FR3120435A1 - Cellule de vapeur de gyroscope à pompage optique - Google Patents
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Abstract
TITRE : Cellule de vapeur de gyroscope à pompage optique Cellule de vapeur (10) pour un gyroscope à pompage optique, ayant une forme cylindrique rectangulaire ou à n côtés. Figure 1
Description
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte à une cellule de vapeur de gyroscope à pompage optique.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On connaît, en principe, les gyroscopes à pompage optique. Toutefois, ils ont une stabilité de dérive élevée et sont en outre sensibles au gradient de champ électrique si le gaz réactif utilisé dans la cellule de vapeur a un moment de quadrupôle. L’interaction avec l’intensité du champ électrique divise les niveaux d’énergie. Pour minimiser cet effet, les gyroscopes connus selon l’état de la technique, sont limités à une géométrie cubique ou sphérique, ce qui ne permet pas une fabrication en série, efficace. Pour le reste, il faut des mécanismes de correction compliqués pour compenser les interactions.
BUT DE L’INVENTION
La présente invention a pour but de développer une cellule de vapeur de gyroscope optique en l’améliorant de façon à ne pas nécessiter de correction reposant sur le moment du quadrupôle et permette une fabrication plus économique et ainsi plus efficace.
EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION
A cet effet, l’invention a pour objet une cellule de vapeur pour un gyroscope à pompage optique, caractérisée en ce qu’elle a une forme cylindrique rectangulaire ou à n côtés.
Une cellule de vapeur est notamment une cellule munie d’une cavité remplie d’un gaz réactif. Les cellules de vapeur servent de résonateur optique. En particulier, la cellule de vapeur est fermée de manière hermétique. Le gaz réactif emprisonné dans la cellule de vapeur comprend notamment un isotope du Xenon, de préférence, deux isotopes du Xenon et de manière particulièrement préférentielle, les isotopes XE-129 et XE-131. L’isotope XE-131 a un moment quadrupolaire et ainsi il est sensible au gradient du champ électrique entraînant une division du quadrupôle.
La division du quadrupôle est produite par le champ électrique développé dans les systèmes à pompage optique par le mécanisme de réaction à la surface de la cellule. L’intensité de l’effet d’interaction dépend ainsi des matériaux utilisés. De plus, le champ électrique se déforme lorsqu’on s’écarte d’une géométrie cubique ou sphérique. Il est connu qu’une géométrie cubique ou sphérique n’a pas d’influence négative pour la division du quadrupôle sur le signal de mesure de gyroscope.
En particulier, la cellule de vapeur est réalisée en deux matériaux différents, ces matériaux sont, de préférence, du verre, notamment du verre de Borosilicate ou du verre de Quartz et du silicium.
En particulier, au moins un côté de la cellule de vapeur est en un verre. Ce côté délimite la cavité. En outre, on peut avoir au moins deux côtés de la cellule de vapeur réalisés en verre. Il s’agit notamment de deux côtés opposés délimitant la cavité. En général, les deux côtés en verre sont nécessaires pour permettre la traversée d’un faisceau laser et exciter ainsi le gaz réactif. Les côtés du verre sont, par exemple, le couvercle de fond de la cellule de vapeur. En principe, on peut utiliser deux types de verre différents.
Au moins un autre côté de la cellule de verre délimitant la cavité est en silicium. De préférence, tous les autres côtés délimitant la cavité et qui ne sont pas en verre sont en silicium.
De façon préférentielle, tous les côtés de la cellule de vapeur sont en verre et, de préférence, on utilise au moins deux types de verre différents. De façon préférentielle, toutefois, deux côtés sont en un verre et quatre côtés sont en silicium. Il est également avantageux que quatre côtés soient réalisés en verre et que deux côtés soient en un autre matériau, de préférence, en silicium.
Au moins un côté de la cellule de vapeur peut être revêtu. Il s’agit, par exemple, d’un côté en verre, de préférence, tous les côtés en verre sont munis d’un revêtement anti-réaction. En outre, on peut également avoir un côté, de préférence tous les côtés en silicium, c’est-à-dire muni d’un tel revêtement pour que moins d’atomes se relaxent à la surface correspondante et réduisent ainsi les propriétés du quadrupôle.
