WO2003065026A2 - Detecteur de gaz sur substrat mince - Google Patents

Detecteur de gaz sur substrat mince

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WO2003065026A2
WO2003065026A2 PCT/FR2003/000246 FR0300246W WO03065026A2 WO 2003065026 A2 WO2003065026 A2 WO 2003065026A2 FR 0300246 W FR0300246 W FR 0300246W WO 03065026 A2 WO03065026 A2 WO 03065026A2
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heating electrode
layer
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Guy Baret
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Dgtec
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits

Definitions

  • the invention relates to a gas detector comprising a substrate, a heating electrode arranged on one side of the substrate and measuring electrodes arranged on the opposite side and in contact with a sensitive layer.
  • a gas detector is a device used to detect a concentration threshold or to measure a concentration of a generally toxic gas.
  • the applications of gas detectors are numerous since they are linked to the control of the quality of the atmosphere. We can cite the detection of carbon monoxide in automobile interiors and in dwellings, the detection of carbon monoxide and nitrogen in public places, schools, road tunnels, urban roads, combustible gases such as gas. natural (methane) or butane, etc.
  • the detectors present on the market today are of several types: complex detectors of the mass spectrometer type, used very occasionally to know the composition of pollutants and the ratio between pollutants, electrochemical detectors, requiring very high maintenance, detectors based on different principles such as the measurement of dielectric constant but still very little developed, detectors based on the measurement of temperature variation of a catalyst (US 5,902,556) and Sn0 2 sensitive layer detectors, based on the principle of tin oxide resistivity variation.
  • Sensors with a sensitive layer based on tin oxide SnO 2 are composed of a substrate, a heating resistor and at least two measurement electrodes in contact with the sensitive layer. These detectors are today produced on silicon or on a ceramic substrate (EP 313 390).
  • the sensitive layer creates an electrical conduction between the measurement electrodes, which conduction is variable with the state of the material Sn0 2 .
  • the SnO 2 material naturally contains oxygen vacancies (it can be added to it by doping the material). The rate of oxygen vacancies also depends on the atmosphere in contact with the material. Indeed, a reducing gas (CO, methane, etc.) which is in contact with SnO 2 consumes part of the oxygen of SnO 2 and therefore creates additional oxygen vacancies.
  • Sensitive layer detectors based on SnO 2 typically operate at 300-350 ° C (temperature of the sensitive layer) in order to have sufficient sensitivity and "speed" of reaction. But SnO 2 maintained for a long time at 300 ° C sees its crystal structure evolve, grains grow and therefore its sensitivity decreases over time. The characteristics of the sensitive element therefore change over time and the response of the gas detector is not constant.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks and, in particular, to reduce the degradation of the sensitive layer and to produce a detector which can operate at a lower temperature than known detectors.
  • this object is achieved by a detector according to the appended claims, and, more particularly, by the fact that the substrate is made of a material chosen from glasses and vitro-ceramics, containing less than 2% of alkali metals , and has a thickness of between 30 ⁇ m and 1.1 mm, a temperature measuring electrode, intended to control the surface temperature of the substrate, being arranged on one of the two faces.
  • Figure 1 shows a bottom view of a detector according to the invention.
  • Figure 2 shows a top view of a detector according to the invention.
  • FIG. 3 represents in section a detector including layers of protection and thermal insulation according to the invention.
  • FIG. 4 represents an alternative embodiment of the heating electrodes of the detector according to the invention.
  • FIG. 5 and 6 show alternative embodiments of a detector with several measurement zones according to the invention.
  • FIG. 7 illustrates an alternative embodiment of the heating electrodes making it possible to create a thermal gradient over the different measurement zones according to the invention.
  • the substrate 1 with dimensions between 3 x 3 mm and 20 x 20 mm, is made of glass or ceramic glass containing less than 2% of alkali metals (concentration of Na 2 O, K 2 0, Li 2 O less than 2 %), the thickness of this substrate being between 30 ⁇ m and 1.1 mm, more favorably between 30 ⁇ m and 400 ⁇ m.
  • a heating electrode 2 On one face of this substrate 1, represented in FIG. 1, is deposited a heating electrode 2.
