FR3013121A1 - Dispositif de caracterisation du potentiel electroacoustique d'une solution - Google Patents

Abstract

Selon un aspect, l'invention concerne un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution. Le dispositif comprend un module (100) de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné (Δ), à au moins une fréquence acoustique donnée et une cellule d'analyse (200). La cellule d'analyse comprend une chambre (20) destinée à recevoir la solution à analyser (S), et au moins deux électrodes (21, 22) destinées à être immergées dans la solution à analyser. La chambre comprend au moins un orifice (204, 205) pour le remplissage et la vidange de la chambre par la solution ; elle est couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération du train d'onde acoustique, et fermée à l'extrémité opposée par une paroi en matériau absorbant (208) pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser. Des moyens de traitement électronique (300) permettent de déterminer à partir d'un signal électrique mesuré entre les électrodes, l'amplitude et/ou la phase du potentiel électroacoustique de la solution.

Description

ETAT DE L'ART Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution, notamment pour la mesure de la mobilité électrophorétique d'espèces chargées en solution, ainsi qu'une méthode de caractérisation, et s'applique plus particulièrement à la caractérisation d'électrolytes et de suspensions, par exemple de type colloïdes. Etat de l'art Les colloïdes sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles, comme par exemple la biomédecine, l'industrie alimentaire, l'industrie cosmétique. Les colloïdes, ou plus généralement les milieux dispersés, sont des suspensions d'une ou plusieurs substances solides ou liquides dispersées de façon homogène dans une solution. Les dimensions des particules dans les cas des colloïdes vont typiquement de 1 à 1000 nanomètres. Un colloïde peut être ainsi une substance sous forme liquide ou semi-solide (gel) qui contient en suspension des espèces ou particules suffisamment petites pour que le mélange soit homogène. Cependant, la plupart des espèces en suspension dans les milieux polaires portent une charge électrique qui contrôle leurs interactions avec le milieu environnant comme d'autres espèces chargées, des ions, des molécules, etc. La charge électrique est à l'origine des forces de répulsion et/ou attraction électrostatique entre ces espèces, qui déterminent leur tendance à s'agglomérer, sédimenter ou à rester stable au cours du temps. Caractériser la charge électrique des espèces en suspension est donc très important pour la compréhension de nombreux phénomènes tels que, par exemple, le recyclage par des procédés d'extraction, les phénomènes de coagulation et de sédimentation, par exemple pour les applications dans le domaine du traitement de l'eau potable et des eaux usées. La charge électrique d'une espèce en solution peut être caractérisée de façon connue par une grandeur appelée potentiel électrocinétique ou « potentiel zêta » (« potentiel Ç') déterminé à partir d'une grandeur mesurable appelée la mobilité électrophorétique ue. Ainsi, si le potentiel d'une espèce en suspension par exemple n'est pas assez élevé, la force répulsive entre espèces pourra devenir trop faible pour compenser les forces d'attractions et pour stabiliser les suspensions. Pour accéder à la mobilité électrophorétique ue d'une espèce chargée, il est connu de mesurer la vitesse de déplacement de l'espèce chargée lorsque le système est soumis à un champ de force extérieur, par exemple un champ de force électrique. Ainsi la méthode la plus usuelle est basée sur l'électrophorèse, qui consiste à appliquer un champ électrique dans une solution afin de mettre en mouvement les espèces chargées.

L'analyse des déplacements des particules ainsi mises en mouvement peut être faite alors par exemple par des techniques optiques, par exemple des techniques Doppler. Ces techniques sont cependant limitées dès lors que les solutions sont très concentrées ou opaques, du fait des phénomènes d'absorption lumineuse et de diffusions multiples. Par ailleurs, pour des solutions de forte conductivité, l'application d'un champ électrique peut induire un échauffement de l'échantillon ainsi que des phénomènes électrochimiques aux électrodes qui dégradent la solution et perturbent la mesure. Une solution à ces limitations est une technique très peu répandue de mesure électroacoustique. Le principe de cette technique est fondé sur l'analyse de la réponse électrique (le potentiel électroacoustique) d'une solution contenant des espèces chargées, soumise à une onde acoustique. L'article fondateur de cette technique est celui de Debye, en 1933), qui prédit le phénomène électroacoustique pour les ions (P. Debye, « A method for the determination of the mass electrolutic ions », J. Chem. Phys., Vol. 1, pp 13-16, 1933). Un solvant contenant des espèces chargées est soumis à une onde ultrasonore qui entraîne un mouvement oscillatoire du solvant. Les espèces chargées, présentes dans le solvant, suivent différemment ce mouvement en fonction de leurs masses et de leurs coefficients de friction. Ainsi, une espèce infiniment massive reste sur place tandis qu'une espèce de même densité que le solvant suit parfaitement le mouvement. Pour un électrolyte binaire et si les ions n'ont pas la même densité, les anions et les cations se trouvent a priori séparés, créant un champ électrique, et à l'échelle de la longueur d'onde acoustique, un potentiel électrique, mesurable à l'aide d'électrodes plongées dans la solution. Ce phénomène a été étudié expérimentalement par la suite par d'autres équipes scientifiques. Notamment, R. Zana et E. Yaeger ont mis en évidence les « faux effets » qui pouvaient survenir dans la mise en oeuvre de la technique, mettant en évidence la difficulté d'appliquer cette technique à l'obtention de mesures quantitatives fiables (voir par exemple R. Zana et E. Yaegger, Modem Aspects of Electrochemistry n°14, ch Ultrasonic vibration potentials, pp 1 -61, J.O'M Bockris, B.E. Conway, R.E. White (Eds), 1982). Dans ces mêmes travaux, R. Zana et E. Yaeger ont décrit un montage amélioré permettant notamment de limiter ces « faux effets ». Dans ce montage, l'utilisation d'ondes acoustiques pulsées permet de s'affranchir de problèmes électromagnétiques en découplant temporellement l'émission des ondes acoustiques et la détection. Le montage décrit est ainsi formé de deux réservoirs remplis d'eau séparés par un tube formant une ligne à retard, la solution à analyser étant contenue dans une cellule plongée dans le second réservoir. Le tube permet également de filtrer spatialement l'onde acoustique émise. Par ailleurs, le potentiel électroacoustique est mesuré entre deux électrodes montées sur un dispositif tournant afin de faire varier la distance projetée sur l'axe de propagation du front d'onde acoustique, afin d'optimiser le signal détecté. La technique décrite a permis ainsi de déterminer de façon quantitative les volumes partiels ioniques dans un électrolyte. En parallèle à ces travaux, la technologie a également été développée par d'autres équipes (voir par exemple Dukhin et al. US 6,449,563) Des variantes de cette technologie ont aussi été décrites, comme par exemple un procédé inverse à celui décrit par Debye, et basé sur le principe qu'un champ électrique alternatif appliqué à une solution chargée va induire une onde acoustique (voir par exemple O'Brien et al. US 4,497,208). L'ensemble de ces travaux théoriques et expérimentaux ont conduit à l'appariation de dispositifs industriels à partir de 1985. Aujourd'hui, on connait principalement deux systèmes commerciaux pour la mesure du potentiel C. Un premier système est l'AcoustosizerTM de la société Colloidal DynamicsTM dont le principe de fonctionnement est basé sur les travaux d'O'Brien (voir supra). Un deuxième système est le DT1200TM de la société Dispersion TechnologyTM dont le principe de fonctionnement repose sur les travaux de Dukhin (voir supra). Plus précisément, dans l'appareil développé par Dispersion TechnologyTM, une sonde intégrant à la fois la source d'émission de l'onde acoustique et les électrodes est plongée dans un récipient contenant la solution que l'on cherche à analyser. Cette technologie, séduisante du point de vue de la simplicité de la mise en oeuvre, présente cependant un certains nombres d'inconvénients. Notamment, le volume nécessaire de solution pour l'analyse est important (typiquement quelques dizaines de millilitres) ; par ailleurs, les réflexions de l'onde acoustique dans le récipient ne sont pas contrôlées et les résultats obtenus ne sont pas toujours cohérents avec les résultats obtenus par les autres technologies.

