FR3040487A1 - Capteur thermique pour saisir un rayonnement electromagnetique - Google Patents

Capteur thermique pour saisir un rayonnement electromagnetique Download PDF

Info

Publication number
FR3040487A1
FR3040487A1 FR1657842A FR1657842A FR3040487A1 FR 3040487 A1 FR3040487 A1 FR 3040487A1 FR 1657842 A FR1657842 A FR 1657842A FR 1657842 A FR1657842 A FR 1657842A FR 3040487 A1 FR3040487 A1 FR 3040487A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
substrate material
plate
thermal sensor
coil
thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR1657842A
Other languages
English (en)
Inventor
Fabian Utermoehlen
Fabian Henrici
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of FR3040487A1 publication Critical patent/FR3040487A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0295Nulling devices or absolute detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/34Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/38Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids
    • G01J5/40Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids using bimaterial elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Capteur thermique pour capter le rayonnement électromagnétique , notamment le rayonnement thermique, comportant une matrice de pixels composée d'un ensemble de pixels (10), ayant un matériau de substrat (11) et une plaque absorbante (12), portée au-dessus du matériau de substrat (11) par des bras de bimétal (13, 14). Une bobine électrique (15) est prévue dans le montage sur le matériau de substrat (11), et la variation de la distance (d) entre la plaque absorbante (12) et le matériau de substrat (11) modifie une caractéristique électrique de la bobine (15).

