Soutenance mémoire
Collage de la cuve sur le capteur bolométrique
Choix de l’adhésif et vérification de l’étanchéité
Tel que mentionné précédemment, l’étape initiale consistait à trouver un adhésif adéquat pour faire le joint entre la cuve et les bords de la matrice de détection. Il fallait aussi déterminer les dimensions que pouvait avoir la gouttière dans laquelle est retenu l’adhésif.
Dans cet ordre d’idée, nous avons fait construire différentes pièces simples afin de valider le choix à effectuer. Trois blocs d’aluminium, avec au centre une ouverture aux dimensions de la matrice de détection, ont été construits, avec en dessous des gouttières à angle de 90, 100 et 120 degrés. Pour des considérations mécaniques, il était impossible d’aller à un angle plus élevé que 120 degrés. Il a été décidé d’utiliser un silicone de type R2186-2 comme adhésif entre la cuve et le capteur. Ses propriétés en faisaient un choix adéquat. Tout d’abord il s’agit d’un adhésif très étanche, même aux fluides gazeux. Il démontre une bonne adhérence à la plupart des surfaces, en plus de pouvoir être cuit à température ambiante en moins de 24 h. Il peut aussi être cuit plus rapidement à des températures raisonnables pour ne pas abîmer le capteur (15 minutes à 115°C).
Sa flexibilité, une fois cuit, est avantageuse par le fait que cela empêche la cuve d’exercer une trop grande pression sur la matrice de détection. C’est plutôt le boîtier céramique qui recevra la plus grande pression, l’adhésion de ce dernier avec la cuve étant effectuée à l’aide d’un adhésif beaucoup plus rigide. Il a été décidé d’utiliser la colle DP-190 de la compagnie 3 M à cet effet, étant donné sa cuisson rapide à température ambiante, sa rigidité et sa durabilité.
À l’aide des blocs d’aluminium produits, nous avons pu vérifier l’adhérence du silicone sur des gaufres recouvertes de titane et de silicium, soient les matériaux sur lesquels la cuve, fabriquée en aluminium, sera en contact sur le capteur. Nous avons aussi vérifié l’étanchéité. Peu importe l’angle de gouttière utilisé, l’adhésion était excellente et l’étanchéité parfaite. Ainsi, dans la conception de la cuve, un angle de 120 degrés a été utilisé afin de permettre l’ouverture la plus évasée possible. Les rebords de la gouttière lorsque les pièces ont été produites avaient à l’origine une largeur de 300 um. Cette épaisseur a été amincie manuellement jusqu’à une épaisseur minimale de 100 um afin de maintenir l’étanchéité de la cuve. La mesure des bordures a été effectuée au microscope optique et les images obtenues étaient semblables à celles présentées à la figure 27. Ainsi, sur les côtés où l’espace est plus restreint, on a pu minimiser l’espace occupé par la cuve entre les fils et le bord de la matrice de détection.
Collage de la cuve sur le capteur bolométrique
Afin d’assurer le meilleur alignement possible entre la cuve et le capteur, certaines précautions ont été prises. Suite aux divers essais effectués, une procédure pour le collage de la cuve sur le capteur a été développée (voir Annexe 1). Premièrement, tel que mentionné à la section sur la modélisation du capteur, la bordure la plus externe sous la cuve a été conçue de façon à empêcher la cuve de se déplacer par rapport au capteur . Cette bordure venant s’appuyer contre les rebords du boîtier céramique, le déplacement de la cuve est ainsi limité à des distances de quelques centaines de microns. La procédure est basée sur l’utilisation d’un système de déplacement micrométrique dans les 3 dimensions afin de préciser l’alignement de la cuve.