  • This electrode has an electrical resistance such that it ensures the heating of the substrate 1 between 100 ° C and 400 ° C when it is subject to an appropriate potential difference supplied by the generator. It is terminated on one side of the substrate by connectors 4.
  • the face which carries the heating electrode 2 also carries an electrode 3, called the temperature measurement electrode, intended to control the surface temperature of the substrate 1. This electrode 3 temperature measurement is also terminated on one side of the substrate by connectors 5.
  • conductance measurement electrodes 6 and the sensitive layer 8 are produced on the face opposite to that which carries the heating electrodes.
  • these measurement electrodes 6 are arranged in a comb and are prohibited to provide maximum sensitivity to the detector.
  • These measurement electrodes are terminated on one side of the substrate by connectors 7.
  • the temperature measurement electrode 3 is produced on the face carrying the measurement electrodes.
  • the sensitive layer 8 On the measuring electrodes 6 is deposited the sensitive layer 8, the electrical conductivity of which varies according to the composition of the atmosphere in contact with this layer. This conductivity is measured between the measuring electrodes 6.
  • the sensitive layer 8 is based on tin oxide SnO 2 of high porosity to which is added a metal compound or oxide which is a catalyst for the reactions between the gas to be detected and SnO 2 and the nature of which depends gas that we mainly want to detect.
  • This compound is for example platinum, palladium, copper oxide, etc.
  • the essential advantage provided by a sensitive layer of high porosity is to allow the detector to operate at low temperature 100-150 ° C instead of 300 - 400 ° C for a detector having a dense layer of Sn0 2 . This low temperature limits the degradation of the sensitive layer 8.
  • the life of a detector operating at 120 ° C is significantly longer than that of a detector operating at 300 ° C.
  • the face of the substrate which carries the heating electrode 2 is covered with a protective layer 9 which serves to mechanically protect the heating electrode 2.
  • the material of the protective layer 9 can be a glass with a low softening point possibly loaded with a ceramic such as alumina or silica, with a proportion of glass at least equal to 30%.
  • the face of the substrate which carries the heating electrode 2 is covered with a layer of external thermal insulation 10 which serves to reduce heat losses and the material of which can be alumina or silica, or any other ceramic, added with a small amount (0 to 30%) of a glass with a low softening point.
  • the porosity of this material is high (40 to 70% of the volume is empty).
  • the thermal insulation layer 10 is produced on the layer 9.
  • the face of the substrate which carries the measurement electrodes 6 and the sensitive layer 8 can also be covered with an external thermal insulation layer 11 which serves to reduce thermal losses.
  • the material of the thermal insulation layer 11 can be of the same type as that of the thermal insulation layer 10.
  • the heating electrode is of very dense geometry, with several conductors 12 electrically connected in parallel and with distances between the conductors of the order of the thickness of the substrate (by example lines 150 ⁇ m wide and spaced 150 ⁇ m for a 100 ⁇ m thick glass substrate).
  • several sensitive devices can be placed on the same substrate, with, on the opposite face, a heating electrode common to all the devices.
  • a heating electrode common to all the devices.
  • two devices are represented with arrays of measurement electrodes 6a and 6b and layers sensitive 8a and 8b.
  • the different sensitive layers contain different catalysts to have optimized sensitivities to several gases.
  • the detector contains a structure of the heating electrode 2 which creates a temperature gradient on the substrate.
  • Such a temperature gradient can, for example, be between 20 ° C and 100C °.
  • the structure then contains at least two arrays of measuring electrodes on the opposite face, as shown diagrammatically in FIG. 6 with three systems of measuring electrodes 6. Each gas having a particular response curve as a function of temperature, this geometry allows to determine the nature of the gas.
  • the temperature gradient can be obtained by modulating the width of the conductors of the heating electrode 2 as shown diagrammatically in FIG. 7.
  • the local electrical resistance is then variable and causes different temperatures on the surface.
  • the temperature gradient can also be obtained with a heating electrode made of conductors of variable density, that is to say of which the length per unit area of substrate is variable.
  • the measurement electrodes are made of slightly oxidizable metal, for example gold or platinum or silver.
  • An active filter can, in known manner, be deposited on the sensitive layer 8 or on the thermal insulation layer 11 so as to trap the gases which one does not want to detect.
  • the substrate 1 with dimensions 8 mm ⁇ 12 mm and thickness 50 ⁇ m is made of borosilicate glass with a concentration of alkali metals of less than 0.5%.
