconducteur organique. De cette manière, la matière explosive peut être 25 échauffée directement par un courant qu'on fait circuler dans cette matière. Dans le cas du dispositif à effet de champ, l'explosif peut comprendre un composant tel qu'un semiconducteur organique contenant en suspension un agent oxydant qui réagit chimiquement en présence du champ élec30 trique, en donnant lieu à une réaction exothermique. De façon plus générale, la matière explosive utilisée dans le

dispositif à effet de champ peut comprendre un sensibilisateur à l'action d'un champ.

Le substrat peut faire partie d'un dispositif électronique à l'état solide qui comprend un circuit intégré destiné à commander l'activation de l'élément de mise à feu de détonateur. L'élément de mise à feu de détonateur peut être placé sur une surface d'une couche de passivation recouvrant le dispositif électronique, avec des ouvertures appropriées prévues pour permettre l'établissement d'un contact électrique avec le dispositif. Selon une variante, cet élément peut être placé au-dessous de la couche de passivation, avec ou sans une ou plusieurs ouvertures traversant la couche de passivation. On notera que la présence d'une structure recouvrant l'élément de mise à feu de détonateur

réduit sa sensibilité.

L'explosif est placé en position adjacente au dispositif de dissipation d'énergie. Il est préférable que l'explosif adhère au moins à une surface du substrat, de façon à être en contact physique intime avec ce dernier. Des explosifs liquides ou gazeux, en particulier, peuvent par exemple être placés en compagnie du dispositif de dissipation d'énergie, dans une enceinte hermétique. De cette manière, il se produit un transfert d'énergie avec un bon 20 rendement entre le dispositif de dissipation d'énergie et l'explosif. On peut améliorer la qualité du contact physique entre l'explosif et le substrat en utilisant un agent favorisant l'adhérence. Ceci améliore la liaison entre l'explo25 sif et la surface du substrat. On peut déposer l'explosif en solution ou en suspension liquide. L'agent favorisant l'adhérence peut être constitué par un agent mouillant. On peut ajouter à la solution ou à la suspension un liant tel que le poly(chlorure de vinyle) ou une laque à base de

nitrocellulose. Dans le cas d'un explosif solide, la résistance mécanique de l'assemblage est simultanément améliorée.

L'assemblage de l'explosif et de l'élément de mise à feu de détonateur peut être revêtu par un agent d'étanchéité inerte et protecteur approprié, tel que du caoutchouc 35 aux silicones, qui adhère au substrat et qui, en durcissant,

presse l'explosif et le substrat l'un contre l'autre.

Dans une forme de l'invention, on forme une fenêtre dans le substrat et on place le dispositif de dissipation d'énergie à l'intérieur. On place ensuite l'explosif 5 dans la fenêtre, en contact avec le dispositif de dissipation d'énergie. Il faut cependant noter que la fenêtre n'est pas essentielle, et que dans certains cas, il est suffisant que l'explosif soit placé à proximité immédiate du

dispositif de dissipation d'énergie.

L'explosif peut également être liquide ou gazeux, et enfermé dans une enceinte contenant également le dispositif de dissipation d'énergie. Ceci évite des problèmes de

dépôt d'explosif.

Le circuit de commande qui est incorporé dans le 15 dispositif électronique à l'état solide peut comprendre des sous-ensembles logiques prédéfinis, pour réaliser avec un faible coût de conception des systèmes de commande d'explosifs adaptés à diverses applications. De tels sousensembles peuvent par exemple comprendre des oscillateurs, des compteurs et temporisateurs, des boucles de verrouillage de phase pour réaliser une récupération d'horloge précise, des circuits de transmission, des circuits de commande de verrouillage, des circuits d'auto-test et des circuits

d'atténuation de perturbations électromagnétiques.

Grâce à la combinaison d'un élément de mise à feu de détonateur miniaturisé du type décrit, et d'un circuit électronique intégré, il devient possible d'effectuer un traitement de signal complexe avec un coût faible et une

fiabilité élevée.

Des moyens de protection contre les surtensions peuvent être incorporés pour protéger le dispositif de dissipation d'énergie contre un amorçage intempestif. Les éléments de mise à feu de détonateur n'ont traditionnellement pas été miniaturisés, du fait qu'une réduction de taille conduit à une augmentation de la sensibilité à des tensions ou des courants parasites. Cependant, en utilisant un circuit intégré et en incorporant une protection contre les surtensions, on obtient un niveau élevé d'immunité contre les perturbations électromagnétiques. Les moyens de pro5 tection peuvent en outre comprendre des moyens de commutation, connectés au dispositif de dissipation d'énergie, pour assurer une protection contre des courants électriques induits. Un élément de mise à feu de détonateur du type décrit peut être monté dans un bottier, ce bottier contenant

également une matière explosive destinée à être amorcée par l'explosif d'amorçage mentionné, pour former ainsi un détonateur.

On peut prévoir des moyens destinés à appliquer de l'énergie électrique au dispositif de dissipation d'énergie et au circuit. Ces moyens peuvent comprendre un condensateur placé sous la commande d'un circuit temporisateur, ou

n'importe quel autre dispositif de stockage d'énergie électrique.

L'invention porte également sur un système de tir séquentiel de charges explosives qui comprend un ensemble de détonateurs du type décrit, connectés en série, et des

moyens pour commander la mise à feu de détonateurs individuels.

Les moyens de commande peuvent être conçus de façon à programmer un intervalle de retard sélectionné dans

un circuit temporisateur associé à chaque détonateur respectif.