Un objet de l'invention consiste à proposer un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution qui soit compact et modulaire en vue de son industrialisation, et qui permette des caractérisations fiables et reproductibles, même sur des échantillons de faible volume.

RESUME DE L'INVENTION Selon un premier aspect, la présente demande concerne un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution comprenant un module de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné, à au moins une fréquence acoustique donnée, une cellule d'analyse et des moyens de traitement électronique. La cellule d'analyse comprend une chambre destinée à recevoir la solution à analyser, avec au moins un orifice pour le remplissage et la vidange de la chambre par la solution ; elle est couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et elle est fermée à l'autre extrémité par une paroi en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser. La cellule d'analyse comprend en outre au moins deux électrodes destinées à être immergées dans la solution à analyser. Les moyens de traitement électronique permettent de déterminer à partir d'un signal électrique mesuré entre les électrodes, l'amplitude et/ou la phase du potentiel électroacoustique de la solution. A partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique par exemple, il est possible de déterminer notamment la mobilité électrophorétique des espèces chargées en solution. La phase peut renseigner par exemple sur le signe des espèces chargées. Les déposants ont montré que cette architecture originale d'un dispositif de caractérisation selon le premier aspect permet de réaliser un dispositif extrêmement compact, avec un volume nécessaire pour la solution d'analyse inférieur au millilitre, tout en présentant une très bonne fiabilité de mesure, grâce notamment à la reproductibilité du montage et à la limitation des faux effets inhérents par exemple aux réflexions acoustiques. La « solution d'analyse » est comprise dans la présente description comme un fluide au sens large et peut comprendre une solution liquide de plus ou moins grande viscosité, par exemple un électrolyte, un semi-solide (gel), une dispersion ou une suspension d'objets solides (par exemple un colloïde) ou liquides (émulsions). On appelle « matériau absorbant », sans autre précision dans la présente description, un matériau absorbant aux ondes acoustiques, c'est-à-dire un matériau présentant un coefficient d'atténuation pour une onde acoustique de longueur d'onde donnée supérieur à environ 250 -1 - m , soit une longueur d'atténuation, définie par l'inverse du coefficient d'atténuation, inférieure à 0,004 m. Un tel matériau absorbe typiquement 90% de l'énergie acoustique incidente sur 1 cm d'épaisseur. Des milieux définissant une interface sont dits « adaptés en impédance », sans autre précision dans la présente description, si les impédances acoustiques des deux milieux sont dans un rapport de 1,5 au maximum (autrement dit si une onde acoustique incidente d'un milieu à l'autre est transmise avec une transmission meilleure que 95%). La paroi en matériau absorbant peut être une paroi intégrée à la chambre ou peut être une paroi rapportée, par exemple un bouchon d'étanchéité collé ou amovible. Selon une variante, le module de génération et de mise en forme comprend un transducteur pour l'émission du train d'onde acoustique, et un tube pour la propagation de l'onde acoustique formant une ligne à retard, couplé mécaniquement au transducteur. Avantageusement, le tube est rempli d'un matériau adapté en impédance avec la solution à analyser. Le transducteur est par exemple un transducteur piézo-électrique, par exemple un transducteur monofréquence ou travaillant sur une plage de fréquences plus large, typiquement quelques MHz. En pratique, le transducteur peut être choisi pour être le mieux adapté au type de solutions à analyser et au matériau dont est rempli le tube formant la ligne à retard, afin d'optimiser le couplage de la puissance de l'onde acoustique dans le tube formant la ligne à retard. Dans le cas d'une solution aqueuse par exemple, le transducteur peut être avantageusement adapté à l'eau et le tube rempli d'eau. Le tube peut également être rempli d'un matériau solide qui soit le mieux adapté en impédance à la solution à analyser et le transducteur choisi en conséquence. Selon une variante, lorsque le tube formant la ligne à retard est rempli d'un matériau liquide ou semi-solide (gel), le dispositif comprend une fenêtre formant une interface étanche entre le tube et la chambre, transparente à la longueur d'onde acoustique. Dans la présente description, une fenêtre est dit « transparente à la longueur d'onde acoustique » si cette fenêtre laisse passer au moins 90% d'une onde acoustique incidente de longueur d'onde donnée. Avantageusement, la fenêtre formant l'interface est formée d'un film en matériau inerte chimiquement avec le plus grand nombre de solvants que l'on peut trouver dans les solutions à analyser, par exemple un film en polyéthylène ou PTFE (Polytétrafluoroéthylène), agencé à l'entrée de la cellule d'analyse ou en sortie du tube formant la ligne à retard. En choisissant un film suffisamment fin, typiquement d'épaisseur inférieure à X/5 avec X longueur d'onde acoustique, l'interface formée est transparente aux ondes acoustiques. Selon une variante, l'interface entre le tube formant la ligne à retard et la cellule d'analyse, par exemple l'extrémité du tube s'il est solide, ou la fenêtre transparente acoustiquement, peut être recouverte d'une couche suffisamment mince pour être transparente aux ondes et assurant l'immunité chimique avec la solution à analyser. Cette couche peut être obtenue par dépôt par exemple d'un film de PTFE. De la même manière, la paroi en matériau absorbant de la chambre peut être recouverte sur sa surface en contact avec la solution à analyser d'une couche assurant l'immunité chimique avec la solution à analyser, transparente acoustiquement. Avantageusement, le tube formant la ligne à retard présente une paroi en matériau absorbant à la longueur d'onde acoustique et adapté en impédance avec le matériau dont est rempli le tube. Par exemple, le même matériau absorbant peut être utilisé pour la paroi du tube et le bouchon de fermeture de la chambre.

