Détermination des propriétés thermooptiques en émission et réflexion

Determination of thermo-optical properties by emission and reflection

• Auteur / Autrice : Yingshan Zhu
• Direction : Philippe Hervé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 19/06/2012
• Etablissement(s) : Paris 10
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Connaissance, langage, modélisation (Nanterre)
• Jury : Président / Présidente : Danièle Wagner
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Hervé, Danièle Wagner, Yannick Bailly, Hassen Beji, Julie Cedelle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yannick Bailly, Hassen Beji

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement ultraviolet

Rayonnement infrarouge

Ellipsométrie

Thermographie

Mots clés libres

Infrarouge

Ultraviolet

Facteur d'émission

Indice complexe

Pyrométrie

Ellipsométrie

Infrared

Ultraviolet

Emissivity

Complex index

Pyrometry

Ellipsometry

Résumé

Cette thèse porte sur les propriétés thermooptiques de matériaux en émission et réflexion depuis les températures cryogéniques jusqu'aux très hautes températures. Afin de dégager des lois générales sur l’émission de rayonnement d’un solide, il faut connaitre les paramètres fondamentaux : indice complexe, fréquence de relaxation, fréquence plasma sur le domaine le plus large possible à la fois en température mais aussi en longueur d’onde. Dans ce but une partie importante du travail de thèse a consisté à développer des moyens de mesure qui permettent d’effectuer des spectres d’émission ou de réflexion de l’ultraviolet à l’infrarouge lointain et pour les températures de 40K à 3000K.Une fois cet objectif atteint, un des premiers résultats fondamentaux a été d’étudier le zirconium à haute température. La multiplicité des montages nécessaires pour couvrir le domaine de mesure a permis ensuite des applications industrielles très variées, depuis la détermination du facteur d’absorption solaire du Kapton à 77K pour un satellite jusqu'à la cartographie en émissivité et température d’un bain de soudage d’acier. A température proche de l’ambiante la détermination de l’efficacité d’un isolant à bulles métallisé a conduit à mesurer et introduire dans les calculs les propriétés des matériaux dans l’infrarouge lointain.

This study deals with the thermo-optical properties of materials by emission and reflection from cryogenic temperatures up to very high temperatures.To identify the general laws of radiative emission of a solid, some basic parameters should be known: complex index, relaxation frequency, plasma frequency in a wide range of both temperatures and wavelengths. For this purpose, an important part of this work was to develop means to measure emission or reflection spectra from the ultraviolet to the far infrared and for temperatures from 40K to 3000K.When this is achieved, one of the earliest fundamental results was the study of zirconium at high temperature. Various experimentation was then used for a wide variety of industrial applications: from the determination of solar absorptance of Kapton at 77K for a satellite to the cartographies of emissivity and temperature for a bath of welding steel. In order to determine the insulation effectiveness of a bubble plating film near ambient temperature, measurement and introduction of material properties in the far infrared in the calculations have been conducted.