Contribution à l'élaboration d'une nouvelle méthode de caractérisation électromagnétique de matériaux à partir de lignes plaquées PDF Download
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Author: Juan Hinojosa Jimenez Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 140
Book Description
Actuellement, les hyperfréquences sont de plus en plus utilisées dans des applications industrielles mettant en jeu divers matériaux dont les caractéristiques électromagnétiques doivent être connues. Notre travail est relatif à l'étude et la mise au point de nouvelles techniques de caractérisation électromagnétique de matériaux se présentant sous forme de film. Parmi les quelques techniques possibles, nous avons choisi celle utilisant les lignes plaquées (microruban et coplanaire) réalisées par dépôts métalliques des rubans conducteurs sur l'échantillon même à étudier. Une étude électromagnétique de ces cellules, en fonction de la fréquence, a été effectuée à partir soit d'une méthode analytique, soit d'une méthode numérique approché dans le domaine spectral (a.d.s). Notre contribution a consisté à étendre ces méthodes aux matériaux magnétiques. Cette étude a permis de montrer, entre autres, que la cellule microruban est plus adaptée que la cellule coplanaire à la caractérisation de tout type de matériaux (diélectrique et magnétique), en raison d'une meilleure concentration de l'énergie électromagnétique dans l'échantillon. Deux configurations de cellule ont été développées : dipôle (à constantes localisées) et quadripole (à constantes réparties). Les caractéristiques du matériau sont obtenues respectivement à partir des mesures du coefficient de réflexion ou de la matrice scattering en utilisant soit des relations analytiques, soit une méthode numérique l'approche dans le domaine spectral. Ces techniques de mesures à large bande de fréquences (0.05-40 Ghz) sont validées à partir d'échantillons étalons caractérisés par des méthodes classiques au laboratoire: cellules pastille, coaxiale, guides d'ondes rectangulaires. Ce travail a permis des études originales dans le cadre de différentes collaborations industrielles. Elles concernent d'une part la caractérisation hyperfréquences (0.05-40 Ghz) du polyimide à partir de lignes microrubans et coplanaires réalisées sur une structure multicouches à plusieurs niveaux de conducteurs et d'isolant (contrat avec Thomson hybride) et d'autre part la caractérisation des premiers polymères ferromagnétiques organiques à température ambiante synthétisés par le département génie des matériaux d'Alcatel Alsthom recherche à Marcoussis. A notre connaissance, les résultats obtenus sont les premiers présentes jusqu'aux fréquences de 20 Ghz, ils ont confirmé les mesures d'aimantation rémanente effectuées au laboratoire de Meudon à partir de cycles d'hystérésis.
Author: Juan Hinojosa Jimenez Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 140
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Actuellement, les hyperfréquences sont de plus en plus utilisées dans des applications industrielles mettant en jeu divers matériaux dont les caractéristiques électromagnétiques doivent être connues. Notre travail est relatif à l'étude et la mise au point de nouvelles techniques de caractérisation électromagnétique de matériaux se présentant sous forme de film. Parmi les quelques techniques possibles, nous avons choisi celle utilisant les lignes plaquées (microruban et coplanaire) réalisées par dépôts métalliques des rubans conducteurs sur l'échantillon même à étudier. Une étude électromagnétique de ces cellules, en fonction de la fréquence, a été effectuée à partir soit d'une méthode analytique, soit d'une méthode numérique approché dans le domaine spectral (a.d.s). Notre contribution a consisté à étendre ces méthodes aux matériaux magnétiques. Cette étude a permis de montrer, entre autres, que la cellule microruban est plus adaptée que la cellule coplanaire à la caractérisation de tout type de matériaux (diélectrique et magnétique), en raison d'une meilleure concentration de l'énergie électromagnétique dans l'échantillon. Deux configurations de cellule ont été développées : dipôle (à constantes localisées) et quadripole (à constantes réparties). Les caractéristiques du matériau sont obtenues respectivement à partir des mesures du coefficient de réflexion ou de la matrice scattering en utilisant soit des relations analytiques, soit une méthode numérique l'approche dans le domaine spectral. Ces techniques de mesures à large bande de fréquences (0.05-40 Ghz) sont validées à partir d'échantillons étalons caractérisés par des méthodes classiques au laboratoire: cellules pastille, coaxiale, guides d'ondes rectangulaires. Ce travail a permis des études originales dans le cadre de différentes collaborations industrielles. Elles concernent d'une part la caractérisation hyperfréquences (0.05-40 Ghz) du polyimide à partir de lignes microrubans et coplanaires réalisées sur une structure multicouches à plusieurs niveaux de conducteurs et d'isolant (contrat avec Thomson hybride) et d'autre part la caractérisation des premiers polymères ferromagnétiques organiques à température ambiante synthétisés par le département génie des matériaux d'Alcatel Alsthom recherche à Marcoussis. A notre connaissance, les résultats obtenus sont les premiers présentes jusqu'aux fréquences de 20 Ghz, ils ont confirmé les mesures d'aimantation rémanente effectuées au laboratoire de Meudon à partir de cycles d'hystérésis.