Des dispositifs de protection contre les surten30 sions peuvent être placés entre des paires sélectionnées de détonateurs. Ceci augmente encore davantage l'immunité du

système vis-à-vis de tensions ou de courants induits.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à 35 titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description

se réfère aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en plan d'un détonateur électronique intégré-qui comprend un élément de mise à feu de détonateur résistif correspondant à une-forme de l'inven5 tion; La figure 2 est une coupe du circuit de la figure 1; La figure 3 représente un mode de réalisation d'un circuit qui peut être incorporé dans chaque détonateur; La figure 4 est une vue de côté, partiellement en coupe, montrant la structure physique-d'un élément de mise à feu de détonateur; La figure 5 montre un détonateur construit conformément à l'invention; La figure 6 représente un dispositif de protection qui est utilisé dans un système de tir séquentiel de charges explosives conforme à l'invention; La figure 7 représente un système de tir séquentiel de charges explosives conforme à l'invention; La figure 8-est une vue en plan d'un élément de mise à feu de détonateur à effet de champ qui est incorporé dans un circuit intégré conformément à l'invention; La figure 9 représente, en vue de côté et en coupe, la structure physique d'un élément de mise à feu de 25 détonateur; La figure 10 est une vue de côté et en coupe d'un élément de mise à feu de détonateur correspondant à une autre forme de l'invention; La figure 11 est une représentation en perspective 30 de l'élément de mise à feu de détonateur de la figure 10, avant la mise en place d'un explosif primaire adhérent à cet élément; Les figures 12A, 12B et 12C sont respectivement des représentations partielles en coupe latérale de trois 35 modes de réalisation voisins de l'élément de mise à feu de détonateur de l'invention; Les figures 13 à 16 représentent respectivement d'autres modes de réalisation; et

La figure 17 est une représentation en coupe laté5 rale d'un détonateur contenaht un élément de mise à feu de détonateur conforme à une variante de l'invention.

La figure 1 représente, en vue de dessus, un détonateur électronique intégré 10 qui comprend un élément de mise à feu de détonateur 12, un transistor 14, des plots de 10 connexion 16, un circuit de protection contre les surtensions 18, et des circuits de temporisation et de transmission 20. L'élément de mise à feu de détonateur 12 est en fait un fusible miniature ayant une masse thermique extrêmement faible, et on le forme en déposant une couche mince de matière 15 résistive, ou de l'une quelconque des matières préférées, sur la surface supérieure d'une couche passive d'un circuit intégré. L'épaisseur de la couche résistive est de l'ordre de 10 à 1000 nanomètres. On utilise un masque, d'une manière classique, pour définir le motif de l'élément de mise à feu 20 de détonateur, et les zones de contact qui doivent rester,

et on enlève par attaque la matière en excès.

La figure 2 montre une coupe du circuit intégré sur lequel l'élément de mise à feu de détonateur est fabriqué. Dans cet exemple, le circuit est du type CMOS et sa 25 structure est pratiquement classique et ne nécessite donc

pas une description détaillée. On peut identifier sur la

figure 2 les composants suivants: Un substrat en silicium de type N: référence 20; Un oxyde de champ formé par croissance: référence 22; 30 Des régions de diffusion P: référence 24; Un oxyde déposé: référence 26; Une grille en silicium polycristallin: référence 28; Un oxyde de grille mince: référence 30; Une couche d'interconnexion en aluminium: référence 32;

Une couche de passivation ou de protection contre les rayu-

res: référence 34

Un élément de mise à feu de détonateur: référence 12.

Le transistor 14, représenté sur la figure 1, est du type à effet de champ et il est défini par les régions 24, la grille 28 et l'oxyde de grille 30. La couche d'interconnexion en aluminium 32 peut être connectée aux plots de connexion 16 (voir la figure 1)

à travers des ouvertures de contact dans la couche de passivation 34.

La figure 3 représente, en majeure partie sous forme de schéma synoptique, les détails du circuit intégré qui contient l'élément de mise à feu de détonateur. Sur la figure 3, l'élément de mise à feu de détonateur 12 est représenté sous la forme d'une résistance en série avec le transistor à effet de champ 14. Deux diodes zener de 6 volts, portant la référence 36, qui sont établies en série entre les composants 12 et 14, sont connectées à des liaisons d'alimentation 38 et 40. Ces diodes sont destinées à éviter que de l'énergie parasite ne déclencle le détonateur, et 20 elles sont placées au-dessous de la couche d'oxyde déposé

26. Cette couche est thermiquement isolante.

Le circuit de la figure 3 comprend un oscillateur 42 avec un condensateur de temporisation 44 qui est enterré au-dessous de l'élément de mise à feu de détonateur, un cir25 cuit de transmission 44 qui comprend une boucle de verrouillage de phase qui synchronise l'horloge incorporée sur la puce, et qui est instable, sur une hbrloge de données précise, pour définir avec précision les caractéristiques temporelles du fonctionnement du circuit, et un circuit de tempo30 risation et de verrouillage 46. Le rythme d'horloge du circuit est établi par l'horloge de référence de la boucle de

verrouillage de phase.

Le circuit comprend en outre un module d'auto-test 48 qui contrôle toutes les fonctions du circuit à la mise 35 sous tension. Des diodes 50 et des résistances 52 sur les

lignes D (horloge d'entrée de données), DI (entrée de données), R (réponse) et DO (sortie de données) assurent la protection du circuit CMOS contre les charges statiques.

Le transistor à effet de champ 14 est destiné à commander la décharge par l'élément de mise à feu de détonateur 12 de l'énergie électrique provenant d'un condensateur de stockage 54. Le condensateur de stockage est relativement grand et ne fait pas partie du circuit intégré mais consiste

en un composant discret.

La figure 4 montre le composant 10 monté dans un bottier 56 qui est moulé en une matière plastique appropriée et-qui comprend une cavité 58 dans laquelle le composant 10 est installé. Le reste de la cavité est occupé par un explosif 60. La cavité est fermée hermétiquement par un couvercle 15 de forme adaptée 62, en matière plastique. Des broches de connexion 64 traversent le bottier 56 et sont connectées au

composant 10 par l'intermédiaire de conducteurs 66. Le composant 10 est installé de façon que l'élément de mise à feu de détonateur 12 soit placé face à la cavité 68 et soit en con20 tact avec l'explosif 60.