  • a heating electrode 2 made of gold On one face of the substrate 1 is deposited a heating electrode 2 made of gold.
  • This resistive electrode has a thickness of 0.4 ⁇ m. It consists of three conductors connected in parallel and formed of six segments of 6 mm long which are short-circuited as shown in Figure 7. The conductors of the six segments have respective widths of 0.12 mm, 0.16 mm , 0.20 mm, 0.25 mm, 0.30 mm and 0.40 mm.
  • this resistive electrode dissipates a power of 0.4 Watt and heats the substrate 1 to an average measured temperature of approximately 120 ° C. in operation. It can be supplied so as to heat the substrate 1 up to 400 ° C. in phases of resetting the sensitive layer to zero.
  • the face of the substrate which carries the heating electrode 2 also carries a temperature measurement electrode 3 intended to control the average surface temperature of the substrate.
  • This temperature measurement electrode 3 is also made of gold with a thickness of 0.4 ⁇ m.
  • connection pads 7 On the face of the substrate opposite to that which carries the heating electrodes 2 are produced three sets of measurement electrodes 6 as shown in FIG. 6. These measurement electrodes 6 are arranged in interdigitated combs to offer maximum sensitivity to the detector. These measurement electrodes are terminated on one side of the substrate by connection pads 7.
  • All the electrodes can be deposited, for example in screen printing with an organometallic gold compound, and baked at 500 ° C for 10 minutes.
  • the sensitive layer 8 On the three sets of measurement electrodes 6 is deposited the sensitive layer 8 based on tin oxide SnO 2 . It is deposited by aerosol pyrolysis which makes it possible to produce a sufficiently porous layer and to jointly deposit the sensitive material SnO 2 and a catalyst for the reactions in the form of small inclusions of metallic platinum.
  • a solution of a tin salt for example acetate
  • an alcohol solution for example methanol
  • a mist of this solution is produced using an ultrasonic transducer as it is well known to do in aerosol pyrolysis. This mist, carried by a stream of air, is then directed onto the substrate heated to around 500 ° C.
  • a protective layer 9 is then deposited, consisting of 50% by mass of a lead silicate powder with an average diameter of 2 ⁇ m and 50% of alumina powder with a mean diameter of 5 .mu.m.
  • This layer of dry thickness of 15 ⁇ m is deposited by spraying with an aqueous solution of polyvinyl alcohol containing the glass and the powdered alumina. The deposit is dried under infrared radiation.
  • a layer of thermal insulation (10 and 11) consisting of 10% by mass of a lead silicate powder of average diameter 2 ⁇ m and 90% of alumina powder diameter medium 10 ⁇ m.
  • Each layer (10 and 11) is deposited by spraying with an aqueous solution of polyvinyl alcohol containing the glass (lead silicate) and the powdered alumina. The deposit is dried under infrared radiation.
  • each layer (10 and 11) is 30 ⁇ m.
  • the detector thus produced is placed in a housing and associated with control electronics for controlling the temperature of the substrate, in order to control the reset phases of the detector, generally by heating to more than 300 ° C. for a fairly short time, and finally for the detection of the variation in conductivity of the sensitive layer.
  • the invention is not limited to the particular embodiments described and shown above. In particular, it applies to detectors using a sensitive layer material different from tin oxide.

Abstract

Une électrode de chauffage (2) est disposée sur une face d'un substrat (1), des électrodes de mesure (6) et une couche sensible (8) étant disposées sur la face opposée. Le substrat (1) a une épaisseur comprise entre 30 µm et 1,1 mm et est en verre ou en vitro-céramique, contenant moins de 2% de métaux alcalins. Une électrode de mesure de température (3), destinée à contrôler la température de surface du substrat (1), est déposée sur l'une des deux faces. La face du substrat (1) portant l'électrode de chauffage (2) peut être recouverte d'une couche de protection (9) et/ou d'une couche d'isolation thermique (10) de porosité comprise entre 40 et 70%. La face du substrat qui porte les électrodes de mesure (6) et la couche sensible (8), peut être recouverte d'une couche d'isolation thermique (11) de porosité comprise entre 40 et 70%.

