FR3064752A1 - Dispositif de capteurs et procede de saisie d'une grandeur de mesure avec un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
Dispositif de capteur (1000) comportant un cristal (100) avec au moins un défaut et ayant une source lumineuse (1030) pour éclairer le cristal (100) avec une lumière d'excitation. Le dispositif (1000) a une installation haute-fréquence (1040) pour solliciter le cristal (100) avec un signal haute fréquence. Une installation de détection (1050) détecte une propriété de signal du cristal (100) répondant à la lumière d'excitation. Le dispositif de capteurs (1000) comporte un premier substrat (1010) et un second substrat (1050) reliés l'un à l'autre.
Description
Titulaire(s) : ROBERT BOSCH GMBH.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : CABINET HERRBURGER.
DISPOSITIF DE CAPTEURS ET PROCEDE DE SAISIE D'UNE GRANDEUR DE MESURE AVEC UN TEL DISPOSITIF.
FR 3 064 752 - A1 _ Dispositif de capteur (1000) comportant un cristal (100) avec au moins un défaut et ayant une source lumineuse (1030) pour éclairer le cristal (100) avec une lumière d'excitation. Le dispositif (1000) a une installation haute-fréquence (1040) pour solliciter le cristal (100) avec un signal haute fréquence. Une installation de détection (1050) détecte une propriété de signal du cristal (100) répondant à la lumière d'excitation. Le dispositif de capteurs (1000) comporte un premier substrat (1010) et un second substrat (1050) reliés l'un à l'autre.
1030
1010
1020
1000
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un dispositif de capteurs et à un procédé de saisie d’une grandeur de mesure à l’aide d’un tel dispositif de capteurs.
L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur pour la mise en œuvre du procédé.
Etat de la technique
A titre d’exemple, on peut utiliser les défauts d’azote dans le réseau du diamant (encore appelé centre NV), c’est-à-dire centre de vide d’azote) dans le domaine des capteurs. En excitant les centres NV avec de la lumière et un rayonnement microondes, on peut observer la fluorescence des centres qui dépend du champ magnétique.
Le document DE 37 42 878 Al décrit un capteur optique de champ magnétique utilisant un cristal comme composant optique magnéto-sensible.
But de l’invention
La présente invention a pour but de développer un dispositif de capteur, un système équipé d’un tel dispositif et un procédé pour la mise en œuvre du dispositif ainsi qu’un appareil de commande appliquant le procédé et un programme d’ordinateur permettant de mesurer des signaux haute-fréquence pour les utiliser dans des systèmes d’assistance de conduite ou de systèmes de ce type.
Exposé et avantages de l’invention
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de capteur caractérisé en ce qu’il comprend un corps de cristal ayant au moins un défaut, une source lumineuse pour éclairer le corps de cristal avec une lumière d’excitation, une installation haute fréquence pour exciter le corps de cristal avec un signal haute fréquence, une installation de détection pour détecter au moins une propriété d’un signal de fluorescence dépendant de la fréquence et du champ magnétique du corps de cristal recevant la lumière d’excitation, un premier substrat avec la source lumineuse disposée dans et/ou sur le premier substrat et un second substrat, avec l’installation de détection, le corps de cristal et l’installation haute fréquence étant dans ou sur le premier substrat ou le second substrat, reliés l’un à l’autre.
Ainsi, selon l’invention, on utilise les défauts du corps de cristal ou du réseau de cristal en particulier sous l’effet d’un champ magnétique ou de signaux haute fréquence. A titre d’exemple, on utilise des capteurs de champ magnétique et des capteurs de microondes dans le système d’assistance de conduite ou dans un système de ce type. Les capteurs permettent de mesurer des champs magnétiques extrêmement faibles ou des champs microondes.
De manière avantageuse, selon un développement de l’invention, on pourra effectuer une mesure ou une saisie précise et sans contact, de grandeurs de mesure indépendamment des conditions météorologiques, par exemple, des conditions d’éclairage, de la pluie, du brouillard ou de situations de ce type avec des capteurs de microondes et des capteurs de champ magnétique fondés sur des centres de couleur encore appelés points de défaut de réseaux cristallins. En particulier, un dispositif de capteurs fondé sur les centres de couleur dans le diamant ou le carbure de silicium (SiC) permet de mesurer de manière exacte les champs de microondes et les champs magnétiques. C’est ainsi que, par exemple, avec des dispositifs de capteurs utilisant les points de défaut ou les centres de couleur, avec leur sensibilité magnétique allant jusqu’à 1 pT. Comme il s’agit de capteurs de radiométrie, on évitera les émissions intentionnelles, ce qui simplifie la mise en service et l’utilisation de tels capteurs, par exemple, vis-à-vis des radars ou des moyens analogues. Un autre avantage de la technique des capteurs selon l’invention est que même sous l’effet de champs magnétiques forts, par exemple, de l’ordre du Tesla, on ne détectera pas la moindre variation dans le domaine du pico-Tesla, ce qui permet un fonctionnement extrêmement fiable et précis, même pour une application dans un champ magnétique fort.
Le dispositif de capteurs permet de saisir une grandeur de mesure. Cette grandeur de mesure est, par exemple, un champ magnétique externe, un signal haute fréquence d’un courant électrique, une température, une tension mécanique, une pression et de plus ou en variante, d’autres grandeurs de mesure. Le corps de cristal appelé plus simplement le cristal est, par exemple, du diamant, du carbure de silicium (SiC) ou du nitrure de bore hexagonal (h-BN). Un point de défaut ou plus simplement un défaut est un défaut d’azote dans un cristal de diamant, un défaut de silicium dans du carbure de silicium ou un défaut dans le centre de couleur du nitrure de bore hexagonal. En d’autres termes, on peut avoir un défaut comme défaut de réseau ou défaut de structure du cristal. L’installation de détection détecte au moins une propriété du signal de fluorescence émis par le corps de cristal, de façon optique ou en plus ou en variante, par une détection électrique. La propriété du signal de fluorescence émis par le corps de cristal est une intensité lumineuse. L’installation de détection permet ainsi de détecter au moins une propriété de signal par une exploitation optique de l’intensité du signal de fluorescence ou par une exploitation électrique par détection du photo-courant de résonance magnétique (détection PDMR). Le signal haute fréquence est un signal microondes ou autre signal haute-fréquence. Le premier substrat et le second substrat reliés forment un composant intégré monolithique d’un composant encapsulé ou analogue. Le premier substrat et le second substrat à l’état relié forment un composant intégré monolithique d’un composant encapsulé ou analogue. Le premier substrat et le second substrat peuvent être reliés par une liaison par la matière.
Selon une autre caractéristique de l’invention il comporte une installation d’aimantation pour générer un champ magnétique de référence, ce champ magnétique de référence ayant une propriété prédéfinie, le champ magnétique de référence influençant au moins une propriété du signal de fluorescence. L’installation d’aimantation peut recevoir un signal de champ magnétique. Le signal de champ magnétique représente un signal de courant continu ou un signal alternatif. La propriété prédéfinie du champ magnétique de référence correspond à une variation prédéfinie d’une intensité de champ magnétique. Une telle forme de réalisation offre l’avantage que le champ magnétique de référence simplifie la saisie d’une grandeur de mesure et la rend plus précise tout en permettant le calibrage du dispositif de capteur. En plus ou en variante, le champ magnétique de référence qui est appliqué permet de saisir le signal haute fréquence comme grandeur de mesure.