Le bottier 56 comprend une seconde cavité 67 qui est occupée par le condensateur de stockage 54 représenté sur la figure 3. Le bottier comporte une première gorge 68 dans

sa partie médiane et une seconde gorge 70 qui s'étend autour 25 de la cavité 67.

La figure 5 montre le bottier 56 connecté à un bottier de détonateur 72 pour former un détonateur complet 74. Le bottier de détonateur est empli d'un explosif approprié et il est fixé au bottier 56 par sertissage dans la 30 gorge 68 à un emplacement 76. Le bottier 56 est orienté de

façon que la cavité 58, avec son explosif, se trouve à l'intérieur du bottier de détonateur.

Un faisceau de câblage 78, qui vient en contact électrique avec les broches 64, est fixé à l'extrémité supé35 rieure du bottier 56 et est fixé au bottier par pénétration

dans la gorge supérieure 70.

La figure 6 représente un dispositif de protection qu'on utilise en association avec un ensemble des détonateurs 74 représentés sur la figure 5. Le dispositif de pro5 tection comprend une diode à claquage rapide 82 qui est shuntée par un condensateur 84 et qui procure un chemin à

faible impédance pour le bruit de haute fréquence.

Le dispositif 80 comprend des connexions identiques à celles représentées sur la figure 3 pour le composant 10 10. Il comprend ainsi deux connexions de lignes d'alimentation respectives 86 et 88, qui correspondent aux connexions 38 et 40 sur le dispositif 10, et des bornes D, R, DI et DO qui correspondent aux bornes désignées de façon similaire sur le schéma de la figure 3. On notera que les bornes DI et 15 DO sont connectées de façon directe et établissent une liaison directe pour les signaux qui sont transmis vers l'aval sur la ligne de données. Les bornes D et R sont totalement inutilisées. La figure 7 représente un système de tir séquen20 tiel de charges explosives qui comprend un ensemble de détonateurs 74, avec des dispositifs de protection 80 connectés entre des paires adjacentes de détonateurs, à des emplacements sélectionnés. Un dispositif 90 termine la série de détonateurs. Les bornes DO et DI de dispositifs adjacents 25 sont interconnectées pour établir une liaison en guirlande

sur toute l'étendue du système.

Les détonateurs sont installés physiquement à des emplacements désirés conformément aux techniques classiques d'exploitation minière. Dans des environnements électriques 30 bruyants, on augmente le nombre de dispositifs de protection

pour renforcer l'immunité du système vis-à-vis du bruit.

Le système de tir séquentiel de charges explosives comprend une interface électrique 92 qui fournit de l'énergie aux détonateurs et qui effectue la conversion de protocoles 35 de signalisation entre une liaison de transmission classique 94, provenant d'un ordinateur de commande 96, et les signaux

des détonateurs.

Il est souhaitable de tester à des tensions faibles une installation de tir séquentiel de charges explosives, en utilisant des unités de test sur le terrain, avant de déclencher réellement la séquence de tir. Il est très souhaitable que le test ait lieu dans des conditions d'alimentation en énergie dans lesquelles la tension d'alimentation est inférieure à 3 volts, grâce à quoi en cas de défaut, aucun des éléments de mise à feu de détonateur ne peut être échauffé suffisamment pour provoquer une détonation. La séquence de test est conçue de façon à signaler des unités défectueuses,

par leur numéro, avant leur connexion dans le système de tir.

On utilise l'ordinateur pour produire des retards 15 dans le but de commander la séquence de tir désirée. La manière selon laquelle on produit les signaux de retard n'est pas importante pour la compréhension de l'invention, et on ne

la décrira donc pas ici.

Tous les détonateurs 74 dans le système représenté 20 sur la figure 7 sont identiques, et aucune programmation d'adresse par l'utilisateur n'est souhaitable. Cependant, pour permettre d'adresser les détonateurs individuels, un signal d'établissement de liaison est incorporé dans le protocole de communication. Ceci permet à chaque dispositif d'alerter son voisin une fois que sa communication est terminée. Ainsi, l'ordinateur active un signal d'établissement de liaison, le premier dispositif est adressé et répond et il transmet ensuite son signal d'établissement de liaison au dispositif suivant. L'ordinateur communique tour à tour avec 30 tous les dispositifs connectés à la ligne, jusqu'à ce que l'avant- dernier dispositif transmette son signal d'établissement de liaison à l'unité de terminaison 90. Cette unité signale alors à l'ordinateur qu'il a atteint la fin de la chaîne, après quoi l'ordinateur émet un signal qui restaure 35 toutes les lignes ayant fait l'objet d'un établissement de liaison de façon que le système soit prêt pour un autre cycle de communication. De cette manière, l'ordinateur peut affecter un numéro à chaque unité pour la détection de

défauts et des communications générales.

On peut utiliser plusieurs cylces de communication avec un mécanisme de verrouillage pour éviter une mise à feu intempestive. La séquence pourrait par exemple être la suivante: le système est mis initialement sous tension et l'ordinateur adresse ensuite chaque dispositif et il obtient 10 les résultats du processus d'auto-test qui est accompli pour chaque détonateur par les circuits incorporés dans celui-ci, ainsi que le nombre de détonateurs. L'ordinateur écrit ensuite une durée de retard dans chaque détonateur, et chaque détonateur retransmet le retard à l'ordinateur dans un 15 but de vérification. Les détonateurs sont ensuite armés au moyen d'un signal particulier au point de vue statistique, c'est- à-dire un signal qui présente une faible corrélation

avec le bruit aléatoire dans l'environnement particulier.

