Effets thermiques dus à l'interaction laser-matière dans les métaux en régime femtoseconde PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Effets thermiques dus à l'interaction laser-matière dans les métaux en régime femtoseconde PDF full book. Access full book title Effets thermiques dus à l'interaction laser-matière dans les métaux en régime femtoseconde by Stéphane Valette. Download full books in PDF and EPUB format.
Author: Stéphane Valette
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 204
Get Book Here
Book Description
L'objet de ce travail de thèse est l'étude des effets thermiquesdus à l'interaction laser-matière dans le cas de matériauxmétalliques irradiés avec des impulsions femtosecondes. Deuxapproches sont développées. La première utilise un traitementnumérique à deux dimensions du Modèle à Deux Températures (MDT). Aprèsdéfinition d'une Zone Affectée Thermiquement sur la based'arguments de physique des matériaux, l'étendue de celle-ci estestimée par simulation numérique dans la direction perpendiculaire au faisceau laser. La deuxième approche est de type expérimentale. Les techniques demicroscopie électronique en transmission et à balayage sontutilisées pour mesurer l'évolution des microstructures en bordurede la zone irradiée.Les régimes femtoseconde et nanoseconde sont comparés dans l'ensemble des résultats de ce travail.
Author: Stéphane Valette
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 204
Get Book Here
Book Description
L'objet de ce travail de thèse est l'étude des effets thermiquesdus à l'interaction laser-matière dans le cas de matériauxmétalliques irradiés avec des impulsions femtosecondes. Deuxapproches sont développées. La première utilise un traitementnumérique à deux dimensions du Modèle à Deux Températures (MDT). Aprèsdéfinition d'une Zone Affectée Thermiquement sur la based'arguments de physique des matériaux, l'étendue de celle-ci estestimée par simulation numérique dans la direction perpendiculaire au faisceau laser. La deuxième approche est de type expérimentale. Les techniques demicroscopie électronique en transmission et à balayage sontutilisées pour mesurer l'évolution des microstructures en bordurede la zone irradiée.Les régimes femtoseconde et nanoseconde sont comparés dans l'ensemble des résultats de ce travail.
Author: Benjamin Seznec
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3030984192
Category : Science
Languages : en
Pages : 226
Get Book Here
Book Description
This book introduces readers to the physics governing electron emission under high voltages and temperatures, and highlights recent modeling and numerical developments for describing these phenomena. It begins with a brief introduction, presenting several applications that have driven electron emission research in the last few decades. The authors summarize the most relevant theories including the physics of thermo-field electron emission and the main characteristic parameters. Based on these theories, they subsequently describe numerical multi-physics models and discuss the main findings on the effect of space charges, emitter geometry, pulse duration, etc. Beyond the well-known photoelectric effect, the book reviews recent advanced theories on photon-metal interaction. Distinct phenomena occur when picosecond and femtosecond lasers are used to irradiate a surface. Their consequences on metal electron dynamics and heating are presented and discussed, leading to various emission regimes – in and out of equilibrium. In closing, the book reviews the effects of electron emission on high-voltage operation in vacuum, especially breakdown and conditioning, as the most common examples. The book offers a uniquely valuable resource for graduate and PhD students whose work involves electron emission, high-voltage holding, laser irradiation of surfaces, vacuum or discharge breakdown, but also for academic researchers and professionals in the field of accelerators and solid state physics with an interest in this highly topical area.