L’invention a également pour objet un dispositif de capteur avec une installation de filtres optiques entre le corps de cristal et l’installation de détection. L’installation de filtre est réalisée pour séparer par filtrage la lumière d’excitation et laisser passer le signal fluorescent vers l’installation de détection. Une telle forme de réalisation a l’avantage que la détection de la propriété du signal de fluorescence est plus simple et plus précise et plus fiable.
L’invention a également pour objet un système de saisie d’une grandeur de mesure comprenant :
au moins un exemple d’une forme de réalisation du dispositif de capteurs développé ci-dessus, et une forme de réalisation d’un appareil de commande évoqué ciaprès et relié à un dispositif de capteur de façon à transmettre les signaux.
Le système utilise ainsi au moins un exemple de modes de réalisation du dispositif de capteur évoqué ci-dessus pour saisir une grandeur de mesure avec une forme de réalisation de l’appareil de commande. Le système peut être combiné à un système d’assistance de véhicule ou être associé à un tel système.
Selon une forme de réalisation, le système comprend une antenne de réception du signal haute fréquence de l’environnement du dispositif de capteur ou du système. L’installation haute fréquence est reliée à l’antenne de réception dans le sens de la transmission du signal. L’installation haute fréquence comporte une antenne de couplage pour injecter le signal haute fréquence reçu dans le cristal. Une telle forme de réalisation a l’avantage de saisir comme grandeur de mesure, le signal haute fréquence externe et de reconnaître ainsi l’objet émettant le signal haute fréquence.
Le système comporte également une installation d’amplification pour amplifier le signal haute fréquence reçu. L’installation d’amplification est branchée entre l’antenne de réception et l’installation haute fréquence pour transmettre les signaux. Cette réalisation a l’avantage de pouvoir exploiter même des signaux haute fréquence, externes, très faibles à l’aide du dispositif de capteur.
L’antenne de réception est une antenne directionnelle recevant le signal haute fréquence venant d’au moins une direction de l’espace prédéfini. Cette forme de réalisation a l’avantage qu’en limitant la zone de réception de l’antenne de réception, cela permet une présélection géographique ou directionnelle ou locale des positions possibles des sources de signaux.
L’invention a également pour objet un procédé de saisie d’une grandeur de mesure, en combinaison avec au moins une installation de capteur et consistant à irradier le corps de cristal avec la lumière d’excitation, solliciter le corps de cristal avec un signal haute fréquence variant, ou avec un champ magnétique de référence dont l’intensité peut varier, exploiter le signal de fluorescence dépendant du signal haute-fréquence et du champ magnétique, du corps de cristal en fonction de la lumière d’excitation, du champ magnétique de référence et du signal haute fréquence pour déterminer au moins une fréquence d’excitation du signal haute-fréquence et/ou au moins une intensité du champ magnétique de référence, et pour au moins une propriété détectée du signal de haute fréquence, cette propriété remplissant une condition prédéfinie et déterminer la grandeur de mesure en utilisant au moins la fréquence d’excitation du signal haute fréquence et/ou au moins l’intensité du champ magnétique de référence.
Ce procédé peut se réaliser sous la forme d’un programme ou d’un circuit ou d’une combinaison d’un programme et d’un circuit appliqué, par exemple dans un appareil de commande.
Selon un développement, le procédé est caractérisé en ce qu’il comporte une étape de comparaison de grandeurs de mesure déterminées par une étape de comparaison de grandeurs de mesure fournies par un ensemble de dispositifs de capteur, pour établir un gradient des grandeurs de mesure entre l’ensemble des dispositifs de capteur, pour déterminer la position d’une source constituée par un champ magnétique externe et/ou du signal haute fréquence par rapport à l’ensemble du dispositif de capteurs. Cette forme de réalisation du procédé a l’avantage de permettre une détermination de position simple et fiable et indépendante des conditions de l’environnement pour la source de champ magnétique ou la source de signaux, en particulier, dans le sens d’une magnétométrie vectorielle.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, dans l’étape d’exploitation, on déduit les données de corrélation entre la di3064752 rection d’alignement d’au moins un point de défaut par rapport à au moins un axe de cristal du corps de cristal et au moins une fréquence d’excitation déterminée du signal haute fréquence et/ou d’au moins une intensité de champ déterminée du champ magnétique de référence, l’étape de détermination de la grandeur de mesure étant définie en utilisant les données de corrélation. Cette forme de réalisation a l’avantage que grâce à l’orientation des défauts le long de l’axe du cristal dans le corps du cristal, on pourra grâce au décalage des caractéristiques du signal de fluorescence appartenant aux axes du cristal ou en corrélation avec ces axes, définir, par exemple, également d’autres champs magnétiques, notamment dans une direction.
L’invention a également pour objet un appareil de commande pour exécuter les étapes du procédé de saisie dans des installations appropriées, pour les commander ou les appliquer. Cette variante de l’invention sous la forme d’un appareil de commande permet de répondre rapidement et efficacement au problème posé.
L’appareil de commande comporte au moins une unité de calcul pour traiter les signaux ou les données, au moins une unité de mémoire pour enregistrer les signaux ou les données, au moins une interface avec le capteur ou un actionneur pour enregistrer des signaux fournis par le capteur ou émettre des signaux de commande vers l’actionneur et/ou au moins une interface de communication pour enregistrer ou émettre des données intégrées dans un protocole de communication. L’unité de calcul qui est, par exemple, un processeur de signal, un microcontrôleur ou un moyen analogue a une unité de mémoire sous la forme d’une mémoire flash, d’une mémoire EPROM, d’une mémoire optique ou d’une mémoire magnétique. L’interface de communication permet d’enregistrer ou d’émettre les données par une liaison sans fil et/ou par une liaison par fil et l’interface de communication permet d’enregistrer ou d’émettre les données par une liaison par câbles ; les données sont, par exemple, enregistrées ou extraites par une ligne de transmission de données.
Un appareil de commande selon l’invention est un appareil électrique qui traite les signaux des capteurs et fournit, en fonction de ceux-ci, des signaux de commande et/ou des signaux de données.
L’appareil de commande comporte une interface réalisée sous la forme d’un circuit et/ou d’un programme. Dans le cas d’une réalisation sous la forme d’un circuit, les interfaces peuvent, par exemple, faire partie du système ASIC qui comporte les fonctions les plus diverses de l’appareil de commande. Mais il est également possible de réaliser une interface propre, avec des circuits intégrés ou composés au moins en partie de composants discrets. Dans le cas d’une réalisation sous forme de programme, les interfaces sont des modules de programme qui résident sur un microcontrôleur à côté d’autres modules de programmes.