Une séquence de déclenchement est ensuite lancée, ici encore 20 au moyen d'un signal particulier au point de vue statistique, et cette séquence provoque la détonation.

La séquence de verrouillage de sécurité qui est proposée ne permet le passage du courant vers chaque élément de mise à feu de détonateur que sil'auto-test qui est effectué par le détonateur particulier est satisfaisant, si les dispositifs ont un retard correctement programmé, si une séquence d'armement valide a été reçue, si un signal de déclenchement valide a été reçu et si la durée de retard

s'est écoulée.

Dans un exemple de l'invention qui a été essayé, un condensateur de 4,7 pF déchargeait une tension de 14,7 V dans un élément de mise à feu de détonateur qui comprenait une liaison déposée par pulvérisation cathodique, ayant des dimensions de 80 pm sur 8 pm. La liaison était recouverte de 35 styphnate de plomb. On a mesuré un temps de réaction de ps depuis l'application du courant jusqu'à la perception

d'un éclair produit par l'explosion du styphnate de plomb.

L'énergie appliquée était donc légèrement inférieure à

,9 pJ.

L'énergie destinée à échauffer l'élément de mise à

feu de détonateur est emmagasinée dans le condensateur 54.

Ce condensateur a une capacité de 10 pF et il est chargé à 11 volts, ce qui procure une énergie appropriée pour alimenter le circuit et pour échauffer l'élément de mise à feu de 10 détonateur. Chaque détonateur est ainsi alimenté par de l'énergie contenue dans le détonateur lui-même, et une fois que la durée de retard s'est écoulée, il explose à l'instant prévu, même si les conducteurs qui le connectent à l'alimentation principale ont été endommagés. Du fait qu'aucun cou15 rant de mise à feu de valeur élevée ne circule dans le système, on peut utiliser des connecteurs de qualité ordinaire pour interconnecter les dispositifs dans les systèmes de tir

séquentiel de charges explosives.

La durée au bout de laquelle chaque dispositif peut fonctionner, une fois qu'il a été déconnecté de l'alimentation, est limitée par la taille du condensateur. Un système de tir séquentiel de charges explosives peut comprendre un nombre important de- détonateurs, avec de longs retards entre les détonations, ce qui implique de longues 25 durées avant explosion. En faisant sauter en premier le détonateur qui est le plus éloigné de l'alimentation, on réduit considérablement l'énergie totale que doit emmagasiner chaque dispositif. Du fait que l'énergie est fournie dans une direction qui est opposée à la direction de propa30 gation des explosions, des roches projetées peuvent produire

localement une isolation vis-à-vis de la source d'alimentation. Il est donc préférable de mettre à feu les détonateurs selon la séquence inverse, pour obtenir l'avantage d'exigences réduites en ce qui concerne le stockage d'énergie.

L'invention procure des détonateurs qui permettent de réaliser un système de mise à feu entièrement intégré, économique et fiable. Des retards séquentiels dans le système sont définis de façon précise et on peut programmer de

façon relativement aisée des séquences de tir complexes.

La base de l'invention réside dans l'incorporation de l'élément de mise à feu de détonateur dans une puce de circuit électronique. La puce comprend en outre des circuits appropriés destinés à accomplir des fonctions de test, de

temporisation et de protection dans le détonateur lui-même.

Il existe deux étages de protection contre les surtensions, à savoir celui constitué par les dispositifs de protection 80, et celui constitué par les systèmes de protec-tion incorporés sur la puce. Le niveau de tension de protection sur la puce est de 12 volts, tandis que le niveau de tension de chaque dispositif 80 est de 11 volts. Ceci assure une isolation appropriée de-l'élément de mise. à feu de détonateur vis-à-vis de signaux parasites dans le système de tir

séquentiel de charges explosives.

Les figures 8 et 9 montrent un élément de mise à 20 feu de détonateur qui est basé sur une structure à effet de champ. La figure 8 montre une vue en plan d'un circuit intégré 90 qui comprend un élément de mise à feu de détonateur désigné de façon générale par la référence 92, des transistors de commande 94 et 96, un circuit de protection contre les surtensions 98, et un circuit de temporisation et

de transmission 100.

Le fonctionnement des circuits 98 et 100, et la manière d'utiliser l'élément de mise à feu de détonateur, y 30 compris son incorporation dans un système de tir séquentiel de charges explosives, correspondent de façon générale à la

description précédente.

Dans cet exemple, l'élément de mise à feu de détonateur 92 comprend une première électrode ou électrode inté35 rieure, 102, de forme générale circulaire, et une seconde

électrode, ou électrode extérieure, 104, qui est placée en position concentrique par rapport à l'électrode intérieure, les deux électrodes définissant entre elles un espace annulaire 106. Ces formes ne sont indiquées qu'à titre d'exemple.

Les transistors 94 et 96 sont des dispositifs à effet de champ. Le drain du transistor 94 est connecté à un pôle positif 108 d'une alimentation électrique, et sa source est connectée à l'électrode 102. Sa grille est sous la commande du circuit 100. D'autre part, la source du transistor 10 96 est connectée à un pôle négatif 110 de l'alimentation électrique, tandis que son drain est connecté à l'électrode intérieure 102. La grille du dispositif 96 est connectée au

circuit 100. L'électrode extérieure 104 est également connectée au pôle 110.

On forme les deux électrodes 102 et 104 en déposant l'une des matières préférées sur la surface supérieure d'une couche de passivation du circuit intégré. On grave ensuite le

métal déposé pour lui donner la forme désirée.