Author: Sébastien Bruneau
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 264
Get Book Here
Book Description
Author: Jean-Philippe Bérubé
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 177
Get Book Here
Book Description
Author: Damien Courapied
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
Le choc laser est un procédé de plus en plus répandu qui utilise l'énergie laser pour générer des ondes de choc et inclure des effets mécaniques dans les matériaux ciblés. Lorsque l'énergie laser est absorbée par la cible, un plasma d'interaction est créé à la surface du matériau. Ce plasma, lors de sa détente, génère une onde de choc qui se propage. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse s'inscrivent donc dans une démarche globale de compréhension des phénomènes liés à l'interaction laser-matière. Dans le domaine des ondes de choc générées par laser, on peut distinguer deux procédés : Le traitement de surface par choc laser (LSP - Laser Shock Peening) et le test d'adhérence par choc laser (LASAT - LASer Adhesion Technique). Aujourd'hui la question se pose sur les limitations des procédés de choc par laser et sur les solutions à mettre en place pour pallier à ces limitations. Des idées sur l'amélioration des confinements, comme substitution à l'eau, ou encore l'optimisation des revêtements protecteurs ont été proposées. Par ailleurs, au cours de ces travaux de thèse, l'utilisation de deux impulsions laser a permis, dans le cas du procédé LASAT, l'optimisation de la traction générée aux interfaces des multimatériaux et ainsi de rendre le procédé plus robuste. De plus, dans le cas du procédé LSP, les aspects de rentabilité liés à la cadence de traitement ont été étudiés. Finalement, que ce soit pour les décalages en temps faibles (entre 0 et 1000 ns) ou bien les décalages importants (entre 200μs à 200ms), l'étude des phénomènes liés à l'interaction laser-matière a permis de franchir certaines limitations pour les deux procédés.
Author: Rémi Meyer
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 214
Get Book Here
Book Description
L'utilisation d'impulsions ultrabrèves pour l'usinage laser permet une grande précision du dépôt d'énergie grâce à un fort confinement de l'interaction laser-matière. Les effets non-linéaires liés à ce confinement sont aussi usuellement responsables de distorsions et d'instabilités dans le profil d'intensité lors de la propagation. Les faisceaux de Bessel à hauts angles coniques ont démontré être très performants pour l'usinage des diélectriques grâce à leur robustesse aux effets non-linéaires. En régime femtoseconde, ils permettent alors de générer dans les milieux transparents des nanocanaux à haut rapport de forme par tirs uniques dans les milieux transparents. Cependant la dynamique d'ablation et le couplage de l'impulsion avec le plasma induit sont encore peu compris dans ce cadre, et le modèle courant les décrivant reste incompatible avec les observations expérimentales. Cette thèse a pour objectif d'étudier cette interaction et se divise en deux axes de travail. Le premier axe porte sur la caractérisation de l'interaction laser-matière dans les milieux transparents pour le cas des faisceaux de Bessel femtoseconde grâce au développement et à l'exploitation d'une expérience pompe-sonde interférométrique. Nous mesurons la dynamique du plasma via les modifications d'indice de réfraction qu'il induit, résolues dans le temps et l'espace. Les résultats préliminaires obtenus montrent que le plasma est confiné dans un rayon inférieur à un micron et que la densité du plasma approche de la densité critique pour une énergie proche du seuil de formation de nanocanaux. Dans un second axe, nous travaillons sur l'effet d'un alignement de nanocanaux sur la fracture d'échantillons de verre et les applications des faisceaux de Bessel pour le clivage du verre. Nous levons ici deux limites principales concernant la qualité de fracture, en optimisant le profil spatial du faisceau. Nous montrons que l'utilisation de faisceaux de Bessel elliptiques améliore considérablement la qualité de clivage pour les plaques de verre minces (150 μm), et nous établissons une preuve de principe de clivage du verre de grande épaisseur (10 mm) en un seul passage sous le laser grâce à l'utilisation d'un dispositif composé de 3 axicons.