Description

Détecteur de gaz sur substrat mince
Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un détecteur de gaz comportant un substrat, une électrode de chauffage disposée sur une face du substrat et des électrodes de mesure disposées sur la face opposée et en contact avec une couche sensible.
État de la technique
Un détecteur de gaz est un dispositif permettant de détecter un seuil de concentration ou de mesurer une concentration d'un gaz en général toxique. Les applications des détecteurs de gaz sont nombreuses puisqu'elles sont liées au contrôle de la qualité d'atmosphère. On peut citer la détection de monoxyde de carbone dans les habitacles automobiles et dans les habitations, la détection de monoxyde de carbone et d'azote dans les lieux publics, les écoles, les tunnels routiers, la voirie urbaine, les gaz combustibles comme le gaz naturel (méthane) ou le butane, etc..
Les détecteurs aujourd'hui présents sur le marché sont de plusieurs types : les détecteurs complexes de type spectromètre de masse, utilisés très ponctuellement pour connaître la composition des polluants et le ratio entre les polluants, les détecteurs électrochimiques, demandant une maintenance très importante, les détecteurs basés sur différents principes tels que la mesure de constante diélectrique mais encore très peu développés, les détecteurs basés sur la mesure de variation de température d'un catalyseur (US 5,902,556) et les détecteurs à couche sensible Sn02, basés sur le principe de variation de résistivité de l'oxyde d'étain.
Les détecteurs à couche sensible à base d'oxyde d'étain SnO2 sont composés d'un substrat, d'une résistance de chauffage et d'au moins deux électrodes de mesure en contact avec la couche sensible. Ces détecteurs sont aujourd'hui réalisés sur silicium ou sur un substrat en céramique (EP 313 390). La couche sensible crée une conduction électrique entre les électrodes de mesure, conduction qui est variable avec l'état du matériau Sn02. Le matériau SnO2 contient naturellement des lacunes d'oxygène (on peut lui en ajouter en dopant le matériau). Le taux de lacunes d'oxygène dépend aussi de l'atmosphère en contact avec le matériau. En effet, un gaz réducteur (CO, méthane, etc..) qui est en contact avec le SnO2 consomme une partie de l'oxygène du SnO2 et crée donc des lacunes d'oxygène supplémentaires. La conductivité électrique est alors fortement modifiée. Les détecteurs à couche sensible à base de SnO2 fonctionnent typiquement à 300-350°C (température de la couche sensible) afin d'avoir une sensibilité et une « vitesse » de réaction suffisantes. Mais le SnO2 maintenu longtemps à 300°C voit sa structure cristalline évoluer, des grains grossir et donc sa sensibilité diminuer avec le temps. Les caractéristiques de l'élément sensible évoluent donc au cours du temps et la réponse du détecteur de gaz n'est pas constante.
Objet de l'invention
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, en particulier, de diminuer la dégradation de la couche sensible et de réaliser un détecteur pouvant fonctionner à plus basse température que les détecteurs connus. Selon l'invention, ce but est atteint par un détecteur selon les revendications annexées, et, plus particulièrement, par le fait que le substrat est en un matériau choisi parmi les verres et les vitro-céramiques, contenant moins de 2% de métaux alcalins, et a une épaisseur comprise entre 30 μm et 1 ,1 mm, une électrode de mesure de température, destinée à contrôler la température de surface du substrat, étant disposée sur l'une des deux faces.
Selon un développement de l'invention, plusieurs ensembles, chacun constitué d'électrodes de mesure et d'une couche sensible, sont placés sur une même face du substrat, avec, sur la face opposée, une électrode de chauffage commune.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente en vue de dessous un détecteur selon l'invention. La figure 2 représente en vue de dessus un détecteur selon l'invention. La figure 3 représente en coupe un détecteur incluant des couches de protection et d'isolation thermique selon l'invention.
La figure 4 représente une variante de réalisation des électrodes de chauffage du détecteur selon l'invention.
Les figures 5 et 6 représentent des variantes de réalisation d'un détecteur avec plusieurs zones de mesure selon l'invention. La figure 7 illustre une variante de réalisation des électrodes de chauffage permettant de créer un gradient thermique sur les différentes zones de mesure selon l'invention.
Description de modes particuliers de réalisation.
