Author: Sébastien BruneauPublisher:
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Languages : fr
Pages : 264
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Etude de l'interaction laser-matière en régime femtoseconde
Author: Sébastien BruneauEffets thermiques dus à l'interaction laser-matière dans les métaux en régime femtoseconde
Author: Stéphane ValettePublisher:
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Languages : fr
Pages : 204
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L'objet de ce travail de thèse est l'étude des effets thermiquesdus à l'interaction laser-matière dans le cas de matériauxmétalliques irradiés avec des impulsions femtosecondes. Deuxapproches sont développées. La première utilise un traitementnumérique à deux dimensions du Modèle à Deux Températures (MDT). Aprèsdéfinition d'une Zone Affectée Thermiquement sur la based'arguments de physique des matériaux, l'étendue de celle-ci estestimée par simulation numérique dans la direction perpendiculaire au faisceau laser. La deuxième approche est de type expérimentale. Les techniques demicroscopie électronique en transmission et à balayage sontutilisées pour mesurer l'évolution des microstructures en bordurede la zone irradiée.Les régimes femtoseconde et nanoseconde sont comparés dans l'ensemble des résultats de ce travail.
Etude de l'interaction laser-matière en régime d'impulsions ultra-courtes
Author: Yoan Di MaioPublisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Le laser à impulsions ultra-courtes constitue un procédé innovant et très avantageux pour la découpe de céramiques piézoélectriques PZT. Grâce à un fort confinement spatiotemporel de l'énergie au cours de l'interaction, ce système minimise les dégâts collatéraux et préserve l'intégrité physique du matériau sur des échelles micrométriques. Néanmoins, une propagation de faisceau mal maîtrisée, associée à des mécanismes d'interaction complexes fonction de la cible irradiée, peuvent impliquer de fortes disparités sur la qualité d'usinage. Dans le cadre d'une application industrielle donnée, ces travaux nous ont donc permis d'approfondir les principales étapes d'optimisation d'un tel procédé selon des critères de reproductibilité, de qualité et de rapidité. Pour cela, nous avons tout d'abord souligné l'influence des propriétés gaussiennes des faisceaux et de leur perturbation afin de définir la distribution énergétique au niveau des plans de focalisation. Aussi, la quantification de l'interaction via les critères de seuil et de taux d'ablation, d'incubation et de saturation a contribué à comprendre la réaction du matériau de manière macroscopique. Les problèmes méthodologiques inhérents à leurs calculs ont été mis en évidence et ont permis par la suite d'anticiper les formes d'usinage ainsi que les temps de procédé. Dans un second temps, l'optimisation des paramètres laser s'est appuyée sur des caractérisations aussi bien qualitatives pour l'aspect visuel que quantitatives avec l'estimation de la stoechiométrie et des contraintes résiduelles au niveau des flancs d'usinage. Nous avons en outre tiré profit de la piézoélectricité afin de développer une méthode d'observation in situ de la réponse à l'onde de choc laser contribuant à la compréhension des fissurations apparentes. Nous proposons au terme de ce travail un jeu de paramètres optimal pour la découpe de PZT assurant une bonne répétabilité du procédé tout en minimisant les défauts d'usinage comme la fissuration, les dépôts de surface et les irrégularités de bords. Des essais sur la mise en forme spatio-temporelle de faisceau sont enfin abordés principalement en tant que perspective d'accélération du procédé et encouragent son utilisation pour une future industrialisation.
Étude de l'interaction laser matière en régime de confinement par eau avec deux impulsions laser. Application au test d'adhérence par choc laser
Author: Damien CourapiedPublisher:
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Languages : fr
Pages : 0
Book Description
Le choc laser est un procédé de plus en plus répandu qui utilise l'énergie laser pour générer des ondes de choc et inclure des effets mécaniques dans les matériaux ciblés. Lorsque l'énergie laser est absorbée par la cible, un plasma d'interaction est créé à la surface du matériau. Ce plasma, lors de sa détente, génère une onde de choc qui se propage. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse s'inscrivent donc dans une démarche globale de compréhension des phénomènes liés à l'interaction laser-matière. Dans le domaine des ondes de choc générées par laser, on peut distinguer deux procédés : Le traitement de surface par choc laser (LSP - Laser Shock Peening) et le test d'adhérence par choc laser (LASAT - LASer Adhesion Technique). Aujourd'hui la question se pose sur les limitations des procédés de choc par laser et sur les solutions à mettre en place pour pallier à ces limitations. Des idées sur l'amélioration des confinements, comme substitution à l'eau, ou encore l'optimisation des revêtements protecteurs ont été proposées. Par ailleurs, au cours de ces travaux de thèse, l'utilisation de deux impulsions laser a permis, dans le cas du procédé LASAT, l'optimisation de la traction générée aux interfaces des multimatériaux et ainsi de rendre le procédé plus robuste. De plus, dans le cas du procédé LSP, les aspects de rentabilité liés à la cadence de traitement ont été étudiés. Finalement, que ce soit pour les décalages en temps faibles (entre 0 et 1000 ns) ou bien les décalages importants (entre 200μs à 200ms), l'étude des phénomènes liés à l'interaction laser-matière a permis de franchir certaines limitations pour les deux procédés.
CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'INTERACTION LASER-MATIERE A TRES HAUT FLUX (10#1#9W/CM#2)
Author: GERARD.. MALKAPublisher:
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Languages : fr
Pages : 214
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST DE COMPRENDRE ET D'ANALYSER LES PROCESSUS PHYSIQUES SUSCEPTIBLES D'ACCELERER DES ELECTRONS A DES ENERGIES RELATIVISTES, LORS DE L'INTERACTION D'UNE IMPULSION LASER ULTRA INTENSE (ECLAIREMENT LASER SUPERIEUR A 10#1#9W/CM#2) AVEC DES ELECTRONS DANS LE VIDE OU UN PLASMA. CES TRAVAUX S'INSCRIVENT DANS LE CADRE DE LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL AVEC LA NOUVELLE APPROCHE DE L'ALLUMEUR RAPIDE. CETTE THESE SE COMPOSE DE TROIS ETUDES EXPERIMENTALES SUR L'ACCELERATION D'ELECTRONS. LES RESULTATS DE CES EXPERIENCES SONT INTERPRETES EN LES COMPARANT A CEUX DONNES PAR DES MODELES THEORIQUES PRESENTES DANS CE RAPPORT : (I) L'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS LE VIDE PAR L'IMPULSION LASER EST MISE EN EVIDENCE EXPERIMENTALEMENT. DES ELECTRONS D'ENERGIE INITIALE DE 1 A 10 KEV ENVIRON, SONT ACCELERES A DES ENERGIES VOISINES DE 1 MEV. CES RESULTATS SONT EN BON ACCORD AVEC DES SIMULATIONS DE PROPAGATION D'ELECTRONS LIBRES SOUMIS A UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE INTENSE, SPATIALEMENT ET TEMPORELLEMENT FINIE. (II) LE ROLE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE DANS LA PRODUCTION D'ELECTRONS RELATIVISTES (0,4 A 3 MEV) LORS DE L'INTERACTION D'UN FAISCEAU LASER ULTRA INTENSE AVEC UN PLASMA SURDENSE ET PRESENTANT UN PROFIL DE DENSITE TRES RAIDE EST ICI DEMONTRE EXPERIMENTALEMENT. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT EN BON ACCORD AVEC UN MODELE D'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS CE REGIME OU LA TEMPERATURE CHAUDE T#H EST EGALE A L'ENERGIE D'OSCILLATION D'UN ELECTRON DANS LE CHAMP LASER. (III) DANS LE CAS DE L'ACCELERATION D'ELECTRONS (0,5 A 20 MEV), LORS DE L'INTERACTION DU FAISCEAU LASER AVEC UN PLASMA PREFORME SOUS CRITIQUE ET LONG, DEUX TEMPERATURES SUPRATHERMIQUES ET DES CANAUX DE CREUSEMENT DE DENSITE ELECTRONIQUE SONT OBSERVES. CES OBSERVATIONS SONT A PRIORI LA SIGNATURE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE OU DE LA DIFFUSION RAMAN AVANT DANS UN CANAL CREE PAR L'AUTOFOCALISATION PONDEROMOTIVE ET RELATIVISTE DE L'IMPULSION LASER.
ETUDE DE L'INTERACTION LASER- MATERIAU APPLIQUEE A L'ANALYSE ELEMENTAIRE DES SOLIDES
Author: BEATRICE.. SALLEPublisher:
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Languages : fr
Pages : 249
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L'ABLATION LASER, QUI CONSISTE A FOCALISER UN FAISCEAU LASER DE FORTE PUISSANCE SUR UNE CIBLE AFIN DE LA VAPORISER, EST UTILISEE POUR L'ANALYSE ELEMENTAIRE DES MATERIAUX PAR SPECTROMETRIE D'EMISSION OPTIQUE SUR PLASMA PRODUIT PAR LASER. LES PERFORMANCES ANALYTIQUES POURRAIENT ETRE AMELIOREES PAR UNE MEILLEURE MAITRISE DE L'INTERACTION LASER CIBLE RESULTANT D'UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES PHYSIQUES MIS EN JEU DANS LE PROCESSUS D'ABLATION LASER. DANS CE BUT, L'INFLUENCE DE LA DUREE D'IMPULSION (FS A NS) SUR LE PROCESSUS DE MICROABLATION LASER (DIAMETRES D'INTERACTION PROCHES DE 10 M), A PRESSION ATMOSPHERIQUE, EST ETUDIEE AFIN DE DEFINIR LES REGIMES D'INTERACTION OU LE PLASMA INFLUENCE L'ABLATION ET QUI SONT DEFAVORABLES POUR UNE BONNE MAITRISE DU PROCEDE EN CONDITIONS DE MICROANALYSE. L'ETUDE CONSISTE A METTRE EN EVIDENCE LES CHANGEMENTS D'EVOLUTION DE L'EFFICACITE D'ABLATION LORSQUE L'IRRADIANCE LASER AUGMENTE. ELLE EST EFFECTUEE A PARTIR DE L'OBSERVATION DES CRATERES FORMES EN SURFACE DES METAUX ET DE LA REALISATION D'UNE IMAGERIE RESOLUE EN TEMPS DES PLASMAS EN EXPANSION PENDANT ET APRES UNE IMPULSION LASER. LES DIFFERENTS RESULTATS MONTRENT L'EXISTENCE DE DEUX REGIMES D'INTERACTION DONT LA LIMITE SE SITUE ENTRE 800 FS ET 2 PS. DANS LE REGIME FS, L'INTERACTION EST DIRECTE ENTRE LE LASER ET LE METAL. L'EFFICACITE D'ABLATION EST INDEPENDANTE DE LA LONGUEUR D'ONDE ET MEILLEURE QUE DANS LE REGIME PS- NS. DANS CE REGIME OU LE MATERIAU EST VAPORISE PENDANT L'IMPULSION LASER, LE PLASMA CREE AU DESSUS DE L'ECHANTILLON ABSORBE, REFLECHIT ET DIFFUSE LE FAISCEAU LASER INCIDENT CE QUI DIMINUE L'EFFICACITE PAR RAPPORT AU REGIME FS, DANS DES PROPORTIONS QUI DEPENDENT DES PARAMETRES EXPERIMENTAUX (LONGUEUR D'ONDE, DIAMETRE D'INTERACTION). AVEC UN LASER NS MULTIMODE FOCALISE AVEC UN OBJECTIF DE GRANDE OUVERTURE NUMERIQUE, IL EST POSSIBLE DE REDUIRE L'ECRANTAGE PLASMA ET D'OBTENIR UN VOLUME ABLATE IDENTIQUE A CELUI OBTENU DANS LE REGIME D'INTERACTION IDEAL FS.