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Actuellement, les hyperfréquences sont de plus en plus utilisées dans les applications industrielles : capteurs actifs ou passifs, traitements thermiques, etc. Ces applications nécessitent de connaître la permittivité complexe des matériaux sous investigation. Ces dernières années, la caractérisation de divers matériaux a nécessite le développement de nouvelles méthodes de mesure. Notre travail s'inscrit dans ce cadre et porte sur la mise au point de nouvelles techniques de caractérisation diélectrique a larges bandes de fréquences et de températures applicables aux matériaux biologiques et aux polymères thermoplastiques. Nous avons utilise et adapte différentes cellules de mesure du type dipôle (cellules pastille et coaxiales) et quadripôle (cellules coaxiales et guides rectangulaire). Une nouvelle méthode de calcul de la permittivité complexe applicable aux matériaux purement diélectrique a été développée. Elle élimine les imprécisions observées pour les matériaux a faibles pertes et présente une précision équivalente a la méthode itérative proposée par Baker-Jarvis. Les méthodes développées ont été utilisées pour la caractérisation de tissus biologiques d'une carcasse de bovin. L'objectif de cette étude est la réalisation d'un capteur micro-ondes de reconnaissance pour automatiser la découpe dans un abattoir. Les résultats obtenus montrent la faisabilité du dispositif. Une deuxième application concerne l'étude des propriétés diélectriques de différents polymères thermoplastiques utilises dans le domaine de l'extrusion. Une étude à larges gammes de fréquences et de températures a mis en évidence différents mécanismes de relaxation. Ces résultats ont contribue a la reconstruction du profil thermique d'un polymère en cours de transformation a partir d'un système radiothermométrique micro-ondes.
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La technique du contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) est une solution envisageable pour caractériser l'état de contraintes dans un matériau magnétique. En effet, les propriétés magnétiques d'un matériau magnétique dépendent sensiblement de l'état de contraintes et, par ailleurs, les CF dépendent de la perméabilité magnétique. La technique des CF est potentiellement intéressante comparée à d'autres méthodes de CND, telles que la diffraction des rayons X, car elle est simple à mettre en œuvre, automatisable et peu coûteuse. Dans l'objectif de permettre in fine l'identification inverse de l'état de contraintes, un modèle prédisant l'évolution du signal fourni par un capteur à CF en fonction de l'état de contraintes du matériau ferromagnétique contrôlé a été élaboré dans cette thèse. Ceci implique la mise en place d'une double modélisation. D'une part, l'effet des contraintes sur la perméabilité magnétique a été modélisé par un modèle de comportement magnéto-élastique simplifié dérivé d'une approche multi-échelle. Cette approche permet de décrire la perméabilité magnétique d'un matériau soumis à un chargement multiaxial, en incluant notamment les effets d'anisotropie induite. D'autre part, un modèle reposant sur la méthode des éléments finis a été développé afin de prédire le signal fourni par un capteur à CF en fonction de la perméabilité anisotrope du matériau inspecté. Afin de valider la démarche de modélisation, un protocole expérimental de caractérisation magnétique et par CF a été mis en place. Les résultats de mesure obtenus présentent un bon accord qualitatif avec la modélisation, en l'absence de tout étalonnage. Une procédure d'étalonnage s'appuyant sur une mesure sous contraintes est nécessaire pour atteindre un accord quantitatif. Le modèle développé pourrait être utilisé pour concevoir des sondes à CF idoines et identifier les conditions opératoires optimales pour l'estimation de contraintes dans les matériaux magnétiques. Les procédures d'inversion à mettre en œuvre restent cependant un défi à relever.
