Diffraction d'ondes de cisaillement en acoustique picoseconde et mesure de leur coécient de réflexion à une interface : modélisation et expériences

Diffraction of picosecond shear waves and measurement of their reflection coeffcient at a single interface : modeling and experiments

• Auteur / Autrice : Alexis Viel
• Direction : Bertrand Audoin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 15/06/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Dufour Dabadie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Dufour Dabadie, Laurent Belliard, Stefan Catheline, Christ Glorieux, Yannick Guillet, Damien Segur
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Belliard, Stefan Catheline

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diffraction

Isotropie

Ondes de cisaillement

Mots clés libres

Acoustique picoseconde

Onde transverse

Coefficient de réflexion

Picosecond acoustics

Shear wave

Re ection coefficient

Résumé

L'optoacoustique picoseconde est une technique qui permet de sonder la matière à l'échelle submicronique. L'objectif de ce travail est la synthèse d'ondes de cisaillement de fréquences GHz dans des couches minces isotropes pour l'analyse des propriétés transverses de la matière. C'est grâce à la diffraction du champ acoustique à l'intérieur du transducteur que ces ondes de cisaillement sont synthétisées. Nous exposons dans une première partie le développement des outils théoriques nécessaires à l'analyse de la répartition spatiale du champ acoustique généré lors de l'interaction laser-matière. Les diagrammes de directivité ainsi établis permettent de prévoir les directions de rayonnement privilégiées. Par une méthode de post traitement adaptée,nous synthétisons ensuite des ondes transverses dans ces directions particulières. Lorsque le transducteur est chargé par un milieu dont on cherche à connaître les propriétés transverses, les ondes de cisaillement synthétisées sont réfléchies à l'interface entre le transducteur et ce milieu. L'analyse du coefficient de réflexion permet alors de déterminer les propriétés mécaniques du milieu à sonder. Nous illustrons cette méthode numériquement et expérimentalement dans le cas d'une interface titane/glycérol.

Picosecond optoacoustics is a technique that can probe properties of matter on a submicronscale. The aim of this work is to synthesize shear waves at GHz frequencies in a thin isotropiclayer in order to analyse its shear properties. Transverse waves are synthesized using diffraction.In the first part we develop theoretical tools in order to analyse the spatial repartition of theacoustic field generated by the laser-matter interaction. Directivity patterns predict the particulardirections for which amplitude of the shear waves is higher. Thus, we synthesized shearwaves in these particular directions using a dedicated post processing method. To investigateshear properties of a film lying on the sample, we study the reection of shear waves betweenthe transducer and the lying film. Starting with either simulated or experimental recordedwaveforms, we demonstrate the method in the specific case of the titanium/glycerol interface.