Author: Bruno Dupont
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Author: Bruno Dupont
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Languages : fr
Pages : 116

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L'ETUDE EST COMPOSEE DE TROIS PARTIES: UNE PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A LA DESCRIPTION THEORIQUE CLASSIQUE ET SEMI-CLASSIQUE DES PHENOMENES MIS EN JEU LORS DE L'INTERACTION ENTRE UN RAYONNEMENT (LASER) ET DE LA MATIERE DIELECTRIQUE OU CONDUCTRICE. UNE SECONDE PARTIE TRAITE DE LA TRANSFORMATION OPTIQUE-THERMIQUE-ACOUSTIQUE DANS LAQUELLE L'ENERGIE ELECTROMAGNETIQUE SE TRANSFORME EN CHALEUR, QUI, DU FAIT DU FORT GRADIENT DE TEMPERATURE, CREE UNE SOURCE DE DILATATION EN SURFACE ENGENDRANT DES ULTRASONS DANS LE MILIEU. LES ULTRASONS, REFLECHIS SUR LES PAROIS DU MILIEU ENGENDRENT DES PHENOMENES DE RESONANCE LIES A LA GEOMETRIE DU MILIEU. L'ANALYSE DU SIGNAL RECUEILLI PAR SONDE INTERFEROMETRIQUE NOUS RENSEIGNE SUR LA GEOMETRIE ET LES DEFAUTS DU MILIEU. UNE DERNIERE PARTIE PRESENTE UN MODELE EXPLIQUANT LA GENERATION D'ONDES ACOUSTIQUES PAR CHOC LASER DANS UN MILIEU VIVANT, PRODUISANT UNE EVOLUTION OU MEME UNE DESTRUCTION DE CES CELLULES

Author: Sophie Faure
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Languages : fr
Pages : 158

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L'objectif de ce travail est de mieux appréhender les mécanismes thermo-radiatifs intervenant dans le frittage laser en phase solide. L'interaction entre le rayonnement d'un laser Nd-YAG et des matériaux transparents à 1,064 μm, comme l'alumine ou une fritte de verre, est étudiée, en particulier l'absorption et la réflexion du rayonnement par la poudre. Un élément absorbant vers 1μm, tel le fer, est ajouté, par dopage du verre et par mélange ou enrobage de l'alumine. Deux approches complémentaires sont menées : l'une expérimentale, sur poudres avec un spectromètre muni d'une sphère d'intégration et sur matériaux homogènes de même composition, dans le cas des verres, afin d'obtenir leurs indices de réfraction n et d'extinction κ; l'autre numérique, grâce à une simulation par la méthode de Monte-Carlo et un modèle à n flux, qui permet d'étudier l'influence de divers paramètres et de calculer l'énergie absorbée dans chaque grain. Enfin, l'aspect thermique est abordé

Author: Pascal Fouillat (professeur d'électronique)
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Languages : fr
Pages : 213

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UNE MODELISATION APPROFONDIE DE L'INTERACTION LASER-SEMICONDUCTEUR PERMET L'ETUDE DE L'INFLUENCE DES PARAMETRES PHYSIQUES ET TECHNOLOGIQUES SUR L'EFFET PHOTOELECTRIQUE INDUIT. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SUR LA LOCALISATION ET LA CARACTERISATION DES STRUCTURES BIPOLAIRES PARASITES INHERENTES A LA TECHNOLOGIE CMOS SONT CONFIRMES SIMULATION ELECTRIQUE. UNE SECONDE APPLICATION DEMONTRE LA FAISABILITE D'UNE ANALYSE D'ETATS LOGIQUES INTERNES SANS CONTACT DANS LES CIRCUITS INTEGRES. LE BANC DE TEST PAR FAISCEAU LASER EST COMPARE AUX AUTRES TECHNIQUES DE TEST SANS CONTACT ET SES PERSPECTIVES D'EVOLUTION SONT EVALUEES

Author: Benjamin Javaudin
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Languages : fr
Pages : 187