Description

Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un capteur thermique pour capter le rayonnement électromagnétique, notamment le rayonnement thermique comportant une matrice de pixels composée d’un ensemble de pixels ayant un matériau de substrat et une plaque absorbante, portée au-dessus du matériau de substrat par des bras de bimétal.
Etat de la technique
Le document DE 697 36 225 T2 décrit à titre d’exemple, un capteur thermique pour saisir le rayonnement électromagnétique notamment le rayonnement thermique ; ce capteur se compose d’une matrice de pixels formée d’un grand nombre de pixels ; les pixels ont un matériau de substrat et un matériau absorbant sur le matériau de substrat. Plusieurs exemples de réalisation des pixels sont présentés.
Le document EP 0 716 293 Al décrit un détecteur de rayonnement ayant un bras de déploiement, en bimétal, sensible ; ce bras est relié par une extrémité à une membrane absorbant le rayonnement ainsi qu’à un bras de débattement de référence qui est également un bras de bimétal. Sous l’influence du rayonnement incident arrivant sur la membrane, l’extrémité libre du bras sensible se rapproche de l’extrémité libre du bras de référence du fait du réchauffement, ce qui modifie la capacité électrique entre les deux extrémités libres.
Un principe de base avec d’autres exemples de détecteurs de rayonnement utilisant un élément formé de deux métaux est présenté dans le document US 3.415.712 A. Les réalisations connues des pixels ont en commun qu’elles ne conviennent pas ou de façon très limitée pour être installées dans une très petite matrice de pixels pour réaliser un micro-bolomètre. En outre, la suspension des matériaux absorbants au-dessus du matériau de substrat subit des basculements, ce qui détériore la mesure du rayonnement technique et ainsi la qualité de génération d’images du capteur thermique. D’autres formes de réalisation de micro bolomètre utilisent des diodes et sont également connues selon l’état de la technique (voir par exemple DE 697 16 546 T2).
Le principe du micro-bolomètre à base diodes consiste par exemple à installer quatre diodes en série sur le pixel thermiquement isolé pour en mesurer la température. Cette grandeur de mesure correspond par exemple à la différence de tension de deux pixels alimentés de façon identique. Le premier pixel est un pixel actif qui se caractérise par une importante isolation thermique et ainsi une excursion de température élevée sous l’effet du rayonnement incident. Le second pixel est thermiquement beaucoup moins relié au substrat et sert à compenser réchauffement propre produit par l’alimentation même et le décalage important lié à la structure de puce. Cette compensation est nécessaire car le signal de mesure proprement dit n’est que de quelques micro Volt/milli Volt pour un décalage d’environ 2,5 Volt.
On connaît également des bolomètres fondés sur l’effet de bimétal avec exploitation optique qui sont installés à côté des petits bras de bimétal du pixel et des structures de compensation des contraintes de couches. L’inconvénient est le faible coefficient de remplissage et l’exploitation optique complexe qui est nécessaire. En outre, de tels bolomètres sont souvent réalisés en des matériaux non compatibles en technique CMOS et pour cette raison, ils ne peuvent être appliqués dans le même procédé que celui du circuit d’exploitation ou avec des appuis disponibles en permanence.
La présente invention est fondée sur le principe de fonctionnement connu d’un bolomètre avec une suspension par bimétal, thermosensible du pixel et qui assure en même temps son découplage thermique. Cette disposition constitue électriquement un condensateur dont la plaque est le fond de la cavité et dont une autre plaque est constituée par le pixel lui-même, suspendu. Les pixels suspendus sont juxtaposés en grand nombre sous la forme d’une matrice de pixels de sorte que ce capteur thermique convient pour fournir des données générant des images.
On mesure la variation de capacité du fait de l’élévation de température du pixel, car celui-ci ou sa suspension se déforment et modifient la distance entre le pixel et le fond de la cavité. Pour amplifier l’effet de la mesure, on choisit la distance de repos des deux plaques du condensateur très petite, de façon caractéristique de l’ordre d’un manomètre. A cause des fortes contraintes des couches dans la fabrication des petits bras de bimétal, on ne peut pas choisir librement n’importe quelle distance de repos entre le pixel et le fond, selon la combinaison choisie des matériaux. Pour cette raison, il est souhaitable de compenser cet effet. Au cas contraire, par exemple, une position inclinée du pixel au-dessus de la cavité, fausse le résultat. Du fait que dans les ac-tionneurs de bimétal, le matériau tourné vers le substrat et celui tourné vers l’absorbeur, on a des coefficients de dilation thermique différents en fonction de la température. Déjà par le dépôt en cours de fabriquer de tels pixels, ceux-ci se déforment par exemple vers le haut. Une élévation de la température produit la poursuite de la déformation à cause des dilations différentes des deux matériaux. Si maintenant on installait entre ces deux petits bras, une plaque comme contre électrode d’un condensateur, cette plaque serait suspendue en position inclinée. Une telle position inclinée entraînerait des défauts de linéarité de sorte que le signal de conversion purement électrique/thermique serait faussé, ce qui doit être évité.
Une autre étude de ce thème est proposé dans la publication « Polymer-Ceramic MEMS Bimorph as Thermal Infrared Sensors » Clinton Gregory Warren, Université de Californie, Berkeley, Printemps 2010. L’inconvénient d’une mesure capacitive du rayonnement électromagnétique est la nécessité de réaliser le contact électrique des plaques mobiles du condensateur, c’est-à-dire de la plaque absorbante ou des bras de bimétal. Or, cela créé une dérivation gênante de chaleur à travers le conducteur électrique en contact avec la plaque absorbante. But de l’invention
