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Tuteur : Arnaud BULTEL Responsable : Pascal BOUBERT RAPPORT DE STAGE Licence Sc

Tuteur : Arnaud BULTEL Responsable : Pascal BOUBERT RAPPORT DE STAGE Licence Sciences Pour L’Ingénieur Parcours Physique Année Universitaire 2016 - 2017 PLASMA INDUIT PAR LASER PICOSECONDE - ÉTUDE COMPARATIVE DE L’ABLATION DU TUNGSTÈNE & CARACTÉRISATION OMBROSCOPIQUE DE L’EXPANSION DE L’ONDE DE CHOC. Aurélien FAVRE 24 Avril 2017 - 16 juin 2017. UMR-6614 CORIA Groupe de Recherches “Physico-chimie des Milieux Plasmas” Réalisé avec L A T EX ii Remerciements. À l’issue d’un stage passionnant, je tiens premièrement à remercier le laboratoire qui a ac- cepté de m’accueillir. Le CORIA est une structure fantastique constituée de locaux neufs et d’équipements récents dans la plupart des domaines. J’attire tout particulièrement l’attention sur la plateforme LIBS sur laquelle j’ai pu travailler ; celle-ci est bien conçue et dotée d’outils performants permettant un contrôle poussé des acquisitions réalisées. Tout ceci forme un cadre propice à la recherche, et cela fut très plaisant d’avoir l’opportunité de pouvoir eﬀectuer des manipulations dans ce contexte. J’adresse tout particulièrement des remerciements privilégiés à mon tuteur de stage, Arnaud Bultel, qui m’a consacré énormément de son temps pour m’initier à ce fabuleux domaine qu’est la recherche. La considération et l’écoute permanente dont il a fait preuve à mon égard ont joué un rôle décisif dans le bon déroulement du stage. J’aimerais aussi remercier Saïd Idlahcen et Gilles Godard, les ingénieurs de recherche qui ont scrupuleusement mis en place les diﬀérentes manipulations et qui veillent constamment au bon fonctionnement global de la plateforme. Enﬁn, je remercie aussi les techniciens de l’atelier qui ont méticuleusement usiné l’intégralité des pièces nécessaires aux diﬀérentes séries de mesures réalisées. Ce stage n’aurait pu avoir lieu sans le responsable pédagogique de licence et membre de l’équipe Physico-chimie des Milieux Plasmas, Pascal Boubert. Je le remercie aussi pour son écoute et pour les diﬀérentes expériences qu’il a pu me présenter. Je ne trouve aucun point négatif à ce stage, lequel m’a permis, je pense, de ﬁnalement trouver ma voie professionnelle future. iii Table des matières Introduction. 1 1 Présentation générale. 3 1.1 Historique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1 Sources laser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.2 Les plasmas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Dispositif expérimental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1 La plateforme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.2 Précisions quantitatives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Moyens expérimentaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.1 Calorimétrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.2 Spectroscopie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3.3 Étude microscopique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.4 Ombroscopie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Proﬁlométrie et caractéristiques d’ablation. 15 2.1 Résultats expérimentaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.1 Caractère "linéaire" des ablations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.2 Acquisition spectroscopique séquentielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1.3 Défocalisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.1.4 Caractéristiques d’ablation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2 Discussion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3 Ombroscopie. 25 3.1 Critères de sélection des clichés étudiés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 Résultats expérimentaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2.1 Expansion de l’onde de choc sur un échantillon d’aluminium massif. . . . 26 3.2.2 Expansion de l’onde de choc sur un échantillon de tungstène massif. . . . 27 3.3 Suivi qualitatif de l’évolution morphologique du cratère. . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4 Discussion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 v vi TABLE DES MATIÈRES 3.4.1 À propos du modèle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.4.2 Récapitulatif. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.4.3 Étude comparative avec des données externes. . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Conclusion. 33 Annexes. 35 A.1 Terminologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 A.2 Métrologie et principe de la LIBS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 A.3 Technique de dépôt par PVD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 A.4 Clichés obtenus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 A.5 Approche qualitative des diﬀérents coeﬃcients d’Einstein. . . . . . . . . . . . . . 45 A.6 Synthèse de la dynamique d’un plasma induit par laser. . . . . . . . . . . . . . . 46 Bibliographie. 51 Table des ﬁgures 1.1 Schéma de principe de l’émission stimulée. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Photographie de la plateforme LIBS du CORIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Schéma illustrant la focalisation du faisceau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 uploads/Geographie/ rapport-de-stage-l3-aure-lien-favre 1 .pdf