Maturation du magnétomètre résonant miniature – MAGRIT II

Ce projet vise à développer un nouveau type de magnétomètre MEMS fondé sur la mesure de la variation de fréquence d’un micro résonateur sur lequel est déposé une couche mince de matériau ferromagnétique aimanté. Ce micro-magnétomètre vibrant, en rupture avec les technologies actuelles, permet un compromis favorable entre performances et miniaturisation/consommation. Il permettra de répondre aux nouvelles applications duales et exigeantes de magnétométrie, comme l’amélioration des centrales inertielles bas coût pour la navigation indoor et la navigation de drones ou missiles, ou la surveillance de zones par réseaux de capteurs.

Un projet ASTRID mené entre l’ONERA, SYSNAV et l’IEF entre 2015 et 2018 a permis de développer les différentes briques technologiques constituant le magnétomètre, ainsi que le banc de calibration associé :
- une configuration originale d’empilements de couches minces ferro/anti ferro magnétiques a été conçue, réalisée et validée expérimentalement,
- un modèle complet du résonateur incluant l’effet des couches minces magnétiques a été développé (modèle analytique et simulations éléments finis) et exploité pour concevoir une configuration originale de résonateur vibrant en torsion. Plusieurs résonateurs ont été réalisés et testés dans la salle blanche de l’ONERA.
- un banc de mesure automatisé de calibraiton du magnétomètre a été concu et en partie réalisé chez SYSNAV.

A l’issue du projet, des premiers prototypes complets de magnétomètres ont été réalisés et les premières caractérisations effectuées. Ils sont constitués de deux résonateurs miniatures sur lesquels ont été déposés un empilement de couches minces magnétiques, ces deux résonateurs sont intégrés dans un boitier sous vide et connectés à un circuit électronique de mise en oscillation.
Les mesures effectuées ont validé la faisabilité du capteur ainsi que la possibilité d’atteindre les performances spécifiées. L’objet du projet ASTRID Maturation est d’une part d’optimiser les différentes briques technologiques existantes :
- optimisation de la géométrie des bandes magnétiques déposées sur le résonateur (sans changer le procédé de dépôt déjà optimal),
- optimiser la configuration du résonateur, à partir des résultats de caractérisation du premier résonateur, et des outils de modélisation développés,
- optimiser le packaging et la disposition des circuits électroniques afin d’aboutir à un prototype plus proche du capteur final,
- finaliser la conception du banc de mesure automatisé, le réaliser et l’utiliser pour calibrer et caractériser les prototypes finaux.

Ces travaux d’optimisation précéderont une phase de réalisation et caractérisation de prototypes complets de capteurs en environnement représentatif. Ce qui permettra ainsi de monter en maturité du TRL 4 obtenu à l’issue du projet ASTRID, jusqu’au TRL 6.