WO2015071225A1 - Device for characterizing the electroacoustic potential of a solution - Google Patents

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WO2015071225A1
WO2015071225A1 PCT/EP2014/074194 EP2014074194W WO2015071225A1 WO 2015071225 A1 WO2015071225 A1 WO 2015071225A1 EP 2014074194 W EP2014074194 W EP 2014074194W WO 2015071225 A1 WO2015071225 A1 WO 2015071225A1
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WO
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solution
acoustic wave
chamber
acoustic
electrodes
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/074194
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French (fr)
Inventor
Raphael PUSSET
David Jacob
Guillaume MERIGUET
Emmanuelle Dubois
Jean Chevalet
Original Assignee
Cordouan Technologies
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/032Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/222Constructional or flow details for analysing fluids

Definitions

  • the present invention relates to a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution, in particular for measuring the electrophoretic mobility of charged species in solution, as well as a method of characterization, and applies more particularly to the characterization of electrolytes and suspensions, for example of the colloid type.
  • colloids are used in many industrial applications, such as biomedicine, the food industry, the cosmetics industry.
  • the colloids, or more generally the dispersed media are suspensions of one or more solid or liquid substances dispersed homogeneously in a solution.
  • the particle sizes in the case of colloids typically range from 1 to 1000 nanometers.
  • a colloid can thus be a substance in liquid or semi-solid form (gel) which contains in suspension species or particles small enough for the mixture to be homogeneous.
  • most species suspended in polar environments carry an electrical charge that controls their interactions with the surrounding environment such as other charged species, ions, molecules, etc.
  • the electrical charge is responsible for the repulsive forces and / or electrostatic attraction between these species, which determine their tendency to agglomerate, sediment or remain stable over time. Characterizing the electrical charge of suspended species is therefore very important for understanding many phenomena such as, for example, recycling by extraction processes, coagulation and sedimentation phenomena, for example for applications in the field of treatment of drinking water and wastewater.
  • the electric charge of a species in solution can be characterized in known manner by a quantity called electrokinetic potential or "zeta potential"("potential ⁇ ") determined from a measurable quantity called the electrophoretic mobility ⁇ ⁇ .
  • electrokinetic potential or "zeta potential"("potential ⁇ "
  • the repulsive force between species may become too weak to compensate for the attraction forces and to stabilize the suspensions.
  • an electric force field To access the electrophoretic mobility ⁇ ⁇ of a charged species, it is known to measure the movement speed of the charged species when the system is subjected to an external force field, for example an electric force field.
  • electrophoresis which consists in applying an electric field in a solution in order to set in motion the charged species.
  • the analysis of the displacements of the particles thus set in motion can then be made for example by optical techniques, for example Doppler techniques.
  • optical techniques for example Doppler techniques.
  • these techniques are limited since the solutions are very concentrated or opaque, due to light absorption phenomena and multiple scattering.
  • the application of an electric field can induce a heating of the sample as well as electrochemical phenomena to the electrodes which degrade the solution and disturb the measurement.
  • the anions and the cations are a priori separated, creating an electric field, and at the scale of the acoustic wavelength, an electric potential, measurable using electrodes immersed in the solution.
  • the published application GB 2192282 discloses an integrated device for determining the zeta potential of a colloidal solution, into which are sent to a chamber for analyzing continuous acoustic waves so as to obtain a standing wave regime. Measurements made at the level of electrodes placed in the analysis chamber make it possible to determine the phase of the electrostatic potential.
  • R. Zana and E. Yaeger highlighted the "false effects" that could occur in the implementation of the technique described by Debye, highlighting the difficulty of applying this technique to obtain reliable quantitative measurements (see, for example, R. Zana and E. Yaegger, Modem Aspects of Electrochemistry No. 14, Ultrasonic vibration potentials, pp. 1-61, J. O'M Bockris, BE Conway, RE White (Eds), 1982). In these same works, R. Zana and E. Yaeger described an improved montage allowing notably to limit these "false effects". In this arrangement, the use of pulsed acoustic waves makes it possible to overcome electromagnetic problems by temporally decoupling acoustic wave emission and detection.
  • the assembly described is thus formed of two tanks filled with water separated by a tube forming a delay line, the solution to be analyzed being contained in a cell immersed in the second tank.
  • the tube also makes it possible to spatially filter the acoustic wave emitted.
  • the electroacoustic potential is measured between two electrodes mounted on a rotating device in order to vary the projected distance on the propagation axis of the acoustic wavefront, in order to optimize the detected signal.
  • the described technique has thus made it possible to quantitatively determine the partial ionic volumes in an electrolyte.
  • a first system is Acoustosizer TM from Colloidal Dynamics TM whose operating principle is based on the work of O'Brien (see above).
  • a second system is the DT1200 TM Dispersion Technology TM whose operating principle is based on the work of Dukhin (see above). Both systems operate in pulsed mode.
  • a probe integrating both the emission source of the acoustic wave and the electrodes is immersed in a container containing the solution that is seeks to analyze.
  • This technology attractive from the point of view of simplicity of implementation, however, has a number of disadvantages.
  • the necessary volume of solution for the analysis is important (typically a few tens of milliliters); Moreover, the reflections of the acoustic wave in the container are not controlled and the results obtained are not always consistent with the results obtained by the other technologies.
  • An object of the invention is to provide a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution that is compact and modular for industrialization purposes, and that allows reliable and reproducible characterizations, even on small volume samples.
  • the present application relates to a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution adapted to the characterization of a given acoustic impedance solution, comprising a module for generating and shaping a train of acoustic waves according to a given propagation axis, at least one given acoustic frequency, an analysis cell and electronic processing means.
  • the analysis cell comprises a chamber intended to receive the solution to be analyzed, with at least one orifice for filling and emptying the chamber with the solution; it is mechanically coupled at one of its ends to the module for generating and shaping the acoustic wave train, and it is closed at the other end by a wall of absorbent material for the acoustic wave, adapted in impedance with the solution to be analyzed.
  • the analysis cell further comprises at least two electrodes intended to be immersed in the solution to be analyzed.
  • the electronic processing means make it possible to determine from an electrical signal measured between the electrodes, the amplitude and / or the phase of the electroacoustic potential of the solution.
  • the module for generating and shaping an acoustic wave train comprises a transducer for transmitting the acoustic wave train, and a tube for propagating the acoustic wave forming a delay line, mechanically coupled to the transducer.
  • the acoustic wave train has a finite temporal envelope, and the delay line is sized to temporally decouple acoustic wave emission and detection, allowing "pulsed" operation at a given rate. From the amplitude of the electroacoustic potential for example, it is possible to determine in particular the electrophoretic mobility of charged species in solution.
  • the phase can indicate for example on the sign of the charged species.
  • this original architecture of a characterization device makes it possible to produce an extremely compact device, with a necessary volume for the analysis solution of less than one milliliter, while presenting a very good measurement reliability, thanks in particular to the reproducibility of the assembly and the limitation of false effects inherent for example to acoustic reflections.
  • analysis solution is understood in the present description as a fluid in the broad sense and may comprise a liquid solution of greater or lesser viscosity, for example an electrolyte, a semi-solid (gel), a dispersion or a suspension solid objects (for example a colloid) or liquid objects (emulsions).
  • a liquid solution of greater or lesser viscosity for example an electrolyte, a semi-solid (gel), a dispersion or a suspension solid objects (for example a colloid) or liquid objects (emulsions).
  • an acoustic wave absorbing material that is to say a material having an attenuation coefficient for an acoustic wave of a given wavelength greater than about 250 m -1 , which is an attenuation length, defined by the reciprocal of the attenuation coefficient, of less than 0.004 m
  • Such a material typically absorbs 90% of the acoustic energy incident on a thickness of 1 cm.
  • Media defining an interface are said to be "impedance-adapted", with no further precision in the present description, if the acoustic impedances of the two media are in a ratio of 1.5 at most (ie if an incident acoustic wave of a medium to the other is transmitted with a transmission better than 95%).
  • the wall of absorbent material may be a wall integrated in the chamber or may be an attached wall, for example a sealed or removable sealing plug.
  • the generation and shaping module comprises a transducer for transmitting the acoustic wave train, and a tube for propagation of the acoustic wave forming a delay line, mechanically coupled to the transducer.
  • the tube is filled with a suitable material impedance with the solution to be analyzed.
  • the transducer is for example a piezoelectric transducer, for example a single-frequency transducer or working over a wider frequency range, typically a few MHz, thanks to a frequency scanning mechanism.
  • the transducer may be chosen to be best suited to the type of solutions to be analyzed and to the material of which the tube forming the delay line is filled, so that to optimize the coupling of the power of the acoustic wave in the tube forming the delay line.
  • the transducer may be advantageously adapted to water and the tube filled with water.
  • the tube may also be filled with a solid material that is the most impedance matched to the solution to be analyzed and the transducer chosen accordingly.
  • the device when the tube forming the delay line is filled with a liquid or semisolid material (gel), the device comprises a window forming a sealed interface between the tube and the chamber, transparent to the wavelength acoustic.
  • a liquid or semisolid material gel
  • a window is said to be "transparent to the acoustic wavelength" if this window passes at least 90% of an incident acoustic wave of a given wavelength.
  • the window forming the interface is formed of a film of chemically inert material with the greatest number of solvents that can be found in the solutions to be analyzed, for example a film of polyethylene or PTFE (Polytetrafluoroethylene), arranged at the input of the analysis cell or at the outlet of the tube forming the delay line.
  • a sufficiently thin film typically of thickness less than ⁇ / 5 with ⁇ acoustic wavelength, the interface formed is transparent to the acoustic waves.
  • the interface between the tube forming the delay line and the analysis cell may be covered with a sufficiently thin layer to be transparent to the waves and ensuring chemical immunity with the solution to be analyzed.
  • This layer can be obtained by deposition, for example, of a PTFE film.
  • the wall of absorbent material of the chamber can be covered on its surface in contact with the solution to be analyzed with a layer providing chemical immunity with the acoustically transparent solution to be analyzed.
  • the tube forming the delay line has a wall of absorbent material at the acoustic wavelength and adapted in impedance with the material of which the tube is filled.
  • the same absorbent material can be used for the wall of the tube and the closure cap of the chamber.
  • the wall of the tube if it is made of acoustically absorbing material and is impedance-matched with the material of which the tube is filled, makes it possible to very effectively absorb the non-axial emissions of the near field and the far field. It is thus possible to to minimize the length of the tube forming the delay line to have a plane wavefront in the region where the electrodes are located for the measurement.
  • the chamber of the analysis cell is modular and comprises a set of mechanically coupled and dismountable parts including a first support part of at least one electrode and a second part comprising the orifices (s) for filling and emptying the chamber with the solution to be analyzed.
  • An analysis cell thus formed makes it possible in particular to easily change the electrodes depending on the solvent or wear without having to replace the entire device. Disassembly of parts also allows easier maintenance and cleaning of each part separately, which minimizes the risk of cross-pollution.
  • the chamber of the analysis cell further comprises a third part providing the mechanical interface with the generation and shaping module.
  • This piece can carry the window forming the sealing interface with the tube forming the delay line, when it is necessary.
  • the internal volume of the chamber has variable transverse dimensions, the volume widening in the direction of propagation of the acoustic wave. This configuration makes it possible to adapt to the angle of divergence of the acoustic wave and to limit the disturbances that would result from reflections on the internal walls of the chamber.
  • the internal volume may have a generally frustoconical shape.
  • the parts forming the module for generating and shaping the acoustic wave train and the parts forming the chamber of the analysis cell are substantially symmetrical in their revolution, centered relative to one another.
  • This architecture makes it possible to gain compactness and to have a precise and reproducible positioning of the parts relative to each other, to guarantee a good reproducibility of the measurements.
  • the acoustic frequency of the wave emitted by the acoustic wave train generation module is between 300 KHz and 5 MHz, advantageously of the order of Megahertz.
  • This frequency range is optimal for benefiting from a short acoustic wavelength and limiting the axial dimensions of the device, for example the distance separating the electrodes, or the length of the tube forming the delay line, without having the limitations. too high frequencies, in particular the acoustic attenuation due to the nano-objects in the suspensions for example and an increased mechanical tolerance on the inter-electrode distance.
  • the duration of the wave train is advantageously chosen short enough to limit the length of the delay line but must have a sufficient number of alternations to allow a measurement with a good signal-to-noise ratio.
  • a wave train comprising between 10 and 30 alternations, for example around 20 alternations, gave reproducible results.
  • the device further comprises a system for measuring the speed of the solvent, also called particle velocity (or solvent particle velocity).
  • the system for measuring the speed of the solvent comprises, for example, an axial hydrophone adapted to measure the pressure of the acoustic wave, from which the particle velocity can be deduced, for example integrated in the wall of absorbent material of the chamber. to point along the axis of propagation of the acoustic wave.
  • two of said electrodes are arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront, spaced a predetermined distance apart. This distance is equal to (2n + 1) ⁇ / 2, where n is a positive integer or zero and ⁇ is the wavelength of the acoustic wave in the solution to be analyzed.
  • one of the electrodes is a reference electrode disposed along the length of the cell and which allows the measurement of a mean potential.
  • At least one of the electrodes may be partially covered with an electrical insulating material so that only the zones in the center of the field of the acoustic wavefront of analysis are useful for measuring the electroacoustic potential.
  • this configuration does not reduce the sensitivity but rather increases it by removing the signal components from the detection on the edge areas of the acoustic wave that can be out of phase with the signal components from the detection in the center of the field.
  • an electrode may be arranged on the wall of absorbent material of the chamber, said wall being deformable axially, while at least one other is immersed in the analysis solution, carried for example by a support member.
  • the analysis cell can then comprise pressure means on the movable wall to move the electrode along the axis of propagation of the acoustic wave.
  • the analysis cell may comprise three electrodes intended to be immersed in the solution to be analyzed, arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront.
  • a 3-electrode configuration increases sensitivity by making simultaneous measurements between the electrodes two by two.
  • the distance between the electrodes is variable.
  • the present application relates to a method for characterizing the electroacoustic potential of a given acoustic impedance solution comprising:
  • a module for generating and shaping a train of acoustic wave comprising a transducer for transmitting the acoustic wave train and a tube for propagation of the acoustic wave, mechanically coupled to the transducer and forming a delay line;
  • the chamber being mechanically coupled at one of its ends to the module for generating and putting into operation forming the acoustic wave train, and being closed at the other end by a wall of absorbent material for the acoustic wave, impedance-matched with the solution to be analyzed;
  • the method according to the second aspect further comprises a measurement of the power of the acoustic wave and / or the speed of the solvent at the level of the measurement electrodes.
  • the measurement of the power of the acoustic wave and / or the speed of the solvent is carried out by means of an axial hydrophone arranged in the wall of absorbent material of the chamber; advantageously, the hydrophone points along the axis of propagation of the acoustic wave.
  • the measurement of the power of the acoustic wave and / or the speed of the solvent can be performed by means of a suitable calibration solution.
  • a measurement of the acoustic wavelength can be made using two electrodes, one being mobile along the axis of propagation of the acoustic wave.
  • the method comprises measuring a first electrical signal between a first and a second electrode and measuring a second electrical signal between the first electrode and a third electrode, in order to gain sensitivity on the measurement of the potential. Electroacoustic.
