Dissertations / Theses: 'Procédés laser'

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Desrus, Helene. "Étude expérimentale de procédés de bioimpression assistés par laser femtoseconde." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0029/document.

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Abstract:

Ce mémoire est consacré à l’étude expérimentale de deux procédés de bioimpression assistée par laser femtoseconde, fonctionnant à 1030 nm. En effet, les lasers femtosecondes constituent un choix intéressant pour la bioimpression: la versatilité des matériaux qui peuvent être déposés et la zone affectée thermiquement négligeable sont des atouts pour l’impression de structures biologiques complexes, sans compromettre la viabilité et la fonctionnalité des matériaux biologiques transférés. Tout d’abord, la bioimpression assistée par laser femtoseconde avec couche absorbante métallique a été étudiée sur une bioimprimante adaptée au transfert de cellules (MODULAB®). Une étude expérimentale a été menée par observation du jet induit par laser grâce à un système d’imagerie résolue en temps (TRI) et par impression sur receveur (puits de culture). La rhéologie de la bioencre, certains paramètres laser, ainsi que la position de focalisation laser ont été variés lors des expériences. Des tests de viabilité cellulaire après l’impression ont permis d’identifier une énergie optimale de 3 μJ. L’étude de la variation de la position de focalisation a permis de prédire la plage de tolérance de la position de focalisation du laser : pour une énergie de 3,5 μJ et une ON équivalente de 0,125, la tolérance maximale dans la direction « z » était de 60 μm pour pouvoir imprimer.Dans un second temps, la bioimpression assistée par laser femtoseconde sans couche absorbante a été étudiée sur un montage expérimental comprenant un réservoir de bioencre via des paramètres opératoires clés (position de focalisation, ouverture numérique de l’objectif de focalisation, diamètre de goutte imprimé, la hauteur du jet de l’impression par TRI, la distance de transfert limite pour imprimer). L’impression était reproductible pour une distance d’impression de 75 % hmax à 100 % hmax, hmax étant la hauteur maximale du jet d’impression pour une condition expérimentale. L’utilisation du réservoir de bioencre a permis de trouver une position de focalisation z tolérante: Δz a été calculée (Zernike et l’aberration sphérique) et mesurée. Expérimentalement, Δz valait de 0 à 60 μm selon la bioencre et l’ON. Elle était maximale à l’ON 0,4. Cette tolérance est grande devant la profondeur de champs dans l’air (4 μm à l’ON 0,4) mais faible au regard de la tolérance sur la position du receveur qui peut subir une variation de 25% hmax, d’après la plage de reproductibilité
This manuscript deals with the experimental study of two bioprinting processes assisted by femtosecond laser at a wavelength of 1030 nm. Indeed, femtosecond lasers are an interesting choice for bioprinting: the high versatility of materials which can be deposited and the negligible heat affected zone are advantages to print complex biological structures without compromising viability and functionality of the transferred biological materials. Firstly, femtosecond laser assisted bioprinting with a metallic absorbing layer was studied on a bioprinter adapted for cell printing (MODULAB®). An experimental study was conducted, observing the laser induced jet of liquid with a time-resolved imaging system (TRI) and printing on receiver substrates (cell culture well plate). The bioink rheology, some laser parameters, and the laser focus position were changed during the experiments. Cell viability assays after the printing enabled to identify an optimal energy of 3 μJ. The study of the laser focus position variation allowed predicting the tolerance range of the laser focus position: for 3.5 μJ and an equivalent numerical aperture (NA) of 0.125, the maximum tolerance in the “z” direction was of 60 μm in order to print. Secondly, femtosecond laser assisted bioprinting without an absorbing layer was studied on an experimental set-up comprising a reservoir of bioink. Some key operating parameters were studied (focalization position, NA of the focalization objective, printed drop diameter, printing jet height by TRI, maximum transfer distance for printing). The printing was reproducible for a printing distance from 75 % hmax to 100 % hmax, with hmax corresponding to the maximum printing jet height for a given experimental condition. Using the reservoir of bioink enabled to find a tolerant focalization position z: Δz was calculated (Zernike polynomial and the spherical aberration) and measured. Experimentally, Δz ranged from 0 to 60 μm depending on the bioink and the NA. It was maximal at NA 0.4. This tolerance is high compared to the depth of field in the air (4 μm at NA 0.4) but low compared to the tolerance of the receiver substrate position which can vary to 25 % hmax according to the reproducibility range

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Kovaleva, Irina. "Simulation numérique des procédés de fabrication additive: projection laser et fusion laser sélective." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2015. http://www.theses.fr/2015ENISE031.