La figure 9 représente le montage du circuit 90 dans une cavité 112 formée dans un bottier 114. Des broches 116 traversent une base de la cavité pour pénétrer dans une cavité inférieure 118. Les broches sont connectées au circuit 90. D'une manière analogue à celle décrite précédemment, on utilise respectivement les broches pour fournir de l'éner25 gie au circuit, pour l'information de données et d'horloge, pour l'information de réponse, pour les données de sortie et

pour les données d'entrée.

La cavité 118 contient un condensateur de stockage non représenté, qui est connecté à celles des broches 116 30 qui définissent les pôles 108 et 110, pour fournir de

l'énergie à l'élément de mise à feu de détonateur 92.

Un élément rapporté 120 est monté dans le bottier 114. L'élément rapporté comprend une cavité conique 122 dont la partie inférieure se termine par un passage cylindrique 35 124 qui débouche sur les électrodes 102 et 104. Une matière explosive primaire, telle que de l'azoture d'argent, de l'azoture de plomb ou du styphnate de plomb, est chargée dans la cavité 122 et le passage 124. L'élément rapporté 120 forme un chapeau et fait en sorte que l'explosif soit emprisonné en contact avec les électrodes. L'élément rapporté 120 est fabriqué de préférence en une matière plastique conductrice pour les charges électrostatiques, de façon à réduire le risque d'amorçage de la matière explosive primaire par des champs électriques parasites. L'élément rapporté 10 est en contact physique et électrique avec la partie extérieure du boîtier 114, qui est reliée électriquement à la

masse par une broche appropriée 116.

Le composant représenté sur la figure 9 est prévu pour être connecté à un boîtier de détonateur qui est empli 15 d'un explosif approprié et qui est fixé au boîtier 114. Le bottier 114 est partiellement introduit dans l'embouchure du boîtier de détonateur, de façon que l'explosif primaire pénètre dans le boîtier de détonateur et que les broches 116 fassent saillie hors du boîtier de détonateur. Le boîtier de 20 détonateur est ensuite serti dans une gorge 126 formée dans la surface extérieure du boîtier 114, pour fixer les composants l'un à l'autre. On utilise une autre gorge 128 pour verrouiller un faisceau de câblage sur le boîtier 114. Le

faisceau établit des connexions électriques avec les diver25 ses broches 116.

Plusieurs des dispositifs représentés sur la figure 9 sont incorporés, de la manière décrite, dans un système de tir séquentiel de charges explosives, conformément à des techniques connues ou conformément à la procédure décrite précédemment. Le condensateur de stockage qui se trouve dans la cavité 118 est chargé au moyen d'une source électrique primaire. Les transistors 94 et 96 sont commandés par le circuit 100. Les circuits 98 et 100 sont respectivement commandés par des données qui sont appliquées au détonateur par 35 la ligne d'entrée de données. On peut programmer dans les

circuits des retards de mise à feu appropriés.

L'élément de mise à feu de détonateur est commandé de la manière suivante. Dans les conditions normales, c'està-dire dans un mode non armé, le transistor 94 est maintenu bloqué et le transistor 96 est débloqué. Du fait qu'il est conducteur, ce dernier dispositif maintient les électrodes 102 et 104 au même potentiel. Il n'y a donc aucune différence de potentiel entre les électrodes de part et d'autre de

l'espace annulaire 106 ou, autrement dit, le champ électro10 statique dans cet espace est égal à zéro.

Si le transistor 94 est débloqué et le transistor 96 est bloqué, il apparaît de part et d'autre de l'espace 106 une différence de potentiel qui est égale à la tension d'alimentation de la source électrique, c'està-dire la ten15 sion à laquelle le condensateur de stockage dans la cavité

118 est chargé.

Le champ électrique dans l'espace 206 amorce

l'explosif primaire sensibilisé qui se trouve dans la cavité 122 et le passage 124, et l'explosion correspondant au 20 détonateur particulier est donc également amorcé.

On peut commander l'intensité du champ qui est produit de cette manière en faisant varier la largeur de l'espace 106 ou en changeant la tension appliquée. Pour exciter des explosifs moins sensibles, on peut augmenter la 25 différence de potentiel appliquéede part et d'autre de l'espace, en utilisant un multiplicateur de tension. On peut fabriquer le transistor 94 avec une résistance à l'état conducteur qui est supérieure à celle du transistor 96. Ceci impose le blocage du dispositif 96 et le déblocage du dispo30 sitif 94 avant que la tension de part et d'autre de l'espace atteigne son niveau désiré, c'est-à-dire le niveau

auquel l'amorçage de la matière explosive primaire se produit. Avec-cette caractéristique de sécurité, il est nécessaire que.les deux transistors fonctionnent correctement 35 pour qu'une explosion ait lieu.

La technique décrite en relation avec les figures 8 et 9 offre l'avantage de supprimer la nécessité du dépôt de métaux spéciaux tels que le tungstène (W) ou le Nichrome (Nicr). Les transistors 94 et 96 peuvent également être relativement petits, du fait qu'on ne les utilise'pas pour commuter des courants élevés, mais simplement pour commander l'application d'une tension de part et d'autre de l'espace 106.

Les figures 10 à 17 portent sur des modes de réa10 lisation supplémentaires de l'invention.

Les figures 10 et 11 montrent un élément de mise à feu de détonateur 210 se présentant sous la forme d'une micro-puce en silicium qui comprend un substrat de silicium 212 recouvert par une couche mince 214 d'une matière de passivation appropriée telle qu'un dioxyde de silicium. Une fenêtre 216 est formée dans la couche de passivation 214 pour faire apparaître un dispositif de dissipation d'énergie se présentant sous la forme d'un élément ou d'une liaison 218 constitué par une matière préférée. La liaison 218 est 20 déposée sur le substrat 212 par des techniques de dépôt classiques, et elle comporte une partie rétrécie 220 qui se trouve pratiquement au centre de la fenêtre 216. Une matière explosive primaire 222 est collée sur la couche de passivation 214, ou comprimée contre cette dernière, et elle recouvre la fenêtre 216 de façon à être en contact avec la liaison 218. La charge d'amorçage 222 n'est pas représentée

sur la figure 11, dans un but de clarté.