Etudes théorique et expérimentale de plasmas produits par laser en vue de leur application a l'analyse chimique des matériaux en environnement complexe
Author: Guillaume ClairPublisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 157
Book Description
Ce travail présente une étude originale de l'interaction laser-matière en régime nanoseconde à l'aide d'une double approche expériences-modélisation numérique. L'approche expérimentale vise à caractériser les plasmas produits par laser et l'empreinte laissée par le faisceau laser sur la cible. L'approche numérique s'appuie sur un modèle 1D qui permet de décrire le chauffage de la cible par le laser, l'ablation de matière et la formation d'un plasma dans cette matière ablatée dûe à l'interaction avec le laser. Des comparaisons des résultats obtenus par les deux approches permettent d'évaluer le degré de précision des résultats issus du modèle. Ces comparaisons se limitent aux 100 premières nanosecondes d'expansion du plasma. Nous montrons ainsi que le modèle décrit assez bien l'écrantage du faisceau laser par le plasma, l'expansion du plasma et la propagation de l'onde de choc dans le gaz ambiant. De plus, les valeurs des seuils d'ablation et de formation du plasma sont calculées avec une bonne précision. En revanche, des écarts sont constatés pour la modélisation des processus d'interaction entre le laser et la cible. Le degré de précision du modèle est au final suffisamment bon pour nous permettre d'étudier précisément l'effet du gaz ambiant sur les propriétés et la dynamique du plasma.
Etude de L'interaction Laser-matière en Régime Nanoseconde Sous Irradiations Multiples
Author: Céline GouldieffPublisher:
ISBN:
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Languages : en
Pages : 191
Book Description
The work is devoted to laser-induced damage in the nanosecond regime at the wavelengths of 266 nm and 355 nm. The goal of this study is to understand and to analyze the processes taking place during multi-pulse irradiation causing laser-damage, on the surface and in the bulk of massive or thin-films optical materials. To this end, a laser-damage experiment was entirely set up and automated. It allows analyzing the laser-damage resistance and the ageing of these components under UV irradiation at a pulse repetition rate of 50 Hz and for a high number of laser pulses and to record systematically the most important test parameters (spatial beam profiles, energies, images of the site before and after irradiation).To better understand the physical phenomena leading to fatigue effects in the materials under multiple pulse irradiation, a model was developed allowing the discrimination of statistical effects (due to the high number of shots) from material modifications under UV irradiation. This model was confirmed by testing synthetic fused silica irradiated in the bulk. Concerning thin-film coated components, oxide mixtures were studied in collaboration with the Laser Zentrum Hannover (LZH, Germany) using a multi-parameter approach. These materials show indeed a complex behavior and remain poorly known, in particular under multi-pulse irradiation. Finally, a part of the work is dedicated to the non-destructive characterization of KDP crystals by UV-pumped photoluminescence, realized in the framework of the MegaJoule project, in collaboration with CEA Le Ripault (Monts, France).
Etude expérimentale des mécanismes d'absorption dans l'interaction Laser-matière à haut flux
Author: Christine Garban-LabaunePublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 208
Book Description
Etude expérimentale des mécanismes d'absorption dans l'interaction laser-matière à haut flux, effet de la longeur d'onde
Author: Christine Garban-LabaunePublisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 208
Book Description