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Abstract:

Le travail est consacrée au développement des méthodes de modélisation mathématique d’interaction du laser avec les matières et avec les milieux poreux, appliquées aux technologies de fabrication additive des pièces tridimensionnelles. Le procédé de projection laser souffre des instabilités et des défauts des pièces et des revêtements obtenus telle que la fissuration, la liquation, les contraintes résiduelles, etc. A l’heure actuelle, la théorie générale de ce procédé n’existe pas. Un grand nombre des paramètres influence sur la projection laser, telles que les paramètres laser (la puissance, le diamètre du faisceau, la vitesse de balayage, etc. ), les paramètres de la poudre et ceux de l’écoulement de gaz. C’est pourquoi la recherche expérimentale des régimes technologiques optimaux devient un problème compliqué. L’actualité du travail est dans la nécessité de réaliser des calculs et pronostics des régimes rationnels du traitement laser, face aux demandes de qualité des pièces fabriquées et à l’optimisation des procédés. Nous avons effectué une étude détaillée des paramètres de flux de gaz et de poudre pour les buses coaxiales différentes. Les paramètres du jet de poudre dépendent de: la configuration géométrique, la taille des canaux de sortie de la buse, la composition de la poudre, sa diffusion, les caractéristiques de l'interaction des particules avec les parois de la buse. Nous avons développé un modèle physico-mathématique d’accélération des particules de poudre dans le champ lumineux du rayonnement laser constant ; celui-ci est présent dans les conditions du rechargement de poudre par laser moyennant la pression du rappel des vapeurs du métal, provenant de la partie exposée de la particule. Nous avons proposé la méthodologie de calcul de l’empilement primaire de particules sphériques polydispersées ; compte tenu de la force du poids et de l’adhésion entre les particules en contact, elle permet d’obtenir une structure intérieure de la couche déposée proche à la structure réelle. Nous avons développé un modèle discret de description des processus de transfert de chaleur et de masse dans la couche de poudre déposée, applicable dans les conditions d’impact local du laser lors de la fusion et du frittage sélectifs par laser. Les modèles physico-mathématiques et les résultats proposés ont une importance pratique et portent un caractère novateur. La crédibilité des études réalisées au niveau qualitatif se coordonne avec les données des essais
This work is devoted to development of mathematical modeling methods of laser interaction with materials and porous media, used in the additive technologies for the production of volume products. The process of laser cladding suffers from faults and defects of parts and coatings obtained such as cracks, exudations, residual stresses and etc. Currently, the general theory of this process does not exist. A large number of parameters affect the laser cladding such as laser parameters (power, beam diameter, scanning speed, etc. ), parameters of powder and gas flow. Therefore, experimental investigations of optimum technological modes become the complex problem. The relevance of this work is the need to perform calculations and predictions of rational modes of laser treatment, due to the increasing quality requirements of manufactured parts and technological processes optimization. We investigated in details the parameters of the gas stream and the powder for different coaxial nozzles. The parameters of powder jet essentially depends on the geometrical configuration and the size of output nozzle channels and also the composition of the powder, its dispersion and features of particles interaction with the walls of nozzle. We developed a physical-mathematical model of acceleration of powder particles in the light field of a permanent laser radiation in the conditions of laser cladding owing to the force caused by the reaction of the material–vapor recoil from the beamed part of the particle. We proposed a calculation method of random packing of polydisperse spherical particles which allows, taking into account the weight force and adhesive force between the particles in contact, to obtain the internal structure of loose powder layer close to the real. Discrete model is developed to describe the processes of heat and mass transfer in loose powder layer, which is applicable in the conditions of local laser irradiation in selective laser melting and selective laser sintering. Physico-mathematical models proposed in this work and results of calculations are new and have a practical relevance. The reliability of spent researches is consistent qualitatively with experimental data

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Lescuras, Valérie. "Exemples d'utilisation de sources laser dans les procédés électrochimiques." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL099N.

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Abstract:

Les sources laser peuvent se révéler des outils particulièrement utiles pour l'amélioration des procèdes électrochimiques ou l'observation de phénomènes se produisant dans ces procédés. Dans une première partie, nous présentons un procédé d'electrodissolution en jet assisté par laser pulse. Une étude systématique des performances électrochimiques et des qualités géométriques des perforations à montré le rôle important joué par le laser mais également par les caractéristiques hydrodynamiques du jet. Les profils des perforations étaient plus cylindriques et les bords d'attaque moins adoucis pour les essais avec laser ou avec des buses de faibles diamètres. Par ailleurs, un effet de confinement de la réaction sous illumination a été mis en évidence. Des essais de gravure ont permis de dégager les mêmes remarques et montrent les limites dimensionnelles actuelles du procédé. La seconde partie concerne une application du laser pour la connaissance de paramètres électrochimiques. Lors de l'electrogeneration de gaz, la solution proche de l'électrode se sursature en gaz dissous. Une mesure locale de la concentration en oxygène dissous, sans perturbation du milieu électrochimique, a été mise au point en exploitant les propriétés inhibitrices de fluorescence de ce gaz. En choisissant un fluorophore adapté, l'acide pyrène tetrasulfonique, des profils de concentration ont été mesures autour de bulles de différents diamètres

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Guillermin, Matthieu. "Etude du panache d'ablation laser femtoseconde : contrôle et optimisation des procédés." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00395196.