La paroi du tube, si elle faite en matériau absorbant acoustiquement et est adaptée en impédance avec le matériau dont est rempli le tube, permet d'absorber de façon très efficace les émissions non axiales du champ proche et du champ lointain. Il est ainsi possible de réduire au minimum la longueur du tube formant la ligne à retard pour avoir un front d'onde plan dans la région où se situent les électrodes pour la mesure.

Avantageusement, la chambre de la cellule d'analyse est modulaire et comprend un ensemble de pièces mécaniquement couplées et démontables dont une première pièce de support d'au moins une électrode et une deuxième pièce comprenant le ou les orifice(s) pour le remplissage et la vidange de la chambre avec la solution à analyser. Une cellule d'analyse ainsi formée permet notamment de pouvoir changer facilement les électrodes en fonction du solvant ou de l'usure sans avoir à remplacer tout le dispositif. Le démontage des pièces permet aussi un entretien et nettoyage plus facile de chacune des pièces séparément, ce qui permet de minimiser les risques de pollution croisée. Selon une variante, la chambre de la cellule d'analyse comprend en outre une troisième pièce assurant l'interface mécanique avec le module de génération et de mise en forme. Cette pièce pourra porter la fenêtre formant l'interface d'étanchéité avec le tube formant la ligne à retard, lorsqu'elle est nécessaire. Selon une variante, le volume interne de la chambre présente des dimensions transversales variable, le volume s'élargissant dans le sens de propagation de l'onde acoustique. Cette configuration permet de s'adapter à l'angle de divergence de l'onde acoustique et de limiter les perturbations qui résulteraient de réflexions sur les parois internes de la chambre. Le volume interne peut présenter une forme généralement tronconique. Selon une variante, les pièces formant le module de génération et de mise en forme du train d'ondes acoustiques et les pièces formant la chambre de la cellule d'analyse sont sensiblement à symétrie de révolution, centrées les unes par rapport aux autres. Cette architecture permet de gagner en compacité et d'avoir un positionnement précis et reproductible des pièces les unes par rapport aux autres, permettant de garantir une bonne reproductibilité des mesures.

Avantageusement, la fréquence acoustique de l'onde émise par le module de génération du train d'onde acoustique est comprise entre 300 KHz et 5 MHz, avantageusement de l'ordre du Mégahertz. Cette gamme de fréquence s'avère optimale pour bénéficier d'une courte longueur d'onde acoustique et limiter les dimensions axiales du dispositif, par exemple la distance séparant les électrodes, ou la longueur du tube formant la ligne à retard, sans avoir les limitations des trop hautes fréquences, notamment l'atténuation acoustique due aux nano- objets dans les suspensions par exemple et une tolérance mécanique accrue sur la distance inter-électrode. Selon une variante, le dispositif comprend en outre un système de mesure de la vitesse du solvant, appelée également vitesse particulaire (ou vitesse des particules du solvant). Le système de mesure de la vitesse du solvant comprend par exemple un hydrophone axial, adapté pour mesurer la pression de l'onde acoustique, à partir de laquelle on peut déduire la vitesse particulaire, par exemple intégré dans la paroi en matériau absorbant de la chambre pour pointer selon l'axe de propagation de l'onde acoustique. Selon une variante, deux desdites électrodes sont agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants d'une distance prédéterminée. Cette distance est égale à (2n+ 1)k/2, où n est un entier positif ou nul et X, la longueur d'onde de l'onde acoustique dans la solution à analyser. Alternativement, l'une des électrodes est une électrode de référence disposée sur la longueur de la cellule et qui permet la mesure d'un potentiel moyen.

Dans le cas où deux électrodes sont agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants de (2n+ 1)k/2, il est avantageux de prévoir une distance variable entre deux électrodes, afin par exemple de s'adapter à la longueur d'onde d'émission acoustique dans la solution à analyser et optimiser la sensibilité de la mesure.

Selon une variante, l'une au moins des électrodes peut être recouverte partiellement d'un matériau isolant électrique de telle sorte que seules les zones au centre du champ du front d'onde acoustique d'analyse soient utiles pour la mesure du potentiel électroacoustique.