Dans certaines applications, la fenêtre 216 n'est pas essentielle, et la charge 222 est montée directement sur 30 la couche de passivation à proximité immédiate de la liaison 218, pour être amorcée par la fusion de la liaison 218 ou par son échauffement jusqu'à une température suffisamment élevée, par le passage d'un courant électrique dans cette liaison. La charge 222 peut consister en styphnate de plomb contenant un faible pourcentage d'un liant ou d'un agent favorisant l'adhérence, ajouté à cette matière avant son

application sur le substrat 212, pour augmenter son adhérence à la couche de passivation 214.

La liaison 218 active la charge 222 soit par sa fusion, soit par le fait que l'échauffement résistif lui fait atteindre une température suffisamment élevée pour

amorcer la charge 22, bien que cette liaison demeure intacte.

Les figures 12A, 12B et 12C montrent trois modes de réalisation supplémentaires d'un élément de mise à feu de détonateur 225 qui comprend un substrat de silicium 227 sur lequel on a fait adhérer des moyens d'activation comprenant une couche métallique, ou conductrice, 226 et une couche

exothermique ou oxydante 228, avec diverses configurations.

Sur la figure 12A, on a fait adhérer ou on a fait croître sur la surface du substrat de silicium 227 une couche 224 de matière diélectrique. On applique sur la couche 224 de matière diélectrique une couche 226 de l'une des matières préférées. On applique ensuite sur la couche 226 une couche exothermique ou oxydante 228. La couche 228 peut être un polyimide contenant un composé oxydant tel que le chlorate de potassium, ou une substance pyrotechnique qui

réagit avec la couche 226.

Sur la figure 12B, la couche exothermique ou oxydante 228 est appliquée sur la surface du substrat de silicium 212, et la couche 226 est appliquée sur la couche 228.

Sur la figure 12C, la couche 226 est intercalée

entre deux couches exothermiques ou oxydantes 228.

Le fonctionnement des modes de réalisation des figures 12A-12C est basé sur le fait qu'une réaction exothermique se déclenche entre la couche 226 et la couche exothermique ou oxydante 228 se trouvant immédiatement

au-dessus et/ou au-dessous de la couche 226. La réaction exo35 thermique est produite par l'échauffement résistif de la cou-

che 226 sous l'effet du passage d'un courant électrique dans cette couche. La charge explosive primaire (non représentée) réagit à la réaction exothermique et est amorcée par cette dernière. La couche oxydante 228 est déposée pendant le

processus de fabrication de l'élément de mise à feu de détonateur 210.

Un avantage de ces modes de réalisation consiste en ce que le dépôt de l'explosif primaire ne nécessite pas 10 l'obtention d'un bon contact de façon uniforme sur la zone active de l'élément de mise à feu de détonateur 210. On peut

donc tolérer des écarts de fabrication pendant le dépôt de l'explosif. On peut également effectuer une passivation de l'élément de mise à feu de détonateur 210 pour réduire des 15 variations au cours de la durée de vie. Les matières utilisées pour la passivation peuvent être des polyimides ou des oxydes et des nitrures déposés à basse température ou déposés sous vide.

La figure 13 montre un mode de réalisation sup20 plémentaire de l'invention, dans lequel l'élément de mise à feu de détonateur 230 se présente sous la forme d'un dispositif électronique à l'état solide comportant un substrat

en silicium 231.

Un dispositif de dissipation d'énergie 232 consti25 tuant une partie résistive d'un circuit électrique,-est réalisé au moyen d'une partie d'un élément formé par diffusion, implantation ionique ou croissance épitaxiale dans le substrat de silicium 231 ou sur celui-ci. Des liaisons métalliques 234, appliquées à la surface du substrat de silicium 231, en contact électrique avec le dispositif 232, peuvent être connectées à un circuit d'attaque (non représenté). Une couche de passivation 236 est formée par application ou par dépôt sur la surface supérieure des liaisons

métalliques 234 ainsi que sur le dispositif 232.

Le dispositif de dissipation d'énergie 232 peut être un élément de circuit quelconque tel qu'une résistance, un transistor ou une diode à quatre couches. On notera que si le dispositif est une diode zener ou un autre type de dispositif actif, l'énergie qu'il produit peut être concentrée de façon précise. Le dispositif de dissipation d'énergie 232 peut être formé par une couche de silicium de type P qui est diffusée dans un substrat de silicium 231 qui est de façon prédominante de type N, pour former la partie résistive du cir10 cuit. On peut évidemment permuter les couches de silicium de type P et de silicium de type N. La quantité d'énergie qu'on peut dissiper dans une résistance diffusée avant sa rupture est supérieure à celle qu'on pourrait dissiper dans une liaison métallique classique. Ceci procure l'avantage d'un 15 amorçage beaucoup plus prévisible. De plus, on peut changer aisément le dopage de la résistance pour améliorer l'adaptation électrique jusqu'à un niveau proche de l'optimum, et on peut également ajuster aisément la taille. En outre, ce type de dispositif convient mieux à des systèmes de stockage à 20 condensateur du fait que toute l'énergie qui reste dans un

condensateur peut être dissipée dans la résistance.