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Abstract:

Ce travail vise à accroître la compréhension et la maîtrise des processus d'ablation laser en régime femtoseconde en s'appuyant sur l'étude, en particulier spectroscopique, de l'émission optique du panache de matière ablatée par des impulsions dont on contrôle la fluence laser et la forme temporelle. Le chapitre 1 consiste en une synthèse de la bibliographie sur l'ablation en régime femtoseconde en partant de l'absorption de l'énergie optique par le système électronique, jusqu'à la thermalisation des électrons et des ions et à l'évolution thermodynamique consécutive subie par le matériau irradié. Les conséquences induites sur les produits de l'ablation et sur la formation du plasma sont abordées. L'ensemble du dispositif expérimental mis en jeu dans cette étude est présenté au chapitre 2 avec en particulier la description de la mise en forme temporelle des impulsions laser par la modulation spectrale de leur phase à partir d'un modulateur spatial de lumière. Les chapitres 3 et 4 présentent les résultats de l'étude des panaches d'ablation respectivement induits à partir de cibles d'aluminium et de laiton. Une attention particulière est portée à l'influence de la mise en forme temporelle des impulsions et plusieurs optimisations de l'interaction sont décrites. Dans le cas de l'aluminium, les données expérimentales sont confrontées aux résultats de simulations numériques afin de proposer des schémas d'interprétation du phénomène d'ablation en régime femtoseconde et de sa réponse à la mise en forme temporelle des impulsions laser. Ces études ont permis de montrer la possibilité de modifier le couplage énergétique entre les impulsions laser et la cible irradiée, d'influencer les proportions de matière éjectée sous forme liquide et sous forme atomisée, de contrôler l'état d'excitation du panache d'ablation et enfin de maîtriser la génération de micro et nanoparticules. Le chapitre 5 clôture ce travail par une analyse de la structuration périodique induite à la surface de cibles métalliques en régime femtoseconde puis en fonction de la forme temporelle employée pour le dépôt énergétique. Ce dernier chapitre permet de compléter l'étude des comportements de la matière éjectée par une exploration des structures adoptées par la matière non-ablatée.

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Hélie, David. "Développement de procédés de micro-usinage de matériaux optiques au laser femtoseconde." Doctoral thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25446.

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Abstract:

Lors des travaux de recherche décrits dans cette thèse, un laser à impulsions femtosecondes (fs) est employé comme outil chirurgical pour joindre/souder les matériaux optiques. Lorsque ces impulsions traversent un premier matériau transparent (typiquement un verre) et sont focalisées à l’interface entre celui-ci et un deuxième matériau, l’ionisation non linéaire de la matière produit une soudure localisée à la région irradiée sans affecter thermiquement les environs. Le deuxième matériau peut être de composition soit identique ou différente du premier, soit transparent ou opaque. Les surfaces à joindre devant être préalablement mises en contact optique, nous avons donc pratiqué la technique du collage optique pour éliminer l’écart entre elles. Cette technique consiste à utiliser des matériaux avec une qualité de surface exemplaire de façon à établir un contact optique lors de leur rapprochement qui couvre idéalement l’aire totale entre les surfaces. De cette façon, les matériaux sont préjoints par de faibles liaisons moléculaires de type Van der Waals avant l’inscription de la soudure. Il est coutumier de renforcer cette jonction par un recuit thermique, ce qui est inapplicable sur les assemblages de matériaux différents puisque la dilatation thermique inégale va induire le décollement du contact optique. Nous avons donc proposé la soudure laser fs pour la renforcer. Puisqu’aucun chauffage macroscopique des échantillons n’est induit, cette technique est applicable aux combinaisons de matériaux identiques et différents. Le renforcement se fait par l’inscription d’une multitude de lignes de soudure en périphérie de la zone en contact optique suivant un patron soit rectangulaire ou circulaire. La partie scellée définit une fenêtre de transmission optique dont la transparence est conservée. Les lignes de soudure en périphérie de cette fenêtre la protègent contre le décollement du contact optique induit par des contraintes mécaniques et/ou thermiques. Ce procédé a été adapté à deux applications tirant profit des avantages susmentionnées. Dans un premier temps, un endcap microscopique en verre fut soudé sur des fibres optiques ordinaires et microstructurées. Subséquemment, un laser à disque a été joint à un dissipateur de chaleur en silicium. Ces deux applications démontrent la versatilité et le potentiel de miniaturisation de ce procédé original combinant la soudure laser femtoseconde et le collage optique.
Within the research described in this thesis, femtosecond (fs) laser pulses are utilized as a surgical tool to join optical materials. When these sub 100 fs pulses are transmitted through a first material (typically glass) and focussed at the interface between the first and second materials, the nonlinear ionization of matter will generate a weld localized solely inside the irradiated region without thermally affecting its surroundings. The second material may be of identical or different composition to that of the first, either transparent or opaque. The joining surfaces must be put in optical contact beforehand, so we used the direct bonding technique to eliminate any pending gap between them. This technique consists in using materials with very flat polished surfaces so as to induce optical contact ideally throughout the whole area between the bonding surfaces. The materials will thus be prebonded by Van der Waals forces prior to welding. It is customary to reinforce the direct bond by thermal annealing, which is however unpractical for dissimilar material combinations since the uneven thermal dilatation will lift-off the optical contact. We propose the use of fs laser welding as an alternative to thermal annealing to reinforce such assemblies. Since no macroscopic heating is induced, this technique is applicable to both similar and dissimilar material combinations. Reinforcement is produced by the inscription of multiple weld lines at the periphery of the direct bonded area in a closed shape pattern. The region sealed by the weld seams defines an optical transmission window where the optical transparency of the assembly is maintained. The weld lines at the periphery protect this window against lift-off of optical contact initiated by mechanical and/or thermal constraints. This process was adapted to two specific applications which greatly profit from the aforementioned benefits. Firstly, a microscopic endcap made of glass was welded to the polished tip of regular and microstructured optical fibers. Subsequently, a crystal disc acting as a laser medium was joined to a semi-conductor heat sink. These applications demonstrate the great versatility and miniaturisation potential of the novel joining process developed during this doctorate, which combines fs laser welding and direct bonding.

