Thèse soutenue

Développement de méthodes opto-acousto-optiques pour l’imagerie tridimensionnelle de matériaux par ondes nanoacoustiques de compression et cisaillement
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Auteur / Autrice : Théo Thréard
Direction : Vitalij GusevSamuel RaetzNikolay Chigarev
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Acoustique
Date : Soutenance le 06/12/2021
Etablissement(s) : Le Mans
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans / LAUM
Jury : Président / Présidente : Philippe Djemia
Examinateurs / Examinatrices : Vitalij Gusev, Samuel Raetz, Nikolay Chigarev, Philippe Djemia
Rapporteurs / Rapporteuses : Natalia Del Fatti, Osamu Matsuda

Résumé

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Des techniques d’ imagerie permettant de sonder les propriétés des matériaux à l’ échelle nanométrique ont été développées depuis de nombreuses années dans le but de fournir des outils de diagnostic dans les domaines de la science des matériaux et de la médecine. Ces études à l'échelle nanométrique sont importantes, car elles permettent de comprendre les propriétés macroscopiques des matériaux à partir de leur structure nanométrique. L'utilisation de lasers ultrarapides pour générer desimpulsions acoustiques nanométrique est couplée à la technique de détection de la diffusion Brillouin résolue en temps (TDBS) pour mesurer la propagation de ces impulsions dans des matériaux transparents. Cette thèse de doctorat s'est concentrée sur le développement d'une procédure de traitement du signal étape par étape dans le but de reconstruire la structure des échantillons en 3-D à partir des scans TDBS. La procédure est divisée en trois étapes : la première permet d'extraire le contenu acoustique des signaux, la seconde donne accès aux évolutions temps-fréquence du contenu acoustique et enfin la troisième forme la structure des échantillons scannés à partir des résultats de la deuxième étape. La méthode de traitement mise au point a été utilisée pour étudier la structure tridimensionnelle de deux matériaux polycristallins transparents : une glace d’ eau (H2O) à haute pression et un polycristal de dioxyde de cérium, ou céria (CeO2). L’ image 3-D de ceria met en évidence une frontière inclinée entre deux grains, justifiant l'extension de la théorie TDBS pour le cas de la réfraction des impulsions acoustiques, où les directions de propagation du laser sonde et des impulsions acoustiques ne sontplus colinéaires.