La figure 14 montre un élément de mise à feu de détonateur 240 qui est un dispositif électronique à l'état solide comportant un substrat de silicium 241. Une couche de 25 matière diélectrique (non représentée) peut être appliquée au substrat de silicium 241. Une structure de génération de champ électrique se présentant sous la forme d'une structure en peigne ou interdigitée 242, est appliquée sur le substrat de silicium 241, ou peut être diffusée dans celui-ci. On voit clairement que ceci constitue une variante à la configuration représentée sur les figures 8 et 9. Des moyens de connexion 244 sont prévus pour connecter la structure en peigne 242 à un circuit d'attaque (non représenté). La structure en peigne 242 comprend un ensemble de dents espa35 cées 246. L'écartement entre des dents 246 adjacentes est de

l'ordre de 10 pm, ou moins.

La structure 242 permet de maintenir de fagon uniforme un champ électrique très élevé sur une surface étendue.

La charge d'amorçage (non représentée) est déposée directe5 ment sur la structure 242. La charge d'amorçage est mélangée ou associée avec du graphite finement broyé, ou avec un sensibilisateur consistant en un semiconducteur organique, ainsi qu'avec un liant. Le contact direct entre la charge d'amorçage et la structure métallique 242 provoque un échauffement interne de la charge d'amorçage, ce qui entraîne son amorçage. Selon une variante, la charge d'amorçage peut contenir un composant, tel qu'un agent oxydant en suspension dans un semiconducteur organique, qui réagit chimiquement en présence d'un champ électrique suffisamment élevé, 15 en donnant lieu à une réaction exothermique. Cet aspect de l'invention permet de réaliser un dispositif capable de fonctionner entre quelques volts et environ i kV, et avec un

courant limité de l'ordre de quelques picoampères.

La figure 15 montre un élément de mise à feu de 20 détonateur 25 qui comprend un dispositif électronique à l'état solide comportant un substrat de silicium 251 avec

une structure de déclenchement de décharge appliquée sur le substrat ou diffusée dans celui-ci. La structure de déclenchement de décharge comprend une paire de structures 252 et 25 254 qui comportent des dents espacées. La structure 252 comprend une paire de dents espacées 256. De façon similaire, la structure 264 comprend une paire de dents espacées 258.

Les dents 256 et 258 sont mutuellement alignées et espacées de façon à former une paire d'espaces de décharge 260. Cha30 cune des structures 252 et 254 comporte un élément de connexion respectif 262 et 264, destiné à la connexion à un circuit d'attaque (non représenté). On utilise les dents 256 et 258 pour concentrer un champ électrique dans les espaces 260. Une décharge peut se produire entre les dents 256 et 258 pour des champs électriques supérieurs à 5 V/pm. Une fois que la décharge commence, elle se poursuit jusqu'à ce que l'énergie électrique soit réduite, ou jusqu'à ce que l'érosion des dents 256 et 258, ou l'endommagement du réseau cristallin, ait progressé suffisamment pour que le champ devienne trop faible pour entretenir la décharge. Un explosif primaire (non représenté) peut être amorcé directement par la décharge entre les dents 256 et

258, ou indirectement par l'intermédiaire d'une réaction chimique exothermique avec une couche qui est en contact 10 avec la structure de déclenchement de décharge.

Un avantage de ce mode de réalisation consiste en ce qu'on obtient une tension de seuil bien définie, en fonction de l'écartement entre les dents 256 et 258, et en

ce qu'on peut faire varier la tension de seuil entre 15 quelques volts et environ 1 kV.

La figure 16 montre un élément de mise à feu de détonateur 270 qui comprend une micro-puce de génération de lumière 272, en matière de type N, avec une couche 272A de matière de type P sur laquelle est appliqué un explosif 20 primaire 274. L'explosif 274 réagit à la lumière produite

par la micro-puce 272, qui peut être un laser à semiconducteur composé ou un dispositif électroluminescent ou n'importe quels autres moyens de génération de lumière appropriés, comme par exemple un dispositif à semiconducteur classique 25 produisant de la lumière par des effets de plasma.

Si la micro-puce de génération de lumière 272 est un laser, on peut obtenir une densité d'énergie suffisamment élevée pour amorcer directement la charge 274. Si la micropuce 272 émet de la lumière de plus faible intensité, on 30 peut utiliser pour la charge 274 un composé pyrotechnique

soumis à une sensibilisation optique.

La figure 17 montre une configuration de montage différente pour un élément de mise à feu de détonateur, dans le but de constituer un détonateur. L'élément de mise à feu 35 de détonateur est monté sur un cadre de montage 276 qui est lui-même monté dans une capsule de détonateur 278. Une charge de base 280 est placée à une extrémité de la capsule de détonateur 278. La charge de base 280 peut être constituée par une matière explosive telle que le PETN. Une charge de mise à feu 282 en une matière explosive appropriée, telle qu'un mélange dans la proportion 4:1 d'azoture de plomb et de styphnate de plomb, est placée en position adjacente à la charge de base 280. La charge de mise à feu 282 est placée à proximité immédiate d'un explosif primaire 222, 274 de l'un 10 quelconque des éléments de mise-à feu de détonateur décrits

précédemment, qui est désigné par la référence 300. La charge de mise à feu 282 est maintenue en position par une coupelle de positionnement 284.

Le cadre de montage en métal 276 qui porte l'élé15 ment de mise à feu de détonateur 300 traverse un bouchon approprié 290 qui ferme hermétiquement une extrémité de la capsule 278, opposée à l'extrémité de cette capsule dans laquelle se trouve la charge de base 280. Le bouchon 286 a en outre pour fonction de maintenir le cadre de montage en 20 position. Le cadre de montage 276 procure des conducteurs électriques permettant de transmettre un signal électrique

vers l'élément de mise à feu de détonateur 300.

L'élément de mise à feu de détonateur 300 comprend de préférence un circuit de commande (non représenté), 25 du type représenté sur les figures 3 et 6, destiné à commander l'amorçage de l'explosif primaire 222, 274, qui est formé dans le substrat de silicium de l'élément de mise à feu de détonateur 300, en utilisant des techniques classiques de microélectronique. Une liaison de sécurité 300, iso30 lée de la charge d'amorçage 222, 274, et des fils de commande

demise en court-circuit du cadre de montage 276 sont incorporés dans un but de sécurité.

