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Les capteurs acoustiques : des montres à quartz aux biocapteurs

Jean-Michel Friedt

Senseor, Besançon

Catherine Simand

Conférence du département de physique de l'École Normale Supérieure de Lyon, le 8 novembre 2006.

06/04/2007

Résumé

Présentation des propriétés physiques du quartz, en particulier les faibles pertes acoustiques ; principe de fonctionnement d'un diapason à quartz ; résonateurs haute fréquence ; ondes acoustiques de surface et application.


Une conférence de Jean-Michel Friedt, Ingénieur R&D pour la société SENSeOR, qui conçoit, développe et industrialise des capteurs à ondes acoustiques de surface, en partenariat avec le laboratoire LPMO (Laboratoire de Physique et Métrologie des Oscillateurs) de l'Institut FEMTO-ST (Franche-Comté Electronique, Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies), à Besançon.

Résumé :

Le quartz est un matériau piézoélectrique dont l'utilisation est aujourd'hui un élément fondamental dans de nombreux systèmes électroniques. Après une brève introduction à la piézoélectricité résultant de symétries particulières de la maille cristalline, Jean-Michel Friedt présente quelques unes des propriétés physiques du quartz et notamment ses très faibles pertes acoustiques qui se traduisent par un circuit RLC équivalent à facteur de qualité très élevé. Cette propriété est par exemple mise en application dans les diapasons à quartz qui équipent les montres qualifiées du même nom afin de leur conférer une excellente stabilité dans un volume réduit et pour une consommation électrique excessivement faible.

Il présente le fonctionnement du diapason à quartz et son application dans le domaine des capteurs par la réalisation d'un profilomètre. Il passe ensuite aux résonateurs plus haute fréquence utilisés par exemple pour définir le signal d'horloge des microprocesseurs et illustre leur utilisation dans un capteur de très faibles masses (centaine de nanogrammes par centimètres carrés). Finalement il conclue sur les ondes acoustiques de surface telles que générées dans les composants de filtrages de fréquences dans la téléphonie mobile, et illustre le détournement de ce type de technologie pour l'application aux détections d'espèces biochimiques (réactions anticorps-antigènes).

Au cours de cette présentation, il insiste sur la disponibilité courante ou à faible coût de tous les composants présentés, et la capacité de chacun à réaliser les expériences présentées avec un minimum de matériel électronique. Tout auditeur intéressé pourra donc approfondir par ses propres expériences les résultats présentés au cours de cet exposé.

La conférence :

Pour visualiser le film de la conférence, incluant les diapositives : «Les capteurs acoustiques : des montres à quartz aux biocapteurs» (durée : 1 h 12).

Pour aller plus loin :