Le substrat 1 de dimensions comprises entre 3 x 3 mm et 20 x 20 mm, est en verre ou en vitro-céramique contenant moins de 2% de métaux alcalins (concentration en Na2O, K20, Li2O inférieure à 2%), l'épaisseur de ce substrat étant comprise entre 30 μm et 1 ,1 mm, plus favorablement comprise entre 30 μm et 400 μm.
Sur une face de ce substrat 1 , représentée à la figure 1 , est déposée une électrode de chauffage 2. Cette électrode a une résistance électrique telle qu'elle assure le chauffage du substrat 1 entre 100°C et 400°C lorsqu'elle est soumise à une différence de potentiel appropriée fournie par le générateur. Elle est terminée sur un côté du substrat par des connecteurs 4. La face qui porte l'électrode de chauffage 2 porte également une électrode 3, dite électrode de mesure de température, destinée à contrôler la température de surface du substrat 1. Cette électrode 3 de mesure de température est également terminée sur un côté du substrat par des connecteurs 5.
Sur la face opposée à celle qui porte les électrodes de chauffage sont réalisées des électrodes de mesure 6 de conductance et la couche sensible 8. Dans le mode particulier de réalisation représenté à la figure 2, ces électrodes de mesure 6 sont arrangées en peigne et sont interdigitées pour offrir une sensibilité maximale au détecteur. Ces électrodes de mesure sont terminées sur un côté du substrat par des connecteurs 7. Selon une variante de réalisation (non-représentée), l'électrode 3 de mesure de température est réalisée sur la face portant les électrodes de mesure.
Sur les électrodes 6 de mesure est déposée la couche sensible 8 dont la conductivité électrique varie en fonction de la composition de l'atmosphère en contact avec cette couche. Cette conductivité est mesurée entre les électrodes de mesure 6.
De préférence, la couche sensible 8 est à base d'oxyde d'étain SnO2 de porosité élevée à laquelle est ajouté un composé métallique ou oxyde qui est un catalyseur des réactions entre le gaz à détecter et le Sn02 et dont la nature dépend du gaz que l'on veut principalement détecter. Ce composé est par exemple du platine, du palladium, un oxyde de cuivre, etc.. L'avantage essentiel apporté par une couche sensible de porosité élevée est de permettre au détecteur de fonctionner à basse température 100-150°C au lieu de 300- 400°C pour un détecteur ayant une couche dense de Sn02. Cette basse température limite la dégradation de la couche sensible 8. La durée de vie d'un détecteur fonctionnant à 120°C est sensiblement plus longue que celle d'un détecteur fonctionnant à 300°C.
Selon un développement de l'invention, schématisé en figure 3, la face du substrat qui porte l'électrode de chauffage 2 est recouverte d'une couche de protection 9 qui sert à protéger mécaniquement l'électrode de chauffage 2. Le matériau de la couche de protection 9 peut être un verre à bas point de ramollissement éventuellement chargé avec une céramique telle que de l'alumine ou de la silice, avec une proportion de verre au moins égale à 30%. Selon un autre développement de l'invention, la face du substrat qui porte l'électrode de chauffage 2 est recouverte d'une couche d'isolation thermique 10 externe qui sert à réduire les pertes thermiques et dont le matériau peut être de l'alumine ou de la silice, ou toute autre céramique, additionnée d'une faible quantité (0 à 30%) d'un verre à bas point de ramollissement. La porosité de ce matériau est importante (40 à 70 % du volume est vide). Dans le cas où la face du substrat qui porte l'électrode de chauffage 2 est recouverte de la couche de protection 9, la couche d'isolation thermique 10 est réalisée sur la couche 9.
La face du substrat qui porte les électrodes de mesure 6 et la couche sensible 8 peut également être recouverte d'une couche d'isolation thermique 11 externe qui sert à réduire les pertes thermiques. Le matériau de la couche d'isolation thermique 11 peut être du même type que celui de la couche d'isolation thermique 10.
Dans une variante de réalisation schématisée en figure 4, l'électrode de chauffage est d'une géométrie très dense, avec plusieurs conducteurs 12 connectés électriquement en parallèle et avec des distances entre les conducteurs de l'ordre de l'épaisseur du substrat (par exemple des traits de 150 μm de large et espacés de 150 μm pour un substrat de verre épais de 100 μm).
