Diffusion électromagnétique par des matériaux hétérogènes rugueux : homogénéisation et couplage surface/volume

Electromagnetic scattering from rough heterogeneous media

• Auteur / Autrice : Pierre Mallet
• Direction : Charles-Antoine Guérin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfaces (physique)

Green, Fonctions de

Rugosité

Résumé

L’étude de la diffusion par des surfaces rugueuses hétérogènes est un sujet de recherche qui trouve de plus en plus d’applications (furtivité, imagerie, télédétection …). Elle soulève deux problèmes, individuellement très compliqués : diffusion par des ensembles aléatoires de particules et diffusion par une surface rugueuse aléatoire. A cela s’ajoute le couplage entre la surface et les hétérogénéités qu’elle recouvre. Cette thèse est une contribution visant à modéliser ces phénomènes. Nous débutons en étudiant la possibilité d’homogénéiser les milieux diffusants (3D), composés de petites particules réparties aléatoirement dans un volume test. Nous montrons qu’il est possible de déterminer une constante diélectrique effective tenant compte de la taille du volume et des effets de diffusion multiple. Nous proposons ensuite une description du couplage des diffusions de surface et de volume pour de petits diffuseurs répartis sous une surface rugueuse. L’approche permet une résolution numérique du problème ainsi que l’identification des différentes contributions présentes dans le phénomène de diffusion (couplage diffuseurs/diffuseurs et couplage surface/diffuseurs).

Scattering from rough heterogeneous surfaces is a topic that finds more and more applications (furtivity, imagery, remote sensing…). It raises two complicated issues: scattering by random sets of particles and scattering by random rough surface. Moreover, interactions between the surface and the scatterers must be taken into account. The goal of this thesis is to model these phenomena. We first propose an effective medium theory available for small particles randomly distributed in a test volume. Our approach takes into account the finite size of the medium, as well as multiple scattering effects. Then, we propose a semi rigorous method to study scattering from rough heterogeneous surfaces. This method allows one to identify all the contributions involved in the scattering process (multiple scattering between the particles and interactions between the surface and the scatterers), and to numerically solve the problem.