DÉVELOPPEMENT D'UN MOYEN DE CHAUFFAGE A TRÈS HAUTES TEMPÉRATURES COMPATIBLE A LA CARACTÉRISATION HYPERFRÉQUENCES IN-SITU DE MATÉRIAUX.

DESIGN AND REALIZATION OF A HIGH TEMPERATURE HEATING DEVICE FOR IN-SITU HIGH-FREQUENCY CHARACTERIZATION OF MATERIALS.

• Auteur / Autrice : Jesse Touoyem
• Direction : Jaona Harifidy Randrianalisoa, Thierry Duvaut
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Thermique et énergétique
• Date : Inscription en doctorat le 06/12/2021
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Numérique et de lu2019Ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM) - EA 7548

Mots clés

Mots clés libres

Design de dispositif de chauffage par rayonnement

Proprietes dielectriques des materiaux

Metrologie optique

Multiphysique

Mesures en hyperfrequence

Caracterisation thermique a haute temperature

High temperature characterization

Multiphysics

Dielectric material properties

Thermal metrology

High frequency characterization

Design of thermal radiation based heating system

Résumé

Cette thèse vise à mettre en place un moyen de mise en température de matériaux jusqu'au moins 1500°C en vue de la caractérisation de leurs propriétés diélectriqus aux hyperfréquences. Les contraintes environnementales (températures, mécanique, etc.) influent sur les propriétés électromagnétiques des matériaux diélectriques et/ou magnétiques. Dans le cadre du dimmensionnement de nos sytèmes, il est indispensable de connaitre ces températures de transition afin de définir le matériau qui répondra aux besoins spécifiés. Ces températures sont généralement situèes au-delà de 1000°C. Cependant, les moyens de mesure actuellement disponibles permettent des caractérisations des propriétés électromagnétiques jusqu'à 500°C. Le moyen de mesures envisagé nécessitera une étude multi-physique. La réflexion devra etre menée en considérant un ensemble de paramètres liés aux contraintes de mise en oeuvre: Le choix du système de chauffage afin de garantir un niveau de température jusqu'au moins 1500°C et un faible gradient thermique au sein du matériau à caractériser. Le dimmensionnement du système permettant de répondre à la fois aux contraintes thermomécaniques et hyperfréquences. La définition, le dimensonnement et le choix des matériaux constitutifs du banc de mesures. La prise en compte du rayonnement thermique dans la gestion des algorithmes de caractérisation électromagnétique. L'objectif de cette thèse se décline en deux parties principales à savoir : modéliser, développer et assembler le moyen de mise en température des matériaux diélectriques jusqu'au moins 1500°C. Valider sur le plan métrologique les mesures obtenues, par intercomparaison avec des mpyens existants jusqu'à leur température seuil et en effectuant la propagation des incertitudes des principaux contributeurs sur le résultat.

This thesis aims to set up a means of heating materials to at least 1500°C in order to characterize their dielectric properties at microwave frequencies. Environmental constraints (temperature, mechanical, etc.) influence the electromagnetic properties of dielectric and/or magnetic materials. In the context of the design of our systems, it is essential to know these transition temperatures in order to define the material that will meet the specified needs. These temperatures are generally above 1000°C. However, currently available measuring equipment allows the characterization of electromagnetic properties down to 500°C. The proposed measuring equipment will require a multi-physics study. The study will have to take into account a set of parameters linked to the implementation constraints: The choice of the heating system in order to guarantee a temperature level of at least 1500°C and a low thermal gradient within the material to be characterized. The dimensioning of the system to meet both thermomechanical and microwave constraints. The definition, dimensioning and choice of materials for the measurement bench. Taking into account thermal radiation in the management of electromagnetic characterization algorithms. The objective of this thesis is divided into two main parts: to model, develop and assemble the means of heating dielectric materials to at least 1500°C. Metrological validation of the obtained measurements, by intercomparison with existing means up to their threshold temperature and by carrying out the propagation of the uncertainties of the main contributors on the result.