Applications de la diffusion des rayons X aux contrôles non destructifs industriels

= Applications of x-ray scattering in the field of industrial non destructive testing

• Auteur / Autrice : Pei Zhu
• Direction : Daniel Babot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CNDRI - Contrôle Non Destructif par Rayonnements Ionisants (Lyon, INSA ; 1982-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorescence

Défauts -- Déclaration

Contrôle non destructif

Rayleigh, Diffusion de

Compton, Effet

Résumé

La présente étude porte sur l'application de la diffusion de rayons X cohérente et incohérente au contrôle et à la caractérisation des matériaux et composants. Chaque application a eu comme origine une demande précise formulée par un partenaire industriel. Nous présentons d'abord les bases théoriques de la diffusion Compton, puis, après description des différents éléments d'une chaîne de contrôle par diffusion Compton, nous analysons les différents paramètres qui interviennent sur le signal obtenu et les performances de la méthode. Nous détaillons aussi un programme de simulation qui, tenant compte de tous les phénomènes physiques mis enjeu, permet de réaliser une optimisation de la méthode pour chaque nouvelle application. Trois différentes applications industrielles de la diffusion Compton sont ensuite présentées : mesure de densité, mesure d'épaisseur et détection des défauts (fissure, délaminage. . . ). Dans la partie concernant la diffusion cohérente, après le rappel les bases théoriques, nous décrivons l'utilisation de la diffusion Rayleigh aux faibles angles pour mesurer l'épaisseur d'un revêtement SiC sur une matrice de carbone SiC. La méthode expérimentale utilise un montage sensiblement identique à celui de la diffusion Compton. Dans la dernière partie nous présentons deux applications particulières de la fluorescence X dans le domaine de la mesure d'épaisseur de revêtement, sur des matériaux métalliques et composites.

The present study refers ta the applications of coherent and incoherent X-ray scattering in the field of evaluation and characterization of materials and components. Each application was originated from a precise request of an industrial partner. The first part 1s a recall of the basic theory of Compton scattering. Then, after description of the involved equipments, an analysis of the different parameters which characterize the obtained signal and the performance of the method is done. A simulation program is also detailed, which takes into account all major physical phenomena involved, and which permits to realize a optimization of the method for each nex application. Three different industrial applications of Compton scattering are then presented: density measurement, thickness measurement and defect detection (cracks, delamination. . . ). In the part concerning coherent scattering, after the recall of the basic theory, a method using small angle coherent scattering is described, which is used to measure the coating thickness of a SiC layer surrounding a C/SiC structure. This method uses an experimental equipment which is almost identical to that of the Compton scattering. Finally , studies in the field of X-ray fluorescence are described: two applications of coating thickness measurement are developed, which are used for metallic and composite materials