
III.Les types du capteur :
Avec le développement des microsystèmes, de nombreuses
investigations sont apparues récemment notamment pour les
détecteurs mécaniques. En effet, avec la réduction en taille, la
sensibilité de ces capteurs s’est nettement améliorée, car le
rapport surface/volume augmentant, les phénomènes situés en
surface ont tendance à devenir prépondérants. Plusieurs types de détecteurs existent
tels que les capteurs thermométriques, les détecteurs à onde de surface, les
microbalances ou encore les micro-leviers. Les transducteurs thermométriques sont
peu utilisés du fait qu’ils sont limités aux analyses en milieu réactionnel produisant
des variations thermiques. Ces capteurs calorimétriques tels que les thermistances
permettent de quantifier, la variation de température lors d’une réaction bio-
métabolique. Les capteurs à ondes de surface utilisent des ondes acoustiques de
surface progressives (SAW Surface Acoustic Wave). Ces capteurs sont constitués de
deux paires d’électrodes inter-digitées séparées par un matériau sensible. Une des
paires d’électrodes exige un matériau piézoélectrique créant une onde de surface (par
exemple de Rayleigh ou de Love). Cette onde se propage à la surface, elle est ensuite
détectée par l’autre paire d’électrode inter-digitée. Cette technique est très employée
pour réaliser des filtres hautes fréquences utiles en traitement du signal, pour la
télévision ou la téléphonie mobile par exemple. Dans le cadre des capteurs, on
regardera comment la propagation de l’onde de surface sera atténuée selon des
paramètres sensibles aux caractéristiques mécaniques de la surface, entre autres la
masse ajoutée sur cette surface de propagation. Du fait des fréquences très élevées des
ondes (30-500MHz), l’utilisation en milieu liquide est compromise par l’absorption
considérable de l’onde par le liquide. Les microbalances à quartz sont constituées
d’une fine pastille de quelques millimètres d’épaisseur et de quelques centimètres de
diamètre d’un matériau piézoélectrique. En mettant en vibration le quartz dans son
premier mode de vibration transversal, sa fréquence de résonance étant comprise entre
5 et 25 MHz et du fait un excellent facteur de qualité aux alentours de 10+5, la
fréquence est très sensible à la masse totale en vibration. Ainsi, en ajoutant à la
surface d’un tel quartz une couche sensible, et en réalisant un suivi de cette fréquence
de résonance lors de la réaction, on peut avoir accès à une variation de masse. Notons
qu’il n’est pas aisé d’appliquer cette méthode en milieu liquide du fait de la forte
sensibilité du facteur de qualité à la viscosité du fluide, mais des améliorations
techniques récentes permettent d’obtenir de bons résultats. Les micro-leviers sont
utilisés suivant deux modes de détection en déformation statique en suivant par
exemple les variations d’une piézo-résistance intégré dans le micro-levier ou en mode
résonance en suivant la variation de la fréquence de résonance. Ce type de capteur est
très sensible (jusqu'à des concentrations de 10-18 mole) et donc peu approprié pour nos
applications.