  • the method comprises adjusting the position of at least one of the electrodes along the axis of propagation of the acoustic wave to adapt to the acoustic emission wavelength in the solution to be analyzed. and optimize the sensitivity of the measurement.
  • FIG. 1 an example of a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution according to an exemplary embodiment
  • Figure 2 a diagram illustrating the principle of acoustophoresis
  • Figures 3 and 4 figures illustrating variants of a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution according to the present description
  • Figures 5 and 6 curves showing the detected electrical signal as a function of time by means of a device according to the present description, respectively for a solution containing K4S1W12O40 ions and BaCl 2 ions;
  • FIGS. 7 and 8 curves showing the detected electrical signal as a function of time by means of a device according to the present description, respectively for a solution colloidal silica particles, and for a colloidal solution of the same nature but with incorporation of a salt increasing the electrical conductivity.
  • FIG. 1 represents an example of a device according to the present description adapted to characterize the electroacoustic potential of a solution S.
  • the device generally comprises a module for generating and shaping an acoustic wave train 100 along a propagation axis ⁇ , an analysis cell 200 and electronic processing means 300.
  • the analysis cell comprises a chamber 20 intended to receive in an internal volume 209 of the chamber 20 the solution S to be analyzed.
  • the chamber comprises an orifice 204 for filling the chamber and an orifice 205 for emptying the solution; the chamber 20 is mechanically coupled at one of its ends to the module 10 for generating and shaping the acoustic wave train, and it is closed at the other end by a wall 208 of absorbent material for the wave acoustic, adapted in impedance with the solution to be analyzed.
  • the analysis cell comprises two electrodes 21, 22 intended to be immersed in the solution to be analyzed, and arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront, distant from each other. a predetermined distance.
  • the acoustic wave created at a given acoustic frequency and shaped by the generation and shaping module 100 propagates to the chamber 20 of the analysis cell containing the solution S with charged species .
  • the charged species + and -, present in the solvent follow differently the oscillatory movement of the solvent (represented by the wave P in FIG. 2) subjected to the ultrasonic wave as a function of their masses and of their friction coefficients.
  • the anions (-) and the cations (+) are separated, creating an electric field E, and at the scale of the acoustic wavelength ⁇ , an electric potential ⁇ , called electroacoustic potential.
  • the peak-to-peak voltage is measurable by means of electrodes immersed in the solution and separated by a distance along the propagation axis of the acoustic wave equal to (2n + 1) ⁇ / 2, where n is a positive integer or zero.
  • the electrodes may comprise a measurement electrode and a reference electrode, arranged for example along the length of the analysis cell in order to measure a mean potential.
  • the electrical signal is then half of the electrical signal measured with two electrodes, as described above.
  • the electrodes 21, 22 are each connected to electronic processing means 300 by means of electrical connection wires 31, 32.
  • the electronic processing means 300 comprise, in particular, a circuit for detecting the response. electrical system containing a filtering and amplification system. The detection comprises a differential measurement of the signals detected on each of the electrodes, allowing a subtraction of the noise. It differs in this sense from the detection made with a reference electrode and a measurement electrode. The recorded electrical response gives aces to the amplitude A of the electroacoustic potential AV as well as to its phase ⁇ .
  • CVP electroacoustic potential per unit of velocity
  • the characteristics of the solution including, for example, the conductivity, it is then possible to deduce, for example, using known models, electrophoretic mobility or zeta potential values of the charged species in the solution (see for example AV Delgado et al., "Measurement and interpretation of electrokinetic phenomena", Pure Appl. Chem., Vol.77, No. 10, pp. 1753-1805, 2005).
  • the module 100 for generating and shaping an acoustic wave train at the acoustic frequency chosen for implementing the method comprises a transducer 10, for example a piezo transducer. -electric and a tube 11 forming a delay line.
  • the delay line makes it possible to temporally separate the emission and the detection; indeed, there appears a very strong disturbance during the emission period which would greatly complicate the extraction of the signal.
  • the temporal dissociation of measurement and excitation involves working with a sinusoidal wave train of N periods.
  • the length of the line delay is chosen based on the acoustic wavelength and the number of periods required to acquire.
  • the working frequency is therefore a first parameter to be defined.
  • the range of ultrasound is very large, however the electroacoustic measurements of the literature have been made only between 80 kHz to 18 MHz.
  • the acoustic wavelength in water for a frequency of 100 KHz is 15 mm; it is 1.5 mm for a frequency of 1 MHz and 0.15 mm for a frequency of 10 MHz.
  • Increasing the frequency makes it possible to reduce the length of the delay line but also the dimensions of the cell, since the inter-electrode distance must be a multiple of half the wavelength in the solution to be analyzed.
  • High frequencies also minimize chemical reactions at the electrodes that can disturb the electrical measurement and degrade the electrodes. However the accuracy on the separation of the electrodes becomes critical at very high frequency.
  • a very good compromise is to choose a frequency in a frequency range between 300 kHz and 5 MHz. With a frequency of the order of megahertz, for example, the inter-electrode distance will be 0.75 mm minimum. In practice, it will be possible to choose an interelectrode distance of 2.25 mm corresponding to approximately 3 ⁇ / 2. This choice makes it possible to favor a volume of the reduced chamber, less than a few milliliters. Moreover, at this frequency, the chemical reactions to the electrodes and the acoustic absorption remain negligible in the majority of cases.
  • transducers of different types and sizes can be used. This is for example a piezoelectric material which transforms an electric excitation into a pressure wave.
  • transducers have various acoustic impedances suitable for different materials, metals (for example for non-destructive testing) or liquids (generally suitable for water). Indeed, at an interface, it is the difference in acoustic impedance of each of the materials constituting the interface that controls the transmission and reflection of the acoustic wave.
  • the transducer is adapted to the solid, and the delay line formed for example of a tube made of solid material, which has obvious industrial advantages. In this case, we will seek for the solid material which is formed the tube, an impedance material as close as possible to that of the solution to be analyzed, to limit the acoustic power losses.
  • a transducer adapted to water one can minimize the losses at the interfaces if the materials are correctly chosen; this implies a delay line consisting of water and therefore of a suitable container.
  • transducer Another characteristic of the transducer is its transverse dimension, for example the diameter in the case of a cylindrical transducer.
  • the transverse dimension indeed controls the far-field near-field limit and the divergence of the transmitted acoustic wave.
  • the values of distances far-field transducer are typically of the order of 4 mm, 40 mm and 100 mm for transducer diameters respectively 5 mm, 15 mm , 25 mm.
  • the divergence of the acoustic wave for each of these diameter values is respectively 42 °, 14 °, 8 °.
  • a plane acoustic wave is sought at the measurement zone.
  • the delay line is advantageously long enough to be able to temporally separate transmission and detection knowing that the minimum length of a pulse train is governed by the rise time of the electronic card. In practice, the applicants have shown that a delay line of at least four centimeters is a good compromise for a pulse train comprising between 10 and 30 alternations at an acoustic frequency around the megahertz.
  • the piezoelectric transducer has, according to an advantageous variant, an outer diameter of approximately 16 mm with an active part, ie the piezoelectric pellet, with a diameter of approximately 14 mm.
  • This compromise makes it possible to have a far-field transducer-distance of about 35 mm and a divergence angle of 15 degrees that meet the needs of a substantially flat acoustic wave in the measurement zone.
  • the delay line is advantageously formed of a tube 11 mechanically coupled to the transducer, and filled with a material 111 impedance-adapted with the solution to be analyzed.
  • the wall 112 of the tube forming the delay line is made of absorbent material at the acoustic wavelength and adapted in impedance with the material of which the tube is filled.
  • the material used for the wall 112 of the tube is advantageously a material having a high attenuation coefficient att (a short attenuation length).
  • APTFLEX® the product known as APTFLEX®
  • the tube is filled with a liquid, for example water; the device then advantageously comprises an interface 40 ensuring the seal between the tube 11 and the chamber 20, transparent to the acoustic wavelength.
  • the interface 40 thus closes the tube at its end.
  • a polyethylene film which has good chemical immunity with most solvents, is a good compromise for providing the sealing interface.
  • the attenuation coefficient of the polyethylene is 50 m -1 and its acoustic impedance of 1.76 10 6 Pa sm -1 .
  • the assembly thus described makes it possible to have an acoustic wave train whose wavefront is appropriate for the measurement.
  • the acoustic power transmitted at the measurement zone can be determined and the speed of the solvent deduced from this measurement in order to obtain the CVP, as defined above.
  • the chamber 20 of the analysis cell is modular and comprises a set of interchangeable assemblable parts that fit on the delay line.
  • the chamber thus comprises a first support piece 202 of at least one electrode (two in the example of FIG. 1) and a second part 203 comprising the orifices 204 and 205 for filling and emptying the chamber by the solution .
  • the second piece 203 is advantageously provided with an inlet pipe at the bottom and an outlet pipe at the top to prevent the cell from the presence of bubbles which disturb the acoustic wave.
  • FIG. chamber further comprises a third part 201 providing the mechanical interface with the tube 112 forming the delay line.
  • the part 201 supports the polyethylene wall 40 for forming a sealed interface between the tube 112 and the chamber.
  • the various parts are symmetrical with revolution, centered on the delay line for example by means of positioning screws (not shown) which ensure the rigidity of the system and the maintenance of the assembly in a perfectly sealed manner.
  • This arrangement makes it possible to carry out low and perfectly reproducible measurements by using a minimum volume of analysis solution, typically of the order of one milliliter.
  • the parts have increasing internal diameters to respect the angle of divergence of the acoustic wave and avoid acoustic disturbances related to reflections on the walls.
  • a material of the APTFLEX® (polyurethane) type advantageously makes it possible to eliminate the reflections of the acoustic wave which would necessarily disturb the measurement in a small-volume cell by using long wave trains.
  • all the walls of the chamber may comprise an absorbent material with an acoustic impedance matched to that of the solution to be analyzed.
  • the measurement of the electroacoustic potential is made in a variant between two electrodes (21, 22, FIG. 1) spaced apart from (2n + 1) ⁇ / 2, the relative positioning of the two electrodes being precisely adjusted.
  • the electrodes are advantageously located in the middle of the chamber in the zone where the acoustic wave is the most homogeneous. Their size (diameter) is advantageously low in front of the wavelength.
  • Electrodes are advantageously formed of tensioned metal son, advantageously electrically isolated from the central measurement area as will be illustrated later.
  • the material is, for example, stainless steel, a metal that is very chemically and mechanically resistant and inexpensive compared to noble metals.
  • the electrode holder piece 202 In the form of 50 ⁇ diameter wire, it has no effect on the sound wave and makes it possible to maintain good accuracy in the measurement.
  • two stainless steel wires are advantageously fixed on either side of the electrode holder piece 202 whose thickness fixes the inter-electrode gap, for example at 3 ⁇ / 2. This distance is thus 2.25 mm in the case of an aqueous solution, with an acoustic frequency of 1 MHz.
  • the electrodes could be placed at ⁇ / 2 which would reduce the volume of the sample, but the electrode holder could then be too fragile.
  • connection wires 31, 32 for example very low noise coaxial type connection wires.
  • the electronic means 300 comprise in particular a selective differential amplifier which has a fairly narrow bandwidth centered on the frequency of the acoustic wave, for example a megahertz, a high gain, for example an adjustable gain between 1000 and 4000, a high impedance of entry, all low noise.
  • FIGS. 3 and 4 show variants of a device for characterizing the electroacoustic potential according to the present description, comprising respectively 2 and 3 electrodes, one of these electrodes being arranged on the wall 208 of absorbing material.
  • the chamber is formed of a single electrode holder part 202 which also includes the orifices for filling and emptying the chamber.
  • the tube 1 1 forming the delay line is formed of a solid material, for example quartz or a polymeric material, coated with a wall 112 of absorbent material, adapted in impedance with the solid material of which the tube is formed.
  • a layer 115 of a material having good chemical immunity with the solvents which can be made of the solution to be analyzed is for example a deposit of PTFE sufficiently fine not to introduce disturbances of the acoustic wave propagating.
  • a sealing wall may be provided, as previously described.
  • the device further comprises in these examples actuating means 25, for example a stepping motor, for applying a pressure on the wall 208 supporting one of the electrodes, referenced 23 in the figures.
  • actuating means 25 for example a stepping motor, for applying a pressure on the wall 208 supporting one of the electrodes, referenced 23 in the figures.
  • this advantageous configuration makes it possible to very precisely adjust the inter-electrode distance between a fixed electrode 21 and the moving electrode 23.
  • the moving electrode moves along the propagation axis of the acoustic wave ⁇ ; there is therefore no risk of disturbances of the measurement which would be due to a shift of one of the electrodes in edge of the cham of the acoustic wave.
  • the geometry of the axially deformable wall 208 advantageously allows precise positioning and deflection of the order of at least half a wavelength, while maintaining the tightness of the chamber.
  • the wall 208 may have a solid "top-hat" shape with a greater thickness in the middle and thinner on the edges.
  • the fixed electrode 21 which extends through the chamber is partially covered with a coating 211 of electrical insulating material, for example a polymerized insulating varnish or a silicone film, the electrode being left uncoated in the measurement zone corresponding to the center of the field of the acoustic wave.
  • electrical insulating material for example a polymerized insulating varnish or a silicone film
  • a hydrophone 50 integrated in the wall of absorbent material 208 of the chamber to point along the axis of propagation ⁇ of the acoustic wave.
  • the hydrophone allows a control during the measurement of the power of the acoustic wave. It thus makes it possible to measure the speed of the solvent.
  • it is possible to shift the hydrophone slightly from the axis of propagation of the acoustic wave.
  • the device represented in FIG. 4 shows an example with 3 electrodes 21, 22, 23, one being as in the preceding example, mobile along the axis of propagation of the acoustic wave (electrode 23).
  • electrode 23 mobile along the axis of propagation of the acoustic wave.
  • the electrodes are arranged so as to have two inter-electrode distances equal to (2n + 1) ⁇ / 2.
  • the electrodes are as previously connected to the electronic processing means 300 by connection son 31 - 33.
  • the immersed electrodes are partially covered as previously, with an electrical insulating coating, respectively 211, 221.
  • FIGS. 5 and 6 represent electroacoustic potential measurements obtained with a device of the type of FIG. 1.
  • the curves are obtained respectively with a solution of K4S1W12O40 (potassium silicotungstate) of pH 4.2 and a solution of BaCl 2 (chloride barium).
  • the volume of the solution to be analyzed is less than 4 milliliters.
  • the frequency of the acoustic wave is one megahertz and the pulse train comprises 18 oscillations forming a pulse train of 18 ⁇
  • the curve obtained also makes it possible to determine the phase of the electroacoustic potential.
  • FIGS. 7 and 8 represent measurements of electroacoustic potential also obtained with a device of the type of FIG. 1. This time, the curves are obtained with a colloidal solution of silica particles (ludox®) of concentration 0.5% wt in mass.
  • the curve of FIG. 7 is obtained with a conductivity solution 0.0072 s / m;
  • the volume of the solution to be analyzed is less than 4 milliliters.
  • the frequency of the acoustic wave is one megahertz and the pulse train comprises 18 oscillations forming a pulse train of 18 ⁇ .
  • FIG. 8 represents a curve obtained with the same colloidal solution but in which a salt (KO) has been added to modify the conductivity of the solution (conductivity 0.15 s / m).