Des feuillets d’espacement ont été utilisés afin de contrôler l’épaisseur d’adhésif solide entre la cuve et le boîtier céramique. La partie supérieure du dispositif pouvait ensuite mise en place. Celle-ci adhère sur la partie externe du dessus de la cuve à l’aide d’un silicone. Le dispositif était alors prêt pour une utilisation avec des liquides. Tel qu’on le verra à la prochaine section, cela n’a pas été aussi simple qu’anticipé.
Comportement initial du capteur en présence de liquide
Le premier capteur produit, c’est-à-dire avec comme couche externe une couche de titane, a montré un comportement particulier lorsqu’on a déposé un liquide à sa surface pour la première fois. En choisissant une température au contrôleur de température plus basse que la température ambiante, on pouvait s’attendre à ce que le dépôt d’une goutte d’eau à température de la pièce démontre une température plus chaude que le détecteur, pour ensuite se stabiliser graduellement vers une température d’équilibre.
Ce qui a été observé était bien différent. Le dépôt d’une goutte d’eau a d’abord montré un signal plus chaud (blanc à l’écran), tel qu’attendu , mais après une fraction de seconde, l’image de la goutte a tourné au noir (plus froid!) et des lignes verticales étaient alors apparentes. Outre de l’eau, le comportement a par la suite été observé avec de l’isopropanol ainsi que de la graisse à vide. On peut voir à la figure 31 que le comportement était similaire, et que seulement une différence dans la teinte était remarquée. On peut remarquer sur cette figure que le signal enregistré en appuyant un doigt enrobé d’un film de polyéthylène démontre un comportement plus normal. Des tests ont aussi été effectués avec un doigt nu et des effets de lignes verticales étaient aussi observés.
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Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie Applications du dispositif en neurobiologie |
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Table des matières
Résumé
Table des matières
Liste des tableaux
Liste des figures
1. Introduction
1 2. Méthodes de mesure non-invasives en neuroscience et biologie
2.1. Méthodes électrophysiologiques
2.1.1. Enregistrement à l’échelle cellulaire
2.1.2. Enregistrement du comportement moyen
2.2. Étude de l’activité optique intrinsèque
2.2.1. Principes généraux
2.2.2. Changements physiologiques
2.2.3. Applications
2.2.4. Résultats
2.3. Études thermiques
2.3.1. Propriétés physiques du cerveau
2.3.2. Vitesse de conduction et constante de temps thermique
2.4. Variations de température dans le cerveau
2.4.2. Premières études thermiques
2.4.3. Imagerie infrarouge appliqué à l’imagerie du cerveau
2.4.4. Bolomètres et dispositif de thermographie par contact
3. Développement du dispositif de thermographie par contact
3.1. Spécificités neurobiologiques
3.2. Spécificités physiques
3.3. Modélisation 3D
3.4. Production du capteur et mise en place de procédures
3.4.1. Choix de l’adhésif et vérification de l’étanchéité
3.4.2. Collage de la cuve sur le capteur bolométrique
3.5. Comportement initial du capteur en présence de liquide
3.6. Dépôt d’une couche mince supplémentaire
3.6.1. Dépôt de SiÛ2 par évaporation
3.6.2. Dépôt de polyimide par rotation (« spinning »)
3.6.3. Dépôt d’une couche de TeflonAF
3.7. Interface d’utilisation: acquisition et traitement des données
4. Caractérisation du dispositif.
4.1. Méthode
4.2. Résultats
4.3. Analyse
4.3.1. Analyse et traitement du signal
4.4. Considérations pratiques
5. Applications du dispositif en neurobiologie
5.1. Matériel et méthode
5.1.1. Electrophysiologie
5.1.2. Solutions
5.1.3. Tranches
5.1.4. Imagerie thermique
5.2. Applications
5.2.1. La chaleur comme signature de l’activité métabolique
5.2.2. Étude des changements physiologiques dans un tissu biologique
6. Ouverture et conclusion
Références et bibliographie
Annexe 1
Protocole de collage et d’alignement de la cuve sur le capteur
Annexe 2
Fonctionnement du logiciel
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