Les déposants ont montré que cette configuration ne réduit pas la sensibilité mais l'augmente au contraire en supprimant les composantes du signal issues de la détection sur les zones en bord de champ de l'onde acoustique qui peuvent être déphasées par rapport aux composantes du signal issues de la détection au centre du champ. Selon une variante, une électrode peut être agencée sur la paroi en matériau absorbant de la chambre, ladite paroi étant déformable axialement, tandis qu'au moins une autre est immergée dans la solution d'analyse, portée par exemple par une pièce porte-électrode; la cellule d'analyse peut comprendre alors des moyens de pression sur la paroi mobile permettant de déplacer l'électrode selon l'axe de propagation de l'onde acoustique. Cette configuration présente l'avantage d'avoir une distance ajustable entre les électrodes, les électrodes restant sur un même axe parallèle à l'axe de propagation. Selon une variante, la cellule d'analyse peut comprendre trois électrodes destinées à être immergées dans la solution à analyser, agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde. Une configuration à 3 électrodes permet de gagner en sensibilité en faisant des mesures simultanées entre les électrodes deux à deux. Avantageusement, la distance entre les électrodes est variable. Selon un deuxième aspect, la présente demande concerne une méthode de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution comprenant : - la génération et la mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné, à au moins une fréquence acoustique donnée, au moyen d'un module de génération et de mise en forme d'un train d'onde acoustique ; - le remplissage d'une chambre d'une cellule d'analyse au moyen d'un orifice agencé dans la chambre avec la solution à analyser, la chambre étant couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et étant fermée à l'autre extrémité par une paroi en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser ; - la mesure d'un signal électrique entre deux électrodes immergées dans la solution à analyser; - le traitement du signal électrique pour déterminer l'amplitude et/ou la phase du potentiel électroacoustique de la solution à analyser. Selon une variante, la méthode selon le deuxième aspect comprend en outre une mesure de la puissance de l'onde acoustique et/ou de la vitesse du solvant au niveau des électrodes de mesure. A partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique et de la vitesse du solvant, il est possible de déterminer le potentiel électroacoustique par unité de vitesse et d'en déduire par exemple la mobilité électrophorétique. Par exemple, la mesure de la puissance de l'onde acoustique et/ou de la vitesse du solvant est réalisée au moyen d'un hydrophone axial agencé dans la paroi en matériau absorbant de la chambre ; avantageusement, l'hydrophone pointe selon l'axe de propagation de l'onde acoustique. Alternativement, la mesure de la puissance de l'onde acoustique et/ou de la vitesse du solvant peut être réalisée au moyen d'une solution de calibrage adaptée.

Selon une variante, une mesure de la longueur d'onde acoustique peut être faite en utilisant deux électrodes, l'une étant mobile selon l'axe de propagation de l'onde acoustique. Selon une variante, la méthode comprend la mesure d'un premier signal électrique entre une première et une deuxième électrode et la mesure d'un deuxième signal électrique entre la première électrode et une troisième électrode, afin de gagner en sensibilité sur la mesure du potentiel électroacoustique. Avantageusement, la méthode comprend l'ajustement de la position d'au moins l'une des électrodes selon l'axe de propagation de l'onde acoustique pour s'adapter à la longueur d'onde d'émission acoustique dans la solution à analyser et optimiser la sensibilité de la mesure.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures suivantes : Figure 1, un exemple de dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution selon un exemple de réalisation ; Figure 2, un schéma illustrant le principe de l'acoustophorèse ; Figures 3 et 4, des figures illustrant des variantes d'un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution selon la présente description ; Figures 5 et 6, des courbes montrant le signal électrique détecté en fonction du temps au moyen d'un dispositif selon la présente description, respectivement pour une solution contenant des ions K4SiW12040 et des ions BaC12; Figures 7 et 8, des courbes montrant le signal électrique détecté en fonction du temps au moyen d'un dispositif selon la présente description, respectivement pour une solution colloïdale de particules de silice, et pour une solution colloïdale de même nature mais avec incorporation d'un sel augmentant la conductivité électrique.

DESCRIPTION DETAILLEE Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par les mêmes références. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées.

La figure 1 représente un exemple d'un dispositif selon la présente description adapté pour caractériser le potentiel électroacoustique d'une solution S. Le dispositif comprend de façon générale un module de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques 100 selon un axe de propagation 4, une cellule d'analyse 200 et des moyens de traitement électronique 300.

La cellule d'analyse comprend une chambre 20 destinée à recevoir dans un volume interne 209 de la chambre 20 la solution S à analyser. Dans l'exemple de la figure 1, la chambre comprend un orifice 204 pour le remplissage de la chambre et un orifice 205 pour la vidange de la solution ; la chambre 20 est couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module 10 de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et elle est fermée à l'autre extrémité par une paroi 208 en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser. La cellule d'analyse comprend dans l'exemple de la figure 1 deux électrodes 21, 22 destinées à être immergées dans la solution à analyser, et agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants d'une distance prédéterminée.

En fonctionnement, l'onde acoustique créée à une fréquence acoustique donnée et mise en forme par le module de génération et de mise en forme 100 se propage jusqu'à la chambre 20 de la cellule d'analyse contenant la solution S avec des espèces chargées. Comme illustré sur la figure 2, les espèces chargées + et -, présentes dans le solvant, suivent différemment le mouvement oscillatoire du solvant (représentée par l'onde P sur la figure 2) soumis à l'onde ultrasonore en fonction de leurs masses et de leurs coefficients de friction. Pour un électrolyte binaire et si les ions n'ont pas la même densité, les anions (-) et les cations (+) se trouvent séparés, créant un champ électrique E, et à l'échelle de la longueur d'onde acoustique X, un potentiel électrique 4V, appelé potentiel électroacoustique. La tension crête à crête est mesurable à l'aide d'électrodes plongées dans la solution et séparées par une distance le long de l'axe de propagation de l'onde acoustique égale à (2n+ 1)k/2, où n est un entier positif ou nul. Selon une variante, les électrodes peuvent comprendre une électrode de mesure et une électrode de référence, disposée par exemple sur la longueur de la cellule d'analyse afin de mesurer un potentiel moyen. Le signal électrique est alors la moitié du signal électrique mesuré avec deux électrodes, tel que décrit précédemment. Dans l'exemple de la figure 1, les électrodes 21, 22 sont connectées chacune à des moyens de traitement électronique 300 au moyen de fils de connexion électrique 31, 32. Les moyens de traitement électronique 300 comprennent notamment un circuit de détection de la réponse électrique contenant un système de filtrage et d'amplification. La détection comprend une mesure différentielle des signaux détectés sur chacune des électrodes, permettant une soustraction du bruit. Elle diffère en ce sens de la détection faite avec une électrode de référence et une électrode de mesure. La réponse électrique enregistrée donne aces à l'amplitude A du potentiel électroacoustique 4V ainsi qu'à sa phase (Do. La grandeur caractéristique liée à cette mesure est le potentiel électroacoustique par unité de vitesse, également appelé CVP selon l'abréviation de l'expression anglo-saxonne « Colloïd Vibration Potential » et qui s'obtient en divisant l'amplitude du potentiel électroacoustique par la vitesse vs du solvant, soit CVP =A/vs. A partir du potentiel électroacoustique par unité de vitesse (CVP) et de caractéristiques de la solution, dont par exemple la conductivité, il est ensuite possible de déduire par exemple, en utilisant des modèles connus, des valeurs de mobilité électrophorétique ou de potentiel zêta des espèces chargées dans la solution (voir par exemple A.V. Delgado et al. « Measurement and interpretation of electrokinetic phenomena », Pure Appl. Chem., Vol.77, N°10, pp. 1753-1805, 2005).