  • the amplitude of the electroacoustic potential in the solution of high conductivity is much lower (factor 30 on the amplitude); however, a perfectly exploitable signal is again obtained for the measurement of electrophoretic mobility.
  • the device and the method for characterizing the electroacoustic potential of a solution according to the invention comprise various variants, modifications and improvements which will become obvious to the skilled person. the art, it being understood that these various variants, modifications and improvements are within the scope of the invention, as defined by the following claims.

Abstract

According to one aspect, the invention relates to a device for characterising the electroacoustic potential of a solution, suitable for characterising a solution with a given acoustic impedance. The device comprises a module (100) for generating and formatting an acoustic wave train along a given propagation axis (Δ), with at least one given acoustic frequency and one analysis cell (200). The analysis cell comprises a chamber (20) for receiving the solution to be analysed (S) and at least two electrodes (21, 22) intended to be immersed in the solution to be analysed. The chamber comprises at least one orifice (204, 205) for filling the chamber with the solution and draining said solution therefrom; said chamber being coupled at one end to a module for generating the acoustic wave train and closed at the opposite end by a wall (208) which is absorbent for the acoustic wave, impedance-matched with the solution to be analysed. Electronic processing means (300) allow determination of the amplitude and/or the phase of the electroacoustic potential of the solution from an electrical signal measured between the electrodes.

Description

Dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution  Device for characterizing the electroacoustic potential of a solution
ETAT DE L'ART STATE OF THE ART
Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution, notamment pour la mesure de la mobilité électrophorétique d'espèces chargées en solution, ainsi qu'une méthode de caractérisation, et s'applique plus particulièrement à la caractérisation d'électrolytes et de suspensions, par exemple de type colloïdes. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution, in particular for measuring the electrophoretic mobility of charged species in solution, as well as a method of characterization, and applies more particularly to the characterization of electrolytes and suspensions, for example of the colloid type.
Etat de l'art State of the art
Les colloïdes sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles, comme par exemple la biomédecine, l'industrie alimentaire, l'industrie cosmétique. Les colloïdes, ou plus généralement les milieux dispersés, sont des suspensions d'une ou plusieurs substances solides ou liquides dispersées de façon homogène dans une solution. Les dimensions des particules dans les cas des colloïdes vont typiquement de 1 à 1000 nanomètres. Un colloïde peut être ainsi une substance sous forme liquide ou semi-solide (gel) qui contient en suspension des espèces ou particules suffisamment petites pour que le mélange soit homogène. Cependant, la plupart des espèces en suspension dans les milieux polaires portent une charge électrique qui contrôle leurs interactions avec le milieu environnant comme d'autres espèces chargées, des ions, des molécules, etc. La charge électrique est à l'origine des forces de répulsion et/ou attraction électrostatique entre ces espèces, qui déterminent leur tendance à s'agglomérer, sédimenter ou à rester stable au cours du temps. Caractériser la charge électrique des espèces en suspension est donc très important pour la compréhension de nombreux phénomènes tels que, par exemple, le recyclage par des procédés d'extraction, les phénomènes de coagulation et de sédimentation, par exemple pour les applications dans le domaine du traitement de l'eau potable et des eaux usées. Colloids are used in many industrial applications, such as biomedicine, the food industry, the cosmetics industry. The colloids, or more generally the dispersed media, are suspensions of one or more solid or liquid substances dispersed homogeneously in a solution. The particle sizes in the case of colloids typically range from 1 to 1000 nanometers. A colloid can thus be a substance in liquid or semi-solid form (gel) which contains in suspension species or particles small enough for the mixture to be homogeneous. However, most species suspended in polar environments carry an electrical charge that controls their interactions with the surrounding environment such as other charged species, ions, molecules, etc. The electrical charge is responsible for the repulsive forces and / or electrostatic attraction between these species, which determine their tendency to agglomerate, sediment or remain stable over time. Characterizing the electrical charge of suspended species is therefore very important for understanding many phenomena such as, for example, recycling by extraction processes, coagulation and sedimentation phenomena, for example for applications in the field of treatment of drinking water and wastewater.
La charge électrique d'une espèce en solution peut être caractérisée de façon connue par une grandeur appelée potentiel électrocinétique ou « potentiel zêta » (« potentiel ζ") déterminé à partir d'une grandeur mesurable appelée la mobilité électrophorétique με. Ainsi, si le potentiel ζ d'une espèce en suspension par exemple n'est pas assez élevé, la force répulsive entre espèces pourra devenir trop faible pour compenser les forces d'attractions et pour stabiliser les suspensions. Pour accéder à la mobilité électrophorétique με d'une espèce chargée, il est connu de mesurer la vitesse de déplacement de l'espèce chargée lorsque le système est soumis à un champ de force extérieur, par exemple un champ de force électrique. Ainsi la méthode la plus usuelle est basée sur l'électrophorèse, qui consiste à appliquer un champ électrique dans une solution afin de mettre en mouvement les espèces chargées. L'analyse des déplacements des particules ainsi mises en mouvement peut être faite alors par exemple par des techniques optiques, par exemple des techniques Doppler. Ces techniques sont cependant limitées dès lors que les solutions sont très concentrées ou opaques, du fait des phénomènes d'absorption lumineuse et de diffusions multiples. Par ailleurs, pour des solutions de forte conductivité, l'application d'un champ électrique peut induire un échauffement de l'échantillon ainsi que des phénomènes électrochimiques aux électrodes qui dégradent la solution et perturbent la mesure. The electric charge of a species in solution can be characterized in known manner by a quantity called electrokinetic potential or "zeta potential"("potentialζ") determined from a measurable quantity called the electrophoretic mobility μ ε . if the potential ζ of a suspended species for example is not high enough, the repulsive force between species may become too weak to compensate for the attraction forces and to stabilize the suspensions. To access the electrophoretic mobility μ ε of a charged species, it is known to measure the movement speed of the charged species when the system is subjected to an external force field, for example an electric force field. Thus the most common method is based on electrophoresis, which consists in applying an electric field in a solution in order to set in motion the charged species. The analysis of the displacements of the particles thus set in motion can then be made for example by optical techniques, for example Doppler techniques. However, these techniques are limited since the solutions are very concentrated or opaque, due to light absorption phenomena and multiple scattering. Moreover, for solutions of high conductivity, the application of an electric field can induce a heating of the sample as well as electrochemical phenomena to the electrodes which degrade the solution and disturb the measurement.
Une solution à ces limitations est une technique très peu répandue de mesure électroacoustique. Le principe de cette technique est fondé sur l'analyse de la réponse électrique (le potentiel électroacoustique) d'une solution contenant des espèces chargées, soumise à une onde acoustique.  One solution to these limitations is a very rare technique of electroacoustic measurement. The principle of this technique is based on the analysis of the electrical response (the electroacoustic potential) of a solution containing charged species, subjected to an acoustic wave.
L'article fondateur de cette technique est celui de Debye, en 1933, qui prédit le phénomène électroacoustique pour les ions (P. Debye, « A method for the détermination of the mass electrolutic ions », J. Chem. Phys., Vol. 1, pp 13-16, 1933). Un solvant contenant des espèces chargées est soumis à une onde ultrasonore qui entraîne un mouvement oscillatoire du solvant. Les espèces chargées, présentes dans le solvant, suivent différemment ce mouvement en fonction de leurs masses et de leurs coefficients de friction. Ainsi, une espèce infiniment massive reste sur place tandis qu'une espèce de même densité que le solvant suit parfaitement le mouvement. Pour un électrolyte binaire et si les ions n'ont pas la même densité, les anions et les cations se trouvent a priori séparés, créant un champ électrique, et à l'échelle de la longueur d'onde acoustique, un potentiel électrique, mesurable à l'aide d'électrodes plongées dans la solution.  The founding article of this technique is that of Debye, in 1933, which predicts the electroacoustic phenomenon for ions (P. Debye, "A method for the determination of the mass electrolutic ions", J. Chem Phys., Vol. 1, pp 13-16, 1933). A solvent containing charged species is subjected to an ultrasonic wave which causes an oscillatory movement of the solvent. The charged species, present in the solvent, follow this movement differently according to their masses and their coefficients of friction. Thus, an infinitely massive species remains in place while a species of the same density as the solvent perfectly follows the movement. For a binary electrolyte and if the ions do not have the same density, the anions and the cations are a priori separated, creating an electric field, and at the scale of the acoustic wavelength, an electric potential, measurable using electrodes immersed in the solution.
Ce phénomène a été étudié expérimentalement par la suite par d'autres équipes scientifiques.  This phenomenon has been studied experimentally by other scientific teams.
La demande publiée GB 2192282 décrit un dispositif intégré pour déterminer le potentiel zêta d'une solution colloïdale, dans lequel sont envoyées dans une chambre d'analyse des ondes acoustiques continues de telle sorte à obtenir un régime d'ondes stationnaires. Des mesures effectuées au niveau d'électrodes placées dans la chambre d'analyse permettent de déterminer la phase du potentiel électrostatique. The published application GB 2192282 discloses an integrated device for determining the zeta potential of a colloidal solution, into which are sent to a chamber for analyzing continuous acoustic waves so as to obtain a standing wave regime. Measurements made at the level of electrodes placed in the analysis chamber make it possible to determine the phase of the electrostatic potential.
R. Zana et E. Yaeger ont mis en évidence les « faux effets » qui pouvaient survenir dans la mise en œuvre de la technique décrite par Debye, mettant en évidence la difficulté d'appliquer cette technique à l'obtention de mesures quantitatives fiables (voir par exemple R. Zana et E. Yaegger, Modem Aspects of Electrochemistry n°14, ch Ultrasonic vibration potentials, pp 1 -61 , J.O'M Bockris, B.E. Conway, R.E. White (Eds), 1982). Dans ces mêmes travaux, R. Zana et E. Yaeger ont décrit un montage amélioré permettant notamment de limiter ces « faux effets ». Dans ce montage, l'utilisation d'ondes acoustiques puisées permet de s'affranchir de problèmes électromagnétiques en découplant temporellement l'émission des ondes acoustiques et la détection. Le montage décrit est ainsi formé de deux réservoirs remplis d'eau séparés par un tube formant une ligne à retard, la solution à analyser étant contenue dans une cellule plongée dans le second réservoir. Le tube permet également de filtrer spatialement l'onde acoustique émise. Par ailleurs, le potentiel électroacoustique est mesuré entre deux électrodes montées sur un dispositif tournant afin de faire varier la distance projetée sur l'axe de propagation du front d'onde acoustique, afin d'optimiser le signal détecté. La technique décrite a permis ainsi de déterminer de façon quantitative les volumes partiels ioniques dans un électrolyte.  R. Zana and E. Yaeger highlighted the "false effects" that could occur in the implementation of the technique described by Debye, highlighting the difficulty of applying this technique to obtain reliable quantitative measurements ( see, for example, R. Zana and E. Yaegger, Modem Aspects of Electrochemistry No. 14, Ultrasonic vibration potentials, pp. 1-61, J. O'M Bockris, BE Conway, RE White (Eds), 1982). In these same works, R. Zana and E. Yaeger described an improved montage allowing notably to limit these "false effects". In this arrangement, the use of pulsed acoustic waves makes it possible to overcome electromagnetic problems by temporally decoupling acoustic wave emission and detection. The assembly described is thus formed of two tanks filled with water separated by a tube forming a delay line, the solution to be analyzed being contained in a cell immersed in the second tank. The tube also makes it possible to spatially filter the acoustic wave emitted. Moreover, the electroacoustic potential is measured between two electrodes mounted on a rotating device in order to vary the projected distance on the propagation axis of the acoustic wavefront, in order to optimize the detected signal. The described technique has thus made it possible to quantitatively determine the partial ionic volumes in an electrolyte.
En parallèle à ces travaux, la technologie a également été développée par d'autres équipes (voir par exemple Dukhin et al. US 6,449,563) Des variantes de cette technologie ont aussi été décrites, comme par exemple un procédé inverse à celui décrit par Debye, et basé sur le principe qu'un champ électrique alternatif appliqué à une solution chargée va induire une onde acoustique (voir par exemple O'Brien et al. US 4,497,208).  In parallel with this work, the technology has also been developed by other teams (see for example Dukhin et al US 6,449,563). Variants of this technology have also been described, such as for example a reverse process to that described by Debye, and based on the principle that an alternating electric field applied to a charged solution will induce an acoustic wave (see for example O'Brien et al US 4,497,208).
L'ensemble de ces travaux théoriques et expérimentaux ont conduit à l'appariation de dispositifs industriels à partir de 1985. Aujourd'hui, on connaît principalement deux systèmes commerciaux pour la mesure du potentiel ζ. Un premier système est l'Acoustosizer™ de la société Colloïdal Dynamics™ dont le principe de fonctionnement est basé sur les travaux d'O'Brien (voir supra). Un deuxième système est le DT1200™ de la société Dispersion Technology™ dont le principe de fonctionnement repose sur les travaux de Dukhin (voir supra). Les deux systèmes fonctionnent en régime puisé. Plus précisément, dans l'appareil développé par Dispersion Technology™, une sonde intégrant à la fois la source d'émission de l'onde acoustique et les électrodes est plongée dans un récipient contenant la solution que l'on cherche à analyser. Cette technologie, séduisante du point de vue de la simplicité de la mise en œuvre, présente cependant un certains nombres d'inconvénients. Notamment, le volume nécessaire de solution pour l'analyse est important (typiquement quelques dizaines de millilitres) ; par ailleurs, les réflexions de l'onde acoustique dans le récipient ne sont pas contrôlées et les résultats obtenus ne sont pas toujours cohérents avec les résultats obtenus par les autres technologies. All of these theoretical and experimental works led to the pairing of industrial devices from 1985. Today, two commercial systems for the measurement of potential ζ are mainly known. A first system is Acoustosizer ™ from Colloidal Dynamics ™ whose operating principle is based on the work of O'Brien (see above). A second system is the DT1200 ™ Dispersion Technology ™ whose operating principle is based on the work of Dukhin (see above). Both systems operate in pulsed mode. Specifically, in the device developed by Dispersion Technology ™, a probe integrating both the emission source of the acoustic wave and the electrodes is immersed in a container containing the solution that is seeks to analyze. This technology, attractive from the point of view of simplicity of implementation, however, has a number of disadvantages. In particular, the necessary volume of solution for the analysis is important (typically a few tens of milliliters); Moreover, the reflections of the acoustic wave in the container are not controlled and the results obtained are not always consistent with the results obtained by the other technologies.
Un objet de l'invention consiste à proposer un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution qui soit compact et modulaire en vue de son industrialisation, et qui permette des caractérisations fiables et reproductibles, même sur des échantillons de faible volume.  An object of the invention is to provide a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution that is compact and modular for industrialization purposes, and that allows reliable and reproducible characterizations, even on small volume samples.
RESUME DE L'INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
Selon un premier aspect, la présente demande concerne un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution adapté à la caractérisation d'une solution d'impédance acoustique donnée, comprenant un module de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné, à au moins une fréquence acoustique donnée, une cellule d'analyse et des moyens de traitement électronique. According to a first aspect, the present application relates to a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution adapted to the characterization of a given acoustic impedance solution, comprising a module for generating and shaping a train of acoustic waves according to a given propagation axis, at least one given acoustic frequency, an analysis cell and electronic processing means.