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Les progrès importants accomplis ces dernières années dans des domaines aussi variés que l'électronique industrielle ou grand public, l'informatique, les télécommunications ou même l'aéronautique, ont conduit les chercheurs à élaborer des matériaux possédant des propriétés chimiques et physiques très spécifiques. Notre contribution dans ce domaine réside dans la mise en oeuvre de nouvelles méthodes de mesure afin de déterminer l'ensemble des paramètres électromagnétiques de matériaux conditionnés sous des formes très diverses aussi bien dans l'état solide que liquide. Deux méthodes originales sont présentées. La première consiste en l'étude de la réflexion et de la transmission d'un échantillon placé dans une cellule coaxiale et est particulièrement utile pour des matériaux de petite taille. La seconde concerne les matériaux qui peuvent être stratifiés sur de grandes surfaces. Elle met en oeuvre la fonction « time domain » d'un analyseur de réseaux très performant. Ainsi, l'ensemble des mesures correspond à une caractérisation large bande (40 MHz-20 GHz). Nos techniques de mesure sont validées par des études de matériaux particuliers dans le cadre de collaborations industrielles. C'est ainsi que nous présentons des résultats obtenus sur des matériaux hétérogènes constitués d'inclusions conductrices dispersées dans une résine isolante, sur des ferrites spinelles se présentant sous forme de poudre en en inclusion dans une résine. Un logiciel intégrant la modélisation théorique des méthodes de mesure en vue d'optimiser des absorbants microondes a également été développé.
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Cette thèse entre dans le cadre d'un projet de recherche intitulé Electromagnetic Characterization of new Materials for Industrial Applications up to microwave frequencies (EMINDA). Il a pour objectif principal de développer une traçabilité électromagnétique de matériaux fonctionnels afin de permettre l'adoption de ces matériaux dans les industries européennes plus particulièrement dans le domaine de l'électronique. Le projet vise dans un premier temps à développer des techniques de caractérisation électromagnétiques des matériaux à l'échelle submicronique aux fréquences micro-ondes, puis par la suite à élargir la traçabilité métrologique de ces matériaux car la métrologie des propriétés électromagnétiques des matériaux. Une technique de caractérisation électromagnétique sur des matériaux ferroélectrique (BST et PZT) en couches minces à partir d'une topologie CPW pour en déterminer leurs propriétés électromagnétiques a été développée dans cette thèse. La topologie CPW a été privilégiée dans la réalisation de ces mesures hyperfréquences, car elle est compatible avec les exigences métrologiques de traçabilité des mesures aux unités du SI. Ce travail de thèse a également pour objectif de réaliser des mesures comparatives entre laboratoires nationaux de métrologie utilisant des techniques expérimentales différentes. Ces travaux constitueront au final au niveau européen, une base de mesures des propriétés électromagnétiques de matériaux émergents dans l'industrie avec une grande précision sur les incertitudes pour des mesures allant jusqu'à 110 GHz.