Dans l'exemple de la figure 1, le module 100 de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques à la fréquence acoustique choisie pour la mise en oeuvre de la méthode comprend un transducteur 10, par exemple un transducteur piézo-électrique et un tube 11 formant une ligne à retard.

La ligne à retard permet de séparer temporellement l'émission et la détection ; en effet il apparaît une très forte perturbation pendant la période d'émission qui compliquerait fortement l'extraction du signal. La dissociation temporelle de la mesure et de l'excitation implique de travailler avec un train d'ondes formant une sinusoïde de N périodes. La longueur de la ligne à retard est choisie en fonction de la longueur d'onde acoustique et du nombre de périodes nécessaires pour faire l'acquisition. La fréquence de travail est donc un premier paramètre à définir. La gamme des ultrasons est très vaste, cependant les mesures électroacoustiques de la littérature ont été effectuées seulement entre 80 kHz à 18 MHz. A titre d'exemple, la longueur d'onde acoustique dans l'eau pour une fréquence de 100 KHz est de 15 mm ; elle est de 1,5 mm pour une fréquence de 1 MHz et de 0,15 mm pour une fréquence de 10 MHz. Augmenter la fréquence permet de réduire la longueur de la ligne à retard mais aussi les dimensions de la cellule, puisque la distance inter-électrode doit être un multiple de la moitié de la longueur d'onde dans la solution à analyser. Les hautes fréquences permettent également de minimiser les réactions chimiques au niveau des électrodes qui peuvent perturber la mesure électrique et dégrader les électrodes. Cependant la précision sur la séparation des électrodes devient critique à très haute fréquence. Par ailleurs, augmenter la fréquence augmente l'atténuation acoustique due aux nano-objets en solution, qu'il faut alors prendre en compte. Les déposants ont montré qu'un très bon compromis était de choisir une fréquence dans une plage de fréquence comprise entre 300 kHz et 5 MHz. Avec une fréquence de l'ordre du mégahertz par exemple, la distance inter-électrode sera de 0.75 mm minimum. En pratique, on pourra choisir une distance inter- électrodes de 2,25 mm correspondant à environ 3X/2. Ce choix permet de privilégier un volume de la chambre réduit, inférieure à quelques millilitres. Par ailleurs à cette fréquence, les réactions chimiques aux électrodes et l'absorption acoustique restent négligeables dans la majorité des cas.

Pour produire une onde acoustique à un mégahertz, des transducteurs de natures et de dimensions différentes peuvent être utilisés. Il s'agit par exemple d'un matériau piézoélectrique qui transforme une excitation électrique en onde de pression.

Les transducteurs disponibles dans le commerce présentent des impédances acoustiques variées adaptées à des matériaux différents, métaux (par exemple pour du contrôle non destructif) ou liquides (en général adapté à l'eau). En effet, au niveau d'une interface, c'est la différence d'impédance acoustique de chacun des matériaux constituant l'interface qui contrôle la transmission et la réflexion de l'onde acoustique. Selon une variante, le transducteur est adapté au solide, et la ligne à retard formée par exemple d'un tube en matériau solide, ce qui présente des avantages industriels évidents. Dans ce cas, on cherchera pour le matériau solide dont est formé le tube, un matériau d'impédance la plus proche possible de celle de la solution à analyser, pour limiter les pertes de puissance acoustique.

Selon une autre variante, dans le cas de mesures sur des solutions liquides, avec un transducteur adapté à l'eau, on peut minimiser les pertes aux interfaces si on choisit correctement les matériaux ; cela implique une ligne à retard constituée d'eau et donc d'un contenant adéquat. Une autre caractéristique du transducteur est sa dimension transverse, par exemple le diamètre dans le cas d'un transducteur cylindrique. La dimension transverse contrôle en effet la limite champ proche champ lointain et la divergence de l'onde acoustique émise. Ainsi, dans le cas d'un transducteur adapté à l'eau, les valeurs de distances transducteur-champ lointain sont typiquement de l'ordre de 4 mm, 40 mm et 100 mm pour des diamètres du transducteur respectivement de 5 mm, 15 mm, 25 mm. La divergence de l'onde acoustique pour chacune de ces valeurs de diamètre est respectivement de 42°, 14°, 8°. Dans l'idéal, on recherche une onde acoustique plane au niveau de la zone de mesure. On peut s'en rapprocher avec une zone de mesure située dans le champ lointain et un angle de divergence qui favorise la planéité de l'onde au niveau de la zone de mesure. La longueur de la ligne à retard est donc avantageusement supérieure à cette distance tout en restant proche afin d'éviter de perdre trop de puissance acoustique. En conséquence, le plus petit transducteur semble plus favorable car il permet aussi de diminuer la taille de la cellule. Cependant la ligne à retard est avantageusement assez longue pour pouvoir séparer temporellement émission et détection sachant que la longueur minimale d'un train d'impulsions est gouvernée par le temps de montée de la carte électronique. En pratique, les déposants ont montré qu'une ligne à retard de quatre centimètres au minimum était un bon compromis. Le transducteur piézo-électrique présente selon une variante avantageuse un diamètre externe d'environ 16 mm avec une partie active, c'est à dire la pastille piézo-électrique, de diamètre environ 14 mm. Ce compromis permet d'avoir une distance transducteur-champ lointain d'environ 35 mm et un angle de divergence de 15 degrés qui répondent aux besoins d'une onde acoustique sensiblement plane dans la zone de mesure. La ligne à retard est avantageusement formée d'un tube 11 couplé mécaniquement au transducteur, et rempli d'un matériau 111 adapté en impédance avec la solution à analyser.

