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Afin de pouvoir collecter les rayonnements émis par les corps chauds dans les 2nde et 3ème fenêtres atmosphériques (3-5 μm et 8-12 μm), les caméras thermiques doivent être équipées de lentilles transparentes dans l'infrarouge. Les matériaux actuellement utilisés pour la conception des lentilles sont chers et leur mise en forme est complexe. Les verres de chalcogénures sont moins chers, possèdent une large transmission dans l'infrarouge et leur mise en forme est aisée. Cependant, leurs propriétés mécaniques relativement faibles et leur méthode de synthèse complexe et coûteuse en ampoule de silice limitent leur utilisation. Ce travail de thèse a consisté à l'exploration de nouvelles méthodes de synthèse pour ces verres et au développement de vitrocéramiques aux propriétés mécaniques renforcées. Une méthode combinant la mécanosynthèse et le frittage par Spark Plasma Sintering a été développée. Des verres et des vitrocéramiques de dimensions importantes ont été produits dans des temps réduits et à des températures moins élevées que par la méthode de synthèse classique. La possibilité de déposer des traitements antireflets efficaces sur des vitrocéramiques 80GeSe2-20Ga2Se3 a été démontrée, renforçant leur intérêt pour la production d'optiques infrarouges. De nouvelles applications potentielles pour ces vitrocéramiques ont également été étudiées. Une attaque chimique a permis la création de matériaux poreux en surface intéressants pour des applications de détection. L'addition de Pb et d'In aux verres GeSe2-Ga2Se3 a conduit à l'exploration de nouveaux diagrammes vitreux. Enfin, la luminescence dans l'infrarouge de vitrocéramiques dopées par les ions de terres rares a été étudiée.
Author: Marie Guignard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 196
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Les propriétés optiques non linéaires du second ordre ont été étudiées dans des matériaux vitreux à base de chalcogénures, dans le but de développer de nouveaux matériaux pour l'intégration dans des systèmes optiques. Un phénomène de génération de second harmonique a été observé dans des verres des systèmes Ge-In-S-CsI et Ge-(Ga,Sb)-S après un traitement de polarisation thermique. La rupture de l'anisotropie des verres, conduisant à une susceptibilité non linéaire d'ordre deux supérieure à 10 pm/V, a été mise en évidence à l'aide de la technique des franges de Maker.
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Ce travail de thèse s’inscrit dans un contexte de recherche de nouveaux matériaux composites: les vitrocéramiques transparentes dans l’infrarouge. Située entre les domaines de la chimie des matériaux vitreux de la mécanique et de l’optique, cette étude s’articule autour du développement d’un matériau transparent entre 3 et 12 μm ayant des propriétés mécaniques supérieures aux matériaux vitreux commercialisés. L’exploration de nombreux diagrammes vitreux à base de GeSe2-Ga2Se3 avec addition d’halogénures d’alcalin a été effectuée. Le dépôt de couches anti-reflets a été optimisé sur une composition spécifique, les propriétés optiques de ce verre ont été déterminées. De nouvelles vitrocéramiques possédant un faible coefficient de dilatation dans le système Ge-Ga-Se ont ensuite été réalisées et les mécanismes de cristallisation ont été étudiés par une étude structurale. Enfin, des essais d’échange ionique ont été développés, proposant ainsi une autre voie pour l’amélioration des propriétés mécaniques des verres de chalcogénures.
Author: Elena Petracovschi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les verres de chalcogénures sont utilisés en tant qu'optiques pour les caméras IR grâce à leur transparence dans les deux fenêtres atmosphériques [3 - 5 μm] et [8 - 12 μm]. Afin de diminuer leur prix et d'augmenter la gamme des compositions qui pourraient être produites, une nouvelle méthode de synthèse a été élaborée au laboratoire Verres et Céramiques. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont ainsi porté sur le développement de la technique de synthèse des verres et vitrocéramiques de chalcogénures par mécanosynthèse et frittage flash, ainsi que sur l'étude de la structure et des propriétés mécaniques des vitrocéramiques. Les différents paramètres de broyage et frittage ont été étudiés et la possibilité de produire des matériaux massifs, avec une structure et des propriétés similaires à celles des verres obtenus par voie classique de fusion-trempe, a été démontrée. Egalement, il a été constaté que la génération des particules cristallines dans la matrice vitreuse permet d'améliorer les propriétés mécaniques sans altérer la transmission optique des échantillons. Finalement, une étude théorique, basée sur la méthode DFT, a été initié pour accéder à des informations plus précises concernant la structure et les propriétés mécaniques des verres et vitrocéramiques de chalcogénures.
Author: Allison Wilhelm Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 176
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Chalcogenide glasses are well suited for biological sensing applications due to their rheological properties and broad transparency range in the mid-infrared. This broad transparency range is of particular importance as it corresponds to the region of strong fundamental vibrational modes of organic and biologically relevant molecules; a characteristic not held by traditional oxide glasses. More specifically, tellurium based chalcogenide glasses exhibit promising characteristics for use in space and bio-sensing applications due to a transmission window that extends even further into the IR. Compositions such as Te2As3Se5 have optimal rheological and excellent optical properties for use in a wide range of IR sensing applications. However, through the investigation of new tellurium based chalcogenide glass compositions these already significant optical properties can be augmented; opening up an even larger number of IR applications, such as the detection of CO2, requiring an extended transparency in the IR. In the present work it has been shown that: 1. The commonly used Te2As3Se5 (TAS) glass does not pose a toxic threat to biological molecules after removal of a surface oxide layer, 2. The chalcogenide glass composition Ge20Te73I7 has excellent properties nicely suited for biological and space sensing applications requiring an extended IR transparency and advanced optical components, 3. Tellurium based glasses with conductive properties show great promise for use in a novel approach to the detection of viruses in an aqueous environment.