La cellule d'analyse comprend une chambre destinée à recevoir la solution à analyser, avec au moins un orifice pour le remplissage et la vidange de la chambre par la solution ; elle est couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et elle est fermée à l'autre extrémité par une paroi en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser. La cellule d'analyse comprend en outre au moins deux électrodes destinées à être immergées dans la solution à analyser. Les moyens de traitement électronique permettent de déterminer à partir d'un signal électrique mesuré entre les électrodes, l'amplitude et/ou la phase du potentiel électroacoustique de la solution.  The analysis cell comprises a chamber intended to receive the solution to be analyzed, with at least one orifice for filling and emptying the chamber with the solution; it is mechanically coupled at one of its ends to the module for generating and shaping the acoustic wave train, and it is closed at the other end by a wall of absorbent material for the acoustic wave, adapted in impedance with the solution to be analyzed. The analysis cell further comprises at least two electrodes intended to be immersed in the solution to be analyzed. The electronic processing means make it possible to determine from an electrical signal measured between the electrodes, the amplitude and / or the phase of the electroacoustic potential of the solution.
Le module de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques comprend un transducteur pour l'émission du train d'onde acoustique, et un tube pour la propagation de l'onde acoustique formant une ligne à retard, couplé mécaniquement au transducteur. Le train d'onde acoustique présente une enveloppe temporelle finie, et la ligne à retard est dimensionnée pour découpler temporellement l'émission des ondes acoustiques et la détection, permettant un fonctionnement en régime « puisé », à cadence donnée. A partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique par exemple, il est possible de déterminer notamment la mobilité électrophorétique des espèces chargées en solution. La phase peut renseigner par exemple sur le signe des espèces chargées. The module for generating and shaping an acoustic wave train comprises a transducer for transmitting the acoustic wave train, and a tube for propagating the acoustic wave forming a delay line, mechanically coupled to the transducer. The acoustic wave train has a finite temporal envelope, and the delay line is sized to temporally decouple acoustic wave emission and detection, allowing "pulsed" operation at a given rate. From the amplitude of the electroacoustic potential for example, it is possible to determine in particular the electrophoretic mobility of charged species in solution. The phase can indicate for example on the sign of the charged species.
Les déposants ont montré que cette architecture originale d'un dispositif de caractérisation selon le premier aspect permet de réaliser un dispositif extrêmement compact, avec un volume nécessaire pour la solution d'analyse inférieur au millilitre, tout en présentant une très bonne fiabilité de mesure, grâce notamment à la reproductibilité du montage et à la limitation des faux effets inhérents par exemple aux réflexions acoustiques.  The applicants have shown that this original architecture of a characterization device according to the first aspect makes it possible to produce an extremely compact device, with a necessary volume for the analysis solution of less than one milliliter, while presenting a very good measurement reliability, thanks in particular to the reproducibility of the assembly and the limitation of false effects inherent for example to acoustic reflections.
La « solution d'analyse » est comprise dans la présente description comme un fluide au sens large et peut comprendre une solution liquide de plus ou moins grande viscosité, par exemple un électrolyte, un semi-solide (gel), une dispersion ou une suspension d'objets solides (par exemple un colloïde) ou liquides (émulsions).  The "analysis solution" is understood in the present description as a fluid in the broad sense and may comprise a liquid solution of greater or lesser viscosity, for example an electrolyte, a semi-solid (gel), a dispersion or a suspension solid objects (for example a colloid) or liquid objects (emulsions).
On appelle « matériau absorbant », sans autre précision dans la présente description, un matériau absorbant aux ondes acoustiques, c'est-à-dire un matériau présentant un coefficient d'atténuation pour une onde acoustique de longueur d'onde donnée supérieur à environ 250 m"1, soit une longueur d'atténuation, définie par l'inverse du coefficient d'atténuation, inférieure à 0,004 m. Un tel matériau absorbe typiquement 90% de l'énergie acoustique incidente sur 1 cm d'épaisseur. The term "absorbent material", without further specification in the present description, an acoustic wave absorbing material, that is to say a material having an attenuation coefficient for an acoustic wave of a given wavelength greater than about 250 m -1 , which is an attenuation length, defined by the reciprocal of the attenuation coefficient, of less than 0.004 m Such a material typically absorbs 90% of the acoustic energy incident on a thickness of 1 cm.
Des milieux définissant une interface sont dits « adaptés en impédance », sans autre précision dans la présente description, si les impédances acoustiques des deux milieux sont dans un rapport de 1,5 au maximum (autrement dit si une onde acoustique incidente d'un milieu à l'autre est transmise avec une transmission meilleure que 95%).  Media defining an interface are said to be "impedance-adapted", with no further precision in the present description, if the acoustic impedances of the two media are in a ratio of 1.5 at most (ie if an incident acoustic wave of a medium to the other is transmitted with a transmission better than 95%).
La paroi en matériau absorbant peut être une paroi intégrée à la chambre ou peut être une paroi rapportée, par exemple un bouchon d'étanchéité collé ou amovible.  The wall of absorbent material may be a wall integrated in the chamber or may be an attached wall, for example a sealed or removable sealing plug.
Selon une variante, le module de génération et de mise en forme comprend un transducteur pour l'émission du train d'onde acoustique, et un tube pour la propagation de l'onde acoustique formant une ligne à retard, couplé mécaniquement au transducteur. Avantageusement, le tube est rempli d'un matériau adapté en impédance avec la solution à analyser. Le transducteur est par exemple un transducteur piézo-électrique, par exemple un transducteur mono fréquence ou travaillant sur une plage de fréquences plus large, typiquement quelques MHz, grâce à un mécanisme de balayage de fréquence.  According to one variant, the generation and shaping module comprises a transducer for transmitting the acoustic wave train, and a tube for propagation of the acoustic wave forming a delay line, mechanically coupled to the transducer. Advantageously, the tube is filled with a suitable material impedance with the solution to be analyzed. The transducer is for example a piezoelectric transducer, for example a single-frequency transducer or working over a wider frequency range, typically a few MHz, thanks to a frequency scanning mechanism.
En pratique, le transducteur peut être choisi pour être le mieux adapté au type de solutions à analyser et au matériau dont est rempli le tube formant la ligne à retard, afin d'optimiser le couplage de la puissance de l'onde acoustique dans le tube formant la ligne à retard. Dans le cas d'une solution aqueuse par exemple, le transducteur peut être avantageusement adapté à l'eau et le tube rempli d'eau. Le tube peut également être rempli d'un matériau solide qui soit le mieux adapté en impédance à la solution à analyser et le transducteur choisi en conséquence. In practice, the transducer may be chosen to be best suited to the type of solutions to be analyzed and to the material of which the tube forming the delay line is filled, so that to optimize the coupling of the power of the acoustic wave in the tube forming the delay line. In the case of an aqueous solution for example, the transducer may be advantageously adapted to water and the tube filled with water. The tube may also be filled with a solid material that is the most impedance matched to the solution to be analyzed and the transducer chosen accordingly.
Selon une variante, lorsque le tube formant la ligne à retard est rempli d'un matériau liquide ou semi- solide (gel), le dispositif comprend une fenêtre formant une interface étanche entre le tube et la chambre, transparente à la longueur d'onde acoustique.  According to a variant, when the tube forming the delay line is filled with a liquid or semisolid material (gel), the device comprises a window forming a sealed interface between the tube and the chamber, transparent to the wavelength acoustic.
Dans la présente description, une fenêtre est dit « transparente à la longueur d'onde acoustique » si cette fenêtre laisse passer au moins 90% d'une onde acoustique incidente de longueur d'onde donnée.  In the present description, a window is said to be "transparent to the acoustic wavelength" if this window passes at least 90% of an incident acoustic wave of a given wavelength.
Avantageusement, la fenêtre formant l'interface est formée d'un film en matériau inerte chimiquement avec le plus grand nombre de solvants que l'on peut trouver dans les solutions à analyser, par exemple un film en polyéthylène ou PTFE (Polytétrafluoroéthylène), agencé à l'entrée de la cellule d'analyse ou en sortie du tube formant la ligne à retard. En choisissant un film suffisamment fin, typiquement d'épaisseur inférieure à λ/5 avec λ longueur d'onde acoustique, l'interface formée est transparente aux ondes acoustiques.  Advantageously, the window forming the interface is formed of a film of chemically inert material with the greatest number of solvents that can be found in the solutions to be analyzed, for example a film of polyethylene or PTFE (Polytetrafluoroethylene), arranged at the input of the analysis cell or at the outlet of the tube forming the delay line. By choosing a sufficiently thin film, typically of thickness less than λ / 5 with λ acoustic wavelength, the interface formed is transparent to the acoustic waves.
Selon une variante, l'interface entre le tube formant la ligne à retard et la cellule d'analyse, par exemple l'extrémité du tube s'il est solide, ou la fenêtre transparente acoustiquement, peut être recouverte d'une couche suffisamment mince pour être transparente aux ondes et assurant l'immunité chimique avec la solution à analyser. Cette couche peut être obtenue par dépôt par exemple d'un film de PTFE.  According to one variant, the interface between the tube forming the delay line and the analysis cell, for example the end of the tube if it is solid, or the acoustically transparent window, may be covered with a sufficiently thin layer to be transparent to the waves and ensuring chemical immunity with the solution to be analyzed. This layer can be obtained by deposition, for example, of a PTFE film.
De la même manière, la paroi en matériau absorbant de la chambre peut être recouverte sur sa surface en contact avec la solution à analyser d'une couche assurant l'immunité chimique avec la solution à analyser, transparente acoustiquement.  In the same way, the wall of absorbent material of the chamber can be covered on its surface in contact with the solution to be analyzed with a layer providing chemical immunity with the acoustically transparent solution to be analyzed.
Avantageusement, le tube formant la ligne à retard présente une paroi en matériau absorbant à la longueur d'onde acoustique et adapté en impédance avec le matériau dont est rempli le tube. Par exemple, le même matériau absorbant peut être utilisé pour la paroi du tube et le bouchon de fermeture de la chambre.  Advantageously, the tube forming the delay line has a wall of absorbent material at the acoustic wavelength and adapted in impedance with the material of which the tube is filled. For example, the same absorbent material can be used for the wall of the tube and the closure cap of the chamber.
La paroi du tube, si elle faite en matériau absorbant acoustiquement et est adaptée en impédance avec le matériau dont est rempli le tube, permet d'absorber de façon très efficace les émissions non axiales du champ proche et du champ lointain. Il est ainsi possible de réduire au minimum la longueur du tube formant la ligne à retard pour avoir un front d'onde plan dans la région où se situent les électrodes pour la mesure. The wall of the tube, if it is made of acoustically absorbing material and is impedance-matched with the material of which the tube is filled, makes it possible to very effectively absorb the non-axial emissions of the near field and the far field. It is thus possible to to minimize the length of the tube forming the delay line to have a plane wavefront in the region where the electrodes are located for the measurement.
Avantageusement, la chambre de la cellule d'analyse est modulaire et comprend un ensemble de pièces mécaniquement couplées et démontables dont une première pièce de support d'au moins une électrode et une deuxième pièce comprenant le ou les orifïce(s) pour le remplissage et la vidange de la chambre avec la solution à analyser.  Advantageously, the chamber of the analysis cell is modular and comprises a set of mechanically coupled and dismountable parts including a first support part of at least one electrode and a second part comprising the orifices (s) for filling and emptying the chamber with the solution to be analyzed.
Une cellule d'analyse ainsi formée permet notamment de pouvoir changer facilement les électrodes en fonction du solvant ou de l'usure sans avoir à remplacer tout le dispositif. Le démontage des pièces permet aussi un entretien et nettoyage plus facile de chacune des pièces séparément, ce qui permet de minimiser les risques de pollution croisée.  An analysis cell thus formed makes it possible in particular to easily change the electrodes depending on the solvent or wear without having to replace the entire device. Disassembly of parts also allows easier maintenance and cleaning of each part separately, which minimizes the risk of cross-pollution.
Selon une variante, la chambre de la cellule d'analyse comprend en outre une troisième pièce assurant l'interface mécanique avec le module de génération et de mise en forme. Cette pièce pourra porter la fenêtre formant l'interface d'étanchéité avec le tube formant la ligne à retard, lorsqu'elle est nécessaire.  According to one variant, the chamber of the analysis cell further comprises a third part providing the mechanical interface with the generation and shaping module. This piece can carry the window forming the sealing interface with the tube forming the delay line, when it is necessary.
Selon une variante, le volume interne de la chambre présente des dimensions transversales variable, le volume s'élargissant dans le sens de propagation de l'onde acoustique. Cette configuration permet de s'adapter à l'angle de divergence de l'onde acoustique et de limiter les perturbations qui résulteraient de réflexions sur les parois internes de la chambre. Le volume interne peut présenter une forme généralement tronconique.  According to one variant, the internal volume of the chamber has variable transverse dimensions, the volume widening in the direction of propagation of the acoustic wave. This configuration makes it possible to adapt to the angle of divergence of the acoustic wave and to limit the disturbances that would result from reflections on the internal walls of the chamber. The internal volume may have a generally frustoconical shape.
Selon une variante, les pièces formant le module de génération et de mise en forme du train d'ondes acoustiques et les pièces formant la chambre de la cellule d'analyse sont sensiblement à symétrie de révolution, centrées les unes par rapport aux autres. Cette architecture permet de gagner en compacité et d'avoir un positionnement précis et reproductible des pièces les unes par rapport aux autres, permettant de garantir une bonne reproductibilité des mesures.  According to one variant, the parts forming the module for generating and shaping the acoustic wave train and the parts forming the chamber of the analysis cell are substantially symmetrical in their revolution, centered relative to one another. This architecture makes it possible to gain compactness and to have a precise and reproducible positioning of the parts relative to each other, to guarantee a good reproducibility of the measurements.
Avantageusement, la fréquence acoustique de l'onde émise par le module de génération du train d'onde acoustique est comprise entre 300 KHz et 5 MHz, avantageusement de l'ordre du Mégahertz. Cette gamme de fréquence s'avère optimale pour bénéficier d'une courte longueur d'onde acoustique et limiter les dimensions axiales du dispositif, par exemple la distance séparant les électrodes, ou la longueur du tube formant la ligne à retard, sans avoir les limitations des trop hautes fréquences, notamment l'atténuation acoustique due aux nano- objets dans les suspensions par exemple et une tolérance mécanique accrue sur la distance inter-électrode. La durée du train d'ondes est choisie avantageusement suffisamment courte pour limiter la longueur de la ligne à retard mais doit présenter un nombre suffisant d'alternances pour permettre une mesure avec un bon rapport signal à bruit. Typiquement, les déposants ont montré que pour une fréquence acoustique autour du Mégahertz, un train d'ondes comprenant entre 10 et 30 alternances, par exemple autour de 20 alternances, donnait des résultats reproductibles. Advantageously, the acoustic frequency of the wave emitted by the acoustic wave train generation module is between 300 KHz and 5 MHz, advantageously of the order of Megahertz. This frequency range is optimal for benefiting from a short acoustic wavelength and limiting the axial dimensions of the device, for example the distance separating the electrodes, or the length of the tube forming the delay line, without having the limitations. too high frequencies, in particular the acoustic attenuation due to the nano-objects in the suspensions for example and an increased mechanical tolerance on the inter-electrode distance. The duration of the wave train is advantageously chosen short enough to limit the length of the delay line but must have a sufficient number of alternations to allow a measurement with a good signal-to-noise ratio. Typically, the applicants have shown that for an acoustic frequency around the Megahertz, a wave train comprising between 10 and 30 alternations, for example around 20 alternations, gave reproducible results.