Selon un développement avantageux, l’appareil de commande assure la commande du dispositif de capteur ou de l’unité de capteur d’une manière plus précise, c’est-à-dire la source lumineuse, l’installation de détection et l’installation haute-fréquence ainsi qu’en option, l’installation d’aimantation d’une forme de réalisation du dispositif de capteur évoqué ci-dessus. L’appareil de commande agira, par exemple, au moins sur le signal de fluorescence de l’installation de détection. L’appareil de commande pourra également commander la source lumineuse, l’installation d’aimantation et en plus ou en variante l’installation haute fréquence par des signaux de commande.
L’invention porte également, de manière avantageuse, sur un produit programme d’ordinateur ou un programme d’ordinateur avec un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine ou un support de mémoire telle qu’une mémoire à semi-conducteurs, un disque dur ou une mémoire optique pour l’exécution et l’application ainsi que la commande des étapes du procédé selon les formes de réalisation développées ci-dessus, en particulier lorsque le produitprogramme ou plus simplement le programme est exécuté par un ordinateur, l’appareil de commande ou un dispositif.
L’invention a également pour objet l’utilisation d’au moins une grandeur de mesure saisie selon le procédé développé cidessus pour commander au moins un système d’assistance d’un véhicule.
Ainsi, en utilisant au moins une forme de réalisation du procédé décrit ci-dessus avec un système d’assistance de conduite qui permet de reconnaître d’autres participants à la circulation ou des ob3064752 jets avec un système d’assistance de conduite indépendamment d’un radar, d’une caméra, d’un système à ultrasons ou d’un système lidar et détecter d’une manière particulièrement fiable dans de mauvaises conditions météorologiques et d’éclairage, en particulier pour la conduite très automatisée, pour rendre la conduite plus sûre et déceler d’une manière plus fiable les situations de risque.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma d’un point de défaut d’azote dans le réseau du diamant,
- les figures 2 à 7 sont des schémas d’énergie et des diagrammes des propriétés de fluorescence selon des exemples de réalisation,
- la figure 8 est un schéma de l’orientation d’un défaut d’azote dans un réseau de diamant,
- la figure 9 montre un diagramme fluorescent-micro-ondes selon un exemple de réalisation,
- la figure 10 est une vue en coupe schématique d’un dispositif de capteur correspondant à un exemple de réalisation,
- la figure 11 est une représentation schématique de plusieurs dispositifs de capteur selon un exemple de réalisation dans une application aux véhicules,
- la figure 12 montre un diagramme de magnétométrie vectorielle selon un exemple de réalisation,
- la figure 13 est une représentation schématique d’une spectroscopie à microondes selon un exemple de réalisation,
- la figure 14 est une représentation schématique d’une spectroscopie à microondes selon un exemple de réalisation,
- la figure 15 est une représentation schématique d’un système de saisie d’une grandeur de mesure correspondant à un exemple de réalisation, et
- la figure 16 montre un ordinogramme d’un procédé de saisie selon un exemple de réalisation.
Description de modes de réalisation de l’invention
La figure 1 montre un schéma d’un défaut d’azote 105 dans le réseau du diamant 100 ou d’un diamant 100. Le défaut d’azote 105 s’appelle également centre de défaut d’azote 105 ou centre-NV 105.
Cela signifie qu’un atome de carbone est remplacé par un atome d’azote 110 et l’atome de carbone directement voisin dans le réseau du diamant 100 fait défaut et constitue ainsi un défaut d’azote 105.
Les figures 2 à 7 montrent des schémas d’énergie et des diagrammes des propriétés de fluorescence d’exemples de réalisation.
La figure 2 montre un schéma d’énergie 200 sans excitation par un signal haute fréquence ou excitation par microondes et sans excitation par un champ magnétique ; on a représenté la lumière d’excitation hv 210, un signal de fluorescence 220 et trois états 3A, 3E, XA ainsi que les niveaux d’énergie ou niveaux atomiques ms=0 et ms=±l occupés respec15 tivement par des électrons pour les états d’électrons 3A et 3E.
La figure 3 montre un diagramme 300 du schéma d’énergie de la figure 2. Dans le diagramme 300, l’axe des abscisses 302 représente la fréquence microondes en mégahertz MHz ou en gigahertz GHz ; selon l’axe des ordonnées 304 on a représenté la fluorescence en unités quelconques ; un flèche 306 parallèle à l’axe des ordonnées 304 schématise le champ magnétique B, croissant. La figure 3 montre également à titre d’exemple, quatre courbes caractéristiques ou graphes 310, 312, 314, 316 qui représentent des courbes de fluorescence pour des champs magnétiques d’intensités différentes. Le premier graphe
310 représente un champ magnétique d’intensité 0, (B=0) ; le second graphe 312 représente par exemple un champ magnétique d’intensité 2,8 mT ; le troisième graphe 314 représente, par exemple, un champ magnétique d’intensité 5,8 mT ; le quatrième graphe 316 représente par exemple, un champ magnétique d’intensité 8,3 mT. Les minima de la fluorescence sont désignés par ωι et œd uniquement à titre d’exemple sur le second graphique 312. Le marquage 320 sur le premier graphique 310 représente la situation selon le schéma d’énergie de la figure 2, c’est-à-dire sans champ magnétique (B=0) et sans excitation par des microondes ou une fréquence de microondes f#2,9GHz.
ίο
La figure 4 montre un schéma d’énergie 400 avec excitation par microondes et sans excitation par un champ magnétique, la lumière d’excitation hv 210, un signal de haute fréquence 430 ou rayonnement microondes 430 et trois états 3A, 3E et XA ainsi que les niveaux d’énergie respectifs ms=0 et ms=±l pour les états 3A et 3E des électrons.
La figure 5 montre un diagramme 500 correspondant au schéma d’énergie de la figure 4. Le diagramme 500 de la figure 5 correspond ainsi au diagramme de la figure 3 à l’exception que le marquage 520 sur le premier graphique 310 représente le marquage du schéma d’énergie de la figure 4 c’est-à-dire sans champ magnétique (B=0) et avec une excitation par microondes ou une fréquence microondes f=2,9GHz. Le repère 520 se situe dans la zone d’un minimum qui est le minimum de fluorescence du premier graph 310.
La figure 6 montre un schéma d’énergie 600 avec excitation par microondes et par champ magnétique, la lumière d’excitation hv 210, le rayonnement par microondes 430 et les trois états 3A, 3E et XA ainsi que les niveaux d’énergie respectifs ms=0 et ms=±l pour les états 3A et 3E des électrons. Ainsi, les états 3E ont un autre niveau d’énergie et ou deux niveaux d’énergie distincts ms=+l et ms=-l.
La figure 7 montre le diagramme 700 du schéma d’énergie de la figure 6. Le diagramme 700 de la figure 7 correspond au diagramme de la figure 3 ou de la figure 5 sauf que l’on a deux repères 720 et 725 sur le second graphe 312 qui représentent la situation découlant du schéma d’énergie de la figure 6, c’est-à-dire avec un champ magnétique (B#0) et une excitation variable par microondes ou fréquences microondes. Les repères 720 et 725 sont situés respectivement dans la zone d’un minimum ou minimum de fluorescence du second graphe 312. A titre d’exemple, le premier repère 720 se trouve dans la région du premier minimum ωι et le second repère 725 se trouve dans la région du second minimum 6)2.