La présente invention a pour but d’améliorer le capteur thermique de saisie du rayonnement électromagnétique en générant une structure simplifiée de pixels qui a une linéarité thermique/électrique élevée. En particulier, l’invention a pour but de proposer une alternative à la saisie capacitive du rayonnement électromagnétique.
Exposé et avantages de l’invention A cet effet, l’invention a pour objet un capteur thermique du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu’au moins une bobine électrique est prévue dans le montage sur le matériau de substrat, et la variation de la distance entre la plaque absorbante et le matériau de substrat modifie au moins une caractéristique électrique de la bobine. L’invention part de l’idée de réaliser la plaque absorbante, mobile sans nécessité de contact électrique de sorte qu’elle puisse servir uniquement pour modifier une propriété électrique de la bobine d’une manière sans contact et une variation également sans contact en ce que la distance de la plaque absorbante par rapport à la bobine varie. Comme la bobine, selon l’invention, se trouve sur ou dans le matériau de substrat, et que la plaque absorbante peut modifier sa distance par rapport au matériau de substrat, on peut prendre la caractéristique électrique de la bobine par exemple son inductance, de manière électrique de façon à en déduire une valeur de mesure correspondant à la variation de la caractéristique électrique. Lorsque le pixel est sollicité par un rayonnement électromagnétique, par exemple, par le rayonnement thermique, les bras de bimétal se déforment et modifient la distance de la plaque absorbante par rapport au substrat. On modifie ainsi une propriété de la bobine électrique intégrée dans un circuit oscillant. Cette variation de la propriété électrique peut, par exemple, concerner l’inductance de sorte que la fréquence d’oscillation du circuit oscillant varie en fonction de la distance de la plaque absorbante par rapport au matériau de substrat et ainsi également du rayonnement notamment du rayonnement thermique.
La plaque absorbante est réalisée pour avoir de bonnes propriétés absorbantes du rayonnement électromagnétique notamment du rayonnement thermique. La plaque absorbante a pour cela une propriété pour influencer la propriété électrique de la bobine par la variation de la distance avec la bobine. Pour cela, la plaque absorbante a une couche de métal du côté de la bobine et une couche absorbante au-dessus de la couche de métal recevant le rayonnement électromagnétique incident. En variante, au moins en partie, la couche est réalisée en un matériau ayant une conductivité électrique suffisante (par exemple, du silicium dopé). L’inductance de la bobine varie par exemple lorsque la distance de la plaque absorbante par rapport à la bobine diminue ; et réciproquement l’inductance augmente lorsque la plaque absorbante augmente sa distance par rapport à la bobine.
De façon avantageuse, les bras de bimétal sont symétriques par rapport au centre de la plaque absorbante, et installés sur deux côtés opposés de cette plaque. Sous l’effet d’une action thermique par rayonnement électromagnétique, les bras de bimétal chauffent et leur disposition symétrique fait que la plaque absorbante conserve pratiquement sa position parallèle au matériau de substrat car les deux bras de bimétal se déforment de la même manière. La disposition symétrique du point de vue thermique augmente la linéarité thermique/électrique entre le rayonnement thermique variable et la variation consécutive de la caractéristique électrique dans la bobine.
De façon particulièrement avantageuse, des premiers bras de bimétal sont fixés en un point de fixation au matériau de substrat et des deuxièmes bras de bimétal qui sont fixés par un point de fixation à la plaque absorbante. Les points de fixation des bras de bimétal au matériau de substrat et à la plaque absorbante sont eux-mêmes symétriques par rapport au centre de la surface de la plaque absorbante, ce qui évite que la plaque absorbante ne prenne une position inclinée sous l’effet des déformations des bras de bimétal. Les premiers bras de bimétal fixés au matériau de substrat ne chauffent pas de façon négligeable sous l’effet d’un rayonnement thermique incident ; les bras de bimétal reliés à la plaque absorbante chauffent pratiquement régulièrement avec la plaque absorbante. En conséquence, les bras de bimétal reliés à la plaque absorbante ont une flexion plus forte que les bras de bimétal fixés au substrat.
Entre les premiers bras de bimétal et les seconds bras de bimétal, on a avantageusement réalisé une structure de découplage thermique pour relier entre elles, les extrémités libres des bras de bimétal. De façon particulièrement avantageuse, les bras de bimétal sont symétriques par rapport au centre de gravité entre les bras de bimétal.
Selon un autre développement, les bras de bimétal et la structure de découplage thermique entre les points de fixation au matériau de substrat et à la plaque absorbante, ont une forme de méandres. Les bras de bimétal et la structure de découplage thermique ont une extension longitudinale qui est parallèle à la direction principale d’extension. La structure de découplage thermique forme ainsi une liaison mécanique des extrémités libres des bras de bimétal tout en formant en même temps une barrière thermique.
La plaque absorbante présente avantageusement au moins une structure d’absorbeur et d’antenne plasmonique. Cela permet de modifier la caractéristique électrique de la bobine en modifiant la distance de la plaque absorbante. On peut également envisager une couche magnétique sur la plaque absorbante. Enfin, on peut superposer plusieurs couches de matières et/ou les juxtaposer dans un plan du matériau de substrat.