La forme de la cellule de vapeur et le choix du matériau sont de préférence tels que la division du quadrupôle du gaz réactif n’a pas d’effet sur le signal de mesure du gyroscope. Ainsi, on prévoit la correction de la division du quadrupôle déjà à la fabrication de la cellule de vapeur et ainsi il n’est plus nécessaire de faire ensuite une correction compliquée. Cela résulte de ce que les effets à travers les surfaces différentes se compensent par les effets correspondant grâce à la géométrie choisie. Cela permet également une liberté de choix de la forme de la cellule de vapeur, ce qui permet une fabrication efficace en série en particulier par un procédé MEMS.
Le gyroscope à pompage optique est notamment un capteur de vitesse de rotation. En particulier, le gyroscope est utilisé pour la navigation de véhicules circulant au moins en partie, de manière autonome, notamment des véhicules transportant des personnes. La très grande précision du gyroscope, en cas de défaillance d’autres systèmes de mesure du véhicule, garantit la sécurité de l’arrêt. La présente invention améliore en outre, de façon significative, la stabilité de la dérive et réduit considérablement le bruit. Cela améliore la sécurité et le confort de véhicules circulant en mode autonome. Globalement, cela permet une navigation purement inertielle et ainsi des trajets plus longs même dans les cas dans lesquels on a une mauvaise liaison au GPS, radar ou autre système, par exemple, dans des tunnels ou entre des rangées d’immeubles.
Une cellule de vapeur selon l’invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide des dessins annexés dans lesquels :
DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION
La est une vue en perspective d’une cellule de vapeur 10 selon l’invention comportant une cavité 11 remplie d’un gaz réactif. Au moins une partie du gaz réactif a un moment quadrupolaire. La cavité 11 a une forme cylindrique. La cellule de vapeur 10 a une forme rectangulaire. La cellule de vapeur 10 a un premier côté 12 en verre 18. Le côté opposé de la cellule de vapeur 10 est un second côté 13 également en verre 18. Comme le premier côté 12 est en verre 18, on peut, dans l’exemple de la , voir à travers le second côté 13.
Le premier côté 12 et le second côté 13 constituent respectivement le couvercle et le fond de la cellule de vapeur 10. Dans la direction perpendiculaire à la première direction 20, la cavité 11 est délimitée par un troisième côté 14 en silicium 19. La géométrie de la cellule de vapeur 10 et les matériaux sont choisis pour compenser l’effet de la division du quadrupôle du gaz réactif sur le signal de mesure.
La cellule de vapeur 10 peut également être réalisée comme le montre la vue en perspective de la . Dans ce cas, le premier côté 12 et le second côté 13 sont en verre alors que la cavité 11 est de forme rectangulaire. On a ainsi plusieurs côtés délimitant la cavité dans la direction perpendiculaire à la première direction 20. La montre ainsi un troisième côté 14 et un quatrième côté 15 qui sont en silicium 19. Le cinquième côté et le sixième côté sont également en silicium 19.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
10 Cellule de vapeur
11 Cavité
12 Premier côté de la cavité
13 Second côté de la cavité
14 Troisième côté
15 Quatrième côté
18 Verre
19 Silicium
20 Première direction
Claims (9)
- Cellule de vapeur (10) pour un gyroscope à pompage optique,
caractérisée en ce que
elle a une forme cylindrique ou rectangulaire. - Cellule de vapeur (10) selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
elle n’a pas une forme cubique ou sphérique. - Cellule de vapeur (10) selon l’une des revendications 1 ou 2,
caractérisée en ce que
elle est réalisée en deux matériaux différents. - Cellule de vapeur (10) selon l’une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
elle a une cavité (11) dont un côté de la cellule de vapeur (10) qui la délimite est en verre (18). - Cellule de vapeur (10) selon la revendication 4,
caractérisée en ce que
au moins deux des côtés de la cellule de vapeur (10) délimitant la cavité (11) sont en verre (18). - Cellule de vapeur (10) selon la revendication 5,
caractérisée en ce que
les deux côtés sont face à face. - Cellule de vapeur (10) selon l’une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
au moins un côté de la cellule de vapeur (10) délimitant la cavité (11) est en silicium. - Cellule de vapeur (10) selon la revendication 7,
caractérisée en ce que
tous les côtés de la cellule de vapeur (10) délimitant la cavité (11) et qui ne sont pas en verre sont en silicium. - Cellule de vapeur (10) selon l’une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
au moins un côté délimitant la cavité (11) de la cellule de vapeur (10) est muni d’un revêtement.
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- 2022-02-22 FR FR2201554A patent/FR3120435A1/fr active Pending
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