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Doualle, Thomas. "Stabilisation de dommages laser et de défauts sur composants optiques de silice par procédés laser CO2." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDM0010/document.

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Abstract:

Une des limitations du fonctionnement des grandes chaines lasers de puissance telle que le Laser MegaJoule, est la problématique de l’endommagement laser des composants optiques. Différents phénomènes physiques qui dépendent à la fois des propriétés des matériaux, de leurs conditions de fabrication/ préparation et des paramètres d’irradiation laser peuvent conduire à un amorçage de dommages sur la surface ou dans le volume, qui vont croître lors d’irradiations successives. Ce phénomène limite la montée en puissance, affecte la durée de vie des composants optiques et le coût de maintenance des chaînes laser. Il peut également être à l’origine de graves problèmes de sécurité. Pour remédier à cette croissance des dommages et augmenter la durée de vie des composants en silice, un procédé laser dit de «stabilisation » est étudié dans le cadre de cette thèse, l’objectif étant de traiter les dommages pour arrêter leur croissance sous tirs répétés afin de recycler les optiques endommagées. Ce processus consiste en une fusion, suivie d’une évaporation locale, par dépôt d’énergie localisé par un faisceau laser CO2, de la zone fracturée de silice. Nous nous sommes intéressés particulièrement à la stabilisation de dommages laser sur silice par un procédé de micro-usinage par laser CO2 dans le but de traiter des dommages de dimensions millimétriques. Cette technique est basée sur une micro-ablation rapide de la silice durant laquelle le faisceau laser est balayé à la surface du composant afin de former un cratère de forme ajustable (typiquement conique) englobant le site endommagé. Un banc d’expérimentations a ainsi été mis en place à l’Institut Fresnel pour développer et étudier ce procédé. Différents travaux numériques et expérimentaux ont également été menés pour valider et optimiser la technique. Nos travaux ont montré l’efficacité de ce procédé de micro-usinage par laser CO2 pour arrêter la croissance de dommages de plusieurs centaines de microns de largeur et de profondeur. Pour parvenir à cet objectif nous nous sommes appuyés sur la modélisation des phénomènes physiques mis en jeu lors des expériences de stabilisation en utilisant le logiciel de simulation multi-physique COMSOL. D’une part, le modèle thermique, développé au cours de cette thèse, permet de calculer la distribution de température dans le matériau pendant le tir laser avec ou sans mouvement du faisceau. Combinées à une approche thermodynamique, ces simulations thermiques permettent de décrire les transformations de la silice lors de l’irradiation afin de prédire la morphologie des cratères formés dans le verre. D’autre part, la partie mécanique du modèle permet de simuler la position et la valeur des contraintes résiduelles, générées dans le matériau autour du cratère CO2, lors de l’élévation de température suivie du refroidissement rapide. D’autres expériences concernant le traitement de fractures liées au polissage, ou des défauts de fabrication de réseaux de silice sont également traités dans ce manuscrit
One limitation of the operation of large power lasers chains such as Laser MegaJoule, is the issue of laser damage of optical components. Different physical phenomena which depend on both the properties of materials, their conditions of manufacture / preparation and laser irradiation parameters can lead to damage initiation on the surface or in the volume, which will grow under successive irradiation. This effect limits the output power, affects the lifetime of the optical components and the maintenance cost of the laser. It can also cause serious safety problems. To address this issue and increase the lifetime of fused silica components, a laser process called "stabilization" is studied in this thesis, the aim being to treat the damage sites to stop their growth under repeated pulses for recycling damaged optics. This process consists of melting, followed by local evaporation by localized energy deposition by a CO2 laser beam of the damage site. We focused particularly on the stabilization of silica components by a micromachining process using a CO2 laser in order to treat millimeter size damages. This technique is based on fast micro-ablation of the silica during which the laser beam is scanned on the component surface to form an adjustable form of crater (typically conical) including the damaged site. A bench of experiments has been set up at the Fresnel Institute to develop and study this process. Various numerical and experimental works were also conducted to validate and optimize the technique. Our work has shown the efficiency of this micro-machining process by CO2 laser to stop the growth of damage to several hundred microns wide and deep. To achieve this goal we relied on modeling of physical phenomena involved in stabilization experiments using the COMSOL Multiphysics simulation software. First, the thermal model developed in this thesis is used to calculate the temperature distribution in the material during laser irradiation with or without movement of the beam. Combined with a thermodynamic approach, these thermal simulations can describe the transformation of silica during irradiation and predict the morphology of craters formed in the glass. Secondly, the mechanical part of the model can simulate the position and value of residual stress generated in the material around the crater after the temperature rise followed by rapid cooling. Other experiments on the treatment of fractures related to polishing on silica surfaces, or manufacturing defects on silica gratings are covered in this manuscript

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Bourdon, Hélène. "Développement et caractérisation de nouveaux procédés de dopage pour les technologies imageurs avancées." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. http://www.theses.fr/2007STR13222.