En résumé, l’invention a pour objet un capteur thermique ayant une structure de pixels pour la détection inductive du rayonnement infrarouge. Les pixels ont comme composant principal, une plaque absorbante suspendue au-dessus d’un matériau de substrat, la suspension étant faite par des bras de bimétal qui peut comporter un oxyde de silicium (Si02). La distance entre la plaque absorbante et le matériau de substrat est, par exemple, égale à λ/4 de la longueur d’onde à détecter ; une très petite distance entre la plaque absorbante et la bobine peut produire une variation importante de la grandeur électrique de la bobine pour une variation très faible de la distance entre la plaque absorbante et la bobine. La bobine a, par exemple, une forme annulaire et comporte des chemins conducteurs en cuivre appliqués dans ou sur le matériau de substrat ; les chemins conducteurs en cuivre peuvent être également en plusieurs couches pour augmenter l’inductance de la bobine. La couche de métal de la plaque absorbante est par exemple en cuivre ou en aluminium et si la plaque absorbante est magnétique ou peut-être aimantée, elle comporte un Permalloy FeNi. La couche de la plaque absorbante qui forme la couche de métal peut, ne pas être, continue sur la surface mais peut avoir également des éléments géométriques tels que des fentes ou autres évidements. On peut ainsi modifier de manière particulière la propriété électrique de la bobine si la distance de la bobine à la plaque absorbante varie.
Pour un système générateur d’images, les pixels sont regroupés dans une matrice formée d’un certain nombre de pixels dans la direction des lignes et dans la direction des colonnes. La matrice est avantageusement encapsulée sous vide par un procédé de liaison à basse pression. Le matériau du substrat peut être réalisé de façon uniforme pour l’ensemble de la matrice de pixels et être continu ; la structure des bobines, de la plaque absorbante et des bras de bimétal ainsi que la structure de compensation peuvent se réaliser en technique de construction et de liaison de microélectronique en particulier par un procédé de dépôt en surface. On peut également envisager une bobine qui s’étale en grande surface sur plusieurs pixels en étant par exemple intégrée dans le substrat ou dans le couvercle du capteur.
Pour le procédé de saisie du rayonnement électromagnétique avec un capteur thermique, selon l’invention, on peut prévoir une mesure directe de l’inductance par un oscillateur, la bobine de mesure étant un élément déterminant la fréquence par un circuit oscillant LC et dont la fréquence de résonance se détermine avec un compteur. On peut également envisager un intégrateur L en appliquant une tension continue à la bobine avec un courant croissant et avec un amplificateur opérationnel, on le transforme en une tension de mesure. On peut également utiliser un convertisseur continu/continu dont le principe est fondé sur l’énergie de la bobine de mesure chargée dans un condensateur dont la tension est le signal de mesure.
La mesure directe de l’inductance est également possible en utilisant une résistance en parallèle avec par exemple un circuit de commutation électronique qui détermine la résistance en parallèle et la fréquence de résonance du circuit oscillant. Par le choix d’une capacité parallèle, on règle la fréquence de résonance et à partir de la résonance parallèle mesurée, on calcule l’inductance. On peut également envisager une mesure directe de l’inductance par un diviseur de tension réactif avec par exemple une boucle de régulation de phase (PLL) qui détermine la relation de phase entre le signal sinus d’excitation et la tension du circuit oscillant LC. On peut également envisager d’intégrer la bobine de mesure dans des montages en pont et la fonction principale des composants électroniques est la démodulation du signal de mesure en disposant d’au moins une autre bobine comme référence.
En variante, on peut saisir le rayonnement électromagnétique notamment le rayonnement thermique en déterminant des coefficients de couplage entre au moins une bobine d’émission et au moins une bobine de réception ainsi qu’un troisième et un quatrième modes de réalisation en ce qu’on détermine la démodulation, la sommation et le filtrage passe-bas des signaux de forme sinusoïdale de la bobine d’émission et de la bobine de mesure qui détermine les coefficients de couplage. L’avantage de plaque absorbante sans contact électrique et qui modifie uniquement la propriété électrique de la bobine en fonction de la variation de la distance est la suppression de la métallisation du branchement sur la plaque absorbante et ainsi du pixel, ce qui donne une meilleure propriété thermique au capteur. La réalisation est simplifiée du fait qu’il ne faut plus de métallisation.
Dessins
La présente invention sera décrite, ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de capteurs thermiques représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en plan d’une unique structure de pixel d’un capteur thermique selon l’invention, - la figure 2 est une vue de côté pixel de la figure 1 selon un premier mode de réalisation, - la figure 3 est une vue de côté d’une autre forme de réalisation d’un pixel comportant une première bobine et une seconde bobine superposées sur le matériau du substrat, - la figure 4 montre un autre exemple de structure de pixel composée d’une première bobine et d’une seconde bobine, l’une dans l’autre sur le matériau de substrat, - la figure 5 montre un autre exemple de réalisation d’une structure de pixel comportant une première bobine sur un premier côté du matériau de substrat et une autre bobine sur l’autre côté du matériau de substrat et, - la figure 6 montre une matrice de pixels formant un capteur thermique générateur d’images ayant un ensemble de pixels.
Description de modes de réalisation de l’invention
