Recherche Avancée

Thèse soutenue

Développements expérimentaux et théoriques en spectrométries infrarouge et Raman : application à l'étude des silices divisées

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Auteur / Autrice : Bernard Humbert
Direction : André Burneau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1991
Etablissement(s) : Nancy 1
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Résumé

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Quelques échantillons représentatifs de grandes familles de silices divisées sont étudiés par spectrométrie de vibrations. Deux types de problèmes instrumentaux posés par cette étude sont analysés dans une première partie. Tout d'abord une dérivé en fréquence, fonction de la température, gênante dans une utilisation spectroscopique Raman, est constatée pour un laser à colorant accordable contenant un filtre biréfringent. Une description théorique est faite de cette cavité, une solution instrumentale est trouvée. Le deuxième point instrumental concerne la technique de réflexion diffuse infrarouge adaptée à l'analyse des milieux pulvérulents. Des anomalies spectrales, attribuées jusqu'à présent à la réflexion spéculaire, sont décrites en considérant les phénomènes physiques de diffusion intrinsèques. La loi de kubelka et Munk permet d'interpréter le spectre à condition de reconnaitre que le facteur de diffusion est relié à la dispersion anormale des indices et à la granulométrie. Dans une deuxième partie, l'analyse spectroscopique est menée sur les échantillons de silices divisées. Les spectres Raman de 7 à 150 cm##1 sont interprétés à l'aide de la théorie fractale. La distribution massique et la rugosité de surface suivent des lois fractales pour des échelles respectivement entre 500 et 10 nm (fréquences Raman inferieures à 30 cm##1) et entre 10 et 1 nm (entre 25 et 150 cm##1). Les spectres infrarouges et Raman à plus hautes fréquences permettent de décrire la surface au niveau moléculaire: ponts siloxanes et silanols. La silice pyrogénique développe localement des surfaces de type cristobalite ou tridynite. Les billes denses qui constituent cette silice sont obtenues par un assemblage de tétraèdres de sio#4 et s'organisent ensuite pour donner un agrégat ouvert. En revanche la silice de précipitation proviendrait d'un processus de collage de germes similaires à de petits polyèdres d