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La mesure de champs de température sans contact, basée sur l'analyse de la luminance de la scène observée avec une caméra infrarouge, s'avère précieuse pour optimiser, contrôler des procédés et anticiper l'endommagement des matériaux observés. La principale problématique de ces méthodes passives est qu'elles impliquent une connaissance a priori de l'émissivité des surfaces en présence, qui sont sujettes à des évolutions, en particulier à haute température. La thermoréflectométrie est une méthode active de mesure de champs de température vraie sans connaissance a priori de l'émissivité de la surface du matériau. Cette dernière est mesurée en ligne de manière indirecte par une mesure de la réflectivité bidirectionnelle complétée par un modèle de fonction de diffusion dont les paramètres sont identifiés. La contribution de cette thèse est la proposition de modèles physiques de fonction de diffusion basés sur la description de l'interaction rayonnement/matière à la surface d'un matériau métallique. La démarche consiste à identifier les modèles issus de l'optique géométrique et/ou ondulatoire, ainsi que leur domaine d'application, et d'extrapoler leur application à des surfaces décrites statistiquement selon leurs paramètres de rugosité pour simuler la fonction de distribution des réflectivités (BRDF). A partir de cette grandeur est calculée la fonction de diffusion spectrale, intervenant en thermoréflectométrie. Ensuite, ces modèles sont validés à partir de mesures de rugosité et de mesures spectrométriques, sur un domaine spectral du proche au moyen infrarouge, ceci sur des matériaux métalliques couvrant une large gamme de comportements optiques. Dans une seconde étape, ces modèles sont introduits dans le système de thermoréflectométrie polychromatique, et l'évaluation de l'apport pour la mesure de température et du suivi potentiel de l'état de surface est menée. Cette validation est conduite à la fois sur des données de simulations issues de multiples caractérisations des matériaux et sur des données expérimentales issues de mesures acquises sur un banc dédié. Les résultats révèlent le bien fondé et la pertinence de la démarche et du système développé. Enfin ils ouvrent des perspectives pour le suivi "in-situ" de l'évolution de l'état de surface des matériaux via l'identification des paramètres des modèles physiques de la fonction de diffusion.

Author: Tanguy Amodeo
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Languages : fr
Pages : 191

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Depuis plusieurs années, les industries concernées par la production et l’utilisation de nanoparticules manufacturées sont en plein essor. De telles activités peuvent présenter des risques, accidentels ou chroniques, liés notamment à l’exposition des personnels aux nanoparticules. Dans ce contexte, il devient nécessaire de disposer de moyens de mesure adaptés à ces polluants émergents. Ainsi, l’utilisation d’une technique de mesure basée sur la spectroscopie de plasma induit par laser a été proposée. En effet, la technique LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) permet de réaliser des mesures en temps réel, in situ et sans étape de prélèvement. Ce travail de thèse avait pour objectif de caractériser l’interaction des particules avec un plasma induit par laser puis, d’évaluer la pertinence de cette approche pour la détection de nanoparticules manufacturées. Des expériences de spectroscopie d’émission ont permis d’étudier l’influence de nombreux paramètres sur le signal LIBS (eg la taille, la concentration et la nature chimique des particules, le gaz environnant, l’énergie et la longueur d’onde du laser). Couplées à des études d’imagerie spectrale, ces expériences ont permis de mieux comprendre les processus physiques ayant lieu au sein du plasma comme la vaporisation et la répartition de la matière. Ainsi, l’indépendance de la réponse analytique en fonction de la taille des particules, dans une gamme de taille s’échelonnant de 40 nm à 1 μm, a été démontrée. Ces études ont également mis en avant les mécanismes physiques jouant un rôle dans la cinétique du rayonnement d’émission atomique. Elles ont montré également que l’augmentation de la concentration de nanoparticules influence certains paramètres physiques du plasma tels que sa forme, sa température et sa densité électronique. Enfin, les limites de détection de la méthode ont été évaluées et comparées aux valeurs réglementaires d’exposition des travailleurs. Par ailleurs, en se basant sur ces études, des expériences LIBS ont été menées au sein d’un procédé de fabrication préindustriel de nanopoudres de Carbure de Silice. Les résultats ont montré que la technique LIBS est capable de mesurer in situ et en temps réel l’évolution des rapports atomiques (Si/C) produits. Ainsi, ce travail a permis de confirmer la pertinence de l’utilisation de la technique LIBS pour la sécurisation des procédés de production de nanoparticules ; d’une part comme moyen de détection de leur présence en ambiance de travail et, d’autre part, comme outil de surveillance de la composition atomique des nanomatériaux produits.