La figure 1 est une vue en plan ou vue de dessous d’un pixel 10 sur un matériau de substrat 11. Le matériau de substrat 11 porte une plaque absorbante 12 montée mobile par l’intermédiaire de bras de bimétal 13 et 14. Les premiers bras de bimétal 13 sont reliés au matériau de substrat 11 par des points de fixation 23. Les autres bras bilame 14 sont reliés à la plaque absorbante 12 par des points de fixation 24. Des structures 25 de découplage thermique sont prévues entre les extrémités libres des bras de bimétal; ces structures forment une structure en méandre avec les bras de bimétal 13, 14.
Les bras de bimétal 13, 14 et les structures 25 de découplage thermique se trouvent dans les deux zones latérales de la plaque absorbante 12. Lorsque celle-ci est chauffée par le rayonnement thermique, les bras de bimétal 14 fixés à la plaque absorbante 12 se déforment plus fortement que les bras de bimétal 13 fixés au matériau de substrat 11. Les structures 25 de découplage thermique relient les extrémités libres des bras de bimétal 13 et 14 et les isolent thermiquement l’un de l’autre.
La structure en méandre des bras de bimétal 13, 14 et des structures 25 de découplage thermique a un centre de gravité S ; les bras de bimétal 13, 14 sont développés suivant une forme symétrique autour du centre de gravité S. Le centre de gravité S se trouve ainsi au milieu entre les deux bras de bimétal 13, 14 dans la région de la structure 25 pour le découplage thermique.
La réalisation des bras de bimétal 13, 14 telle que présentée, fait que la plaque 12 se déplace en hauteur au dessus du matériau de substrat 11 sans que la plaque 12 ne bascule ; sous la plaque absorbante 12 se trouve au moins une bobine qui n’apparait pas dans la vue de dessus ; elle se sera décrite de manière plus détaillée dans les différentes variantes en liaison avec les figures 2 à 5.
La figure 2 est une vue de côté d’un premier mode de réalisation du pixel 10 avec le matériau de substrat 11 et au dessus de celui-ci, la plaque absorbante 12. La plaque absorbante 12 a une couche métallique 21 et une couche absorbante 22 ; la couche métallique 21 est par exemple en aluminium ou en cuivre. On peut également envisager une couche métallique 21 en un matériau magnétique ou au moins susceptible d’être aimanté.
Le côté supérieur du matériau de substrat 11 tourné vers la plaque absorbante 12, comporte une bobine 15 dont les différentes spires conductrices de la bobine 15 sont représentées en section. Les bras de bimétal 13 et 14 sont également présentés en section. La section montre en outre la structure 25 de découplage thermique. Les bras de bimétal 13 et 14 ainsi que la structure 25 de découplage thermique sont installés de façon symétrique dans les deux zones latérales de la plaque absorbante 12.
La distance entre la face inférieure de la plaque absorbante 12, c’est-à-dire la couche métallique 21 et la bobine 15 porte la référence (d). Lorsque cette distance (d) entre la couche métallique 21 et la bobine 15 varie, la caractéristique électrique de la bobine 15, par exemple, son inductance, varie également.
La figure 3 est une vue d’un autre exemple de réalisation du pixel 10 avec le matériau de substrat 11 et la plaque absorbante 12 montée avec découplage thermique par l’intermédiaire des bras de bimétal 13, 14 et de la structure 25. La plaque absorbante 12 est réalisée avec une couche métallique 21 sur la face inférieure et une couche absorbante 22 ; la distance entre la surface supérieure du matériau de substrat 11 et la plaque absorbante 12 porte la référence (d). Les côtés de la plaque absorbante 12 correspondent aux bras de bimétal 13, 14 et à la structure de compensation 25.
Une première bobine 15 est appliquée sur la surface supérieure du matériau de substrat 11 ; une autre bobine 16 est dans le matériau de substrat 11. Ainsi, les bobines 15, 16 se trouvent dans plusieurs plans, ce qui permet d’augmenter l’inductance globale lorsque les bobines sont branchées en série.
La figure 5 montre une autre vue de côté du pixel 10 avec le matériau de substrat 11 et la plaque absorbante 12 comprenant la couche métallique 21 et la couche absorbante 22. La plaque absorbante 12 est reçue par l’intermédiaire des bras de bimétal 13, 14 et par la structure 25 au-dessus du matériau de substrat 11 pour assurer le découplage thermique. La distance entre la couche métallique 21 et la matière du substrat 11 porte la référence (d). La première bobine 19 se trouve sur le côté supérieur du matériau de substrat 11 qui est tourné vers la plaque absorbante 12 ainsi qu’une autre bobine 20 sur le côté inférieur du matériau de substrat 11. La mesure de la propriété électrique globale des bobines 19, 20 réside dans le couplage entre les deux bobines. Plus la distance (d) entre le matériau de substrat 11 et la plaque absorbante 12 est faible et plus fort sera le couplage magnétique entre les deux bobines 19 et 20.
La figure 6 montre une matrice de pixel 1 composée d’un grand nombre de pixels 10 ; Chaque pixel 10 est installé sur le matériau de substrat commun 11 continu. Les différents pixels 10 sont en principe formés par la plaque absorbante 12 avec chaque fois un bras de bimétal 13 et un bras de bimétal 14. Entre l’extrémité libre des bras bimétal 13, 14, on a la structure de découplage thermique 25. Ainsi, un arrangement formé par exemple d’une matrice de pixels 1 se compose d’un ensemble de pixels 10 ; uniquement, la réalisation des bras de bimétal 13, 14 diffère des exemples de réalisation précédents ; il ne s’agit que d’exemples.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Pixel 11 Matériau de sustrat 12 Plaque absorbante 13, 14 Bras de bimétal 15 Bobine 16 Bobine 19, 20 Bobine 21 Couche métallique 22 Couche absorbante 23, 24 Point de fixation 25 Structure de découplage thermique (d) Distance entre la couche métallique 21 et la bobine 15