En référence aux figures 2 et 7, en d’autres termes et de façon résumée, on a des schémas d’énergie et des diagrammes représentant le fonctionnement pour une mesure de champ magnétique par une mesure de fluorescence avec excitation complémentaire par mi3064752 croondes, c’est-à-dire un exemple de mesure de champ magnétique. Les défauts d’azote du diamant ont le spectre d’énergie à température ambiante comme le montre le diagramme ou le schéma d’énergie 200 de la figure 2. Dans l’état normal, c’est-à-dire sans microondes et sans champ magnétique, pour une excitation optique, un défaut d’azote présente une fluorescence dans la zone des longueurs d’ondes rouges c’està-dire une longueur d’onde de 630 nm. Si l’on irradie en plus de l’excitation optique de la lumière d’excitation 210, par un rayonnement microondes 430 ou signal haute fréquence 430, on aura à la fréquence de 2,88 GHz, un effondrement de la fluorescence car dans ce cas, les électrons remontent du niveau ms=±l de l’état 3A au niveau ms=±l de l’état 3E et se recombinant sans émission. Pour un champ magnétique externe on a une séparation du niveau atomique ms=±l (division de Zeeman) ; lorsqu’on représente la fluorescence en fonction de la fréquence de l’excitation microondes, on a deux minima, par exemple wi et W2 ou ωι et 6)2 dans le spectre de fluorescence, l’écart des fréquences est proportionnel à l’intensité B du champ magnétique. Une sensibilité magnétique se définit ainsi par le décalage minimum en fréquences, que l’on peut résoudre et qui peut aller jusqu’à 1 pT/^Hz.
Ce procédé est également appelé résonance ODMR (résonance magnétique à détection optique). On a ainsi une concordance entre la fréquence microondes et l’écart d’énergie entre l’état 3A ms=0 et le niveau ms=±l à l’effondrement de la fluorescence. Pour un champ magnétique externe le niveau ms=±l se sépare et on aura deux fréquences microondes définies dont la fluorescence diminue c’est-à-dire avec un minima. L’écart des fréquences est alors proportionnel au champ magnétique B.
On rencontre un effet analogue dans les centres de défaut ou centres de vacance de silicium encore appelés centre SiV dans le carbure de silicium SiC. Dans ce cas on peut également détecter une séparation de Zeeman de certains niveaux d’énergie quantifiés, par la variation de la fluorescence pour des fréquences déterminées de microondes irradiées. Comme la différence de fluorescence pour les centres SiV dans le carbure de silicium SiC entre des transitions résonantes induites par des microondes est inférieure aux centres NV dans le diamant, le nombre de centres de défaut N participant à la mesure est augmenté par rapport aux centres NV (la sensibilité augmente avec V(N)), de sorte que les centres SiV dans le carbure de silicium SiC donnent des sensibilités de champ magnétique de qualité analogue à celle des centre NV.
A côté des centres de couleur ou centres de vacance de défaut représentés à titre d’exemple, on peut également utiliser d’autres centres de couleur dans SiC, le diamant et le nitrure de Bore, notamment pour la mesure d’un champ magnétique en fonction de l’effet Zeeman.
La figure 8 montre schématiquement l’orientation d’un défaut d’azote 105 dans le réseau du diamant 100. Le réseau du diamant 100 correspond ou est analogue au réseau de diamant selon la figure 1. Dans la représentation de la figure 8, on a représenté uniquement à titre d’exemple, quatre orientations possibles des points de défaut d’azote 105 chaque fois le long des quatre axes de cristal 801, 802, 803, 804 partant de l’atome d’azote 110. Cela permet d’aligner ou d’orienter le défaut d’azote 105 en partant de l’atome d’azote 110, le long d’un premier axe de cristal 801, le long d’un second axe de cristal 802, le long d’un troisième axe de cristal 803 ou le long d’un quatrième axe de cristal 804. En outre, on a représenté un champ magnétique externe B ou sa direction schématiquement par une flèche.
La figure 9 montre un diagramme fréquence microondesfluorescence 900 correspondant à un exemple de réalisation. Dans le diagramme 900, l’axe des abscisses 302 représente, par exemple, la fréquence microondes et l’axe des ordonnées 304 représente la fluorescente dans des unités quelconques. Le diagramme 900 est analogue à un segment de l’un des diagrammes présentés ci-dessus. En outre, dans le diagramme 900 on a uniquement représenté à titre d’exemple quatre paires 901, 902, 903, 904 de minima de fluorescence. Il existe une corrélation entre chacune des paires 901, 902, 903, 904 des minimas de fluorescence et l’orientation possible de défaut d’azote le long des quatre axes du cristal de la figure 8. Il existe une corrélation entre la première paire 901 de minima de fluorescence et l’orientation du défaut d’azote par rapport à l’atome d’azote considéré le long du premier axe du cristal ; entre la seconde paire 902 de minima de fluorescence et l’orientation du défaut d’azote considéré à partir de l’atome d’azote le long du second axe du cristal ; entre la troisième paire 903 de minima de fluorescence et l’orientation du défaut d’azote considéré à partir de l’atome d’azote le long du troisième axe du cristal ; entre la quatrième paire 904 de minima de fluorescence et l’orientation du défaut d’azote considéré à partir de l’atome d’azote le long du quatrième axe du cristal.
En référence à la figure 8 et à la figure 9 on remarque en conclusion que dans une cellule unitaire du cristal du diamant ou dans le réseau du diamant 100, le défaut d’azote 105 présente quatre possibilités pour s’orienter dans le réseau du diamant 100 ou réseau du cristal. Ainsi, en présence d’un champ magnétique orienté, il arrive que les centres NV 105 dans le cristal réagissent avec une intensité différente au champ magnétique extérieur selon leur position dans le cristal 100. Comme l’angle entre la direction du champ magnétique et l’axe de cristal respectif 801, 802, 803, 804 est différent pour chaque axe de cristal 801, 802, 803, 804, on aura des séparations de fréquences d’intensité différente aux défauts d’azote 105, en fonction de l’orientation respective. Cela se traduit par jusqu’à quatre paires associées 901, 902, 903, 904 de minima de fluorescence ou de creux de fluorescence dans le spectre de fluorescence. Par l’exploitation de la forme et de la position des minima de fluorescence les uns par rapport aux autres ou les écarts entre les fréquences pour chaque orientation, on pourra extraire sans équivoque la direction du champ magnétique et l’amplitude de l’intensité du champ magnétique externe B.
La figure 10 est une vue en coupe schématique d’un dispositif de capteur 1000 correspondant à un exemple de réalisation. Le dispositif de capteur 1000 comporte un premier substrat 1010, un second substrat 1020, un cristal 100, une source lumineuse 1030, une installation haute fréquence 1040 et une installation de détection 1050. Le cristal 100 ou le réseau du diamant correspond ou est voisin du cristal ou du réseau de diamant de l’une quelconque des figures précédentes. Selon l’exemple de réalisation de la figure 10, le dispositif de capteur 1000 comporte en outre une installation de filtre optique 1060.
