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Nouvelle méthode de quantification appliquée à la Micro-analyse LIBS

par Nicolas Quintin

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Caroline Andreazza et de Daniel L'hermite.

Thèses en préparation à Orléans , dans le cadre de École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (Orléans, Loiret ; 2015-....) (laboratoire) depuis le 15-04-2021 .


  • Résumé

    La caractérisation des matériaux à l'échelle micrométrique intéresse fortement de nombreux secteurs d'activité qui recherchent plus particulièrement à acquérir l'information simultanée de la répartition spatiale des éléments composants les matériaux mais également à en avoir une mesure quantitative. La technique LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) permet d'accéder à ces informations. Cependant lorsque la résolution spatiale à l'échelle du micromètre est recherchée, il est possible actuellement de connaitre la répartition spatiale des éléments chimiques mais il n'est pas possible avec un étalonnage classique de rendre ces mesures quantitatives. En effet à ces échelles, les matériaux ne sont plus homogènes, localement l'interaction avec le laser est modifiée du fait de la nature chimique différente des grains formant le matériau. L'objectif de cette thèse est d'arriver à comprendre quels sont les mécanismes intervenant à ces échelles, d'étudier plus particulièrement les effets de matrice et de proposer une nouvelle méthode de modélisation et d'exploitation des mesures afin de fournir les valeurs quantifiées de concentration par micro-LIBS. Les résultats attendus permettront d'améliorer la caractérisation des matériaux toujours plus complexes dans les secteurs de pointes comme les nouvelles énergies, l'aéronautique et les transports et plus particulièrement permettra d'apporter une technique quantitative pour l'analyse des éléments légers ce qu'aucune méthode ne permet d'atteindre actuellement.

  • Titre traduit

    New quantification method applied to LIBS micro analysis


  • Résumé

    The characterisation of materials at the micrometer scale is of great interest to many sectors of activity, which are particularly interested in acquiring information on the spatial distribution of the elements that make up the materials, as well as in having a quantitative measurement. The LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) technique allows access to this information. However, when spatial resolution at the micrometre scale is required, it is currently possible to know the spatial distribution of the chemical elements but it is not possible to make these measurements quantitative with a conventional calibration. Indeed, at these scales, materials are no longer homogeneous, locally the interaction with the laser is modified due to the different chemical nature of the grains forming the material. The objective of this thesis is to understand the mechanisms involved at these scales, to study more particularly the matrix effects and to propose a new method of modelling and exploitation of the measurements in order to provide quantified concentration values by micro-LIBS. The expected results will improve the characterisation of increasingly complex materials in cutting-edge sectors such as new energies, aeronautics and transport, and more particularly will provide a quantitative technique for the analysis of light elements that no method currently allows.