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Abstract:

Dans le cadre du développement des technologies imageurs, les procédés de dopage spécifiques aux jonctions photo-sensibles ont été étudiés. La thèse s’articule en trois axes de recherche principaux. Tout d’abord, l’architecture de la photodiode a été optimisée par l’introduction d’implantations de bore localisées permettant d’améliorer le courant d’obscurité ou encore la séparation électro-optique des pixels. Ensuite, l’effet de la contamination métallique sur le nombre de pixels blancs au sein des matrices de pixels a été étudié. Une classification de la nocivité des différentes espèces métalliques rencontrées en microélectronique a été établie. La nocivité des différentes espèces a pu être reliée à leur longueur de diffusion. En effet, moins l’impureté diffuse et plus le nombre de pixels blancs induits sera important. Ces diffuseurs lents ne pourront pas se diluer sur le volume de la plaquette ou se retrouver piégés en face arrière. En outre, une méthode de détection en ligne de la présence de contaminants a été proposée par l’intermédiaire de mesures de photoluminescence à température ambiante. Enfin, la dernière étude s’est intéressée à la réalisation d’architectures de capteur alternatives, principalement celle dite à illumination face arrière. Cette dernière problématique se concentre sur la réalisation d'une zone dopée à très faible bilan thermique. Les expériences ont démontré que la meilleure solution consiste en l’utilisation d’un recuit laser UV pulsé. Le mode fusion du Si peut être utilisé en cas d’absence d’oxyde de surface épais. Le mode de sous-fusion quant à lui peut être utilisé dans tous les cas mais il est nécessaire de multiplier les tirs afin d’obtenir les meilleures résultats en termes de qualité cristalline et d’activation du bore
Concerning imager technologies development, specific doping processes at photo-sensitive junctions have been studied. The thesis can be separated in three main research axes. First of all, photodiode architecture has been optimized through localized boron implantations to improve dark current level or electrico-optical pixels separation. Then metal contamination impact on white pixels number inside pixels matrix has been studied. A classification of relative dangerousness of the typical microelectronic metallic contaminants is established. The dangerousness is linked to the diffusion length properties. The less the impurity diffuses, the more the white pixels number increases. These slow diffusers are not diluted into the whole bulk or trap at the wafer backside gettering centres. Moreover, an in-line contamination detection method has been proposed by the use of photoluminescence at room temperature. Finally the last study is focused on the realisation of advanced image sensor architecture, mainly the backside illumination one. The problematic deals with low thermal budget anneal of a doped area. We have demonstrated that the best solution is the use of a pulsed UV laser anneal. The anneal in melt mode is appropriated if there is no thick oxide on top of the stack. The anneal in sub-melt mode can be use at any case but it is necessary to perform multiple shots to have sufficient crystalline quality and boron activation

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Groc, Michel. "Optimisation et conduite de procédés sous haut flux d'énergie : soudage laser." Perpignan, 1998. http://www.theses.fr/1998PERP0341.

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Dyshlovenko, Svetlana. "Modélisation des procédés de projection plasma et de traitement laser d'hydroxyapatite." Lille 1, 2005. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/17ddf24c-7140-4be9-a904-e1d428d04d4f.

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L'objectif de travail est la modélisation des procédés de la projection plasma de dépôts de hydroxyapatite (HA) et de leur traitement par laser CO2 de haute puissance. La simulation numérique de la projection plasma, faite à l'aide d'un modèle balistique, a permis de calculer les vitesses d'injection de particules dans le plasma Ar+H2, les trajectoires de particules dans le plasma, leur température lors du vol dans le jet du plasma et les transformation de phase éventuelles (fusion, évaporation). L'hypothèse que la partie solide de particules qui s'écrasent sur le substrat garde leur structure cristalline tandis que la partie liquide devient une phase amorphe, a permis de prédire le contenu de phases en dépôt. Cette composition était. Comparée avec les résultats expérimentaux obtenus par l'analyse qualitative par rayons X de dépôts projetés. Les expériences (16 au total) ont été faites à l'aide d'un plan de type 24pour différentes conditions expérimentales de la projection, telles que la puissance du plasma, composition du gaz plasmagène, distance de tir et débit du gaz du porteur. Les dépôts ont été caractérisés par la diffraction par rayons X, la spectroscopie infra-rouge et microscope électronique de balayage. Finalement, les dépôts projetés ont été soumis au traitement laser. Les caractéristiques de dépôts traités par laser, telles que la composition de phases et la profondeur de la zone fondue par laser ont été comparées avec les prédictions de la simulation numérique de champs thermiques générés lors d'interaction entre le laser COzet le HA.

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Gery, Guillaume. "Procédés d'implantation moléculaire laser : implantation et réactivité de fluorophores dans des poly(méthacrylates) d'alkyles par irradiation laser à excimère XeF." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL062N.