Selon une variante, le dispositif comprend en outre un système de mesure de la vitesse du solvant, appelée également vitesse particulaire (ou vitesse des particules du solvant). Le système de mesure de la vitesse du solvant comprend par exemple un hydrophone axial, adapté pour mesurer la pression de l'onde acoustique, à partir de laquelle on peut déduire la vitesse particulaire, par exemple intégré dans la paroi en matériau absorbant de la chambre pour pointer selon l'axe de propagation de l'onde acoustique.  According to one variant, the device further comprises a system for measuring the speed of the solvent, also called particle velocity (or solvent particle velocity). The system for measuring the speed of the solvent comprises, for example, an axial hydrophone adapted to measure the pressure of the acoustic wave, from which the particle velocity can be deduced, for example integrated in the wall of absorbent material of the chamber. to point along the axis of propagation of the acoustic wave.
Selon une variante, deux desdites électrodes sont agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants d'une distance prédéterminée. Cette distance est égale à (2n+ 1)λ/2, où n est un entier positif ou nul et λ la longueur d'onde de l'onde acoustique dans la solution à analyser. Alternativement, l'une des électrodes est une électrode de référence disposée sur la longueur de la cellule et qui permet la mesure d'un potentiel moyen.  According to one variant, two of said electrodes are arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront, spaced a predetermined distance apart. This distance is equal to (2n + 1) λ / 2, where n is a positive integer or zero and λ is the wavelength of the acoustic wave in the solution to be analyzed. Alternatively, one of the electrodes is a reference electrode disposed along the length of the cell and which allows the measurement of a mean potential.
Dans le cas où deux électrodes sont agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants de (2n+ 1)λ/2, il est avantageux de prévoir une distance variable entre deux électrodes, afin par exemple de s'adapter à la longueur d'onde d'émission acoustique dans la solution à analyser et optimiser la sensibilité de la mesure.  In the case where two electrodes are arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront, distant from (2n + 1) λ / 2, it is advantageous to provide a variable distance between two electrodes, in order, for example, to adapt to the acoustic emission wavelength in the solution to be analyzed and optimize the sensitivity of the measurement.
Selon une variante, l'une au moins des électrodes peut être recouverte partiellement d'un matériau isolant électrique de telle sorte que seules les zones au centre du champ du front d'onde acoustique d'analyse soient utiles pour la mesure du potentiel électroacoustique. Les déposants ont montré que cette configuration ne réduit pas la sensibilité mais l'augmente au contraire en supprimant les composantes du signal issues de la détection sur les zones en bord de champ de l'onde acoustique qui peuvent être déphasées par rapport aux composantes du signal issues de la détection au centre du champ.  According to a variant, at least one of the electrodes may be partially covered with an electrical insulating material so that only the zones in the center of the field of the acoustic wavefront of analysis are useful for measuring the electroacoustic potential. Applicants have shown that this configuration does not reduce the sensitivity but rather increases it by removing the signal components from the detection on the edge areas of the acoustic wave that can be out of phase with the signal components from the detection in the center of the field.
Selon une variante, une électrode peut être agencée sur la paroi en matériau absorbant de la chambre, ladite paroi étant déformable axial ement, tandis qu'au moins une autre est immergée dans la solution d'analyse, portée par exemple par une pièce porte-électrode; la cellule d'analyse peut comprendre alors des moyens de pression sur la paroi mobile permettant de déplacer l'électrode selon l'axe de propagation de l'onde acoustique. Cette configuration présente l'avantage d'avoir une distance ajustable entre les électrodes, les électrodes restant sur un même axe parallèle à l'axe de propagation. According to a variant, an electrode may be arranged on the wall of absorbent material of the chamber, said wall being deformable axially, while at least one other is immersed in the analysis solution, carried for example by a support member. electrode; the analysis cell can then comprise pressure means on the movable wall to move the electrode along the axis of propagation of the acoustic wave. This configuration has the advantage of having an adjustable distance between the electrodes, the electrodes remaining on the same axis parallel to the axis of propagation.
Selon une variante, la cellule d'analyse peut comprendre trois électrodes destinées à être immergées dans la solution à analyser, agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde. Une configuration à 3 électrodes permet de gagner en sensibilité en faisant des mesures simultanées entre les électrodes deux à deux. Avantageusement, la distance entre les électrodes est variable.  According to a variant, the analysis cell may comprise three electrodes intended to be immersed in the solution to be analyzed, arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront. A 3-electrode configuration increases sensitivity by making simultaneous measurements between the electrodes two by two. Advantageously, the distance between the electrodes is variable.
Selon un deuxième aspect, la présente demande concerne une méthode de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution d'impédance acoustique donnée comprenant :  According to a second aspect, the present application relates to a method for characterizing the electroacoustic potential of a given acoustic impedance solution comprising:
- la génération et la mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné, à au moins une fréquence acoustique donnée, au moyen d'un module de génération et de mise en forme d'un train d'onde acoustique comprenant un transducteur pour l'émission du train d'onde acoustique et un tube pour la propagation de l'onde acoustique, couplé mécaniquement au transducteur et formant une ligne à retard;  the generation and formatting of an acoustic wave train according to a given propagation axis, at least one given acoustic frequency, by means of a module for generating and shaping a train of acoustic wave comprising a transducer for transmitting the acoustic wave train and a tube for propagation of the acoustic wave, mechanically coupled to the transducer and forming a delay line;
- le remplissage d'une chambre d'une cellule d'analyse au moyen d'un orifice agencé dans la chambre avec la solution à analyser, la chambre étant couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et étant fermée à l'autre extrémité par une paroi en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser ;  filling a chamber of an analysis cell by means of an orifice arranged in the chamber with the solution to be analyzed, the chamber being mechanically coupled at one of its ends to the module for generating and putting into operation forming the acoustic wave train, and being closed at the other end by a wall of absorbent material for the acoustic wave, impedance-matched with the solution to be analyzed;
- la mesure d'un signal électrique entre deux électrodes immergées dans la solution à analyser;  measuring an electrical signal between two electrodes immersed in the solution to be analyzed;
- le traitement du signal électrique pour déterminer l'amplitude et/ou la phase du potentiel électroacoustique de la solution à analyser.  the processing of the electrical signal to determine the amplitude and / or the phase of the electroacoustic potential of the solution to be analyzed.
Selon une variante, la méthode selon le deuxième aspect comprend en outre une mesure de la puissance de l'onde acoustique et/ou de la vitesse du solvant au niveau des électrodes de mesure.  According to a variant, the method according to the second aspect further comprises a measurement of the power of the acoustic wave and / or the speed of the solvent at the level of the measurement electrodes.
A partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique et de la vitesse du solvant, il est possible de déterminer le potentiel électroacoustique par unité de vitesse et d'en déduire par exemple la mobilité électrophorétique. Par exemple, la mesure de la puissance de l'onde acoustique et/ou de la vitesse du solvant est réalisée au moyen d'un hydrophone axial agencé dans la paroi en matériau absorbant de la chambre ; avantageusement, l'hydrophone pointe selon l'axe de propagation de l'onde acoustique. From the amplitude of the electroacoustic potential and the speed of the solvent, it is possible to determine the electroacoustic potential per unit of velocity and to deduce, for example, the electrophoretic mobility. For example, the measurement of the power of the acoustic wave and / or the speed of the solvent is carried out by means of an axial hydrophone arranged in the wall of absorbent material of the chamber; advantageously, the hydrophone points along the axis of propagation of the acoustic wave.
Alternativement, la mesure de la puissance de l'onde acoustique et/ou de la vitesse du solvant peut être réalisée au moyen d'une solution de calibrage adaptée.  Alternatively, the measurement of the power of the acoustic wave and / or the speed of the solvent can be performed by means of a suitable calibration solution.
Selon une variante, une mesure de la longueur d'onde acoustique peut être faite en utilisant deux électrodes, l'une étant mobile selon l'axe de propagation de l'onde acoustique.  According to one variant, a measurement of the acoustic wavelength can be made using two electrodes, one being mobile along the axis of propagation of the acoustic wave.
Selon une variante, la méthode comprend la mesure d'un premier signal électrique entre une première et une deuxième électrode et la mesure d'un deuxième signal électrique entre la première électrode et une troisième électrode, afin de gagner en sensibilité sur la mesure du potentiel électroacoustique.  According to a variant, the method comprises measuring a first electrical signal between a first and a second electrode and measuring a second electrical signal between the first electrode and a third electrode, in order to gain sensitivity on the measurement of the potential. Electroacoustic.
Avantageusement, la méthode comprend l'ajustement de la position d'au moins l'une des électrodes selon l'axe de propagation de l'onde acoustique pour s'adapter à la longueur d'onde d'émission acoustique dans la solution à analyser et optimiser la sensibilité de la mesure.  Advantageously, the method comprises adjusting the position of at least one of the electrodes along the axis of propagation of the acoustic wave to adapt to the acoustic emission wavelength in the solution to be analyzed. and optimize the sensitivity of the measurement.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures suivantes : Figure 1, un exemple de dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution selon un exemple de réalisation ; Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the description, illustrated by the following figures: FIG. 1, an example of a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution according to an exemplary embodiment;
Figure 2, un schéma illustrant le principe de l'acoustophorèse ; Figure 2, a diagram illustrating the principle of acoustophoresis;
Figures 3 et 4, des figures illustrant des variantes d'un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution selon la présente description ; Figures 5 et 6, des courbes montrant le signal électrique détecté en fonction du temps au moyen d'un dispositif selon la présente description, respectivement pour une solution contenant des ions K4S1W12O40 et des ions BaCl2; Figures 3 and 4, figures illustrating variants of a device for characterizing the electroacoustic potential of a solution according to the present description; Figures 5 and 6, curves showing the detected electrical signal as a function of time by means of a device according to the present description, respectively for a solution containing K4S1W12O40 ions and BaCl 2 ions;
Figures 7 et 8, des courbes montrant le signal électrique détecté en fonction du temps au moyen d'un dispositif selon la présente description, respectivement pour une solution colloïdale de particules de silice, et pour une solution colloïdale de même nature mais avec incorporation d'un sel augmentant la conductivité électrique. FIGS. 7 and 8, curves showing the detected electrical signal as a function of time by means of a device according to the present description, respectively for a solution colloidal silica particles, and for a colloidal solution of the same nature but with incorporation of a salt increasing the electrical conductivity.
DESCRIPTION DETAILLEE Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par les mêmes références. Pour des questions de lisibilité des figures, les échelles de taille entre éléments représentés ne sont pas respectées. DETAILED DESCRIPTION In the figures, the identical elements are identified by the same references. For questions of readability of the figures, the size scales between elements represented are not respected.
La figure 1 représente un exemple d'un dispositif selon la présente description adapté pour caractériser le potentiel électroacoustique d'une solution S.  FIG. 1 represents an example of a device according to the present description adapted to characterize the electroacoustic potential of a solution S.
Le dispositif comprend de façon générale un module de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques 100 selon un axe de propagation Δ, une cellule d'analyse 200 et des moyens de traitement électronique 300.  The device generally comprises a module for generating and shaping an acoustic wave train 100 along a propagation axis Δ, an analysis cell 200 and electronic processing means 300.
La cellule d'analyse comprend une chambre 20 destinée à recevoir dans un volume interne 209 de la chambre 20 la solution S à analyser. Dans l'exemple de la figure 1, la chambre comprend un orifice 204 pour le remplissage de la chambre et un orifice 205 pour la vidange de la solution ; la chambre 20 est couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module 10 de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et elle est fermée à l'autre extrémité par une paroi 208 en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser. La cellule d'analyse comprend dans l'exemple de la figure 1 deux électrodes 21, 22 destinées à être immergées dans la solution à analyser, et agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants d'une distance prédéterminée.  The analysis cell comprises a chamber 20 intended to receive in an internal volume 209 of the chamber 20 the solution S to be analyzed. In the example of Figure 1, the chamber comprises an orifice 204 for filling the chamber and an orifice 205 for emptying the solution; the chamber 20 is mechanically coupled at one of its ends to the module 10 for generating and shaping the acoustic wave train, and it is closed at the other end by a wall 208 of absorbent material for the wave acoustic, adapted in impedance with the solution to be analyzed. In the example of FIG. 1, the analysis cell comprises two electrodes 21, 22 intended to be immersed in the solution to be analyzed, and arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront, distant from each other. a predetermined distance.
En fonctionnement, l'onde acoustique créée à une fréquence acoustique donnée et mise en forme par le module de génération et de mise en forme 100 se propage jusqu'à la chambre 20 de la cellule d'analyse contenant la solution S avec des espèces chargées. Comme illustré sur la figure 2, les espèces chargées + et -, présentes dans le solvant, suivent différemment le mouvement oscillatoire du solvant (représentée par l'onde P sur la figure 2) soumis à l'onde ultrasonore en fonction de leurs masses et de leurs coefficients de friction. Pour un électrolyte binaire et si les ions n'ont pas la même densité, les anions (-) et les cations (+) se trouvent séparés, créant un champ électrique E, et à l'échelle de la longueur d'onde acoustique λ, un potentiel électrique ΔΥ, appelé potentiel électroacoustique. La tension crête à crête est mesurable à l'aide d'électrodes plongées dans la solution et séparées par une distance le long de l'axe de propagation de l'onde acoustique égale à (2n+ 1)λ/2, où n est un entier positif ou nul. In operation, the acoustic wave created at a given acoustic frequency and shaped by the generation and shaping module 100 propagates to the chamber 20 of the analysis cell containing the solution S with charged species . As illustrated in FIG. 2, the charged species + and -, present in the solvent, follow differently the oscillatory movement of the solvent (represented by the wave P in FIG. 2) subjected to the ultrasonic wave as a function of their masses and of their friction coefficients. For a binary electrolyte and if the ions do not have the same density, the anions (-) and the cations (+) are separated, creating an electric field E, and at the scale of the acoustic wavelength λ , an electric potential ΔΥ, called electroacoustic potential. The peak-to-peak voltage is measurable by means of electrodes immersed in the solution and separated by a distance along the propagation axis of the acoustic wave equal to (2n + 1) λ / 2, where n is a positive integer or zero.
Selon une variante, les électrodes peuvent comprendre une électrode de mesure et une électrode de référence, disposée par exemple sur la longueur de la cellule d'analyse afin de mesurer un potentiel moyen. Le signal électrique est alors la moitié du signal électrique mesuré avec deux électrodes, tel que décrit précédemment.  According to one variant, the electrodes may comprise a measurement electrode and a reference electrode, arranged for example along the length of the analysis cell in order to measure a mean potential. The electrical signal is then half of the electrical signal measured with two electrodes, as described above.