Author: Arnaud Sollier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 297
Get Book Here
Book Description
Ce travail de thèse est consacré à l'étude des plasmas générés par interaction laser-matière en régime confiné, et plus particulièrement à leur application au traitement des matériaux par choc laser. Afin de mieux comprendre les phénomènes physiques mis en jeu dans ce régime d'interaction particulier, une modélisation originale du procédé a été développée. Un code numérique traitant les processus de claquage dans l'eau de confinement permet dans un premier temps de déterminer les caractéristiques (intensité crête et durée à mi-hauteur) de l'impulsion laser transmise à travers la fenêtre de confinement. Un modèle hydrodynamique auto-consistant raitant les plasmas confinés (plasmas froids et denses, corrélés et partiellement dégénérés) utilise ensuite ces paramètres pour calculer les chargements mécaniques et thermiques induits à la surface de la cible traitée. Pour terminer, ces chargements sont utilisés en entrée du code aux éléments finis ABAQUS afin de simuler les contraintes résiduelles d'origine mécanique et thermique induites par le traitement. Les résultats de ces simulations ont été validés par comparaison avec différentes mesures expérimentales réalisées pour des conditions d'irradiation laser (longueurs d'ondes de 1064 nm et de 532 nm, durées d'impulsion de 3 ns et 10 ns) typiques des conditions opératoires réelles utilisées au niveau industriel. Ces résultats montrent que les petites taches focales permettent de limiter fortement le chauffage de la cible par le plasma confiné, et donc de s'affranchir des effets thermiques induits par le traitement. Ils ouvrent donc de nouvelles perspectives quant à la réalisation du traitement par choc laser sans utiliser de revêtement thermo-protecteur. Par ailleurs, ils permettant d'expliquer les résultats obtenus avec la configuration de traitement développée par Toshiba (très petites taches focales, haute cadence, pas de revêtement protecteur), qui demeuraient incompris jusqu'alors.
Author: BEATRICE.. SALLE
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 249
Get Book Here
Book Description
L'ABLATION LASER, QUI CONSISTE A FOCALISER UN FAISCEAU LASER DE FORTE PUISSANCE SUR UNE CIBLE AFIN DE LA VAPORISER, EST UTILISEE POUR L'ANALYSE ELEMENTAIRE DES MATERIAUX PAR SPECTROMETRIE D'EMISSION OPTIQUE SUR PLASMA PRODUIT PAR LASER. LES PERFORMANCES ANALYTIQUES POURRAIENT ETRE AMELIOREES PAR UNE MEILLEURE MAITRISE DE L'INTERACTION LASER CIBLE RESULTANT D'UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES PHYSIQUES MIS EN JEU DANS LE PROCESSUS D'ABLATION LASER. DANS CE BUT, L'INFLUENCE DE LA DUREE D'IMPULSION (FS A NS) SUR LE PROCESSUS DE MICROABLATION LASER (DIAMETRES D'INTERACTION PROCHES DE 10 M), A PRESSION ATMOSPHERIQUE, EST ETUDIEE AFIN DE DEFINIR LES REGIMES D'INTERACTION OU LE PLASMA INFLUENCE L'ABLATION ET QUI SONT DEFAVORABLES POUR UNE BONNE MAITRISE DU PROCEDE EN CONDITIONS DE MICROANALYSE. L'ETUDE CONSISTE A METTRE EN EVIDENCE LES CHANGEMENTS D'EVOLUTION DE L'EFFICACITE D'ABLATION LORSQUE L'IRRADIANCE LASER AUGMENTE. ELLE EST EFFECTUEE A PARTIR DE L'OBSERVATION DES CRATERES FORMES EN SURFACE DES METAUX ET DE LA REALISATION D'UNE IMAGERIE RESOLUE EN TEMPS DES PLASMAS EN EXPANSION PENDANT ET APRES UNE IMPULSION LASER. LES DIFFERENTS RESULTATS MONTRENT L'EXISTENCE DE DEUX REGIMES D'INTERACTION DONT LA LIMITE SE SITUE ENTRE 800 FS ET 2 PS. DANS LE REGIME FS, L'INTERACTION EST DIRECTE ENTRE LE LASER ET LE METAL. L'EFFICACITE D'ABLATION EST INDEPENDANTE DE LA LONGUEUR D'ONDE ET MEILLEURE QUE DANS LE REGIME PS- NS. DANS CE REGIME OU LE MATERIAU EST VAPORISE PENDANT L'IMPULSION LASER, LE PLASMA CREE AU DESSUS DE L'ECHANTILLON ABSORBE, REFLECHIT ET DIFFUSE LE FAISCEAU LASER INCIDENT CE QUI DIMINUE L'EFFICACITE PAR RAPPORT AU REGIME FS, DANS DES PROPORTIONS QUI DEPENDENT DES PARAMETRES EXPERIMENTAUX (LONGUEUR D'ONDE, DIAMETRE D'INTERACTION). AVEC UN LASER NS MULTIMODE FOCALISE AVEC UN OBJECTIF DE GRANDE OUVERTURE NUMERIQUE, IL EST POSSIBLE DE REDUIRE L'ECRANTAGE PLASMA ET D'OBTENIR UN VOLUME ABLATE IDENTIQUE A CELUI OBTENU DANS LE REGIME D'INTERACTION IDEAL FS.