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L’implantation moléculaire tire son origine de l'ablation par irradiation laser de films polymères dopés par une molécule photosensible. Le dispositif expérimental fait intervenir deux films polymères superposés en contact direct irradiés par une impulsion laser à excimère (XeF). Le film source est un film dopé en molécules photosensibles tandis que le film d'implantation peut être non dopé ou dopé avec une molécule susceptible de réagir avec la molécule dopante du film source, mais transparente à la longueur d'onde du faisceau laser. Les molécules du film source sont excitées, convertissent l'énergie du faisceau laser en énergie calorifique puis sont implantées dans le film en contact. L'étude a porté sur l'implantation d'anthracène et de dicyanoanthracène dans des films de poly(méthacrylates d'alkyles) de différentes températures de transition vitreuse. L’analyse de la quantité de molécules implantées en fonction de la température du film source suit une loi d'Arrhenius et indique l'origine diffusionnelle du processus d'implantation (activation thermique). Un modèle, prenant en compte le coefficient de diffusion et l'énergie d'activation de diffusion de l'anthracène dans le polymère, est en bon accord avec les résultats expérimentaux. L’implantation moléculaire est ensuite appliquée à la formation d'un complexe par transfert de charge dans une matrice polymère. L’anthracène et le tetracyanobenzène ne représentent pas un bon couple de complexassions, du a un rendement quantique de fluorescence du complexe très faible (gênant sa détection par spectrofluorimétrie). En revanche, le couple dicyanoanthracène/hexamethylbenzène a permis de mettre en évidence la complexation des deux constituants dans la matrice, ce qui permet de dégager des perspectives originales pour la chimie dans les polymères puisque l'implantation moléculaire permet des réactions dans un volume parfaitement défini d'un film polymère solide sans l'utilisation de solvant.

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Rollin, Edouard. "Développement de l’analyse élémentaire directe pour le contrôle de procédés d'élaboration de matériaux nucléaires." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCK085.

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Abstract:

Dans l’objectif d’optimiser les procédés de contrôle qualité de matériaux uranifères et plutonifères métalliques issus de lignes de production, la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) apparaît comme une technique adéquate : elle permet des analyses chimiques multi-élémentaires, rapides, à distance et sans préparation d’échantillon. Nos travaux ont donc pour objectif de développer cette technique pour quantifier des impuretés métalliques dans des matériaux nucléaires, à partir d’un développement analytique réalisé sur des simulants. Ils font suite à une autre thèse où une gamme spectrale particulière, le Vacuum UltraViolet, a été choisie pour son intérêt vis-à-vis de la détection de certains éléments légers dans de tels matériaux. Toutefois, par des expériences sur uranium appauvri, nos travaux montrent que la gamme UV-visible est plus adéquate pour la détection des impuretés métalliques. La possibilité de transférer l’étalonnage d’un matériau vers un autre a ensuite été étudiée. À cette fin, le signal analytique est normalisé par trois paramètres : la masse ablatée par le laser, la température du plasma et sa densité électronique. Une méthode standardisée, basée sur un dépôt d’électrolyte en surface, a été développée pour mesurer ces paramètres le plus précisément possible dans différents matériaux. Ces mesures ont permis de mettre en oeuvre le transfert d’étalonnage dans plusieurs d’entre eux, avec des performances analytiques comparables à l’étalonnage obtenu sur un unique matériau
In order to optimize the quality control processes of uranium and plutonium metals from nuclear industry production lines, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) appears as an efficient technique: it enables multi-element, fast and remote chemical analysis that require no sample preparation. Thus, the purpose of our work is to develop this technique towards the quantification of metal impurities in nuclear materials, with an analytical development achieved from surrogate materials. It follows another PhD thesis where a particular spectral band, Vacuum UltraViolet, has been chosen for its performance regarding the detection of several light elements in such materials. However, after performing analysis of depleted uranium samples, our work shows that the UV-visible band is more suitable for the detection of metal impurities. Then, the possibility of transferring the calibration from one material to another has been studied. To achieve this, the analytical signal has been normalized using three parameters: the laser-ablated mass, the plasma temperature and its electronic density. A standardized method, based on the deposit of an electrolyte on the sample surface, has been developed in order to measure these parameters with as less biases as possible in several different materials. These measurements enabled us to implement the calibration transfer in several of them, with performances similar to a calibration obtained from a single material

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Paviet-Salomon, Bertrand. "Procédés de dopage et de recuit laser pour la réalisation de cellules photovoltaïques au silicium cristallin." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00969033.

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Abstract:

Cette thèse se propose d'étudier les procédés de dopage et de recuit laser comme outils permettant la réalisation de cellules photovoltaïques au silicium cristallin. Des émetteurs dopés ou recuits par laser sont tout d'abord réalisés à l'aide de trois lasers et de différentes sources dopantes. Les lasers utilisés sont un laser vert nanoseconde, un laser excimère et un laser ultraviolet à haute cadence. Comme sources dopantes nous avons utilisé le verre de phosphore, des couches de nitrures de silicium dopées au bore ou au phosphore, ou encore des implantations ioniques de bore ou de phosphore. Des dopages très efficaces sont obtenus avec chaque couple laser/source dopante. En particulier, de faibles valeurs de résistances carrées et de densités de courant de saturation sont obtenues. Ces procédés laser sont ensuite appliqués à la réalisation de cellules à émetteur sélectif et à champ arrière au bore. Les cellules à émetteur sélectif dopé par laser (en utilisant le verre de phosphore comme source dopante) atteignent un rendement de 18,3 %, ce qui représente un gain total de 0,6 %abs comparé aux cellules standard à émetteur homogène. Les cellules à champ arrière au bore recuit par laser (à partir d'une implantation ionique de bore) montrent quant à elles un gain de 0,3 %abs par rapport aux cellules à champ arrière à l'aluminium, offrant ainsi un rendement de 16,7 %.