L'activation du dispositif de dissipation d'énergie, par exemple la liaison en zirconium 218 qui est repré35 sentée sur la figure 10, provoque une libération d'énergie pour activer la charge 222, 274 qui provoque la mise à feu de la charge de mise à feu 282, laquelle provoque à son tour

la mise à feu de la charge de base 280 qui déclenche l'explosion que doit déclencher le détonateur.

On voit que les principes de l'invention peuvent faire l'objet de divers modes de réalisation, chacun d'eux comprenant un dispositif de dissipation miniaturisé, formé

en combinaison avec un circuit intégré. Cette technique permet de mettre en oeuvre des fonctions de commande complexes, 10 de façon économique avec une fiabilité inhérente et un fonctionnement avec sécurité positive.

On a décrit l'invention en considérant un explosif d'amorçage solide. Comme indiqué, on peut utiliser les principes de l'invention en combinaison avec un explosif d'amor15 gage liquide ou gazeux. Dans ces exemples, l'élément de mise à feu de détonateur est de préférence du type. basé sur l'utilisation d'une liaison fusible ou d'une décharge à haute tension. Lorsque la liaison fusible fond, des fragments incandescents de la liaison se dispersent dans l'explosif 20 d'amorçage liquide ou gazeux, ce qui assure une détonation effective. On obtieht également un excellent amorçage avec une décharge à haute tension. Au cours de l'assemblage, on monte hermétiquement l'élément de mise à feu de détonateur dans une enceinte telle que le boîtier 72 de la figure 5, 25 qui emprisonne également l'explosif d'amorçage liquide ou gazeux. On élimine ainsi le problème du dépôt-d'un explosif

sur l'élément de mise à feu de détonateur.

On peut utiliser le détonateur de l'invention, et l'élément de mise à feu de détonateur, en association avec 30 n'importe quel explosif, pour des applications militaires,

minières ou autres.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux dispositifs décrits et représentés,

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Elément de mise à feu de détonateur comprenant au moins un dispositif de dissipation d'énergie, caractérisé

en ce que le dispositif de dissipation d'énergie (12, 102, 5 104, 225) se trouve sur ou dans un substrat (10) qui convient pour la fabrication d'un circuit intégré.

2. Elément de mise à feu de détonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dissipation d'énergie (12) est un élément résistif se trouvant 10 sur une surface du substrat (10), ou à l'intérieur de celui-ci, et l'élément résistif est constitué par l'une au moins des matières suivantes: le Nichrome, le tungstène, l'aluminium, le zirconium, le silicium polycristallin et un

siliciure de métal, ou par une résistance diffusée ou 15 implantée.

3. Elément de mise à feu de détonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dissipation d'énergie est un élément semiconducteur (225) qui

comprend l'un au moins des éléments suivants: un transistor, 20 un transistor à effet de champ, un dispositif à quatre couches, une diode zener et une diode électroluminescente.

4. Elément de mise à feu de détonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dissipation d'énergie est un élément à effet de champ (90) qui 25 comprend deux électrodes espacées (102, 104) sur le substrat, et une tension est appliquée entre les électrodes

pendant l'utilisation, pour produire ainsi entre les électrodes un champ électrique ou une décharge d'intensité élevée.

5. Elément de mise à feu de détonateur selon l'une

quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il

comprend un explosif (60, 222) adjacent au dispositif de dissipation d'énergie, et lorsque ce dernier est actionné, il

amorce l'explosif par la dissipation d'énergie.

6. Elément de mise à feu de détonateur selon la revendication 5, en combinaison avec une enceinte (72), caractérisé en ce que l'explosif est liquide ou gazeux et est enfermé hermétiquement dans l'enceinte en compagnie de l'élément de mise à feu de détonateur.

7. Elément de mise à feu de détonateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'explosif (222) adhère au moins à une surface du substrat (20, 212), ou à une surface qui est fixée au substrat, et un agent favori10 sant l'adhérence est utilisé pour améliorer la liaison

entre l'explosif et la surface du substrat.

8. Elément de mise à feu de détonateur selon

l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en

ce que le substrat (20, 212) forme un dispositif électroni15 que à l'état solide qui comprend un circuit intégré destiné à commander l'activation de l'élément de mise à feu de détonateur.

9. Elément de mise à feu de détonateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif élec20 tronique à l'état solide comprend des moyens de protection

contre les surtensions (30) qui sont connectés au dispositif de dissipation d'énergie.

10. Elément de mise à feu de détonateur selon

l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en 25 ce que le dispositif électronique à l'état solide comprend

des moyens de commutation (14), connectés au dispositif de dissipation d'énergie, pour assurer une protection contre des courants électriques induits et une commande précise de

l'amorçage de l'explosif.

11. Elément de mise à feu de détonateur selon

l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en

ce que le dispositif de dissipation d'énergie est intégré

au dispositif électronique à l'état solide.

12. Détonateur comprenant un bottier (72), carac35 térisé en ce qu'un élément de mise à feu de détonateur selon

l'une quelconque des revendications 8 à 11 est monté dans le

boîtier (72), en compagnie d'une matière explosive devant

être amorcée par l'explosif précité.

13. Détonateur selon la revendication 12, caracté5 risé en ce qu'il comprend des moyens de stockage d'énergie

(84) destinés à appliquer de l'énergie électrique au dispositif de dissipation d'énergie et au circuit intégré.

14. Système de tir séquentiel de charges explosives (figure 7), caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble 10 de détonateurs selon l'une quelconque des revendications 12

ou 13 connectés ensemble,-et des moyens destinés à commander

la mise à feu de détonateurs individuels.