Author: Patrick Callet
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Languages : fr
Pages : 278

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Le cadre général de ce travail se situe principalement au niveau de la modélisation de l'interaction locale du rayonnement visible avec la matière. La visualisation réaliste en infographie n'est possible que si les lois de la physique (classique) sont utilisées. Cette mise en œuvre des lois connues des physiciens a été faite avec le souci permanent de la recherche des données pertinentes de la modélisation (indice de réfraction complexe systématique, par exemple). Plusieurs modèles sont proposés dans un ordre de complexité croissante. La réflexion métallique est complètement décrite et illustrée sans l'approximation de Cook sur les facteurs de Fresnel et le calcul est plus rapide pour un résultat nettement meilleur. La description des milieux homogènes ne posant pas de problèmes les milieux diffusants pigmentés et colorés sont décrits puis modélisés, d'abord la diffusion simple selon Rayleigh et Mie, puis la diffusion multiple qui assure la connexion avec les théories de l'interaction globale du rayonnement avec la matière. Les domaines d'application aux milieux diffusants opaques ont été représentés sur un exemple historique reconstitué. La modélisation de la rugosité des interfaces est prise en compte dans tous les modèles ; un modèle interférentiel à couche superficielle est proposé pour tenir compte d'effets de surface rencontrés dans les matériaux réels, ce modèle fonctionne quelle que soit l'épaisseur de la couche superficielle et est en quelque sorte une généralisation des résultats précédents. Une vingtaine d'images en couleur illustre les aspects importants des modèles mis en œuvre dans un algorithme de lancer de rayons distribué.

Author: CARLOS.. REGO DE OLIVEIRA
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DANS LE CADRE D'UNE ACTION AYANT POUR OBJECTIF L'OPTIMISATION ET LE CONTROLE DU PROCESS LASER EN VUE D'APPLICATIONS EN TRAITEMENTS SUPERFICIELS, LA PRESENTE ETUDE A ETE PLUS SPECIALEMENT CONSACREE A LA CARACTERISATION DES REPARTITIONS ENERGETIQUES DES FAISCEAUX LASER ET A LA MODELISATION DE L'INTERACTION LASER-MATERIAU. POUR CELA ONT ETE DEGAGES DES PARAMETRES PERTINENTS INTERVENANT DANS LA DESCRIPTION DES EFFETS INDUITS ET PERMETTANT DE DECRIRE DES REPARTITIONS ENERGETIQUES PLUS OU MOINS COMPLEXES. UNE METHODE D'EVALUATION EXPERIMENTALE DE CES PARAMETRES A ETE DEVELOPPEE. ENSUITE UN MODELE PERMETTANT DE PREVOIR PLUS RAPIDEMENT QU'AVEC LES METHODES DE CALCUL NUMERIQUES CLASSIQUES LES CHAMPS DE TEMPERATURE SUPERFICIELLE AVEC UNE PRECISION ACCEPTABLE POUR UNE UTILISATION EN CONTROLE, EN TEMPS REEL, A ETE PROPOSE. LA VALIDATION DU MODELE A ETE REALISEE AU MOYEN D'UNE CONFRONTATION AVEC LE SUIVI EXPERIMENTA DE L'EVOLUTION DES TEMPERATURES DE SURFACE AU MOYEN D'UNE CAMERA IR A BALAYAGE POUR DIFFERENTS TYPES DE REPARTITIONS ENERGETIQUES INCIDENTES ET EN SITUATION DE FAISCEAU FIXE OU MOBILE. ENFIN, UNE ATTENTION PLUS PARTICULIERE A ETE PORTEE A L'ETUDE DE L'ABSORPTION D'UN RAYONNEMENT IR PAR UN SUBSTRAT REVETU OU NON EN VUE DE PROPOSER DES SOLUTIONS PERMETTANT L'AMELIORATION DU COUPLAGE DANS LE CAS DU TRAITEMENT DES MATERIAUX METALLIQUES

Author: ENRIQUE.. NAVA RUDIGER
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Languages : fr
Pages : 193

