CEA - Le Ripault - Détection de molécules organiques dans l'air

A la demande de la Direction des Achats et des Partenaires Stratégiques (DAPS) du CEA, le Pacte PME organise une journée de rencontre entre le centre CEA Le Ripault et un panel de PME, dans l’objectif d’identifier des opportunités de sous-traitance, de collaboration (valorisation) et/ou de transfert de technologie.

Participer

Descriptif

Contexte
Dans le cadre de ses activités pour le compte de la Direction de la Sécurité et de la Non Prolifération, le CEA est amené à développer des détecteurs de molécules, principalement organiques, dans l’air. Il s’intéresse en premier lieu aux molécules explosives artisanales, mais aussi aux molécules précurseurs de la synthèse d’explosifs, telles les nitro-aromatiques, ou encore des marqueurs d’explosifs industriels.

Le principe de tels détecteurs est basé sur l’adsorption des molécules cibles à la surface d’un dépôt de matériau sensible. Ce matériau réagit par changement d’un état physique tel que sa masse, sa conductivité électrique, sa capacité à fluorescer…Un système de transduction permet alors de convertir cette variation de propriété physique en un signal mesurable et enregistrable. Il peut s’agir d’une micro-balance à quartz, d’un fluorimètre, d’un dispositif à ondes acoustiques de surface (SAW)…

Les dispositifs doivent être sensibles, c'est-à-dire être capables de détecter de très faibles concentration en molécule cible ; typiquement des concentrations de l’ordre de la partie par million, voire de la partie par milliard ou moins sont recherchées.
Pour améliorer la sensibilité il est possible d’intégrer des étages de pré-concentration, soit en milieu liquide (nébuliseur par exemple) soit en milieu gazeux (micro-réacteur).

Les dispositifs doivent être sélectifs, c'est-à-dire qu’ils doivent générer un minimum de faux positifs quand ils sont en présence d’interférents tels que des hydrocarbures, parfums, lessives…pour cela on peut compter sur la sélectivité naturelle du matériau mais également sur un traitement du signal performant qui permet de discriminer les cibles en analysant la forme des courbes de cinétique d’adsorption.

Il est également possible d’imaginer des détecteurs munis de plusieurs capteurs utilisant ou non le même type de transducteur, revêtus de matériaux sensibles à différentes molécules ; en recoupant les informations avec un traitement du signal adapté (réseaux de neurones, analyse modale…) dont on peut espérer qu’ils améliorent la sélectivité.
Les dispositifs doivent être stables dans le temps, c'est-à-dire qu’ils doivent pouvoir être utilisés sur de longues périodes sans changement complexe et/ou fréquent d’éléments.

Les détecteurs doivent être portables et autonomes (avec des batteries par exemple) ; le traitement du signal, et l’acquisition des mesures doivent être intégrés. Les données mémorisées doivent pouvoir être relues à terme par un ordinateur de bureau. Ces détecteurs doivent posséder une interface homme/machine très simple à utiliser par des opérateurs de terrain.

Les systèmes sensibles fonctionnant la plupart du temps dans des plages de température et d’hygrométrie bien définies, il peut être nécessaire d’embarquer de telles mesures et d’indiquer à l’opérateur s’il est dans la bonne gamme d’utilisation.
Les compétences indispensables pour concevoir, réaliser, tester de tels dispositifs sont multiples.

La spécificité du CEA dans ce domaine réside d’une part dans le choix des matériaux sensibles, depuis leur conception par dynamique moléculaire, leur synthèse, leur mise en forme sur les transducteurs jusqu’à la caractérisation de leur sensibilité, sélectivité, stabilité à l’échelle du laboratoire.

Le CEA dispose également des moyens de tester les détecteurs complets aussi bien en laboratoire (intégrant des simulations d’environnement) que sur le terrain, y compris avec des molécules, par exemple explosives, dont l’usage n’est pas forcément accessible aisément.

Besoin du CEA
Dans ces projets, les compétences recherchées par le CEA appartiennent aux domaines suivants :

- Intégration et miniaturisation de dispositifs mécaniques, hydrauliques, fluidiques, optiques et électroniques
- Réalisation de prototypes et petites séries
- Traitement du signal
- Elaboration de dépôts chimiques et mesures non destructives

Plus globalement, le CEA peut être intéressé par des partenaires déjà implantés dans le milieu de la détection capables d’industrialiser et commercialiser les dispositifs développés en commun. De tels projets peuvent se concevoir en incluant des étapes intermédiaires via des projets communs soumis à l’Agence Nationale pour la Recherche ou d’autres guichets finançant la recherche et développement à vocation industrielle et commerciale, voire des projets européens.

Domaines de compétences recherchés
- Elaboration de dépôts chimique d’épaisseur contrôlée,
- Système contrôlé de prélèvement,
- Contrôle commande et traitement du signal.
- Intégration et miniaturisation de dispositifs mécaniques, hydrauliques, fluidiques, optiques et électroniques
- Réalisation de prototype petites séries.

Format prévisionnel
L'accueil des PME retenues par le CEA pour participer à cette rencontre débutera à 9:30
La matinée sera réservée aux présentations du CEA.
Après le déjeuner, les PME présenteront leurs solutions dans les différents ateliers thématiques, en 6-7 minutes.
Ces présentations seront suivies d'une session d'échanges informels.

Planning prévisionnel
09:30 Accueil
10:00 Séance plénière
11:00 Ateliers - présentations besoins CEA
12:00 Déjeuner
13:30 Ateliers - présentations PME
16:00 Echanges informels
16:45 Conclusion
17:00 Fin

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