Le premier substrat 1010 selon l’exemple de réalisation de la figure 10 comporte la source lumineuse 1030. En particulier, la source lumineuse 1030 est réalisée ou installée sur le premier substrat 1010. La source lumineuse 1030 irradie le cristal 100 avec une lumière d’excitation. La source lumineuse 1030 est, par exemple, une diode LED (Diode photoémissive) ou un laser VCSEL (laser à cavité verticale émettant par la surface). Le premier substrat 1010 selon l’exemple de réalisation de la figure 10 est une puce LED et la source lumineuse 1030 est une diode LED.
Le second substrat 1020 comporte l’installation de détection 1050 de l’exemple de réalisation de la figure 10. L’installation de détection 1050 est structurée, formée ou disposée dans le second substrat 1020. L’installation de détection 1050 détecte au moins une propriété du signal de fluorescence dépendant du champ magnétique fourni par le cristal 100. Le second substrat 1020 est, par exemple, formé de silicium. L’installation de détection 1050 est réalisée sous la forme d’une photodiode, notamment d’une photodiode de silicium. En outre, selon l’exemple de réalisation de la figure 10, le second substrat 1020 comporte le cristal 100, l’installation haute fréquence 1040 et l’installation de filtre optique 1060.
Le cristal 100 a au moins un défaut. Le cristal 100 selon la figure 10 de l’exemple de réalisation correspond au réseau du diamant et comporte au moins un défaut d’azote. L’installation haute fréquence 1040 applique un signal haute fréquence au cristal 100. L’installation de filtre optique 1060 filtre la lumière d’excitation et laisse passer le signal de fluorescence vers l’installation de détection 1050. L’installation de filtre optique 1060 est située entre le cristal 100 et l’installation de détection 1050. L’installation de filtre optique 1060 est appliquée sur l’installation de détection 1050 ; le cristal 100 est appliqué sur l’installation de filtre optique 1060. L’installation hautefréquence 1040 est écartée latéralement du cristal 100, de l’installation de filtre optique 1060 et de l’installation de détection 1050 vers le second substrat 1020.
Le premier substrat 1010 et le second substrat 1020 sont reliés. En particulier, le premier substrat 1010 et le second substrat
1020 sont reliés par une liaison par la matière. Il est prévu un intervalle entre la source lumineuse 1030 et le cristal 100.
En d’autres termes, le dispositif de capteur 1000 est un capteur magnétique intégré, monolithique pour la saisie du champ magnétique par une mesure de courant sans contact. La source lumineuse 1030 est une puce LED ou en variante une puce de laser VCSEL qui est fixée à une photodiode Si comme installation de détection 1050. L’installation de détection 1050 porte l’installation de filtre optique 1060 pour filtrer la lumière d’excitation et au-dessus de cette installation, une couche de diamant constitue le cristal 100 comportant des centres NV ou des défauts d’azote. Le bord de l’installation de détection 1050 comporte une antenne-tige haute-fréquence comme installation hautefréquence 1040 pour coupler le rayonnement par microondes. La figure 10 montre ainsi une réalisation possible du dispositif de capteur 1000 comme élément de capteur intégré, monolithique, fondé sur un cristal de diamant à centre NV comme cristal 100. Pour l’intégration monolithique le premier substrat 1010 est, par exemple, une puce LED ou une puce VCSEL habituellement en un semi-conducteur de la catégorie III/V ou un semi-conducteur de liaison III/V, qui est fixé par un procédé de liaison puce/plaquette ou un procédé de liaison puce/puce sur le second substrat 1020 comportant les autres éléments du dispositif de capteur 1000, c’est-à-dire le cristal 100 ou couche de diamant, l’installation de filtre optique 1060, l’installation de détection 1050 et l’installation haute fréquence 1040.
Pour réaliser ce dernier composant on peut, tout d’abord structurer l’installation de détection 1050 sur le second substrat 1020. De telles zones à dopage p et à dopage n et qui sont, par exemple, structurées par implantation ionique en utilisant des masques. Sur l’installation de détection 1050 on applique alors l’installation de filtre optique 1060 ou une couche de filtre optique. Les réalisations possibles sont, par exemple, un filtre diélectrique, des microcavités avec des miroirs semi-transparent de métal, des filtres couleurs ou filtres plasmoniques. Le cristal 100 ou la couche de diamant à dopage V peut être déposé comme composant réalisé séparément sur le second substrat 1020 ou en variante par un procédé d’intégration CVD (procédé de dé3064752 pôt chimique à la vapeur) d’une couche de diamant. L’installation haute-fréquence 1040 ou antenne microonde peut être réalisée sous la forme d’un ruban métallique conducteur sur le second substrat 1020.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif de capteur 1000 comporte également une installation d’aimantation pour générer un champ magnétique de référence. Le champ magnétique de référence a une propriété prédéfinie. Le champ magnétique de référence permet d’influencer au moins une propriété du signal de fluorescence. Le champ magnétique de référence ou installation d’aimantation facilite l’exploitation des champs magnétiques. L’installation d’aimantation est, par exemple, une bobine traversée par le courant, par exemple, fabriquée en technique de métallisation en couches minces ou encore en des matières à aimantation permanente.
La figure 11 est le schéma d’un ensemble de dispositifs de capteurs 1000 correspondant à un exemple de réalisation d’une application à un véhicule. Les dispositifs de capteur 1000 correspondent ou sont analogues au dispositif de capteur de la figure 10. A la figure 11 on a représenté un ensemble de dispositifs de capteur 1000 qui, se limitant, par exemple, à quatre dispositifs de capteur 1000 installés dans un véhicule 1100. Chaque dispositif de capteur 1000 est situé à l’un des quatre coins du véhicule 1100. Ainsi, chacun des quatre coins du véhicule 1100 a un dispositif de capteur 1000. La figure 11 montre un véhicule allogène 1190 émettant un champ magnétique dont les lignes de champ 1195 correspondent à des intensités de champ constantes représentées également à la figure 11.
La figure 12 montre l’ordinogramme d’une magnétométrique vectorielle encore appelée magnétométrie 1200 selon un exemple de réalisation. La magnétométrie 1200 est réalisée ici en exploitant un ensemble de dispositifs de capteur dont chacun correspond au dispositif de capteur de la figure 10 ou du moins est analogue à celui-ci. En d’autres termes, le procédé de magnétométrie 1200 se réalise en liaison avec l’ensemble des dispositifs de capteur de la figure 11 ou est réalisé de façon analogue.
Un premier bloc 1210 de magnétométrie vectorielle 1200 représente un affichage de capteurs correspondant à un ensemble de dispositifs de capteurs. Par exemple, un premier dispositif de capteur à un premier coin du véhicule 11 saisit comme grandeur de mesure, un champ magnétique de 1 nT ; un second dispositif de capteur prévu à un second coin du véhicule de la figure 11 saisit une grandeur de mesure correspondant à un champ magnétique de 0,92 nT ; un troisième dispositif de capteur à un troisième coin du véhicule de la figure 11 saisit comme grandeur de mesure un champ magnétique de 0,9 nT et un quatrième dispositif de capteur au quatrième coin du véhicule selon la figure 11 saisit un champ magnétique de 0,88 nT.