Cette géométrie assure une très bonne uniformité de température de surface sur la face opposée qui porte les électrodes de mesure. Des courts-circuits 13 réunissent régulièrement les conducteurs en parallèle ce qui assure une autoréparation des éventuelles coupures de ces conducteurs.
Selon une autre variante de réalisation, plusieurs dispositifs sensibles peuvent être placés sur le même substrat, avec, sur la face opposée, une électrode de chauffage commune à tous les dispositifs. Sur la figure 5, deux dispositifs sont représentés avec des réseaux d'électrodes de mesure 6a et 6b et des couches sensibles 8a et 8b. Les différentes couches sensibles contiennent des catalyseurs différents pour avoir des sensibilités optimisées à plusieurs gaz.
Selon une autre variante de réalisation, le détecteur contient une structure de l'électrode de chauffage 2 qui crée un gradient de température sur le substrat.
Un tel gradient de température peut, par exemple, être compris entre 20°C et 100C°. La structure contient alors au moins deux réseaux d'électrodes de mesure sur la face opposée, comme schématisé en figure 6 avec trois systèmes d'électrodes de mesure 6. Chaque gaz ayant une courbe de réponse particulière en fonction de la température, cette géométrie permet de déterminer la nature du gaz.
Le gradient de température peut être obtenu en modulant la largeur des conducteurs de l'électrode de chauffage 2 comme schématisé en figure 7. La résistance électrique locale est alors variable et entraîne des températures différentes sur la surface. Le gradient de température peut également être obtenu avec une électrode de chauffage faite de conducteurs de densité variable, c'est-à-dire dont la longueur par unité de surface de substrat est variable. Les électrodes de mesure sont en métal peu oxydable, par exemple en or ou en platine ou en argent.
Un filtre actif peut, de manière connue, être déposé sur la couche sensible 8 ou sur la couche d'isolation thermique 11 de façon à piéger les gaz que l'on ne veut pas détecter.
Un exemple d'un détecteur selon l'invention est décrit plus en détail ci-dessous. Le substrat 1 de dimensions 8 mm x 12 mm et d'épaisseur 50 μm est en verre boro-silicate avec une concentration en métaux alcalins inférieure à 0,5%. Sur une face du substrat 1 est déposée une électrode de chauffage 2 en or. Cette électrode résistive a une épaisseur de 0,4 μm. Elle est constituée de trois conducteurs connectés en parallèle et formée de six segments de 6 mm de long qui sont court-circuités comme représenté sur la figure 7. Les conducteurs des six segments ont des largeurs respectives de 0,12 mm, 0,16 mm, 0,20 mm, 0,25 mm, 0,30 mm et 0,40 mm. Alimentée sous 1 ,5 volts par les plots de connexion 4, cette électrode résistive dissipe une puissance de 0,4 Watt et assure le chauffage du substrat 1 à une température moyenne mesurée d'environ 120°C en fonctionnement. Elle peut être alimentée de manière à chauffer le substrat 1 jusqu'à 400°C dans des phases de remise à zéro de la couche sensible.
La face du substrat qui porte l'électrode de chauffage 2 porte également une électrode 3 de mesure de température destinée à contrôler la température moyenne de surface du substrat. Cette électrode 3 de mesure de température est également en or d'épaisseur 0,4 μm.
Sur la face du substrat opposée à celle qui porte les électrodes de chauffage 2 sont réalisés trois ensembles d'électrodes de mesure 6 comme représenté sur la figure 6. Ces électrodes de mesure 6 sont arrangées en peignes interdigités pour offrir une sensibilité maximale au détecteur. Ces électrodes de mesure sont terminées sur un côté du substrat par des plots de connexion 7.
Toutes les électrodes peuvent être déposées, par exemple en sérigraphie avec un composé organométallique d'or, et cuites à 500°C pendant 10 minutes.
Sur les trois ensembles d'électrodes de mesure 6 est déposée la couche sensible 8 à base d'oxyde d'étain SnO2. Elle est déposée par pyrolyse d'aérosol ce qui permet de produire une couche suffisamment poreuse et de déposer conjointement le matériau sensible SnO2 et un catalyseur des réactions sous forme de petites inclusions de platine métallique. Pour mettre en œuvre la pyrolyse d'aérosol, on prépare une solution d'un sel d'étain, par exemple un acétate, dans une solution d'alcool, par exemple du méthanol et additionnée d'un organométallique de platine. On produit un brouillard de cette solution à l'aide d'un transducteur à ultra-sons comme il est bien connu de le faire en pyrolyse d'aérosol. Ce brouillard, porté par un courant d'air, est ensuite dirigé sur le substrat chauffé à 500°C environ.
