Méthodes optiques et acoustiques pour les microscopies thermiques et thermo-élastiques aux échelles micro et nanométriques

by Raphaël Patois

Doctoral thesis in Sciences pour l'ingénieur

Under the supervision of Bernard Cretin.

defended on 2003

in Besançon , in a partnership with Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .

  • Alternative Title

    Optical and acoustical methods for thermal and thermoelastic microscopy at micro and nanoscale


  • Abstract not available


  • Abstract

    Nous présentons dans ce mémoire différentes méthodes de détection locale permettant la mesure de la température de surface de l'échantillon. Après une étude théorique concernant l'optimisation de la longueur d'onde de détection en radiométrie infrarouge, les spécifications d'un radiomètre à champ proche sont abordées. La technique retenue met en œuvre un microlevier d'AFM qui assure simultanément le suivi de topographie, la mesure dynamique du déplacement thermoélastique et le rôle de la sonde pour l'investigation du champ proche radiatif émis à la surface de l'échantillon. Le microscope à balayage réalisé dispose d'un système d'asservissement topographique utilisant la mesure de la fréquence de résonance du microlevier. Les résultats d'imagerie thermoélastique sur des surfaces échauffées par effet Joule démontrent une sensibilité verticale de l'ordre du pm. Hz-1/2, la résolution latérale étant limitée par le rayon terminal de la sonde. Enfin, nous montrons que la sensibilité des détecteurs infrarouges doit être améliorée pour extraire un signal de champ proche.


  • Abstract

    This thesis deals with various local detection methods allowing temperature measurement of the sample surface. After a theoretical study concerning the optimization of detection wavelength in infrared radiometry, the first specifications on a near-field radiometer are given. The selected method implements an AFM cantilever which ensures at the same time the topographic control, the dynamic measurement of thermo-elastic displacement and the local probing of the radiative near-field emitted from the sample surface. The tip-sample distance control of our home-build scanning thermal microscope uses the measurement of the resonance frequency of the cantilever. Thermo-elastic images obtained for samples heated by Joule effect show a vertical sensitivity of about a few pm. Hz-1/2, the lateral resolution being limited by the tip radius. Finally, we show that the sensitivity of infrared detection should be increased in order to extract near-field signal.

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Informations

  • Details : 152 p. ; ill. ; 30 cm
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliogr. p.145-152

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  • Library : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • Available for PEB
  • Odds : SCI.BESA.2003.23
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