Un second bloc 1220 de magnétométrie vectorielle 1200 représente le calcul des gradients entre les dispositifs de capteur ou les grandeurs de mesure des dispositifs de capteur. Le troisième bloc 1230 de magnétométrie vectorielle 1200 représente le calcul inverse pour un saut de champ magnétique ou une source de champ magnétique. Le quatrième bloc 1240 de magnétométrie 1200 représente la détermination selon laquelle la source du champ magnétique ici le véhicule terrestre de la figure 11, est à certaines coordonnées, par exemple x :0 m, y :8 m par rapport au véhicule avec les dispositifs de capteur utilisant la magnétométrie vectorielle 1200.
En référence aux figures 11 et 12 on remarque que Ton peut faire une magnétométrie vectorielle 1200, par exemple, également avec d’autres centres de couleur en SiC. La magnétométrie vectorielle 1200 en plusieurs points localement séparés dans le véhicule 1100 permet de comparer les champs mesurés en différents points de mesure et par la saisie des gradients des champs magnétiques, conclure à la position d’une source de champ magnétique, ici le véhicule étranger 1190 qui se trouve dans l’environnement du véhicule 1100.
En inversant le principe de mesure décrit ci-dessus on peut effectuer une spectroscopie microondes et de nouveau par plusieurs dispositifs de capteurs réalisés sous la forme de capteurs microondes, installés dans un véhicule, localiser les sources de microondes comme cela est représenté ci-après en référence aux figures 13 et 14.
La figure 13 montre schématiquement une spectroscopie microondes selon un exemple de réalisation. Plusieurs capteurs NV ou dispositifs de capteur 1000 fonctionnant de manière isolée sont répartis dans des gradients de champ magnétique macroscopiques. Une intensité de cham décroissante d’une source de champ magnétique représentée symboliquement ou un champ magnétique émis d’une installation d’aimantation 1370 également représentée de manière symbolique par un diagramme correspondent à une intensité de champ B à la distance x de l’installation d’aimantation 1370. L’intensité de champ B diminue avec la distance x. Les dispositifs de capteur 1000 sont représentés par les schémas d’énergie qui sont analogues à ceux des figures 2, 4 et 6. Les schémas d’énergie montrent la lumière d’excitation 210 et deux signaux haute fréquence (ou signaux microondes) 430.
Les dispositifs de capteur 1000 sont disposés à des distances différentes de l’installation d’aimantation 1370. Un premier dispositif de capteur 1000 se trouve à une première distance de l’installation d’aimantation 1370 ; un second dispositif de capteur 1000 se trouve à une seconde distance de l’installation d’aimantation 1370 ; un troisième dispositif de capteur 1000 se trouve à une troisième distance de l’installation d’aimantation 1370. La seconde distance est ici supérieure à la première distance et inférieure à la troisième distance.
Chacun des dispositifs de capteur 1000 reçoit, à titre d’exemple, deux signaux haute-fréquence 430 ou signaux microondes 430. Les signaux microondes 430 appliqués au premier dispositif de capteur 1000, ont, par exemple, des fréquences de 2 gigahertz et de 4 gigahertz ; les signaux microondes 430 appliqués au second dispositif de capteurs 1000 ont, par exemple, des fréquences de 2,5 gigahertz et 3,5 gigahertz ; les signaux microondes 430 appliqués au troisième dispositif de capteur 1000 ont, par exemple, des fréquences de 2,7 gigahertz et 2,9 gigahertz.
La figure 14 est une représentation schématique d’une spectroscopie microondes selon un exemple de réalisation. Il s’agit d’un unique dispositif de capteur 1000 avec un électroaimant comme installation d’aimantation 1470 dont le champ magnétique B(l) est généré par le courant d’intensité I appliqué à l’électroaimant et que l’on fait varier pendant la mesure. Le dispositif de capteur 1000 est également représenté par un schéma d’énergie analogue à celui des figures 2, 4, 6 ou
13. Le schéma d’énergie montre la lumière d’excitation 210 ainsi que deux signaux haute-fréquence 430 ou signaux microondes 430 dont les fréquences sont une fonction du champ magnétique B. En outre, le schéma d’énergie indique par une double flèche 1405 que les niveaux d’énergie varient en fonction de l’intensité du champ de l’électroaimant.
En référence aux figures 13 et 14 on remarque que, selon un autre exemple de réalisation on peut également envisager la combinaison des types de spectroscopie par microondes. En résumé, les écarts d’énergie des états d’électron dans le centre NV sont détectés par les signaux microondes 430. Lorsqu’un signal microondes 430 rencontre exactement l’état d’énergie des niveaux d’énergie divisés par l’effet Zeeman, ici au centre NV les niveaux m+1 et m-1, le signal de fluorescence 430 du centre NV s’atténue. Lorsqu’on a plusieurs centres NV répartis dans l’espace dans un gradient de champ magnétique, chacun de ces centres NV réagit selon le champ magnétique régnant à l’emplacement du centre selon une autre fréquence microondes avec diminution de la fluorescence. On peut ainsi détecter des champs microondes à partir d’une puissance de 100 pW. Pour faire une spectroscopie par microondes, on peut, par exemple, faire varier le champ magnétique ou un cristal de diamant, microscopique, à dopage NV et saisir la fluorescence variant selon la surface du diamant, par exemple, à l’aide d’une caméra CCD.
La figure 15 montre schématiquement un système 1500 pour saisir une grandeur de mesure selon un exemple de réalisation. Le système 1500 a au moins un dispositif de capteur 1000. Le système 1500 est, par exemple, appliqué comme système d’assistance dans un véhicule automobile ou comme système d’assistance associé à un véhicule. Selon l’exemple de réalisation présenté à la figure 15, le système 1500 a, par exemple, uniquement un dispositif de capteur 1000. Le dispositif de capteur 1000 correspond ou est analogue au dispositif de capteur de l’une des figures précédentes. En outre, le système 1500 a une capacité de transmission de signal par l’appareil de commande relié au dispositif de capteur 1000 qui n’a pas été représenté à la figure 15 pour ne pas encombrer le dessin.
La figure 15 montre uniquement à titre d’exemple, de façon schématique et symbolique, le cristal 100 (ou diamant) 100 ainsi que l’installation haute fréquence 1040 du dispositif de capteur 1000. Selon l’exemple de réalisation de la figure 15, le cristal 100 est entouré au moins partiellement par l’installation haute fréquence 1040. L’installation haute fréquence 1040 est formée comme structure de couplage.
Selon l’exemple de réalisation de la figure 15, le système 1500 a en outre une antenne de réception (ou antenne microondes) 1542 ainsi qu’une installation d’amplification 1544. L’antenne de réception 1542 reçoit le signal haute fréquence de l’environnement du dispositif de capteur 1000 c’est-à-dire du système 1500. L’installation haute fréquence 1040 et l’antenne de réception 1542 sont reliées de façon à pouvoir transmettre les signaux. L’installation d’amplification 1544 est reliée dans le sens de la transmission des signaux entre l’antenne de réception 1542 et l’installation haute fréquence 1040. L’installation d’amplification 1544 amplifie le signal haute fréquence reçu par l’antenne de réception 1542 pout transmettre le signal à l’installation haute fréquence 1040. En particulier, l’antenne de réception 1542 est une antenne directionnelle recevant le signal haute fréquence d’au moins une direction spatiale prédéfinie.