Sur la face qui porte les électrodes de chauffage, on dépose ensuite une couche de protection 9 constituée de 50% en masse d'un silicate de plomb en poudre de diamètre moyen 2 μm et de 50% d'alumine en poudre de diamètre moyen 5 μm. Cette couche d'épaisseur sèche de 15 μm est déposée par pulvérisation d'une solution aqueuse d'alcool polyvinylique contenant le verre et l'alumine en poudre. Le dépôt est séché sous rayonnement infra-rouge.
Sur chacune des deux faces est enfin déposée une couche d'isolation thermique (10 et 11), constituée de 10% en masse d'un silicate de plomb en poudre de diamètre moyen 2 μm et de 90% d'alumine en poudre de diamètre moyen 10 μm. Chaque couche (10 et 11) est déposée par pulvérisation d'une solution aqueuse d'alcool polyvinylique contenant le verre (silicate de plomb) et l'alumine en poudre. Le dépôt est séché sous rayonnement infra-rouge.
L'épaisseur sèche de chaque couche (10 et 11) est de 30 μm.
Le détecteur ainsi réalisé est mis en boîtier et associé à une électronique de commande pour le contrôle de la température du substrat, pour piloter les phases de remise à zéro du détecteur, généralement par échauffement à plus de 300°C pendant un temps assez bref, et enfin pour la détection de la variation de conductivité de la couche sensible. L'invention n'est pas limitée aux modes particuliers de réalisation décrits et représentés ci-dessus. En particulier, elle s'applique aux détecteurs utilisant un matériau de couche sensible différent de l'oxyde d'étain.

Claims

Revendications
1. Détecteur de gaz comportant un substrat (1), une électrode de chauffage (2) disposée sur une face du substrat (1 ) et des électrodes de mesure (6) disposées sur la face opposée et en contact avec une couche sensible (8), détecteur caractérisé en ce que le substrat (1) est en un matériau choisi parmi les verres et les vitro-céramiques, contenant moins de 2% de métaux alcalins, et a une épaisseur comprise entre 30 μm et 1 ,1 mm, une électrode de mesure de température (3), destinée à contrôler la température de surface du substrat, étant disposée sur l'une des deux faces.
2. Détecteur de gaz selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'épaisseur du substrat (1) est comprise entre 30 μm et 400 μm.
3. Détecteur de gaz selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la face du substrat (1) qui porte l'électrode de chauffage (2) est recouverte d'une couche de protection (9).
4. Détecteur de gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche de protection (9) est constituée d'un mélange d'une charge céramique et d'un verre à bas point de ramollissement et contenant au moins 30% du verre à bas point de ramollissement.
5. Détecteur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une des faces du substrat (1) est recouverte d'une couche d'isolation thermique (10, 11) externe, de porosité comprise entre 40 et 70%, constituée d'un mélange d'une charge céramique et d'un verre à bas point de ramollissement et contenant au plus 30% du verre à bas point de ramollissement.
6. Détecteur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'électrode de chauffage (2) est formée de plusieurs conducteurs (12) connectés en parallèle et de courts-circuits (13) entre ces conducteurs en parallèle.
7. Détecteur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que plusieurs ensembles, chacun constitué d'électrodes de mesure (6a, 6b) et d'une couche sensible (8a, 8b), sont placés sur une même face du substrat (1), avec, sur la face opposée, une électrode de chauffage (6) commune.
8. Détecteur de gaz selon la revendication 7, caractérisé en ce que les différentes couches sensibles (8a, 8b) contiennent des catalyseurs différents.
9. Détecteur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'électrode de chauffage (2) comporte au moins un conducteur (12) de longueur variable.
10. Détecteur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la longueur de l'électrode de chauffage (2) par unité de surface de substrat (1) est variable.
11. Détecteur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la porosité de la couche sensible (8) est comprise entre 40% et 70%.
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