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LA QUALITE, QUEL QUE SOIT LE SECTEUR INDUSTRIEL, EST DEVENUE UN DES CRITERES ESSENTIELS DE COMPETITIVITE DES ENTREPRISES. LE PROCEDE DE SOUDAGE PAR LASER S'INSCRIT COMME UN PROCEDE ALTERNATIF AUX NOMBREUX AUTRES PROCEDES D'ASSEMBLAGE. NEANMOINS, IL EXISTE DES LIMITATIONS DE MISE EN UVRE INHERENTES AUX TECHNOLOGIES LASER. C'EST POUR APPORTER UNE CONTRIBUTION A CE DOMAINE QUE NOUS NOUS SOMMES INTERESSES AU CONTROLE IN SITU DE LA QUALITE EN SOUDAGE LASER CO2. DEUX SYSTEMES DE CONTROLE ONT ETE DEVELOPPES, L'UN BASE SUR LA SURVEILLANCE DU RAYONNEMENT THERMIQUE EMIS PAR LE BAIN DE FUSION, ET L'AUTRE SUR L'EMISSION ACOUSTIQUE AUDIBLE EMIS PAR LE CAPILLAIRE, PERMETTENT DE DETECTER DES DEFAUTS MORPHOLOGIQUES DES LEUR APPARITION DANS LA ZONE D'INTERACTION LASER - MATIERE. CHACUN DES PHENOMENES MESURES FERA L'OBJET D'UNE CARACTERISATION DES GRANDEURS PHYSIQUES GENEREES LORS DE L'INTERACTION, APRES AVOIR ETABLI LES LOIS DE COMPORTEMENT QUI LES REGISSENT. L'OBJECTIF ETANT D'ETABLIR UNE CORRELATION ENTRE CES GRANDEURS PHYSIQUES ET LES DEFAUTS GEOMETRIQUES. ENSUITE, CES RESULTATS CONTRIBUERONT A DEFINIR LES DEUX CHAINES D'ACQUISITION QUI SERONT VALIDEES EXPERIMENTALEMENT. AINSI, AVEC LE SYSTEME DE MESURE DU RAYONNEMENT THERMIQUE, IL EST POSSIBLE DE DETECTER DES DEFAUTS D'ALIGNEMENT, DE MANQUE D'EPAISSEUR ET D'EFFONDREMENT. LORS DES DIVERS ESSAIS REALISES, NOUS AVONS ETABLI LA SIGNATURE DU SIGNAL ASSOCIE A L'APPARITION DE CHACUN DE CES TYPES DE DEFAUTS. DE MEME, LE SYSTEME DE MESURE DE L'EMISSION ACOUSTIQUE NOUS PERMET DE DECELER L'APPARITION DE DEFAUTS DE PENETRATION. LA ENCORE, NOUS AVONS MONTRE LA POSSIBILITE DE DEFINIR LES SIGNATURES ACOUSTIQUES CORRELEES A CES DEFAUTS. A PARTIR DE CES SIGNATURES IL NOUS EST POSSIBLE DEFINIR DES SEUILS D'ACCEPTABILITE, EN REFERENCE A L'EXIGENCE DE QUALITE DEFINIE. EN BASE A CES SEUILS, IL EST ENVISAGEABLE D'ETABLIR UNE BOUCLE DE CONTROLE AUTO-ADAPTATIVE DE L'OPERATION.

Author: Hervé Lapuyade
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Languages : fr
Pages : 230

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L'INTERACTION LASER-SILICIUM EST D'ABORD L'OBJET D'UNE ANALYSE PHYSIQUE: LE TAUX DE GENERATION DE PAIRES ELECTRON-TROU QU'INDUIT L'ONDE LASER DANS LE SILICIUM DES CIRCUITS INTEGRES EST MODELISE. DANS LE CADRE DE LA DIFFUSION AMBIPOLAIRE DES PORTEURS EXCEDENTAIRES EN REGIME DE FAIBLE INJECTION, DISTRIBUTION DES PHOTOPORTEURS ET PHOTOCOURANTS SONT ENSUITE ETABLIS SUR LE PLAN ANALYTIQUE DANS DES STRUCTURES ELEMENTAIRES QU'UN FAISCEAU LASER PHOTO-EXCITE. ENFIN, UNE TECHNIQUE DE CONCEPTION EST PROPOSEE, QUI CONSISTE A INSERER DES CELLULES ACTIVEES PAR FAISCEAU LASER DEDIEES AU TEST INTERNE DES CIRCUITS INTEGRES. LE FONCTIONNEMENT PHYSIQUE ET ELECTRIQUE DE TELLES CELLULES REALISEES EN TECHNOLOGIES CMOS ET BICMOS EST ETUDIE A L'AIDE DE SIMULATIONS PHYSIQUES TRIDIMENSIONNELLES ET MIXTES