Avantageusement, la paroi 112 du tube formant la ligne à retard est réalisée en matériau absorbant à la longueur d'onde acoustique et adapté en impédance avec le matériau dont est rempli le tube. Ainsi, le long d'une telle ligne à retard, toutes les ondes acoustiques qui divergent par rapport à l'axe de propagation dans le tube sont absorbées, et par conséquent ne causent pas d'interférences avec le train d'onde principal qui se propage. Le matériau utilisé pour la paroi 112 du tube est avantageusement un matériau présentant un fort coefficient d'atténuation out (soit une faible longueur d'atténuation). Les déposants ont montré que le polyuréthane était particulièrement bien adapté, par exemple le produit connu sous le nom d'APTFLEX®, du fait de son très fort coefficient d'atténuation (ccatt = 42000 m-1, longueur d'atténuation 24 microns) et de sa très bonne adaptation d'impédance Z avec l'eau (Z = 1,5 106 Pa s m-1). Par exemple, on pourra choisir une paroi en APTFLEX® de quelques millimètres d'épaisseur. Dans l'exemple de la figure 1, le tube est rempli d'un liquide, par exemple de l'eau ; le dispositif comprend alors avantageusement une interface 40 assurant l'étanchéité entre le tube 11 et la chambre 20, transparente à la longueur d'onde acoustique. L'interface 40 ferme ainsi le tube à son extrémité. Les déposants ont montré qu'un film en polyéthylène, qui présente une bonne immunité chimique avec la plupart des solvants, constituait un bon compromis pour assurer l'interface d'étanchéité. Le coefficient d'atténuation du polyéthylène est de 50 m-1 et son impédance acoustique de 1,76 106 Pa s m-1. Son impédance est donc bien adaptée à celle de l'eau, ce qui permet d'éviter les réflexions parasites à l'interface, et en choisissant un film suffisamment mince, typiquement inférieur à quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur, l'absorption est négligeable. L'ensemble ainsi décrit permet d'avoir un train d'onde acoustique dont le front d'onde est approprié pour la mesure. Avantageusement, la puissance acoustique transmise au niveau de la zone de mesure peut être déterminée et la vitesse du solvant déduite de cette mesure afin d'obtenir le CVP, comme défini ci-dessus. Ces mesures peuvent être faites au moyen d'un hydrophone dont une variante de mise en oeuvre sera décrite par la suite. Dans l'exemple de la figure 1, la chambre 20 de la cellule d'analyse est modulaire et comprend un ensemble de pièces assemblables donc interchangeables qui s'emboitent sur la ligne à retard. La chambre comprend ainsi une première pièce de support 202 d'au moins une électrode (deux dans l'exemple de la figure 1) et une deuxième pièce 203 comprenant les orifices 204 et 205 pour le remplissage et la vidange de la chambre par la solution. La deuxième pièce 203 est avantageusement dotée d'un tuyau d'entrée en bas et d'un tuyau de sortie en haut pour éviter dans la cellule la présence de bulles qui perturbent l'onde acoustique Dans l'exemple de la figure 1, la chambre comprend en outre une troisième pièce 201 assurant l'interface mécanique avec le tube 112 formant la ligne à retard. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la pièce 201 supporte la paroi 40 en polyéthylène destinée à former une interface étanche entre le tube 112 et la chambre.

Cette configuration avantageuse permet notamment de remplacer les électrodes facilement, de modifier les matériaux si nécessaire et également de nettoyer facilement le volume interne de la chambre en conservant un montage démontage rapide de la cellule. Selon une variante, les différentes pièces sont à symétrie de révolution, centrées sur la ligne à retard par exemple au moyen de vis de positionnement (non représentées) qui assurent la rigidité du système et le maintien de l'ensemble de façon parfaitement étanche. Cet agencement permet d'effectuer des mesures faibles et parfaitement reproductibles en utilisant un volume de solution d'analyse minimum, typiquement de l'ordre du millilitre. Avantageusement, les pièces ont des diamètres internes croissants pour respecter l'angle de divergence de l'onde acoustique et éviter les perturbations acoustiques liées aux réflexions sur les parois. Il n'est pas nécessaire que ces pièces soient adaptées en impédance avec la solution à analyser car elles ne perturbent pas la propagation de l'onde acoustique du fait de leurs formes. Ainsi, des pièces faites en matériau peu coûteux et facilement usinable, comme le Plexiglas, le PEEK (polyétheréthercétone) ou le PTFE, sont parfaitement adaptées. Par contre la paroi 208 de la chambre située à l'extrémité opposée à celle qui est couplée avec le tube 112 formant la ligne à retard est en matériau absorbant, d'impédance acoustique adaptée à celle de la solution à analyser. Comme précédemment pour les parois du tube 112, un matériau de type APTFLEX® (polyuréthane) permet avantageusement d'éliminer les réflexions de l'onde acoustique qui perturberaient nécessairement la mesure dans une cellule de petit volume en utilisant des trains d'onde longs.