En d’autres termes, pour appliquer le signal haute fréquence ou signal microondes au cristal 100 (ou diamant) 100, on reçoit le signal haute fréquence de l’environnement avec l’antenne réceptrice 1542 et on l’injecte de façon ciblée par une structure d’antenne appropriée ou structure de couplage à l’aide de l’installation haute fréquence 1040 dans le cristal (diamant) 100. La zone de saisie de l’antenne réceptrice 1542 est délimitée par sa structure pour ne recevoir, que, seules des sources microondes d’une certaine direction (par exemple dans la direction de circulation en amont du véhicule équipé du système 1500). Pour saisir des signaux microondes de faible puissance, par exemple, de puissance inférieure à 100 pW, l’installation d’amplification 1544 (ou étage amplificateur) amplifie le champ microondes (ou signal hautefréquence) de façon proportionnelle sans modifier le spectre des fréquences.
Pour augmenter l’efficacité du système 1500 comme système d’assistance de conduite, l’équipement du véhicule comporte des émetteurs microondes définis en puissance et en fréquence, ce qui simplifie la localisation et la conception du système des capteurs microondes ou du système 1500. En option, on peut également saisir par effet Doppler la vitesse relative entre le système 1500 et des véhicules équipés d’émetteurs microondes.
La figure 16 montre un ordinogramme d’un exemple de réalisation du procédé 1600 de saisie. Le procédé 1600 de saisie peut s’appliquer en liaison avec le dispositif de capteur de l’une des figures précédentes ou d’un dispositif de capteur analogue ou en liaison avec le système de l’une des figures précédentes ou un système analogue.
Dans l’étape d’irradiation 1610 on éclaire le corps de cristal avec la lumière d’excitation pour la saisie selon le procédé 1600. Dans l’étape d’application 1620 on applique au corps de cristal le signal haute fréquence ou un champ magnétique de référence. Ainsi, dans l’étape d’application 1620 on fait varier la fréquence du signal haute fréquence ou l’intensité du champ magnétique de référence. L’étape d’irradiation 1610 et l’étape d’application 1620 peuvent au moins en partie être exécutées simultanément. L’étape d’irradiation 1610 et l’étape d’application 1620 peuvent être exécutées en continu.
Ensuite, dans l’étape d’exploitation 1630 on exploite le signal de fluorescence dépendant du signal haute fréquence et du champ magnétique du corps de cristal en fonction de la lumière d’excitation générée dans l’étape d’irradiation 1610 et de l’étape d’application 1620 générant le signal haute fréquence et/ou signal magnétique de référence que l’on exploite pour déterminer au moins la fréquence d’excitation du signal haute fréquence et/ou l’intensité du champ magnétique de référence qui remplit une propriété détectée du signal de fluorescence pour une condition prédéfinie. Ensuite, dans l’étape de détermination 1640, en utilisant la fréquence d’excitation déterminée du signal haute fréquence et/ou l’intensité du champ magnétique de référence, on détermine la grandeur de mesure. L’étape d’exploitation 1630 et l’étape de détermination 1640 peuvent être répétées de manière cyclique ou séquentielle.
Selon un exemple de réalisation, le procédé 1600 comporte en outre une étape de comparaison 1650 des grandeurs de mesure fournies par un ensemble de dispositifs de capteurs dans l’étape de détermination 1640, pour avoir le gradient des grandeurs de mesure entre l’ensemble des dispositifs de capteurs et déterminer la position de la source d’un champ magnétique externe et/ou du signal haute fréquence par rapport à l’ensemble des dispositifs de capteur.
Selon un autre exemple de réalisation, dans l’étape d’exploitation 1630 on utilise les données de corrélation représentant la corrélation entre une fréquence d’excitation déterminée du corps de cristal, entre l’alignement d’au moins un point de défaut par rapport à au moins un axe de cristal et au moins une fréquence d’excitation déterminée du signal haute fréquence et/ou d’au moins une intensité déterminée du champ magnétique de référence. Ainsi, dans l’étape de détermination 1640 on détermine la grandeur de mesure en utilisant les données de corrélation obtenues dans l’étape d’exploitation 1630.
En référence aux figures décrites ci-dessus, on donnera ci-après des exemples de réalisation ainsi que les raisons et/ou les avantages des exemples de réalisation, de façon résumée et, en les décrivant brièvement.
Les systèmes actuels d’assistance de conduite qui permettent une conduite très automatisée combinent, par exemple, une série de signaux de capteurs pour permettre une conduite plus sécurisée sur une voie de circulation, dans des situations difficiles (intempéries, croisements, circulation dense) et en tenant compte des autres participants à la circulation. Des parties de tels systèmes sont, entre autre, des caméras optiques avec des programmes de traitement d’images, la chaussée, les véhicules, la végétation, les piétons et autres qu’il faut classer automatiquement, les systèmes radar qui peuvent détecter dans une plage de distance comprise entre 0,2 m et 250 m des objets et reconnaître le couloir de circulation du propre véhicule, les systèmes LIDAR qui saisissent l’environnement dans une plage de 10 à 100 m, les capteurs à ultrasons qui saisissent une plage jusqu’à 10 m ou analogue. Les situations avec de mauvaises conditions d’éclairage (par exemple la lumière solaire venant de face) et des difficultés d’exploitation d’autres systèmes de reconnaissance, notamment d’un système radar, mettent en évidence la nécessité d’autres systèmes de capteur sécurisés tel que le système 1500 notamment pour garantir la sécurité en particulier de la conduite automatisée également dans des situations difficiles et ainsi développer une série de systèmes fonctionnant de manière indépendante qui prennent la bonne décision de conduite. En outre, le système 1500 peut saisir, de manière fiable et précise des grandeurs de mesure indépendamment des conditions météorologiques et des conditions d’éclairage ou des conditions dans lesquelles travaillent les caméras et systèmes Lidar.
