Sujet :
Réalisation d’un banc de mesure de réflectivité dans le domaine de l’infrarouge pour des pièces en forme
Contexte :
Le CEA/Le Ripault travaille sur des matériaux qui sont utilisés dans tout le domaine spectral, de l’UV à l’IR. Ces matériaux doivent répondre à des caractéristiques optiques qui sont souvent mesurées sur des petits échantillons plans. Le CEA/Le Ripault possède des compétences reconnues dans la caractérisation optique des matériaux. Pour des applications industrielles liées au LMJ, il a déjà développé un réflectomètre dans le domaine du visible et proche infrarouge donnant d’excellentes précisions même sur des pièces non planes. Il s’agit désormais de disposer d’un système équivalent mais fonctionnant dans le domaine de l’infrarouge moyen et lointain avec des dimensions de pièces de quelques dizaines de centimètres.
Objectif de la thèse :
L’objectif de cette thèse est la réalisation d’un banc de mesure de la réflectivité infrarouge permettant d’obtenir les caractéristiques optiques sur des pièces réelles (formes non obligatoirement planes) pour valider, sur des pièces de quelques dizaines de centimètres, la démarche de mesure mise en oeuvre sur petits échantillons. Ce banc de mesure devra être portable, pour pouvoir être disposé dans un atelier de production en partant des idées qui ont été déployées pour la mise au point du réflectomètre visible. La limitation du domaine spectral, des déplacements, des précisions et du temps de mesures seront ainsi les données d’entrées initiales.
L’objectif de cette thèse sera, in fine, de pouvoir optimiser la formation du revêtement avec la voie PDMS actuelle ou une voie alternative pour atténuer l’endommagement sous flux laser.
Déroulement de la thèse :
Selon les données initiales, il faudra choisir et qualifier les bonnes sources, les bons détecteurs permettant de couvrir le domaine spectral et définir la nécessité ou non de séparer le domaine spectral qui nécessiterait l’introduction de composants supplémentaires (qui seraient également à fabriquer ou commander, puis à vérifier en termes de qualité / performances).
L’utilisation d’un spectromètre à transformée de Fourier sera initialement privilégiée en tant qu’appareil flexible (spectralement) et disposant de voies d’acquisition extérieures. Cet appareil sera étudié dans la configuration voie extérieure pour évaluer les précisions selon le domaine spectral et avec les différents détecteurs donc un bolomètre pour l’infrarouge lointain.
L’utilisation d’une fibre infrarouge qui faciliterait la portabilité du système sera étudiée pour l’utilisation future dans un atelier. Le système devant mesurer des caractéristiques infrarouges aura une tête d’acquisition optique sous vide pour éviter les perturbations liées à l’absorption spectrale fluctuante de l’air en fonction du temps extérieure.
Outre le soutien des équipes du CEA engagés dans ces actions, la thèse s’appuiera également sur des laboratoires spécialisés dans la métrologie infrarouge comme le LNE.
Une étude initiale de la bibliographie fixera le choix des sources infrarouges, des détecteurs, des fibres et des configurations potentielles d’un spectromètre. Le(a) doctorant(e) se familiarisera à l’utilisation des spectromètres FTIR et des détecteurs refroidis (MCT, Bolomètre,…) en évaluant les précisions de mesure en lien avec le LNE. Il(elle) établira des Encadrant pour l’utilisation de fibre infrarouge et évaluera leur atténuation pour vérifier la compatibilité avec l’application. Il(elle) élaborera une solution de tête optique permettant une mesure sur des pièces planes d’abord à l’ambiante, puis regardera les résultats sur des pièces dont la courbure est de plus en plus prononcée en évaluant la perte de précision du système.
Ensuite, le(a) doctorant(e) mettra sous vide la tête de mesure et étudiera l’influence de cette mise sous vide de l’application.
Enfin, le(a) doctorant(e) munira la tête de mesure d’un système de déplacement 3D et testera ses performances sur des objets d’abord à géométrie plane puis à géométrie sphérique pour finir sur une géométrie quelconque. Il(elle) évaluera les écarts de précision avec les précisions préalablement déterminées afin de valider les performances du banc ainsi développé.
Directeur de thèse et école doctorale :
PIOMBINI Hervé (soutenance HDR 2021)
herve.piombini@cea.fr
ED 575 – EOBE Paris Saclay
Encadrant :
MARCEL Corinne
CEA/Le Ripault – BP 16 – 37260 Monts
Tél. : 02.47.34.40.00 – corinne.marcel@cea.fr