Optimisation et mise en forme de verres et vitrocéramiques infrarouges pour capteurs chimiques et biologiques

par Éric Lépine

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Xiang Hua Zhang, Bruno Bureau et de Pierre Lucas.

Soutenue en 2010

à Rennes 1 .


  • Résumé

    The present work deals with the study of infrared transparent glasses and their applications for sensor use. Their behavior under LASER irradiation, as well as the possibility to modify the surface, and the exploration of new glass compositions has been studied. The deposition of a thin film at the surface of a chalcogenide glass has been realized using two different methods, PVD and sputtering. This led unfortunately to an inhomogeneous surface with PVD. With sputtering we managed to obtain layer of controlled thickness, and by selective etching produce a porous surface. Photo-induced phenomenons have been investigated during this PhD work, especially photo-induced fluidity, on the binary system Ge-Se. The study initiated with the work on relaxation fiber optics of composition Ge-Se3 Ge-Se4 and Ge-Se9 and their response to torsion stress under LASER irradiation on the Urbach region. This lead to the determination of their viscosity under irradiation as a function of the power and wavelength used. This preliminary study enabled us to use these data's for optical tapering of chalcogenide fiber. A tapered fiber was obtained with good control over the diameter , and length of the sensor. Finally, exploration of glassy systems was done, not with chalcogenide system but heavy halide compounds, led to infrared window transmitting from 500 nm to 26 μm, unfortunately their mechanical and thermal properties do not fit the required properties to shape them with the wanted geometry for sensor application.


  • Résumé

    Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent l'étude des verres transparents dans l'infrarouge, et spécialement dans une application en tant que capteur. Leur comportement sous irradiation LASER, la possibilité de modifier leur surface ainsi que l'exploration de nouvelles compositions vitreuses a été étudié. La déposition de couches minces à la surface d'un verre de chalcogénure a été réalisée suivant deux procédés différents, la PVD (Physical Vapor Deposition) et la pulvérisation cathodique. La PVD a malheureusement conduit à des dépôts inhomogènes. La pulvérisation , elle, nous a permis l'obtention d'une couche avec un meilleur contrôle de la morphologie, et un traitement chimique ultérieur a permis l'obtention d'une surface poreuse. Les phénomènes photo-induits ont été étudiés, spécialement la photofluidité, sur le sytème binaire Ge-Se. L'étude initiale a traité de la réponse des fibres sous irradiation LASER lorsqu'elles étaient soumises à une contrainte de torsion. Ceci a permis de remonter à leur viscosité sous irradiation en fonction de la longueur d'onde ainsi que de la puissance utilisée. Ces premiers résultats ont été exploités pour la fabrication de fibres effilées par photofluidité. Ces fibres ont pu être obtenues avec un contrôle sur le diamètre final ainsi que sur la longueur de la partie effilée. Enfin, l'exploration de systèmes vitreux a été effectuée. Cette étude ne s'est pas portée sur les verres de chalcogénure mais sur des halogénures lourds. Ceci a conduit à l'élaboration de verres présentant des larges fenêtres de transmission, de 500 nm jusqu'au-delà de 26 μm. Malheureusement, leurs propriétés physiques et thermiques ne permettent pas leur mise en forme sous la géométrie souhaitée pour l'élaboration de capteurs.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI-141 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 133-141

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  • Bibliothèque : Université de Rennes I. Service commun de la documentation. Section sciences et philosophie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TA RENNES 2010/209
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