Dans l'exemple de la figure 1, les électrodes 21, 22 sont connectées chacune à des moyens de traitement électronique 300 au moyen de fils de connexion électrique 31, 32. Les moyens de traitement électronique 300 comprennent notamment un circuit de détection de la réponse électrique contenant un système de filtrage et d'amplification. La détection comprend une mesure différentielle des signaux détectés sur chacune des électrodes, permettant une soustraction du bruit. Elle diffère en ce sens de la détection faite avec une électrode de référence et une électrode de mesure. La réponse électrique enregistrée donne aces à l'amplitude A du potentiel électroacoustique AV ainsi qu'à sa phase Φο. La grandeur caractéristique liée à cette mesure est le potentiel électroacoustique par unité de vitesse, également appelé CVP selon l'abréviation de l'expression anglo-saxonne « Colloïd Vibration Potential » et qui s'obtient en divisant l'amplitude du potentiel électroacoustique par la vitesse vs du solvant, soit CVP =A/vs. A partir du potentiel électroacoustique par unité de vitesse (CVP) et de caractéristiques de la solution, dont par exemple la conductivité, il est ensuite possible de déduire par exemple, en utilisant des modèles connus, des valeurs de mobilité électrophorétique ou de potentiel zêta des espèces chargées dans la solution (voir par exemple A.V. Delgado et al. « Measurement and interprétation of electrokinetic phenomena », Pure Appl. Chem., Vol.77, N°10, pp. 1753-1805, 2005). In the example of FIG. 1, the electrodes 21, 22 are each connected to electronic processing means 300 by means of electrical connection wires 31, 32. The electronic processing means 300 comprise, in particular, a circuit for detecting the response. electrical system containing a filtering and amplification system. The detection comprises a differential measurement of the signals detected on each of the electrodes, allowing a subtraction of the noise. It differs in this sense from the detection made with a reference electrode and a measurement electrode. The recorded electrical response gives aces to the amplitude A of the electroacoustic potential AV as well as to its phase Φο. The characteristic quantity related to this measurement is the electroacoustic potential per unit of velocity, also called CVP according to the abbreviation of the Anglo-Saxon expression "Colloid Vibration Potential", which is obtained by dividing the amplitude of the electroacoustic potential by the velocity v s of the solvent, ie CVP = A / v s . From the electroacoustic potential per unit of velocity (CVP) and the characteristics of the solution, including, for example, the conductivity, it is then possible to deduce, for example, using known models, electrophoretic mobility or zeta potential values of the charged species in the solution (see for example AV Delgado et al., "Measurement and interpretation of electrokinetic phenomena", Pure Appl. Chem., Vol.77, No. 10, pp. 1753-1805, 2005).
Dans l'exemple de la figure 1, le module 100 de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques à la fréquence acoustique choisie pour la mise en œuvre de la méthode comprend un transducteur 10, par exemple un transducteur piézo-électrique et un tube 11 formant une ligne à retard.  In the example of FIG. 1, the module 100 for generating and shaping an acoustic wave train at the acoustic frequency chosen for implementing the method comprises a transducer 10, for example a piezo transducer. -electric and a tube 11 forming a delay line.
La ligne à retard permet de séparer temporellement l'émission et la détection ; en effet il apparaît une très forte perturbation pendant la période d'émission qui compliquerait fortement l'extraction du signal. La dissociation temporelle de la mesure et de l'excitation implique de travailler avec un train d'ondes formant une sinusoïde de N périodes. La longueur de la ligne à retard est choisie en fonction de la longueur d'onde acoustique et du nombre de périodes nécessaires pour faire l'acquisition. The delay line makes it possible to temporally separate the emission and the detection; indeed, there appears a very strong disturbance during the emission period which would greatly complicate the extraction of the signal. The temporal dissociation of measurement and excitation involves working with a sinusoidal wave train of N periods. The length of the line delay is chosen based on the acoustic wavelength and the number of periods required to acquire.
La fréquence de travail est donc un premier paramètre à définir. La gamme des ultrasons est très vaste, cependant les mesures électroacoustiques de la littérature ont été effectuées seulement entre 80 kHz à 18 MHz. A titre d'exemple, la longueur d'onde acoustique dans l'eau pour une fréquence de 100 KHz est de 15 mm ; elle est de 1,5 mm pour une fréquence de 1 MHz et de 0,15 mm pour une fréquence de 10 MHz. Augmenter la fréquence permet de réduire la longueur de la ligne à retard mais aussi les dimensions de la cellule, puisque la distance inter-électrode doit être un multiple de la moitié de la longueur d'onde dans la solution à analyser. Les hautes fréquences permettent également de minimiser les réactions chimiques au niveau des électrodes qui peuvent perturber la mesure électrique et dégrader les électrodes. Cependant la précision sur la séparation des électrodes devient critique à très haute fréquence. Par ailleurs, augmenter la fréquence augmente l'atténuation acoustique due aux nano-objets en solution, qu'il faut alors prendre en compte. Les déposants ont montré qu'un très bon compromis était de choisir une fréquence dans une plage de fréquence comprise entre 300 kHz et 5 MHz. Avec une fréquence de l'ordre du mégahertz par exemple, la distance inter-électrode sera de 0.75 mm minimum. En pratique, on pourra choisir une distance interélectrodes de 2,25 mm correspondant à environ 3λ/2. Ce choix permet de privilégier un volume de la chambre réduit, inférieure à quelques millilitres. Par ailleurs à cette fréquence, les réactions chimiques aux électrodes et l'absorption acoustique restent négligeables dans la majorité des cas.  The working frequency is therefore a first parameter to be defined. The range of ultrasound is very large, however the electroacoustic measurements of the literature have been made only between 80 kHz to 18 MHz. By way of example, the acoustic wavelength in water for a frequency of 100 KHz is 15 mm; it is 1.5 mm for a frequency of 1 MHz and 0.15 mm for a frequency of 10 MHz. Increasing the frequency makes it possible to reduce the length of the delay line but also the dimensions of the cell, since the inter-electrode distance must be a multiple of half the wavelength in the solution to be analyzed. High frequencies also minimize chemical reactions at the electrodes that can disturb the electrical measurement and degrade the electrodes. However the accuracy on the separation of the electrodes becomes critical at very high frequency. In addition, increasing the frequency increases the acoustic attenuation due to nano-objects in solution, which must then be taken into account. Applicants have shown that a very good compromise is to choose a frequency in a frequency range between 300 kHz and 5 MHz. With a frequency of the order of megahertz, for example, the inter-electrode distance will be 0.75 mm minimum. In practice, it will be possible to choose an interelectrode distance of 2.25 mm corresponding to approximately 3λ / 2. This choice makes it possible to favor a volume of the reduced chamber, less than a few milliliters. Moreover, at this frequency, the chemical reactions to the electrodes and the acoustic absorption remain negligible in the majority of cases.
Pour produire une onde acoustique à un mégahertz, des transducteurs de natures et de dimensions différentes peuvent être utilisés. Il s'agit par exemple d'un matériau piézoélectrique qui transforme une excitation électrique en onde de pression.  To produce an acoustic wave at one megahertz, transducers of different types and sizes can be used. This is for example a piezoelectric material which transforms an electric excitation into a pressure wave.
Les transducteurs disponibles dans le commerce présentent des impédances acoustiques variées adaptées à des matériaux différents, métaux (par exemple pour du contrôle non destructif) ou liquides (en général adapté à l'eau). En effet, au niveau d'une interface, c'est la différence d'impédance acoustique de chacun des matériaux constituant l'interface qui contrôle la transmission et la réflexion de l'onde acoustique. Selon une variante, le transducteur est adapté au solide, et la ligne à retard formée par exemple d'un tube en matériau solide, ce qui présente des avantages industriels évidents. Dans ce cas, on cherchera pour le matériau solide dont est formé le tube, un matériau d'impédance la plus proche possible de celle de la solution à analyser, pour limiter les pertes de puissance acoustique. Selon une autre variante, dans le cas de mesures sur des solutions liquides, avec un transducteur adapté à l'eau, on peut minimiser les pertes aux interfaces si on choisit correctement les matériaux ; cela implique une ligne à retard constituée d'eau et donc d'un contenant adéquat. Commercially available transducers have various acoustic impedances suitable for different materials, metals (for example for non-destructive testing) or liquids (generally suitable for water). Indeed, at an interface, it is the difference in acoustic impedance of each of the materials constituting the interface that controls the transmission and reflection of the acoustic wave. According to a variant, the transducer is adapted to the solid, and the delay line formed for example of a tube made of solid material, which has obvious industrial advantages. In this case, we will seek for the solid material which is formed the tube, an impedance material as close as possible to that of the solution to be analyzed, to limit the acoustic power losses. According to another variant, in the case of measurements on liquid solutions, with a transducer adapted to water, one can minimize the losses at the interfaces if the materials are correctly chosen; this implies a delay line consisting of water and therefore of a suitable container.
Une autre caractéristique du transducteur est sa dimension transverse, par exemple le diamètre dans le cas d'un transducteur cylindrique. La dimension transverse contrôle en effet la limite champ proche champ lointain et la divergence de l'onde acoustique émise. Ainsi, dans le cas d'un transducteur adapté à l'eau, les valeurs de distances transducteur-champ lointain sont typiquement de l'ordre de 4 mm, 40 mm et 100 mm pour des diamètres du transducteur respectivement de 5 mm, 15 mm, 25 mm. La divergence de l'onde acoustique pour chacune de ces valeurs de diamètre est respectivement de 42°, 14°, 8°. Dans l'idéal, on recherche une onde acoustique plane au niveau de la zone de mesure. On peut s'en rapprocher avec une zone de mesure située dans le champ lointain et un angle de divergence qui favorise la planéité de l'onde au niveau de la zone de mesure. La longueur de la ligne à retard est donc avantageusement supérieure à cette distance tout en restant proche afin d'éviter de perdre trop de puissance acoustique. En conséquence, le plus petit transducteur semble plus favorable car il permet aussi de diminuer la taille de la cellule. Cependant la ligne à retard est avantageusement assez longue pour pouvoir séparer temporellement émission et détection sachant que la longueur minimale d'un train d'impulsions est gouvernée par le temps de montée de la carte électronique. En pratique, les déposants ont montré qu'une ligne à retard de quatre centimètres au minimum était un bon compromis pour un train d'impulsions comprenant entre 10 et 30 alternances à une fréquence acoustique autour du Mégahertz. Le transducteur piézo-électrique présente selon une variante avantageuse un diamètre externe d'environ 16 mm avec une partie active, c'est à dire la pastille piézo-électrique, de diamètre environ 14 mm. Ce compromis permet d'avoir une distance transducteur-champ lointain d'environ 35 mm et un angle de divergence de 15 degrés qui répondent aux besoins d'une onde acoustique sensiblement plane dans la zone de mesure.  Another characteristic of the transducer is its transverse dimension, for example the diameter in the case of a cylindrical transducer. The transverse dimension indeed controls the far-field near-field limit and the divergence of the transmitted acoustic wave. Thus, in the case of a transducer adapted to water, the values of distances far-field transducer are typically of the order of 4 mm, 40 mm and 100 mm for transducer diameters respectively 5 mm, 15 mm , 25 mm. The divergence of the acoustic wave for each of these diameter values is respectively 42 °, 14 °, 8 °. Ideally, a plane acoustic wave is sought at the measurement zone. It can be approached with a measurement zone located in the far field and a divergence angle that favors the flatness of the wave at the measurement zone. The length of the delay line is therefore advantageously greater than this distance while remaining close to avoid losing too much acoustic power. As a result, the smaller transducer seems more favorable because it also reduces the size of the cell. However, the delay line is advantageously long enough to be able to temporally separate transmission and detection knowing that the minimum length of a pulse train is governed by the rise time of the electronic card. In practice, the applicants have shown that a delay line of at least four centimeters is a good compromise for a pulse train comprising between 10 and 30 alternations at an acoustic frequency around the megahertz. The piezoelectric transducer has, according to an advantageous variant, an outer diameter of approximately 16 mm with an active part, ie the piezoelectric pellet, with a diameter of approximately 14 mm. This compromise makes it possible to have a far-field transducer-distance of about 35 mm and a divergence angle of 15 degrees that meet the needs of a substantially flat acoustic wave in the measurement zone.
La ligne à retard est avantageusement formée d'un tube 11 couplé mécaniquement au transducteur, et rempli d'un matériau 111 adapté en impédance avec la solution à analyser. Avantageusement, la paroi 112 du tube formant la ligne à retard est réalisée en matériau absorbant à la longueur d'onde acoustique et adapté en impédance avec le matériau dont est rempli le tube. Ainsi, le long d'une telle ligne à retard, toutes les ondes acoustiques qui divergent par rapport à l'axe de propagation dans le tube sont absorbées, et par conséquent ne causent pas d'interférences avec le train d'onde principal qui se propage. Le matériau utilisé pour la paroi 112 du tube est avantageusement un matériau présentant un fort coefficient d'atténuation aatt (soit une faible longueur d'atténuation). Les déposants ont montré que le polyuréthane était particulièrement bien adapté, par exemple le produit connu sous le nom d'APTFLEX®, du fait de son très fort coefficient d'atténuation (aatt = 42000 m"1, longueur d'atténuation 24 microns) et de sa très bonne adaptation d'impédance Z avec l'eau (Z = 1,5 106 Pa s m"1). Par exemple, on pourra choisir une paroi en APTFLEX® de quelques millimètres d'épaisseur. The delay line is advantageously formed of a tube 11 mechanically coupled to the transducer, and filled with a material 111 impedance-adapted with the solution to be analyzed. Advantageously, the wall 112 of the tube forming the delay line is made of absorbent material at the acoustic wavelength and adapted in impedance with the material of which the tube is filled. Thus, along such a delay line, all the acoustic waves which diverge with respect to the axis of propagation in the tube are absorbed, and therefore do not cause no interference with the main propagating wave train. The material used for the wall 112 of the tube is advantageously a material having a high attenuation coefficient att (a short attenuation length). Applicants have shown that polyurethane is particularly well suited, for example the product known as APTFLEX®, because of its very high attenuation coefficient (a att = 42000 m- 1 , attenuation length 24 microns ) and its very good impedance matching Z with water (Z = 1.5 10 6 Pa sm -1 ). For example, we can choose an APTFLEX® wall a few millimeters thick.
Dans l'exemple de la figure 1, le tube est rempli d'un liquide, par exemple de l'eau ; le dispositif comprend alors avantageusement une interface 40 assurant l'étanchéité entre le tube 11 et la chambre 20, transparente à la longueur d'onde acoustique. L'interface 40 ferme ainsi le tube à son extrémité. Les déposants ont montré qu'un film en polyéthylène, qui présente une bonne immunité chimique avec la plupart des solvants, constituait un bon compromis pour assurer l'interface d'étanchéité. Le coefficient d'atténuation du polyéthylène est de 50 m"1 et son impédance acoustique de 1,76 106 Pa s m"1. Son impédance est donc bien adaptée à celle de l'eau, ce qui permet d'éviter les réflexions parasites à l'interface, et en choisissant un film suffisamment mince, typiquement inférieur à quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur, l'absorption est négligeable. In the example of Figure 1, the tube is filled with a liquid, for example water; the device then advantageously comprises an interface 40 ensuring the seal between the tube 11 and the chamber 20, transparent to the acoustic wavelength. The interface 40 thus closes the tube at its end. Applicants have shown that a polyethylene film, which has good chemical immunity with most solvents, is a good compromise for providing the sealing interface. The attenuation coefficient of the polyethylene is 50 m -1 and its acoustic impedance of 1.76 10 6 Pa sm -1 . Its impedance is therefore well adapted to that of water, which makes it possible to avoid parasitic reflections at the interface, and by choosing a sufficiently thin film, typically less than a few tenths of a millimeter thick, the absorption is negligible.