Author: Doudou Seydi Ba Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Aujourd'hui, l'interaction entre les ondes électromagnétiques et la matière en général qu'elle soit solide et/ou vivante, provoque un intérêt toujours grandissant d'un public de plus en plus large. En effet, les ondes électromagnétiques de toutes sortes sont omniprésentes dans notre environnement. Certaines ondes électromagnétiques nous agressent (Téléphonie mobile, Internet, Radar ) sans que nous en ayons conscience. Il est nécessaire de connaitre les phénomènes physiques qui interviennent. Cette connaissance des phénomènes physiques est entre autre liée à celle des caractéristiques électromagnétiques intrinsèques des matériaux, à savoir la permittivité diélectrique et la perméabilité magnétique. Dans ces conditions, des nouvelles techniques et surtout de nouveaux moyens de mesures de ces caractéristiques physiques intéressent de plus en plus de personnes dans les domaines de la préservation de l'environnement, de la recherche technologique, mais aussi dans les domaines de la biologie ou de la médecine. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce contexte. Un kit de mesure micro-ondes EpsiMu pour la caractérisation des propriétés électromagnétiques de matériaux de différentes natures physiques ( solide, granulaire, liquide ) a été développé à l'Institut Fresnel. Ce kit contient une cellule de mesure et un logiciel dédié compatible avec tous les analyseurs de réseau du marché pour déterminer les propriétés électromagnétiques des matériaux. Les cellules sont conçues en fonction de la nature du matériau à caractériser et le logiciel permet de déterminer les propriétés électromagnétiques en une seule opération de mesure.
Author: Jérémy Tillier (auteur en physique des matériaux).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les matériaux actifs appliqués actuellement, comme les piézoélectriques et les magnétostrictifs, peuvent respectivement changer leur forme par l'application d'un champ électrique, et d'un champ magnétique. La portée des allongements relatifs de ces matériaux, est typiquement de l'ordre de 0,1%. En 1996, un nouveau mécanisme fondamental d'actionnement a été découvert dans la phase martensite d'alliages magnétiques à mémoire de forme. Dans les monocristaux d'alliages Ni-Mn-Ga, l'optimisation de ce nouvel effet mémoire de forme a conduit, en 2002, à l'observation d'allongements relatifs qui atteignent 10%. De telles déformations sont liées au réarrangement, induit magnétiquement, de la structure martensitique maclée. De plus, elles ont été observées sous des champs magnétiques relativement faibles, inférieurs au tesla. Grâce à la combinaison unique d'une très grande déformation, d'une haute densité d'énergie, et d'une fréquence d'actionnement magnétique qui est relativement élevée, les alliages magnétiques à mémoire de forme ouvrent la porte à de nouvelles applications, qui ne peuvent pas être réalisées avec les matériaux actifs classiques. En collaboration avec Schneider Electric, et dans le but d'utiliser le potentiel élevé de miniaturisation de l'effet mémoire de forme magnétique, les recherches se sont concentrées sur la réalisation de films Ni-Mn-Ga dans ce travail de thèse. Les recherches menées se sont articulées autour de deux grands axes. L'étude s'est dans un premier temps focalisée sur la recherche d'un procédé, qui permet la libération de films Ni-Mn-Ga, avant le recuit à haute température. Une deuxième part des investigations s'est concentrée sur l'obtention et l'étude de films Ni-Mn-Ga déposés épitaxiallement. Une solution innovante, directement inspirée des techniques de la micro-électronique, a été développée pour libérer des films Ni-Mn-Ga. Un travail d'élaboration conséquent a été réalisé et a abouti à l'obtention de films libres polycristallins à texture de fibre, qui possèdent des propriétés magnétiques comparables aux massifs, et qui présentent des transformations martensitiques réversibles. Un deuxième axe de recherche s'est concentré sur l'élaboration et l'étude de films Ni-Mn-Ga déposés épitaxiallement. Là encore, un travail important d'élaboration a dû être mené. Afin de contrôler précisément la composition des films déposés épitaxiallement sur MgO (001), un procédé de copulvérisation a été développé. L'effet mémoire de forme magnétique des alliages Ni-Mn-Ga, se produit uniquement dans certaines phases martensites modulées, dont la nature est encore énormément débattue aujourd'hui. Nous verrons que l'analyse détaillée des structures et textures de nos films déposés épitaxiallement, a permis de mieux comprendre la nature des martensites modulées des alliages Ni-Mn-Ga. De plus, dans nos films, les champs d'activation du réarrangement de la martensite maclée sont de seulement quelques centièmes de tesla, nettement inférieurs à ceux rapportés dans les matériaux massifs. Ce résultat relance fortement l'intérêt d'utiliser des films dans la réalisation d'actionneurs utilisant l'effet mémoire de forme magnétique.