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS 1°) Capteur thermique pour capter le rayonnement électromagnétique, notamment le rayonnement thermique, comportant une matrice de pixels (1) composée d’un ensemble de pixels (10), les pixels (10) ayant un matériau de substrat (11) et une plaque absorbante (12), portée au-dessus du matériau de substrat (11) par des bras de bimétal (13, 14), capteur thermique caractérisé en ce qu’ au moins une bobine électrique (15, 16, 17, 18, 19, 20) est prévue dans le dispositif du matériau de substrat (11), et la variation de la distance (d) entre la plaque absorbante (12) et le matériau de substrat (11) modifie au moins une caractéristique électrique de la bobine (15, 16, 17, 18, 19, 20).
  2. 2°) Capteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque absorbante (12) comporte une couche métallique (21) et une couche absorbante (22).
  3. 3°) Capteur thermique selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les bras de bimétal (13, 14) sont installés symétriquement par rapport au milieu de la plaque absorbante (12) sur deux côtés opposés de la plaque absorbante (12).
  4. 4°) Capteur thermique selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premiers bras de bimétal (13) sont reliés au matériau de substrat (11) par un point de fixation (23) et les seconds bras de bimétal (14) sont reliés par un point de fixation (24) à la plaque absorbante (12).
  5. 5°) Capteur thermique selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que par une structure (25) de découplage thermique entre les premiers bras de bimétal (13) et les seconds bras de bimétal (14), cette structure reliant les extrémités libres des bras de bimétal (13, 14).
  6. 6°) Capteur thermique selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bras de bimétal (13, 14) sont symétriques par rapport au centre de gravité (S) formé entre les bras de bimétal (13,14).
  7. 7°) Capteur thermique selon l’une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que les bras de bimétal (13, 14) et la structure (25) de découplage thermique ont un tracé en méandre pour le découplage thermique entre le point fixation (23) sur le support (11) et le point de fixation (24) à la plaque absorbante (12).
  8. 8°) Capteur thermique selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la plaque absorbante (12) a au moins une structure notamment d’absorbeur et d’antenne plamonique.
  9. 9°) Capteur thermique selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la plaque absorbante (12) comporte une couche magnétique.
  10. 10°) Capteur thermique selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que plusieurs bobines électriques (15, 16, 17, 18, 19, 20) sont superposées suivant des formes de méandre et /ou sont réalisées couchées dans un plan.
FR1657842A 2015-08-28 2016-08-22 Capteur thermique pour saisir un rayonnement electromagnetique Withdrawn FR3040487A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015216464.0A DE102015216464A1 (de) 2015-08-28 2015-08-28 Thermischer Sensor zur Erfassung von elektromagnetischer Strahlung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3040487A1 true FR3040487A1 (fr) 2017-03-03