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Le, Harzic Ronan. "Etude des procédés laser femtoseconde pour le micro-usinage à effets thermiques limités." Saint-Etienne, 2003. http://www.theses.fr/2003STET4007.

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Abstract:

L'ensemble des études présentées dans ce mémoire souligne le réel potentiel des lasers femtoseconde pour des applications de micro-usinage et insiste sur la maîtrise de l'utilisation des chaînes laser amplifiées. Les dispositifs expérimentaux mis en place pour contrôler l'usinage nécessitent la maîtrise de nombreux paramètres, qu'il soient mécaniques, informatiques ou optiques. Différentes techniques ont été élaborées pour accroître la qualité d'usinage et de perçage et des études systématiques ont été entreprises dans le cas des métaux sur l'effet de la fluence et de la cadence. Une comparaison des effets thermiques sur les bords d'usinage en mode femtoseconde et nanoseconde a été entreprise d'un point de vue expérimental (MET) et par l'intermédiaire d'un modèle à 2 température. Enfin des résultats plus exploratoires, en particulier sur le silicium ainsi que des essais de photoinscription de guide d'onde illustrent le potentiel applicatif considérable des impulsions ultra-courtes
The studies presented in this thesis underline the real potential of femtosecond lasers for micromachining applications and insist on the control and use of the amplified laser chains. The experimental devices for the control of micromachining require the control of many parameters, as mechanical, data-processing or optical. Various techniques of machining were worked out to increase the quality of machining and drilling and systematic studies were undertaken in the case of metals including fluence and repetition rate dependence. A comparison of the heating effects on the edges of holes drilled in femtosecond and nanosecond regime was performed with an experimental approach (TTM measurements) and with a modelization. This was based on the use of a 2 temperatures model. Finally complementary results, in particular on silicon micromachining and tests of wave guide photowritting illustrate the wide applicability field of the ultra-short laser pulses

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Poulain, Gilles. "Procédés laser pour la réalisation de cellules photovoltaïques en silicium à haut rendement." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00932583.

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Abstract:

L'énergie photovoltaïque est promise à une forte croissance dans les prochaines années. Propre et renouvelable, elle possède en effet de sérieux atouts pour répondre aux grands enjeux posés par le réchauffement climatique et l'appauvrissement des ressources en énergie fossile. Elle reste néanmoins une énergie chère en comparaison des autres formes de production électrique. D'importants efforts de R&D doivent être mis en œuvre pour abaisser son coût et la rendre plus compétitive. Il existe d'ores et déjà dans les laboratoires des technologies permettant d'augmenter significativement le rendement des cellules solaires en silicium (qui représentent aujourd'hui l'essentiel du marché). Mais elles font appel le plus souvent à des procédés, comme la photolithographie, qui restent chères pour l'industrie photovoltaïque. Les technologies laser sont une voie envisagée pour répondre à ce problème. Sélectifs, sans contact et autorisant de hautes cadences, les procédés laser permettent de réaliser des structures avancées de cellules à moindre coût. Il existe ainsi une forte dynamique de recherche autour de ces procédés. Les traitements laser permettent d'usiner ou de modifier la matière, de façon rapide et fiable. Il est ainsi possible d'ablater sélectivement certains matériaux, de réaliser des tranchées ou des trous, ou encore de modifier des profils de dopage. Des architectures complexes deviennent ainsi accessibles sans recourir aux couteuses technologies de la microélectronique. C'est dans ce contexte que se déroule ce travail de thèse, financé par l'ADEME et la société SEMCO Eng., et s'inscrivant également dans le projet de l'Agence National pour la Recherche PROTERRA. Deux objectifs principaux ont motivé sa mise en place : développer un savoir-faire au laboratoire INL sur les technologies laser avec l'ambition de rejoindre les instituts leaders sur ces thématiques et transférer les procédés développés à l'équipementier SEMCO Eng. pour lui donner accès à une technologie aujourd'hui inédite dans l'industrie photovoltaïque française. Ces recherches ont porté sur les cellules photovoltaïques en silicium, dites de première génération, et se sont articulées autour de trois axes principaux : la modélisation de l'interaction laser matière, l'ablation sélective de diélectriques (notamment de la couche antireflet afin de permettre de nouvelles techniques de métallisation) et la réalisation de dopages localisés. Des cellules de grandes dimensions fabriquées en collaboration avec SEMCO Eng. et tirant parti de ces procédés ont permis d'obtenir des rendements en accord avec l'état de l'art (proche de 18 %).

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Poulain, Gilles. "Procédés laser pour la réalisation de cellules photovoltaïques en silicium à haut rendement." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0099.