Author: Laurent Martin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 110
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DANS CE TRAVAIL, NOUS PRESENTONS UNE METHODE DE REALISATION SIMPLE D'ALLIAGES DE POLYMERES CONDUCTEURS INTRINSEQUES OFFRANT PLUSIEURS VOIES POSSIBLES DE TRANSFORMATION : REALISATION PAR PRESSAGE A CHAUD OU A FROID, ENDUCTIONS DE SUBSTRATS DIVERS. CETTE METHODE PERMET D'OBTENIR DE BONS RESULTATS EN TERME DE REPRODUCTIBILITE AINSI QU'EN TENUE DANS LE TEMPS. LA CONNAISSANCE DE CERTAINS PARAMETRES INTRINSEQUES EN HYPERFREQUENCES EST INDISPENSABLE DANS LE DOMAINE DE LA CONCEPTION DE MATERIAUX BLINDANTS. LA CARACTERISATION ELECTROMAGNETIQUE DE NOS MATERIAUX PERMET DE CONNAITRE LA CONDUCTIVITE STATIQUE AINSI QUE LA PERMITTIVITE DANS LA BANDE 50 MHZ - 18 GHZ. LE DOMAINE D'ETUDE A ETE ETENDU A LA GAMME DE FREQUENCE 30 GHZ - 110 GHZ. PARMI LES MATERIAUX REALISES NOUS CHOISISSONS LE MATERIAU QUI PRESENTE UN MAXIMUM D'ABSORPTION GRACE AU CALCUL DE L'ANGLE DE PERTES. L'EFFICACITE DE BLINDAGE DES ECHANTILLONS EST MODELISEE DANS DES BANDES 50 MHZ - 1 GHZ ET 30 GHZ - 110 GHZ. CETTE MODELISATION EST VALIDEE PAR LA MISE AU POINT D'UN BANC DE MESURE AU TRAVERS D'UNE PROCEDURE DE CALIBRAGE ET D'UN CALCUL D'INCERTITUDE. NOUS ATTEIGNONS 31 DB A 50 MHZ ET 38 DB A 110 GHZ. LA CONFRONTATION AVEC DES MODELES EXISTANT MONTRE L'INTERET DE CES MATERIAUX POUR LA REALISATION DE BLINDAGES MICRO-ONDES QUE CE SOIT DANS LA BANDE 50 MHZ - 1 GHZ OU DANS LA BANDE 30 GHZ - 110 GHZ.
Author: Jean-Louis Barrat Publisher: Cambridge University Press ISBN: 9780521789530 Category : Science Languages : en Pages : 410
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Presenting a unified approach, this book focusses on the concepts and theoretical methods that are necessary for an understanding of the physics and chemistry of the fluid state. The authors do not attempt to cover the whole field in an encyclopedic manner. Instead, important ideas are presented in a concise and rigorous style, and illustrated with examples from both simple molecular liquids and more complex soft condensed matter systems such as polymers, colloids, and liquid crystals.
Author: Juan Hinojosa Jimenez
Author: Juan Hinojosa Jimenez
Author: Cam Nguyen
Author: Abdel-Hakim Boughriet
Author: Abla Dahia
Author: Jean-Jacques Bonte
Author: Oumy Ndiaye-Tandia
Author: Doudou Seydi Ba
Author: Jérémy Tillier (auteur en physique des matériaux).)
Author: Laurent Martin
Author: Jean-Louis Barrat