L'ensemble ainsi décrit permet d'avoir un train d'onde acoustique dont le front d'onde est approprié pour la mesure. Avantageusement, la puissance acoustique transmise au niveau de la zone de mesure peut être déterminée et la vitesse du solvant déduite de cette mesure afin d'obtenir le CVP, comme défini ci-dessus. Ces mesures peuvent être faites au moyen d'un hydrophone dont une variante de mise en œuvre sera décrite par la suite.  The assembly thus described makes it possible to have an acoustic wave train whose wavefront is appropriate for the measurement. Advantageously, the acoustic power transmitted at the measurement zone can be determined and the speed of the solvent deduced from this measurement in order to obtain the CVP, as defined above. These measurements can be made by means of a hydrophone of which an implementation variant will be described later.
Dans l'exemple de la figure 1, la chambre 20 de la cellule d'analyse est modulaire et comprend un ensemble de pièces assemblables donc interchangeables qui s'emboîtent sur la ligne à retard. La chambre comprend ainsi une première pièce de support 202 d'au moins une électrode (deux dans l'exemple de la figure 1) et une deuxième pièce 203 comprenant les orifices 204 et 205 pour le remplissage et la vidange de la chambre par la solution. La deuxième pièce 203 est avantageusement dotée d'un tuyau d'entrée en bas et d'un tuyau de sortie en haut pour éviter dans la cellule la présence de bulles qui perturbent l'onde acoustique Dans l'exemple de la figure 1, la chambre comprend en outre une troisième pièce 201 assurant l'interface mécanique avec le tube 112 formant la ligne à retard. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la pièce 201 supporte la paroi 40 en polyéthylène destinée à former une interface étanche entre le tube 112 et la chambre. In the example of Figure 1, the chamber 20 of the analysis cell is modular and comprises a set of interchangeable assemblable parts that fit on the delay line. The chamber thus comprises a first support piece 202 of at least one electrode (two in the example of FIG. 1) and a second part 203 comprising the orifices 204 and 205 for filling and emptying the chamber by the solution . The second piece 203 is advantageously provided with an inlet pipe at the bottom and an outlet pipe at the top to prevent the cell from the presence of bubbles which disturb the acoustic wave. In the example of FIG. chamber further comprises a third part 201 providing the mechanical interface with the tube 112 forming the delay line. In the example shown in Figure 1, the part 201 supports the polyethylene wall 40 for forming a sealed interface between the tube 112 and the chamber.
Cette configuration avantageuse permet notamment de remplacer les électrodes facilement, de modifier les matériaux si nécessaire et également de nettoyer facilement le volume interne de la chambre en conservant un montage démontage rapide de la cellule. Selon une variante, les différentes pièces sont à symétrie de révolution, centrées sur la ligne à retard par exemple au moyen de vis de positionnement (non représentées) qui assurent la rigidité du système et le maintien de l'ensemble de façon parfaitement étanche. Cet agencement permet d'effectuer des mesures faibles et parfaitement reproductibles en utilisant un volume de solution d'analyse minimum, typiquement de l'ordre du millilitre. Avantageusement, les pièces ont des diamètres internes croissants pour respecter l'angle de divergence de l'onde acoustique et éviter les perturbations acoustiques liées aux réflexions sur les parois. Il n'est pas nécessaire que ces pièces soient adaptées en impédance avec la solution à analyser car elles ne perturbent pas la propagation de l'onde acoustique du fait de leurs formes. Ainsi, des pièces faites en matériau peu coûteux et facilement usinable, comme le Plexiglas, le PEEK (polyétheréthercétone) ou le PTFE, sont parfaitement adaptées.  This advantageous configuration makes it possible in particular to replace the electrodes easily, to modify the materials if necessary and also to easily clean the internal volume of the chamber while maintaining a rapid disassembly mounting of the cell. According to one variant, the various parts are symmetrical with revolution, centered on the delay line for example by means of positioning screws (not shown) which ensure the rigidity of the system and the maintenance of the assembly in a perfectly sealed manner. This arrangement makes it possible to carry out low and perfectly reproducible measurements by using a minimum volume of analysis solution, typically of the order of one milliliter. Advantageously, the parts have increasing internal diameters to respect the angle of divergence of the acoustic wave and avoid acoustic disturbances related to reflections on the walls. It is not necessary that these parts are impedance-matched with the solution to be analyzed because they do not disturb the propagation of the acoustic wave because of their shapes. Thus, parts made of inexpensive and easily machinable material, such as Plexiglas, PEEK (polyetheretherketone) or PTFE, are perfectly adapted.
Par contre la paroi 208 de la chambre située à l'extrémité opposée à celle qui est couplée avec le tube 112 formant la ligne à retard est en matériau absorbant, d'impédance acoustique adaptée à celle de la solution à analyser. Comme précédemment pour les parois du tube 112, un matériau de type APTFLEX® (polyuréthane) permet avantageusement d'éliminer les réflexions de l'onde acoustique qui perturberaient nécessairement la mesure dans une cellule de petit volume en utilisant des trains d'onde longs.  By against the wall 208 of the chamber located at the end opposite to that which is coupled with the tube 112 forming the delay line is absorbent material, acoustic impedance adapted to that of the solution to be analyzed. As previously for the walls of the tube 112, a material of the APTFLEX® (polyurethane) type advantageously makes it possible to eliminate the reflections of the acoustic wave which would necessarily disturb the measurement in a small-volume cell by using long wave trains.
Selon une variante, l'ensemble des parois de la chambre peuvent comprendre un matériau absorbant, d'impédance acoustique adaptée à celle de la solution à analyser.  According to one variant, all the walls of the chamber may comprise an absorbent material with an acoustic impedance matched to that of the solution to be analyzed.
Comme cela sera montré par la suite, de très bons résultats ont été obtenus avec un dispositif du type de celui décrit sur la figure 1, dispositif modulaire, compact (la longueur totale du dispositif est inférieure à 10 cm) et qui nécessite un volume d'échantillon pour l'analyse inférieur au millilitre.  As will be shown hereinafter, very good results have been obtained with a device of the type of that described in FIG. 1, a modular, compact device (the total length of the device is less than 10 cm) and which requires a volume of sample for analysis below one milliliter.
Comme expliqué précédemment, la mesure du potentiel électroacoustique est faite selon une variante entre deux électrodes (21, 22, figure 1) espacées de (2n+ 1)λ/2, le positionnement relatif des deux électrodes étant précisément ajusté. Les électrodes sont avantageusement situées au milieu de la chambre dans la zone où l'onde acoustique est la plus homogène. Leur dimension (diamètre) est avantageusement faible devant la longueur d'onde. Les électrodes sont avantageusement formées de fils métalliques tendus, avantageusement isolés électriquement hors de la zone centrale de mesure comme cela sera illustré par la suite. Le matériau est par exemple l'Inox, métal très résistant chimiquement et mécaniquement et peu coûteux par rapport aux métaux nobles. Sous forme de fil de diamètre 50 μιη, il est sans effet sur l'onde sonore et permet de conserver une bonne précision sur la mesure. Ainsi, deux fils d'Inox sont avantageusement fixés de part et d'autre de la pièce porte-électrodes 202 dont l'épaisseur fixe l'espace inter électrode, par exemple à 3λ/2. Cette distance est ainsi de 2.25 mm dans le cas d'une solution aqueuse, avec une fréquence acoustique de 1 MHz. En théorie les électrodes pourraient être placées à λ/2 ce qui permettrait de diminuer le volume de l'échantillon, mais le porte-électrode pourrait alors être trop fragile. As explained above, the measurement of the electroacoustic potential is made in a variant between two electrodes (21, 22, FIG. 1) spaced apart from (2n + 1) λ / 2, the relative positioning of the two electrodes being precisely adjusted. The electrodes are advantageously located in the middle of the chamber in the zone where the acoustic wave is the most homogeneous. Their size (diameter) is advantageously low in front of the wavelength. Electrodes are advantageously formed of tensioned metal son, advantageously electrically isolated from the central measurement area as will be illustrated later. The material is, for example, stainless steel, a metal that is very chemically and mechanically resistant and inexpensive compared to noble metals. In the form of 50 μιη diameter wire, it has no effect on the sound wave and makes it possible to maintain good accuracy in the measurement. Thus, two stainless steel wires are advantageously fixed on either side of the electrode holder piece 202 whose thickness fixes the inter-electrode gap, for example at 3λ / 2. This distance is thus 2.25 mm in the case of an aqueous solution, with an acoustic frequency of 1 MHz. In theory the electrodes could be placed at λ / 2 which would reduce the volume of the sample, but the electrode holder could then be too fragile.
Comme précisément décrit, les électrodes sont reliées aux moyens de traitement électronique 300 au moyen de fils de connexion 31 , 32, par exemple des fils de connexion de type coaxiaux à très faible bruit. Les moyens électronique 300 comprennent notamment un amplificateur différentiel sélectif qui présente une bande passante assez étroite centrée sur la fréquence de l'onde acoustique, par exemple un mégahertz, un gain élevé, par exemple un gain réglable entre 1000 et 4000, une haute impédance d'entrée, le tout à faible bruit.  As precisely described, the electrodes are connected to the electronic processing means 300 by means of connection wires 31, 32, for example very low noise coaxial type connection wires. The electronic means 300 comprise in particular a selective differential amplifier which has a fairly narrow bandwidth centered on the frequency of the acoustic wave, for example a megahertz, a high gain, for example an adjustable gain between 1000 and 4000, a high impedance of entry, all low noise.
Les figures 3 et 4 représentent des variantes d'un dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique selon la présente description, comprenant respectivement 2 et 3 électrodes, l'une de ces électrodes étant agencée sur la paroi 208 en matériau absorbant.  FIGS. 3 and 4 show variants of a device for characterizing the electroacoustic potential according to the present description, comprising respectively 2 and 3 electrodes, one of these electrodes being arranged on the wall 208 of absorbing material.
Dans ces exemples, la chambre est formée d'une seule pièce porte-électrode 202 qui comprend également les orifices pour le remplissage et la vidange de la chambre. Alternativement, un arrangement de la chambre avec plusieurs pièces interchangeables tel que décrit précédemment est également possible. Par ailleurs, dans cet exemple, le tube 1 1 formant la ligne à retard est formé d'un matériau solide, par exemple du quartz ou un matériau polymère, enrobé d'une paroi 112 en matériau absorbant, adapté en impédance avec le matériau solide dont est formé le tube. Ainsi, il n'est pas nécessaire dans cet exemple d'avoir une interface d'étanchéité, la chambre étant avantageusement fermée par le tube lui-même couplé mécaniquement à la chambre, éventuellement au moyen de pièces de centrage et de fixation (non représentées). Il est possible de prévoir à l'extrémité du tube en contact avec le volume intérieur de la chambre une couche 115 d'un matériau présentant une bonne immunité chimique avec les solvants dont peut être constitué la solution à analyser. Cette couche est par exemple un dépôt de PTFE suffisamment fin pour ne pas introduire de perturbations de l'onde acoustique se propageant. Alternativement, dans ces exemples, si le tube est rempli d'un liquide ou d'un semi- solide, une paroi d'étanchéité peut être prévue, comme décrit précédemment. In these examples, the chamber is formed of a single electrode holder part 202 which also includes the orifices for filling and emptying the chamber. Alternatively, an arrangement of the chamber with several interchangeable parts as described above is also possible. Furthermore, in this example, the tube 1 1 forming the delay line is formed of a solid material, for example quartz or a polymeric material, coated with a wall 112 of absorbent material, adapted in impedance with the solid material of which the tube is formed. Thus, it is not necessary in this example to have a sealing interface, the chamber being advantageously closed by the tube itself mechanically coupled to the chamber, possibly by means of centering and fixing parts (not shown ). It is possible to provide at the end of the tube in contact with the inner volume of the chamber a layer 115 of a material having good chemical immunity with the solvents which can be made of the solution to be analyzed. This layer is for example a deposit of PTFE sufficiently fine not to introduce disturbances of the acoustic wave propagating. Alternatively, in these examples, if the tube is filled with a liquid or semisolid, a sealing wall may be provided, as previously described.
Le dispositif comprend en outre dans ces exemples des moyens d'actionnement 25, par exemple un moteur pas à pas, permettant d'appliquer une pression sur la paroi 208 supportant l'une des électrodes, référencée 23 sur les figures.  The device further comprises in these examples actuating means 25, for example a stepping motor, for applying a pressure on the wall 208 supporting one of the electrodes, referenced 23 in the figures.
Ainsi comme cela apparaît sur la figure 3, cette configuration avantageuse permet d'ajuster très précisément la distance inter-électrode entre une électrode fixe 21 et l'électrode mobile 23. Avec cet arrangement, l'électrode mobile se déplace le long de l'axe de propagation de l'onde acoustique Δ ; il n'y a donc pas de risque de perturbations de la mesure qui serait dues à un décalage d'une des électrodes en bord du cham de l'onde acoustique. La géométrie de la paroi 208 déformable axialement permet avantageusement un positionnement précis et un débattement de l'ordre d'au moins une demi-longueur d'onde, tout en maintenant l'étanchéité de la chambre. Par exemple, comme illustré sur les figures 3 et 4, la paroi 208 peut présenter une forme de chapeau « haut de forme » plein avec une épaisseur plus grande au milieu et plus fine sur les bords.  Thus, as shown in FIG. 3, this advantageous configuration makes it possible to very precisely adjust the inter-electrode distance between a fixed electrode 21 and the moving electrode 23. With this arrangement, the moving electrode moves along the propagation axis of the acoustic wave Δ; there is therefore no risk of disturbances of the measurement which would be due to a shift of one of the electrodes in edge of the cham of the acoustic wave. The geometry of the axially deformable wall 208 advantageously allows precise positioning and deflection of the order of at least half a wavelength, while maintaining the tightness of the chamber. For example, as illustrated in FIGS. 3 and 4, the wall 208 may have a solid "top-hat" shape with a greater thickness in the middle and thinner on the edges.
Dans l'exemple de la figure 3, l'électrode fixe 21 qui s'étend à travers la chambre est recouverte partiellement d'un revêtement 211 en matériau isolant électrique, par exemple un vernis isolant polymérisé ou un film de silicone, l'électrode étant laissée sans revêtement dans la zone de mesure correspondant au centre du champ de l'onde acoustique. Cet arrangement particulier permet de réaliser une détection limitée au centre du champ, là où l'onde acoustique est la plus uniforme/ plane ; on supprime ainsi l'effet des défauts dimensionnels ou géométriques éventuels des électrodes qui tendent à moyenner spatialement la valeur du potentiel et donc a réduire le rapport signal à bruit.  In the example of FIG. 3, the fixed electrode 21 which extends through the chamber is partially covered with a coating 211 of electrical insulating material, for example a polymerized insulating varnish or a silicone film, the electrode being left uncoated in the measurement zone corresponding to the center of the field of the acoustic wave. This particular arrangement allows for limited detection at the center of the field, where the acoustic wave is the most uniform / flat; this eliminates the effect of any dimensional or geometric defects of the electrodes which tend to spatially average the value of the potential and thus reduce the signal-to-noise ratio.