Selon une variante, l'ensemble des parois de la chambre peuvent comprendre un matériau absorbant, d'impédance acoustique adaptée à celle de la solution à analyser. Comme cela sera montré par la suite, de très bons résultats ont été obtenus avec un dispositif du type de celui décrit sur la figure 1, dispositif modulaire, compact (la longueur totale du dispositif est inférieure à 10 cm) et qui nécessite un volume d'échantillon pour l'analyse inférieur au millilitre. Comme expliqué précédemment, la mesure du potentiel électroacoustique est faite selon une variante entre deux électrodes (21, 22, figure 1) espacées de (2n+ 1)k/2, le positionnement relatif des deux électrodes étant précisément ajusté. Les électrodes sont avantageusement situées au milieu de la chambre dans la zone où l'onde acoustique est la plus homogène. Leur dimension (diamètre) est avantageusement faible devant la longueur d'onde. Les électrodes sont avantageusement formées de fils métalliques tendus, avantageusement isolés électriquement hors de la zone centrale de mesure comme cela sera illustré par la suite. Le matériau est par exemple l'Inox, métal très résistant chimiquement et mécaniquement et peu couteux par rapport aux métaux nobles. Sous forme de fil de diamètre 50 ùm, il est sans effet sur l'onde sonore et permet de conserver une bonne précision sur la mesure. Ainsi, deux fils d'Inox sont avantageusement fixés de part et d'autre de la pièce porte-électrodes 202 dont l'épaisseur fixe l'espace inter électrode, par exemple à 3k/2. Cette distance est ainsi de 2.25 mm dans le cas d'une solution aqueuse, avec une fréquence acoustique de 1 MHz. En théorie les électrodes pourraient être placées à k/2 ce qui permettrait de diminuer le volume de l'échantillon, mais le porte-électrode pourrait alors être trop fragile. Comme précisément décrit, les électrodes sont reliées aux moyens de traitement électronique 300 au moyen de fils de connexion 31, 32, par exemple des fils de connexion de type coaxiaux à très faible bruit. Les moyens électronique 300 comprennent notamment un amplificateur différentiel sélectif qui présente une bande passante assez étroite centrée sur la fréquence de l'onde acoustique, par exemple un mégahertz, un gain élevé, par exemple un gain réglable entre 1000 et 4000, une haute impédance d'entrée, le tout à faible bruit. Les figures 3 et 4 représentent des variantes d'un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique selon la présente description, comprenant respectivement 2 et 3 électrodes, l'une de ces électrodes étant agencée sur la paroi 208 en matériau absorbant. Dans ces exemples, la chambre est formée d'une seule pièce porte-électrode 202 qui comprend également les orifices pour le remplissage et la vidange de la chambre. Alternativement, un arrangement de la chambre avec plusieurs pièces interchangeables tel que décrit précédemment est également possible. Par ailleurs, dans cet exemple, le tube 11 formant la ligne à retard est formé d'un matériau solide, par exemple du quartz ou un matériau polymère, enrobé d'une paroi 112 en matériau absorbant, adapté en impédance avec le matériau solide dont est formé le tube. Ainsi, il n'est pas nécessaire dans cet exemple d'avoir une interface d'étanchéité, la chambre étant avantageusement fermée par le tube lui-même couplé mécaniquement à la chambre, éventuellement au moyen de pièces de centrage et de fixation (non représentées). Il est possible de prévoir à l'extrémité du tube en contact avec le volume intérieur de la chambre une couche 115 d'un matériau présentant une bonne immunité chimique avec les solvants dont peut être constitué la solution à analyser. Cette couche est par exemple un dépôt de PTFE suffisamment fin pour ne pas introduire de perturbations de l'onde acoustique se propageant. Alternativement, dans ces exemples, si le tube est rempli d'un liquide ou d'un semi-solide, une paroi d'étanchéité peut être prévue, comme décrit précédemment.

Le dispositif comprend en outre dans ces exemples des moyens d'actionnement 25, par exemple un moteur pas à pas, permettant d'appliquer une pression sur la paroi 208 supportant l'une des électrodes, référencée 23 sur les figures. Ainsi comme cela apparaît sur la figure 3, cette configuration avantageuse permet d'ajuster très précisément la distance inter-électrode entre une électrode fixe 21 et l'électrode mobile 23. Avec cet arrangement, l'électrode mobile se déplace le long de l'axe de propagation de l'onde acoustique 4 ; il n'y a donc pas de risque de perturbations de la mesure qui serait dues à un décalage d'une des électrodes en bord du cham de l'onde acoustique. La géométrie de la paroi 208 déformable axialement permet avantageusement un positionnement précis et un débattement de l'ordre d'au moins une demi-longueur d'onde, tout en maintenant l'étanchéité de la chambre. Par exemple, comme illustré sur les figures 3 et 4, la paroi 208 peut présenter une forme de chapeau « haut de forme » plein avec une épaisseur plus grande au milieu et plus fine sur les bords. Dans l'exemple de la figure 3, l'électrode fixe 21 qui s'étend à travers la chambre est recouverte partiellement d'un revêtement 211 en matériau isolant électrique, par exemple un vernis isolant polymérisé ou un film de silicone, l'électrode étant laissée sans revêtement dans la zone de mesure correspondant au centre du champ de l'onde acoustique. Cet arrangement particulier permet de réaliser une détection limitée au centre du champ, là où l'onde acoustique est la plus uniforme/ plane ; on supprime ainsi l'effet des défauts dimensionnels ou géométriques éventuels des électrodes qui tendent à moyenner spatialement la valeur du potentiel et donc a réduire le rapport signal à bruit. Dans l'exemple de la figure 3 est également représenté un hydrophone 50 intégré dans la paroi en matériau absorbant 208 de la chambre pour pointer selon l'axe de propagation 4 de l'onde acoustique. Comme précédemment expliqué, l'hydrophone permet un contrôle au cours de la mesure de la puissance de l'onde acoustique. Il permet ainsi de mesure la vitesse du solvant. Dans le cas de la présence d'une électrode 23 sur la paroi 208 en matériau absorbant, il est possible de décaler l'hydrophone légèrement de l'axe de propagation de l'onde acoustique.

Le dispositif représenté sur la figure 4 montre un exemple avec 3 électrodes 21, 22, 23, l'une étant comme dans l'exemple précédent, mobile selon l'axe de propagation de l'onde acoustique (électrode 23). Avec 3 électrodes, il est possible de faire simultanément deux mesures du potentiel électroacoustique, et de gagner en sensibilité. Pour cela, les électrodes sont agencées de telle sorte à présenter deux distances inter-électrodes égales à (2n+ 1)k/2.