Author: Jean-Philippe Colombier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 215
Get Book Here
Book Description
Les systèmes laser ultracourts concentrent une énergie de quelques microjoules dans une impulsion d'une centaine de femtosecondes, de telle sorte que les intensités atteignent 1012 à 1015 W/cm2. Lors de l'irradiation d'un métal, la matière est éjectée du milieu d'origine avec une très grande précision, ce qui confère au système des qualités indéniables pour des applications industrielles. Dans ce travail, nous avons adopté une démarche théorique en proposant une modélisation et une simulation des effets engendrés par ce type d'impulsion. La mise en mouvement ultrarapide des électrons libres insuffle une dynamique puissante de destruction du métal. Des modèles optiques, thermiques et hydrodynamiques adaptés, réalisant la transition entre l'état dégénéré de la matière condensée vers un régime plasma chaud non-dégénéré, sont ici développés. Nous les avons insérés dans un code Lagrangien de simulation hydrodynamique. Nous montrons que des états thermodynamiques extrêmes, hors d'équilibre, peuvent être engendrés et nous avons comparé les taux d'ablation obtenus aux résultats d'expérience. Une conductivité électrique hors d'équilibre a également été développée afin de rendre compte des effets produits par la dynamique électronique sur les propriétés d'absorption optique. Plusieurs types d'expériences numériques, impliquant notamment des dispositifs pompe-sonde, sont ensuite exposés afin d'améliorer notre compréhension des processus de transport (électron-électron et électron-phonon) dans ce régime. Nous avons enfin appliqué cette modélisation aux effets produits par une impulsion mise en forme temporellement afin d'optimiser les expériences d'ablation.
Author: Eric Galtier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 189
Get Book Here
Book Description
Cette thèse met à profit l'émergence des nouvelles sources de lumière de 4ème génération, les lasers à électrons libres, pour créer et caractériser un état de matière sous conditions extrêmes encore mal connu: la matière dense et tiède (WDM). Une expérience a permis d'étudier les transitions entre les différentes phases solide/WDM/plasma et de caractériser le mécanisme responsable de la thermalisation. L'impulsion laser XUV FLASH, de durée et d'énergie égales à environ 20 femtosecondes et 30 J respectivement, est micro-focalisée sur une cible solide et entraîne un chauffage isochore. L'intensité, supérieure à 1016 W.cm-2, n'a encore jamais été atteinte dans un tel contexte expérimental. Les spectres d'émission d'un plasma d'aluminium sont étudiés pour la première fois à l'aide d'un code couplant un algorithme génétique et un code de physique atomique, afin de remonter à l'évolution temporelle complète de l'interaction entre le laser XUV et la matière solide, et ce malgré l'intégration temporelle des spectres expérimentaux. La première preuve expérimentale de l'importance de l'effet Auger est établie pour le chauffage isochorique d'une cible d'aluminium. La première observation de l'émission X d'une cible de nitrure de bore irradiée sous conditions extrêmes a donné lieu à une étude préliminaire du phénomène. En parallèle, l'effet des électrons supra-thermiques sur la distribution des populations électroniques dans les niveaux d'énergie des ions est analysé et montre une importante similitude avec le processus de photo-ionisation à l'œuvre dans l'interaction laser XUV-matière.
