Doctorat (H/F) Matrix approach in laser ultrasonic techniques applied to elastic waveguides - Paris, France - CNRS

Description

Informations générales

Intitulé de l'offre : Doctorat (H/F) Matrix approach in laser ultrasonic techniques applied to elastic waveguides
Référence : UMR7587-CLAPRA-004
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : vendredi 17 mai 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Ingénierie des matériaux et des structures, mécanique des solides, biomécanique, acoustique

Description du sujet de thèse

Approche matricielle des techniques ultrasons laser appliquée aux guides d'ondes élastiques

Les techniques ultrasons laser offrent un outil unique pour engendrer et détecter sans contact des ondes élastiques guidées dans les solides. La mesure de ces ondes s'applique à l'évaluation des propriétés mécaniques de manière non destructive. En général, un faisceau laser focalisé en surface engendre plusieurs modes guidés mais il est limité en énergie par le seuil d'ablation afin d'éviter l'endommagement. En conséquence, les modes peuvent être difficiles à séparer et certains peuvent être en dessous du niveau de bruit. L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle approche matricielle en ultrasons laser afin de séparer les modes et d'optimiser la génération d'un mode acoustique particulier. La propagation étant linéaire, les modes élastiques peuvent être identifiés par analyse d'une matrice de transmission (TM) mesurée contenant les réponses du milieu à une diversité d'excitations. Son acquisition nécessite de multiples excitations pour couvrir l'ensemble de l'espace modal. En imagerie ultrasonore, ce type de matrices est généralement acquis à l'aide d'un réseau de transducteurs qui permet de façonner l'excitation acoustique et d'acquérir la TM dans des bases adaptées à chaque cas spécifique.
Dans le cas des ultrasons laser, il est plus difficile de façonner arbitrairement l'excitation. Jusqu'à présent, la plupart des mesures ont été effectuées par balayage d'une source ponctuelle, ce qui limite le niveau d'énergie déposée [2]. Le premier objectif de cette thèse est de contourner cette limitation en adaptant la source laser à l'aide d'un modulateur spatial de lumière (SLM) [4]. Ceci permettra une grande variété d'excitations telles que des réseaux de lignes sources, des motifs d'Hadamard, facilitant ainsi la mesure exhaustive de la TM [3]. Parallèlement, une modélisation sera développée pour déterminer les excitations optimales à utiliser pour acquérir cette matrice.
Ceci sera ensuite appliqué à la mesure de modes acoustiques spécifiques, tels que les modes de Lamb à vitesse de groupe nulle (ZGV) [5]. Pour cela, la fréquence correspondant au mode choisi sera contrôlée avec un laser continu modulé en fréquence, tandis que le nombre d'ondes sera contrôlé en façonnant la source laser avec le SLM. Ceci devrait améliorer la précision sur les paramètres élastiques obtenus à partir de la mesure de la TM.
Ces approches complémentaires seront d'abord testées sur des matériaux bien connus comme l'aluminium, puis sur des matériaux plus complexes comme le silicium poreux [6] ou des matériaux composites.

Références :
[1] Aubry and Derode, Phys. Rev. Lett., 102,
[2] Gérardin et al., Phys. Rev. Lett., 113,
[3] Lopez Villaverde et al., IEEE Trans. UFFC 64,
[4] Mezil et al., Appl. Phys. Lett., 111,
[5] Prada et al., Appl. Phys. Lett., 89,
[6] Thelen et al., Nat. Commun., 12,

Contexte de travail

Ce sujet de thèse s'inscrit dans le projet de recherche ANR NEWCOMER

Contraintes et risques

Risque laser