Dans l'exemple de la figure 3 est également représenté un hydrophone 50 intégré dans la paroi en matériau absorbant 208 de la chambre pour pointer selon l'axe de propagation Δ de l'onde acoustique. Comme précédemment expliqué, l'hydrophone permet un contrôle au cours de la mesure de la puissance de l'onde acoustique. Il permet ainsi de mesure la vitesse du solvant. Dans le cas de la présence d'une électrode 23 sur la paroi 208 en matériau absorbant, il est possible de décaler l'hydrophone légèrement de l'axe de propagation de l'onde acoustique.  In the example of Figure 3 is also shown a hydrophone 50 integrated in the wall of absorbent material 208 of the chamber to point along the axis of propagation Δ of the acoustic wave. As previously explained, the hydrophone allows a control during the measurement of the power of the acoustic wave. It thus makes it possible to measure the speed of the solvent. In the case of the presence of an electrode 23 on the wall 208 of absorbent material, it is possible to shift the hydrophone slightly from the axis of propagation of the acoustic wave.
Le dispositif représenté sur la figure 4 montre un exemple avec 3 électrodes 21, 22, 23, l'une étant comme dans l'exemple précédent, mobile selon l'axe de propagation de l'onde acoustique (électrode 23). Avec 3 électrodes, il est possible de faire simultanément deux mesures du potentiel électroacoustique, et de gagner en sensibilité. Pour cela, les électrodes sont agencées de telle sorte à présenter deux distances inter-électrodes égales à (2n+ 1)λ/2.The device represented in FIG. 4 shows an example with 3 electrodes 21, 22, 23, one being as in the preceding example, mobile along the axis of propagation of the acoustic wave (electrode 23). With 3 electrodes, it is possible to make two measures of the electroacoustic potential, and to gain in sensitivity. For this, the electrodes are arranged so as to have two inter-electrode distances equal to (2n + 1) λ / 2.
Les électrodes sont comme précédemment reliées aux moyens de traitement électronique 300 par des fils de connexion 31 - 33. Avantageusement, les électrodes immergées sont partiellement recouvertes comme précédemment, d'un revêtement isolant électrique, respectivement 211 , 221. The electrodes are as previously connected to the electronic processing means 300 by connection son 31 - 33. Advantageously, the immersed electrodes are partially covered as previously, with an electrical insulating coating, respectively 211, 221.
Les figures 5 et 6 représentent des mesures de potentiel électroacoustique obtenues avec un dispositif du type de la figure 1. Les courbes sont obtenues respectivement avec une solution de K4S1W12O40 (silicotungstate de potassium) de pH 4,2 et une solution de BaCl2 (chlorure de baryum). Le volume de la solution à analyser est inférieur à 4 millilitres. La fréquence de l'onde acoustique est de un mégahertz et le train d'impulsions comprend 18 oscillations formant un train d'impulsions de 18 μβεα FIGS. 5 and 6 represent electroacoustic potential measurements obtained with a device of the type of FIG. 1. The curves are obtained respectively with a solution of K4S1W12O40 (potassium silicotungstate) of pH 4.2 and a solution of BaCl 2 (chloride barium). The volume of the solution to be analyzed is less than 4 milliliters. The frequency of the acoustic wave is one megahertz and the pulse train comprises 18 oscillations forming a pulse train of 18 μβεα
Il est remarquable de noter que même avec des ions de faible masse (BaCl2), on obtient un signal parfaitement exploitable pour la mesure de la mobilité électrophorétique. It is remarkable to note that even with low mass ions (BaCl 2 ), a perfectly exploitable signal is obtained for the measurement of electrophoretic mobility.
On a pu déduire ainsi à partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique représentée sur le courbe de la figure 5 une mobilité électrophorétique de 5.2 +/- 0.1 xlO^mV'V1 pour la solution de K4SiWi204o. It has been inferred as well from the amplitude of the electroacoustic potential shown in the curve of Figure 5 an electrophoretic mobility of 5.2 +/- 0.1 mV xlO ^ 'V 1 for K4SiWi 2 04O solution.
La courbe obtenue permet aussi de déterminer la phase du potentiel électroacoustique. The curve obtained also makes it possible to determine the phase of the electroacoustic potential.
Pour cela, on peut par exemple considérer le signe du potentiel après un temps donné à partir du début du signal, correspondant à un nombre donné de périodes du train de l'onde électroacoustique. For this, one can for example consider the sign of the potential after a given time from the beginning of the signal, corresponding to a given number of periods of the train of the electroacoustic wave.
Les figures 7 et 8 représentent des mesures de potentiel électroacoustique obtenues également avec un dispositif du type de la figure 1. Cette fois-ci, les courbes sont obtenues avec une solution colloïdale de particules de silice (ludox®) de concentration 0.5 % wt en masse. La courbe de la figure 7 est obtenue avec une solution de conductivité 0.0072 s/m; Le volume de la solution à analyser est inférieur à 4 millilitres. La fréquence de l'onde acoustique est de un mégahertz et le train d'impulsions comprend 18 oscillations formant un train d'impulsions de 18 μβεΰ. La figure 8 représente une courbe obtenue avec la même solution colloïdale mais dans laquelle on a ajouté un sel (KO) pour modifier la conductivité de la solution (conductivité 0.15 s/m).  FIGS. 7 and 8 represent measurements of electroacoustic potential also obtained with a device of the type of FIG. 1. This time, the curves are obtained with a colloidal solution of silica particles (ludox®) of concentration 0.5% wt in mass. The curve of FIG. 7 is obtained with a conductivity solution 0.0072 s / m; The volume of the solution to be analyzed is less than 4 milliliters. The frequency of the acoustic wave is one megahertz and the pulse train comprises 18 oscillations forming a pulse train of 18 μβεΰ. FIG. 8 represents a curve obtained with the same colloidal solution but in which a salt (KO) has been added to modify the conductivity of the solution (conductivity 0.15 s / m).
Comme prévu par les modèles théoriques, l'amplitude du potentiel électroacoustique dans 1 solution de forte conductivité est nettement plus faible (facteur 30 sur l'amplitude); cependant, on obtient à nouveau un signal parfaitement exploitable pour la mesure de la mobilité électrophorétique. As predicted by the theoretical models, the amplitude of the electroacoustic potential in the solution of high conductivity is much lower (factor 30 on the amplitude); however, a perfectly exploitable signal is again obtained for the measurement of electrophoretic mobility.
On a pu déduire ainsi à partir de l'amplitude du potentiel électroacoustique représentée sur les courbes des figures 7 et 8 une mobilité électrophorétique de 2.5 +/- 0.05 xlO^mV'V1 pour la solution de ludox® sans KO et de 2.4 +/- 0.35 xlO^mV'V1 pour la solution de ludox® avec KCl. It has been inferred as well from the amplitude of the electro-potential curves shown in Figures 7 and 8 an electrophoretic mobility of 2.5 +/- 0.05 xlO ^ mV 'V 1 for Ludox® solution without KO and 2.4+ / - 0.35 xlO ^ mV 'V 1 for the solution of Ludox® with KCl.
Bien que décrite à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, le dispositif et la méthode de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution selon l'invention comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent.  Although described through a number of detailed exemplary embodiments, the device and the method for characterizing the electroacoustic potential of a solution according to the invention comprise various variants, modifications and improvements which will become obvious to the skilled person. the art, it being understood that these various variants, modifications and improvements are within the scope of the invention, as defined by the following claims.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution, adapté à la caractérisation d'une solution d'impédance acoustique donnée, comprenant : A device for characterizing the electroacoustic potential of a solution, adapted to the characterization of a given acoustic impedance solution, comprising:
- Un module (100) de génération et de mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné (Δ), à au moins une fréquence acoustique donnée comprenant un transducteur (10) pour l'émission du train d'onde acoustique et un tube (11) pour la propagation de l'onde acoustique, couplé mécaniquement au transducteur et formant une ligne à retard; A module (100) for generating and shaping an acoustic wave train according to a given propagation axis (Δ), at least one given acoustic frequency comprising a transducer (10) for transmitting the train; an acoustic wave and a tube (11) for propagation of the acoustic wave, mechanically coupled to the transducer and forming a delay line;
Une cellule d'analyse (200) comprenant: o Une chambre (20) destinée à recevoir la solution à analyser (S), comprenant au moins un orifice (204, 205) pour le remplissage et la vidange de la chambre par la solution, la chambre étant couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération du train d'onde acoustique, et étant fermée à l'extrémité opposée par une paroi en matériau absorbant (208) pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser; o Au moins deux électrodes (21, 22, 23) destinées à être immergées dans la solution à analyser, des moyens de traitement électronique (300) permettant de déterminer à partir d'un signal électrique mesuré entre les électrodes, l'amplitude et/ou la phase du potentiel électroacoustique de la solution. An analysis cell (200) comprising: a chamber (20) for receiving the solution to be analyzed (S), comprising at least one orifice (204, 205) for filling and emptying the chamber with the solution, the chamber being mechanically coupled at one of its ends to the acoustic wave train generation module, and being closed at the opposite end by a wall of absorbent material (208) for the acoustic wave, impedance-adapted with the solution to be analyzed; o At least two electrodes (21, 22, 23) intended to be immersed in the solution to be analyzed, electronic processing means (300) for determining from an electrical signal measured between the electrodes, the amplitude and / or the phase of the electroacoustic potential of the solution.
Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le tube formant la ligne à retard présente une paroi (112) en matériau absorbant à la longueur d'onde acoustique et est rempli d'un matériau donné (111), le matériau absorbant formant la paroi (112) du tube étant adapté en impédance avec le matériau (111) dont est rempli le tube. Device according to Claim 1, in which the tube forming the delay line has a wall (112) of absorbent material at the acoustic wavelength and is filled with a given material (111), the absorbent material forming the wall ( 112) of the tube being impedance-adapted with the material (111) of which the tube is filled.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tube étant rempli d'un matériau liquide ou semi-solide, le dispositif comprend une fenêtre (40) formant une interface étanche entre le tube (11) et la chambre (20), transparente à la longueur d'onde acoustique. Device according to any one of the preceding claims, wherein the tube being filled with a liquid or semi-solid material, the device comprises a window (40) forming a sealed interface between the tube (11) and the chamber (20) , transparent to the acoustic wavelength.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre (20) de la cellule d'analyse est modulaire et comprend un ensemble de pièces mécaniquement couplées et démontables dont une première pièce de support (202) d'au moins une électrode et une deuxième pièce (203) comprenant ledit orifice pour le remplissage de la chambre par la solution. 4. Device according to any one of the preceding claims, wherein the chamber (20) of the analysis cell is modular and comprises a set of mechanically coupled and dismountable parts including a first support part (202) of at least an electrode and a second piece (203) including said orifice for filling the chamber with the solution.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le volume interne (209) de la chambre présente des dimensions transversales variable, le volume s'élargissant dans le sens de propagation de l'onde acoustique. 5. Device according to any one of the preceding claims, wherein the internal volume (209) of the chamber has variable transverse dimensions, the volume widening in the direction of propagation of the acoustic wave.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fréquence acoustique est de l'ordre du Mégahertz. 6. Device according to any one of the preceding claims, wherein the acoustic frequency is of the order of Megahertz.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un hydrophone (50) intégré dans la paroi en matériau absorbant (210) de la chambre. 7. Device according to any one of the preceding claims, further comprising a hydrophone (50) integrated in the wall of absorbent material (210) of the chamber.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une des électrodes est recouverte partiellement d'un matériau isolant électrique (211), de telle sorte que seules les zones au centre du champ du font d'onde acoustique d'analyse soient utiles pour la mesure du potentiel électroacoustique. 8. Device according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the electrodes is partially covered with an electrically insulating material (211), so that only the zones in the center of the field of the acoustic wave fon analysis are useful for measuring the electroacoustic potential.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel deux électrodes au moins sont agencées dans des plans perpendiculaires à l'axe de propagation du front d'onde, distants d'une distance prédéterminée. 9. Device according to any one of the preceding claims, wherein at least two electrodes are arranged in planes perpendicular to the propagation axis of the wavefront, spaced a predetermined distance.
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel la distance entre lesdites électrodes est variable. 10. Device according to claim 9, wherein the distance between said electrodes is variable.
11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel la paroi en matériau absorbant (208) de la chambre est déformable axialement, une électrode (23) est agencée sur la paroi en matériau absorbant (208) et la cellule d'analyse comprend des moyens de pression (25) sur la paroi en matériau absorbant (208) permettant de déplacer l'électrode selon l'axe de propagation de l'onde acoustique (Δ). Méthode de caractérisation du potentiel électroacoustique d'une solution d'impédance acoustique donnée comprenant : 11. Device according to claim 10, wherein the wall of absorbent material (208) of the chamber is axially deformable, an electrode (23) is arranged on the wall of absorbent material (208) and the analysis cell comprises means pressure device (25) on the wall of absorbent material (208) for moving the electrode along the axis of propagation of the acoustic wave (Δ). A method of characterizing the electroacoustic potential of a given acoustic impedance solution comprising:
- la génération et la mise en forme d'un train d'ondes acoustiques selon un axe de propagation donné, à au moins une fréquence acoustique donnée, au moyen d'un module de génération et de mise en forme d'un train d'onde acoustique comprenant un transducteur (10) pour l'émission du train d'onde acoustique et un tube (1 1) pour la propagation de l'onde acoustique, couplé mécaniquement au transducteur et formant une ligne à retard;  the generation and formatting of an acoustic wave train according to a given propagation axis, at least one given acoustic frequency, by means of a module for generating and shaping a train of acoustic wave comprising a transducer (10) for transmitting the acoustic wave train and a tube (1 1) for propagation of the acoustic wave, mechanically coupled to the transducer and forming a delay line;
- le remplissage d'une chambre d'une cellule d'analyse au moyen d'un orifice agencé dans la chambre avec la solution à analyser, la chambre étant couplée mécaniquement à l'une de ses extrémités au module de génération et de mise en forme du train d'onde acoustique, et étant fermée à l'autre extrémité par une paroi en matériau absorbant pour l'onde acoustique, adapté en impédance avec la solution à analyser ;  filling a chamber of an analysis cell by means of an orifice arranged in the chamber with the solution to be analyzed, the chamber being mechanically coupled at one of its ends to the module for generating and putting into operation forming the acoustic wave train, and being closed at the other end by a wall of absorbent material for the acoustic wave, impedance-matched with the solution to be analyzed;
- la mesure d'un signal électrique entre deux électrodes immergées dans la solution à analyser;  measuring an electrical signal between two electrodes immersed in the solution to be analyzed;
- le traitement du signal électrique pour déterminer l'amplitude du potentiel électroacoustique de la solution à analyser.  the processing of the electrical signal to determine the amplitude of the electroacoustic potential of the solution to be analyzed.
Méthode selon la revendication 12, comprenant en outre l'ajustement de la position d'au moins l'une des électrodes selon l'axe de propagation de l'onde acoustique. The method of claim 12, further comprising adjusting the position of at least one of the electrodes along the axis of propagation of the acoustic wave.
Méthode selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, comprenant en outre une mesure de la puissance et/ou de la vitesse du solvant au niveau des électrodes de mesure. The method of any of claims 12 or 13, further comprising measuring the power and / or velocity of the solvent at the measurement electrodes.
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