Caractérisation des films viscoélastiques déposés sur un substrat, à l'aide de microscopie acoustique : résolution de problèmes directs et inverses

Characterisatiοn οf viscοelastic films οn substrate by acοustic micrοscοpy. Direct and inverse prοblems

• Auteur / Autrice : Pooyan Manoochehrnia
• Direction : Mounsif Ech-Cherif El Kettani, Pierre Maréchal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergétique, thermique, combustion, acoustique
• Date : Soutenance le 18/12/2024
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire ondes et milieux complexes (Le Havre, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement co-accrédité : Université du Havre (1984-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Claire Salaün
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lynda Chehami, Emmanuel Le Clézio, Dominique Certon, Andrés Arciniegas, Damien Leduc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lynda Chehami, Emmanuel Le Clézio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Problèmes inverses

Microscopie acoustique

Ondes planes

Transducteurs électroacoustiques

Matériaux -- Propriétés acoustiques

Mots clés libres

Caractérisation acoustique des matériaux

Transducteur à ondes planes

Microscopie acoustique

Résolution directe et inverse des problèmes

Essais non destructifs

Film déposé sur un substrat

Acoustic material characterisatio

Plane-Wave transducer

Acoustic microscopy

Direct and inverse-Problem solving

Non-Destructive testing

Film deposited on substrate

Résumé

Dans le cadre de cette thèse de doctorat, la caractérisation des films épais et minces déposés sur un substrat a été réalisée à l'aide de la microscopie acoustique via des algorithmes de résolution de problèmes directs et inverses. La méthode de Strohm est utilisée pour la résolution directe des problèmes, tandis qu'une variété de modèles mathématiques comprenant le modèle de la série de Debye (DSM), le modèle de la ligne de transmission (TLM) et la méthode spectrale utilisant le modèle de la rapport entre les réflexions multiples (MRM) ont été utilisés pour résoudre les problèmes inverses. Une application spécifique de la microscopie acoustique a été utilisée, consistant à monter des transducteurs à ondes planes à haute fréquence (50 MHz et 200 MHz) au lieu d'utiliser les transducteurs à focalisation traditionnels utilisés pour l'imagerie acoustique, ainsi qu'à utiliser le A-Scan à ondes complètes, qui pourrait être étendu à l'analyse en vrac des A-Scan consécutifs. Les modèles ont été validés expérimentalement par un film épais en époxy-résine d'une épaisseur d'environ 100μm et un film mince en vernis d'environ 8μm. Les paramètres caractérisés comprennent des paramètres mécaniques (par exemple la densité et l'épaisseur) ainsi que des paramètres viscoélastiques (par exemple la vitesse longitudinale acoustique et l'atténuation acoustique) et parfois le déphasage du transducteur.

In the framework of this PhD thesis, the characterisation of the thick and thin films deposited on asubstrate has been done using acoustic microscopy via direct and inverse problem-solving algorithms.Namely the Strohm’s method is used for direct problem-solving while a variety of mathematical modelsincluding Debye series model (DSM), transmission line model (TLM) and spectral method using ratiobetween multiple reflections model (MRM) have been used to solve inverse-problem. A specificapplication of acoustic microscopy has been used consisting of mounting the plane-wave high frequency(50 MHz and 200MHz) transducers instead of use of the traditional focus transducers used for acousticimaging as well as using full-wave A-scan which could be well extended to bulk analysis of consecutivescans. Models have been validated experimentally by a thick film made of epoxy-resin with thicknessof about 100μm and a thin film made of polish of about 8μm. The characterised parameters includemechanical parameters (e.g. density and thickness) as well as viscoelastic parameters (e.g. acousticlongitudinal velocity and acoustic attenuation) and occasionally transducer phase-shift.