Family

ID=58011258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1657842A Withdrawn FR3040487A1 (fr) 2015-08-28 2016-08-22 Capteur thermique pour saisir un rayonnement electromagnetique

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE102015216464A1 (fr)
FR (1) FR3040487A1 (fr)
IT (1) IT201600086336A1 (fr)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3415712A (en) 1963-10-31 1968-12-10 Gen Electric Bimaterial thermosensitive element
BE1008927A3 (nl) 1994-11-18 1996-10-01 Imec Inter Uni Micro Electr Stralingsgevoelige detector.
US5844238A (en) 1996-03-27 1998-12-01 David Sarnoff Research Center, Inc. Infrared imager using room temperature capacitance sensor
FR2752299B1 (fr) 1996-08-08 1998-09-11 Commissariat Energie Atomique Detecteur infrarouge et procede de fabication de celui-ci

Also Published As

Publication number Publication date
IT201600086336A1 (it) 2018-02-22
DE102015216464A1 (de) 2017-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9243959B2 (en) Infrared detector including broadband light absorber
JP5947304B2 (ja) 振動数検出用のボロメータ
WO2010007266A1 (fr) Detecteur bolometrique d'ondes electromagnetiques
FR3005045A1 (fr) Structure microelectromecanique et/ou nanoelectromecanique a facteur de qualite ajustable
EP1880176A1 (fr) Detecteur thermique de rayonnements electromagnetiques et dispositif de detection infrarouge mettant en oeuvre de tels detecteurs
EP1715315A1 (fr) Détecteur bolométrique, dispositif de détection d'ondes électromagnétiques submillimétriques et millimétriques mettant en oeuvre un tel détecteur
EP2668537B1 (fr) Miroir deformable a capteurs capacitifs
US8440972B2 (en) Radiation detector with microstructured silicon
EP2019301B1 (fr) Détecteur de rayonnement électromagnétique et procédé de fabrication d'un tel détecteur
KR20220031999A (ko) 저 열용량 마이크로볼로미터 및 관련 제조 방법
EP3435285B1 (fr) Capteur thermique avec deux portions pyroélectriques superposées, pour la mesure d'un différentiel de charges
EP1692475B1 (fr) Dispositif de mesure d energie rayonnante ameliore a deux positions
EP2902758A1 (fr) Détecteur de rayonnement photonique comportant un réseau d'antennes et un support résistif en spirale
FR3040487A1 (fr) Capteur thermique pour saisir un rayonnement electromagnetique
CA2658035C (fr) Detecteur thermique a haute isolation
US9897488B2 (en) Vibration based mechanical IR detector and an IR imaging method using the same
JPWO2019031235A1 (ja) 光検出器
FR3075954A1 (fr) Capteur pyroelectrique avec blindage electro-magnetique comprenant un materiau composite.
EP3159703A1 (fr) Dispositif et systeme microelectromecanique avec transducteur resistif a faible impedance
Rogalski Novel uncooled infrared detectors
CA2115659C (fr) Senseur pyroelectrique et procede de fabrication
FR3040486A1 (fr) Capteur thermique pour saisir un rayonnement electromagnetique
FR3070487A1 (fr) Detecteur de rayonnement electromagnetique
FR3125585A1 (fr) Micro-bolometre d’imagerie infrarouge
KR100643708B1 (ko) 높은 응답도를 갖는 볼로 미터 구조

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLSC Search report ready

Effective date: 20200828

ST Notification of lapse

Effective date: 20210405