Microscopie vectorielle en champ proche en ondes millimétriques : applications à l’étude de matériaux et à l'imagerie

Near-field vector microscopy with millimeter waves : applications to material and imaging

• Auteur / Autrice : Thibaut Auriac
• Direction : Jérémy Raoult
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 04/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Luca Varani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérémy Raoult, Frédéric Garet, Tuami Lasri, Cathy Guasch, Rosine Coq Germanicus
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frédéric Garet, Tuami Lasri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes millimétriques

Microscopie électronique

Imagerie (technique)

Imagerie

Mots clés libres

Onde milimétrique

Matériaux

Caractérisation constante électrique

Imagerie

Champ proche

Milimeter wave

Electrical constant characterisation

Near field

Materials

Imagery

Résumé

La microscopie en champ proche est un outil de caractérisation et d’imagerie de matériaux et de composants. Au cours de ce travail, un banc de microscopie a été développé dans le domaine des ondes millimétriques. Afin d’extraire une information en module et en phase, un mélangeur IQ est utilisé, couplé à des détections synchrones. Des sondes bow-ties sont utilisées pour focaliser le champ sur l’échantillon. Une attention particulière a été portée à la caractérisation et la minimisation des imperfections de ce banc expérimental. Un modèle d’interaction dipôle-matériau en champ proche a été développé. L’imagerie de composant a permis d’atteindre des résolutions sub-longueur d’ondes de quelques micromètres soit λ/2500. Ce système permet aussi la réalisation d’image subsurface de composant en tirant partie des propriétés du champ proche. Une structure interne de composant a été observée sous une couche de 13µm de résine. Enfin, des procédures de calibration ont été développé afin de réduire l’impact de nos sondes sur nos résultats et de nous rapprocher des valeurs des propriétés électriques des matériaux sous test.

Near-field microscopy is a tool for characterizing and imaging materials and components. In this work, microscopy bench was developed in the millimeter-wave range. In order to extract modulus and phase information, an IQ mixer is used, coupled with synchronous detections. Bow-tie probes are used to focus the field on the sample. Special attention has been paid to characterizing and minimizing the imperfections of this experimental set-up. A near-field dipole-material interaction model has been developed. Our measurements can reach subwavelength resolutions of a few micrometers, i.e. λ/2500. This system can also be used to produce subsurface images of components by taking advantage of near-field properties. An internal component structure was observed under a 13µm layer of resin. Finally, calibration procedures have enabled us to erase the impact of our probes on our results and to get closer to the physical values of the materials under test.