On peut ainsi utiliser deux contextes pour reconnaître d’autres participants à la circulation (par exemple des véhicules). La première est une mesure très précise du champ magnétique local externe en plusieurs points d’un véhicule circulant de manière très automatisée, par exemple du véhicule 1100, à l’aide d’ un dispositif de capteur 1000 ou du système 1500. Comme chaque véhicule génère un champ magnétique, par exemple par les moteurs électriques qui l’équipent, les pièces en acier, mobiles, du moteur ou du châssis, la tôle de carrosserie, permettent de conclure, grâce à la variation du champ magnétique généré par d’autres participants à la circulation, à leur présence à proximité. Les champs magnétiques d’un véhicule se situent, par exemple, dans une plage comprise entre 5 nT à 50 m de distance. Le second contexte concernant la localisation d’autres participants à la circulation est une mesure résolue en fréquence de champ à microondes à l’aide de capteurs de centre de couleur des dispositifs de capteur 1000, là encore en plusieurs points du véhicule 1100. Comme de nombreux véhicules 9 sont maintenant équipés d’émetteurs mobiles, connaissant les fréquences des mobiles, on peut identifier de tels émetteurs par le système 1500 et le cas échéant les localiser, ce qui permet de connaître la position de l’émetteur par rapport au véhicule 1100. En outre, on peut avoir un équipement de couverture de surface des véhicules avec des émetteurs microondes reconnaissables de manière univoque. On peut également localiser d’autres participants à la circulation tels que, par exemple, des piétons qui portent un téléphone mobile. Les principes actifs décrits ci-dessus peuvent également être transposés à d’autres systèmes à centre de couleur.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
100
105
110
200
210
220
300
302
304
306
310, 312, 310
314, 316 400 430 500 520 600 700
720, 725 900
901, 902, 903, 904 1000 1010 1020 1030 1040 1050 1060 1100 1190 1200
Diamant / réseau du diamant
Défaut d’azote
Atome d’azote
Schéma d’énergie / diagramme
Lumière d’excitation
Signal de fluorescence
Diagramme pour le schéma d’énergie
Axe des abscisses
Axe des ordonnées
Flèche du champ magnétique
Graphiques
Premier graphe
Schéma d’énergie
Signal haute fréquence / rayonnement microondes Diagramme du schéma d’énergie 400 Marquage
Schéma d’énergie
Diagramme pour le schéma d’énergie 600
Marquages
Diagramme
Paires de minima de fluorescence
Dispositif de capteur Premier substrat Second substrat Source lumineuse Installation haute fréquence Installation de détection Installation de filtre optique Véhicule
Véhicule allogène Magnétométrie vectorielle
Premier bloc de magnétométrie
Second bloc de magnétométrie
Troisième bloc de magnétométrie
Quatrième bloc de magnétométrie
Installation d’aimantation
Installation d’aimantation
Système de saisie d’une grandeur de mesure / système de réception
Antenne de réception/ antenne directrice
Installation d’amplification
Procédé de saisie
Etape d’irradiation
Etape d’application
Etape d’exploitation
Etape de détermination
Claims (12)
- REVENDICATIONS1°) Dispositif de capteur (1000) caractérisé en ce qu’il comprend :- un corps de cristal (100) ayant au moins un défaut (105),- une source lumineuse (1030) pour éclairer le corps de cristal (100) avec une lumière d’excitation (210),- une installation haute fréquence (1040) pour exciter le corps de cristal (100) avec un signal haute fréquence (430),- une installation de détection (1050) pour détecter au moins une propriété d’un signal de fluorescence (220) dépendant de la fréquence et du champ magnétique du corps de cristal (100) recevant la lumière d’excitation (210),- un premier substrat (1010) avec la source lumineuse (1030) disposée dans et/ou sur le premier substrat (1010), et- un second substrat (1020), avec l’installation de détection (1050), le corps de cristal (100) et l’installation haute fréquence (1040) étant dans ou sur le premier substrat (1010) ou le second substrat (1020), reliés l’un à l’autre.
- 2°) Dispositif de capteur (1000) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte une installation d’aimantation (1370, 1470) pour générer un champ magnétique de référence, le champ magnétique de référence ayant une propriété prédéfinie, et le champ magnétique de référence influençant au moins une propriété du signal de fluorescence (220).
- 3°) Dispositif de capteur (1000) selon Tune des revendications précédentes, caractérisé par une installation de filtre optique (1060) entre le corps de cristal (100) et l’installation de détection (1050), * l’installation de filtre (1060) filtrant la lumière d’excitation (210) et laissant passer le signal de fluorescence (220) vers l’installation de détection (1050).
- 4°) Système (1500) de saisie d’une grandeur de mesure et caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif de capteurs (1000) selon l’une des revendications 1 à 3, et un appareil de commande selon l’une des revendications suivantes, appareil de commande pouvant être relié ou étant relié à au moins un dispositif de capteurs (1000) pour la transmission de signaux.
- 5°) Système (1500) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comprend une antenne réceptrice (1542) pour recevoir le signal haute fréquence (430) de l’environnement du dispositif de capteurs (1000) ou du système (1500), * l’installation haute fréquence (1040) étant reliée ou pouvant être reliée à l’antenne réceptrice (1542) pour transmettre le signal.
- 6°) Système (1500) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comporte une installation d’amplification (1544) pour amplifier le signal haute-fréquence reçu (430), * l’installation d’amplification (1544) étant branchée ou susceptible d’être branchée entre l’antenne de réception (1542) et l’installation haute fréquence (1040) pour la transmission des signaux.
- 7°) Système (1500) selon l’une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l’antenne de réception (1542) est une antenne directionnelle pour recevoir le signal haute fréquence (430) venant d’au moins une direction prédéfinie dans l’espace.
- 8°) Procédé (1600) de saisie d’une grandeur de mesure, en combinaison avec au moins une installation de capteurs (1000) selon l’une des revendications 1 à 3 ou avec le système (1500) selon l’une des revendications 4 à 7, procédé (1600) comportant au moins les étapes suivantes consistant à : irradier (1610) le corps de cristal (100) avec la lumière d’excitation (210), solliciter (1620) le corps de cristal (100) avec un signal haute fréquence (430), dont la fréquence varie ou avec un champ magnétique de référence dont l’intensité du champ magnétique peut varier, exploiter (1630) le signal de fluorescence (220) dépendant du signal haute-fréquence et du champ magnétique, du corps de cristal (100) en fonction de la lumière d’excitation (210), du champ magnétique de référence et du signal haute fréquence (430) pour déterminer au moins une fréquence d’excitation du signal haute-fréquence (430) et/ou au moins une intensité du champ magnétique de référence, et pour au moins une propriété détectée du signal de haute fréquence (220), cette propriété remplissant une condition prédéfinie, et déterminer (1640) la grandeur de mesure en utilisant au moins la fréquence d’excitation du signal haute fréquence (430) et/ou au moins l’intensité du champ magnétique de référence.
- 9°) Procédé (1600) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’ il comporte une étape (1650) de comparaison de grandeurs de mesure déterminées par une étape (1650) de comparaison de grandeurs de mesure fournies par un ensemble de dispositifs de capteur (1000), pour établir un gradient des grandeurs de mesure entre l’ensemble des dispositifs de capteur (1000), pour déterminer la position d’une source constituée par un champ magnétique externe et/ou du signal haute fréquence (430) par rapport à l’ensemble du dispositif de capteurs (1000).
- 10°) Procédé (1600) selon l’une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que dans l’étape d’exploitation (1630) on déduit les données de corrélation entre la direction d’alignement d’au moins un point de défaut (105) par rapport à au moins un axe de cristal (801, 802, 803, 804) du corps de cristal (100) et au moins une fréquence d’excitation dé3064752 terminée du signal haute-fréquence (430) et/ou d’au moins une intensité de champ déterminée du champ magnétique de référence, l’étape (1640) de détermination de la grandeur de mesure étant définie en utilisant les données de corrélation.
- 11°) Appareil de commande pour exécuter les étapes du procédé (1600) selon l’une des revendications 5 à 10 correspondant à une unité.
- 12°) Utilisation du procédé (1600) selon au moins l’une des revendicaio tions 8 à 10, pour saisir les grandeurs de mesure servant à commander au moins un système d’assistance de véhicule (1100).1/9
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