Author: James E Shelby Publisher: Royal Society of Chemistry ISBN: 1782625119 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 320
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This book provides a concise and inexpensive introduction for an undergraduate course in glass science and technology. The level of the book has deliberately been maintained at the introductory level to avoid confusion of the student by inclusion of more advanced material, and is unique in that its text is limited to the amount suitable for a one term course for students in materials science, ceramics or inorganic chemistry. The contents cover the fundamental topics of importance in glass science and technology, including glass formation, crystallization, phase separation and structure of glasses. Additional chapters discuss the most important properties of glasses, including discussion of physical, optical, electrical, chemical and mechanical properties. A final chapter provides an introduction to a number of methods used to form technical glasses, including glass sheet, bottles, insulation fibre, optical fibres and other common commercial products. In addition, the book contains discussion of the effects of phase separation and crystallization on the properties of glasses, which is neglected in other texts. Although intended primarily as a textbook, Introduction to Glass Science and Technology will also be invaluable to the engineer or scientist who desires more knowledge regarding the formation, properties and production of glass.
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Les verres de chalcogénure sont étudiés pour leurs propriétés optiques dans l'infrarouge. Ces propriétés, les rendent incontournables pour la mise en œuvre du projet Darwin de l'ESA. Ce projet consiste à détecter la présence d'eau (6 μm), d'ozone (9 μm) et de dioxyde de carbone (15 μm) sur des exoplanètes. Des fibres monomodes ont été obtenues de façon reproductible dans le système vitreux Te-As-Se. Ces fibres transparentes jusqu'à 12 μm sont appropriées pour la détection de l'eau et de l'ozone. Pour la détection du CO2 à 15 μm, des fibres en verre de tellure sont développées. Une nouvelle technique de conception des préformes, basée sur un processus de moulage, a été étudiée et les résultats obtenus sont prometteurs. Parallèlement, de nouveaux verres dans le système Te-Ge-AgI présentant une très bonne stabilité thermique ont été synthétisés. En effet, pour la première fois, aucun pic de cristallisation n'est observé lors de l'analyse thermique d'un verre de tellure. De plus, des fibres ont été réalisées et elles présentent des pertes optiques intéressantes, ainsi qu'une large transmission dans l'infrarouge. Par ailleurs, les verres de tellure ayant un comportement de semi-conducteur et présentant une conductivité thermique basse sont de bons candidats potentiels comme nouveau matériau dans le domaine de la thermoélectricité. Le nouveau système vitreux Te-As-Se-Cu a été exploré, dans lequel jusqu'à 30% de cuivre peuvent être incorporés. Une conductivité électrique, parmi les plus élevés pour un verre de chalcogénure a été mesurée pour ce système.
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Des guides d'onde en verres de chalcog nures ont t tudi es dans le but d' laborer des fibres optiques et des couches minces en vue d'applications capteurs. La r alisation de guides d'onde planaires et canalis s en verres de sulfures a t d crite et leurs caract ristiques morphologiques, structurales et optiques ont t d termin es. Des fibres optiques en verres de s l niure et/ou tellure ont aussi t r alis es et utilis es en tant que capteur dans le domaine de l'agro-alimentaire, de la biologie et de la m decine, capteur fonctionnant sur le principe de la spectroscopie infrarouge par ondes vanescentes. La mise au point de m thodes d'analyses statistiques a permis de d tecter des pathog nes et de diff rencier des pathologies. Les verres de chalcog nures se sont galement r v l s utile pour mettre en oeuvre une exp rience de r sonance plasmonique de surface. Des r sultats pr liminaires sur la d tection de l'accroche sp cifique d'une toxine la surface du prisme ont t obtenus.
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Ce travail est motivé par le besoin de nouveaux matériaux transparents dans l’infrarouge pour satisfaire aux exigeantes spécifications de l’imagerie thermique. La synthèse d’une nouvelle génération de verres transparents du visible au lointain infrarouge a été réalisée par addition d’halogénures d’alcalins au système GeSe2-Ga2Se3. Nous avons démontré que des vitrocéramiques transparentes dans l’infrarouge lointain pouvaient être obtenues de façon reproductible. Des cristaux, dont la taille inférieure à 100 nm peut être contrôlée, permettent une augmentation de la résistance aux chocs thermiques. L’aptitude à combiner le processus de céramisation et le moulage de verres est démontré. Afin d’améliorer les propriétés mécaniques des verres, des échanges ioniques entre alcalins ont atteint une profondeur de 15 μm dans le verre. Les changements d’indices surfaciques laissent entrevoir des possibilités d’application de couches anti-reflets ou de guide d’onde planaire.
Author: Mathieu Hubert
Author: Marie Guignard
Author: Mathieu Rozé
Author: Elena Petracovschi
Author: Boussard-plédel
Author: Allison Wilhelm
Author: James E Shelby
Author: Clément Conseil
Author: ANNE-M.
Author: Laurent Calvez