Caractérisation de structures du type plaque par ondes guidées générées et détectées par laser

par Fabien Lefevre

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Mohammadi Ouaftouh.

Soutenue en 2010

à Valenciennes .


  • Résumé

    La réalisation de couches minces déposées sur substrats est très recherchée dans de nombreuses applications. C'est le cas par exemple des pièces nickelées destinées à des dispositifs à hautes performances techniques, où une couche anti-corrosion est déposée a n d'améliorer leur imperméabilité. L'utilisation de ces structures du type couche sur substrat étant grandissante, on comprend dès lors l'importance de disposer de moyens non destructifs permettant de les contrôler et de les caractériser. Dans ce travail, l'objectif a été de mettre à pro t les ondes acoustiques guidées pour le contrôle et la caractérisation de structures du type plaque. Pour la génération et la détection de ces ondes guidées, la technique laser-ultrasons a été privilégiée. C'est une méthode large bande et sans contact permettant d'éviter l'utilisation d'un milieu de couplage ou tout contact direct avec la structure et pouvant s'adapter à des géométries complexes. Pour tirer pro t au maximum de l'utilisation de cette technique, des réseaux de neurones lui ont été associés a n de résoudre le problème inverse posé par les ondes de plaque. Une méthode de caractérisation originale, e cace et polyvalente a ainsi été mise en oeuvre, permettant de déterminer les propriétés géométriques et/ou mécaniques de plaques simples ou de structures à couches. Des structures composées de silicium ont plus particulièrement été étudiées par le biais de cette méthode. Des simulations éléments nis, ainsi que des études sur certains défauts présents dans les couches minces, comme l'adhérence, sont présentées.

  • Titre traduit

    Laser ultrasonics and guided modes for the characterisation of plate-like structures


  • Résumé

    The deposition of thin layers on substrates is more and more required in many applications. For example, to reach high technical performance, bumpers or other parts are nickeled to improve their impermeability and resistance. Another example in microelectronics is the realization of transistors found in LCDs where they are associated with each pixel. The use of these layer/substrate structures is growing, so the importance of having non-destructive techniques to monitor and characterize them is well understood. The point in using ultrasonic waves for non-destructive testing and evaluation of various materials and structures is well known. In this work, the aim was to use guided waves to monitor and to characterize plaque-like structures. The main advantage of using these modes lies in their ability to test very large areas and inaccessible structures. For the generation and detection of guided waves, the laser ultrasonics technique was preferred. It is a broadband and non contact method which doesn't imply the use of coupling medium and which can be adapted to complex geometries. To take full advantage of this technique, it has been combined with neural networks in order to solve the inverse problem posed by the propagation of guided waves. As a result, an original, e cient and polyvalent characterization method has been obtained, which allowed us to determine the geometric properties and / or the elastic parameters of di erent plate-like structures. Structures made of silicon have been studied with this method. Finite element simulations and studies concerning the in uence of defects, including adhesion, on the waves propagation are also presented.

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  • Détails : 1 vol. (143 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Cote : 900691 TH
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