Les électrodes sont comme précédemment reliées aux moyens de traitement électronique 300 par des fils de connexion 31 - 33. Avantageusement, les électrodes immergées sont partiellement recouvertes comme précédemment, d'un revêtement isolant électrique, respectivement 211, 221. Les figures 5 et 6 représentent des mesures de potentiel électroacoustique obtenues avec un dispositif du type de la figure 1. Les courbes sont obtenues respectivement avec une solution de K4SiW12040 (silicotungstate de potassium) de pH 4,2 et une solution de BaC12 (chlorure de baryum). Le volume de la solution à analyser est inférieur à 4 millilitres. La fréquence de l'onde acoustique est de un mégahertz et le train d'impulsions comprend 18 oscillations formant un train d'impulsions de 18 pec.

Il est remarquable de noter que même avec des ions de faible masse (BaC12), on obtient un signal parfaitement exploitable pour la mesure de la mobilité électrophorétique. On a pu déduire ainsi à partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique représentée sur le courbe de la figure 5 une mobilité électrophorétique de 5.2 +/- 0.1 x10-8mVis-1 pour la solution de K4SiW1204o.

La courbe obtenue permet aussi de déterminer la phase du potentiel électroacoustique. Pour cela, on peut par exemple considérer le signe du potentiel après un temps donné à partir du début du signal, correspondant à un nombre donné de périodes du train de l'onde électroacoustique. Les figures 7 et 8 représentent des mesures de potentiel électroacoustique obtenues également avec un dispositif du type de la figure 1. Cette fois-ci, les courbes sont obtenues avec une solution colloïdale de particules de silice (ludox®) de concentration 0.5 % wt en masse. La courbe de la figure 7 est obtenue avec une solution de conductivité 0.0072 s/m; Le volume de la solution à analyser est inférieur à 4 millilitres. La fréquence de l'onde acoustique est de un mégahertz et le train d'impulsions comprend 18 oscillations formant un train d'impulsions de 18 i_isec. La figure 8 représente une courbe obtenue avec la même solution colloïdale mais dans laquelle on a ajouté un sel (KC1) pour modifier la conductivité de la solution (conductivité 0.15 s/m).

Comme prévu par les modèles théoriques, l'amplitude du potentiel électroacoustique dans 1 solution de forte conductivité est nettement plus faible (facteur 30 sur l'amplitude); cependant, on obtient à nouveau un signal parfaitement exploitable pour la mesure de la mobilité électrophorétique. On a pu déduire ainsi à partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique représentée sur les courbes des figures 7 et 8 une mobilité électrophorétique de 2.5 +/- 0.05 x10-8mV1s-1 pour la solution de ludox® sans KC1 et de 2.4 +/- 0.35 x10-8mV1s-1 pour la solution de ludox® avec KC1. Bien que décrite à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, le dispositif et la méthode de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution selon l'invention comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution comprenant : - Un module (100) de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné (4), à au moins une fréquence acoustique donnée; - Une cellule d'analyse (200) comprenant: o Une chambre (20) destinée à recevoir la solution à analyser (S), comprenant au moins un orifice (204, 205) pour le remplissage et la vidange de la chambre par la solution, la chambre étant couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération du train d'onde acoustique, et étant fermée à l'extrémité opposée par une paroi en matériau absorbant (208) pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser; o Au moins deux électrodes (21, 22, 23) destinées à être immergées dans la solution à analyser, - des moyens de traitement électronique (300) permettant de déterminer à partir d'un signal électrique mesuré entre les électrodes, l'amplitude et/ou la phase du potentiel électroacoustique de la solution.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le module de génération et de mise en forme comprend un transducteur (10) pour l'émission du train d'onde acoustique et un tube (11) pour la propagation de l'onde acoustique formant une ligne à retard, couplé mécaniquement au transducteur.
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le tube formant la ligne à retard présente une paroi (112) en matériau absorbant à la longueur d'onde acoustique et est rempli d'un matériau donné (111), le matériau absorbant formant la paroi (112) du tube étant adapté en impédance avec le matériau (111) dont est rempli le tube.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le tube étant rempli d'un matériau liquide ou semi-solide, le dispositif comprend une fenêtre (40) formant une interface étanche entre le tube (11) et la chambre (20), transparente à la longueur d'onde acoustique.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre (20) de la cellule d'analyse est modulaire et comprend un ensemble de pièces mécaniquement couplées et démontables dont une première pièce de support (202) d'au moins une électrode et une deuxième pièce (203) comprenant ledit orifice pour le remplissage de la chambre par la solution.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le volume interne (209) de la chambre présente des dimensions transversales variable, le volume s'élargissant dans le sens de propagation de l'onde acoustique.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fréquence acoustique est de l'ordre du Mégahertz.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un hydrophone (50) intégré dans la paroi en matériau absorbant (210) de la chambre.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une des électrodes est recouverte partiellement d'un matériau isolant électrique (211), de telle sorte que seules les zones au centre du champ du font d'onde acoustique d'analyse soient utiles pour la mesure du potentiel électroacoustique.
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel deux électrodes au moins sont agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants d'une distance prédéterminée.
11. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel la distance entre lesdites électrodes est variable.
12. 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la paroi en matériau absorbant (208) de la chambre est déformable axialement, une électrode (23) est agencée sur la paroi en matériau absorbant (208) et la cellule d'analyse comprend des moyens de pression (25) sur la paroi en matériau absorbant (208) permettant de déplacer l'électrode selon l'axe de propagation de l'onde acoustique (4).
13. 13. Méthode de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution comprenant : - la génération et la mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné, à au moins une fréquence acoustique donnée, au moyen d'un module de génération et de mise en forme d'un train d'onde acoustique ; - le remplissage d'une chambre d'une cellule d'analyse au moyen d'un orifice agencé dans la chambre avec la solution à analyser, la chambre étant couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et étant fermée à l'autre extrémité par une paroi en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser ; - la mesure d'un signal électrique entre deux électrodes immergées dans la solution à analyser; - le traitement du signal électrique pour déterminer l'amplitude du potentiel électroacoustique de la solution à analyser.
14. 14. Méthode selon la revendication 13, comprenant en outre l'ajustement de la position d'au moins l'une des électrodes selon l'axe de propagation de l'onde acoustique.
15. 15. Méthode selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14, comprenant en outre une mesure de la puissance et/ou de la vitesse du solvant au niveau des électrodes de mesure.