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Abstract:

L'énergie photovoltaïque est promise à une forte croissance dans les prochaines années. Propre et renouvelable, elle possède en effet de sérieux atouts pour répondre aux grands enjeux posés par le réchauffement climatique et l'appauvrissement des ressources en énergie fossile. Elle reste néanmoins une énergie chère en comparaison des autres formes de production électrique. D'importants efforts de R&D doivent être mis en œuvre pour abaisser son coût et la rendre plus compétitive. Il existe d'ores et déjà dans les laboratoires des technologies permettant d'augmenter significativement le rendement des cellules solaires en silicium (qui représentent aujourd’hui l'essentiel du marché). Mais elles font appel le plus souvent à des procédés, comme la photolithographie, qui restent chères pour l'industrie photovoltaïque. Les technologies laser sont une voie envisagée pour répondre à ce problème. Sélectifs, sans contact et autorisant de hautes cadences, les procédés laser permettent de réaliser des structures avancées de cellules à moindre coût. Il existe ainsi une forte dynamique de recherche autour de ces procédés. Les traitements laser permettent d’usiner ou de modifier la matière, de façon rapide et fiable. Il est ainsi possible d’ablater sélectivement certains matériaux, de réaliser des tranchées ou des trous, ou encore de modifier des profils de dopage. Des architectures complexes deviennent ainsi accessibles sans recourir aux couteuses technologies de la microélectronique. C'est dans ce contexte que se déroule ce travail de thèse, financé par l'ADEME et la société SEMCO Eng., et s'inscrivant également dans le projet de l'Agence National pour la Recherche PROTERRA. Deux objectifs principaux ont motivé sa mise en place : développer un savoir-faire au laboratoire INL sur les technologies laser avec l'ambition de rejoindre les instituts leaders sur ces thématiques et transférer les procédés développés à l'équipementier SEMCO Eng. pour lui donner accès à une technologie aujourd'hui inédite dans l'industrie photovoltaïque française. Ces recherches ont porté sur les cellules photovoltaïques en silicium, dites de première génération, et se sont articulées autour de trois axes principaux : la modélisation de l'interaction laser matière, l'ablation sélective de diélectriques (notamment de la couche antireflet afin de permettre de nouvelles techniques de métallisation) et la réalisation de dopages localisés. Des cellules de grandes dimensions fabriquées en collaboration avec SEMCO Eng. et tirant parti de ces procédés ont permis d’obtenir des rendements en accord avec l’état de l’art (proche de 18 %)
Silicon solar cells still require cost reduction and improved efficiency to become more competitive. New architectures can provide a significant increase in efficiency, but today most of the approaches need additional fabrication steps. In this context, laser processing offers a unique way to replace technological steps like photolithography that is not compatible with the requirements of the photovoltaic industry. This PhD thesis will present two promising laser processes for silicon solar cells: selective laser doping and selective laser ablation. Laser-assisted diffusion of dopants is a promising way to produce at low cost advanced silicon solar cells with high efficiency. Indeed, selective emitters, which rely on high dopant concentration localized under the front electrical contacts are an effective way to reduce power losses at the front surface of silicon solar cells. Several laser-based techniques are competing to optimise the emitter geometry. One of the main approaches is to take advantage of the doping glass (usually P2O5 for p-type silicon solar cells) that is formed during the standard diffusion process. Selective laser ablation is an effective way to open the antireflection layer (SiNx) in order to perform alternative front side metallization. Indeed, in the industrial production of standard silicon solar cells, the front side metallization is made by screen printing of metal paste. This process scheme is very cost efficient but it leads to serious limitations of the solar cell efficiency. Electrochemical metallization avoids these issues but requires a selective opening of SiNx, which is usually done by photolithography. Direct laser ablation allows to consider this approach at an industrial level. These processes are presented illustrated by research conducted during this PhD at INL in laser technologies for photovoltaics. An innovative and potentially self-aligned process is also discussed, where the laser is used to open locally the antireflection and passivation coating, and at the same time, achieve local phosphorus diffusion. Moreover solar cells results above 18% have been obtained thanks to a selective emitter structure achieved with selective laser doping

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Magallón, Cacho Lorena. "Développement des procédés "verts" pour modifier la surface d'ABS avant sa métallisation." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0030/document.

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Abstract:

L’ABS est un copolymère de Acrylonitrile-Butadiène-Styrène utilisé industriellement et dont la surface peut être recouverte para un dépôt métallique. Le processus traditionnel pour déposer des films métalliques de manière auto catalytique est connu comme « Electroless ». Cependant, ce processus utilise un mélange sulfochromique dans l’étape de traitement préliminaire de la surface, contenant du Cr (VI), qui est dans la liste des contaminants toxiques qui doivent être substitués. Il est donc primordial de développer de nouveaux procédés de modification de surface de faible impact sur l’environnement. Dans ce travail de thèse, nous avons développé trois nouvelles techniques de modifications de la surface d’ABS. Les deux premières permettent une modification générale de la surface et la troisième une modification spécifique. La première méthode, par voie sèche basée sur l’application en alternance de décharges Corona et radiations ultra-violet, est appelée « Traitement Optophysique ». La deuxième méthode appelée « Traitement Photocatalytique » correspond à l’application des propriétés photocatalytiques de nanoparticules de TiO2 (30nm) en suspension sur la surface du polymère et soumis à une radiation ultra-violet. La troisième méthode appelée « Traitement Optothermique » permettant une modification sélective, est réalisée par ablation thermique laser» à partir d’une sensibilisation de la surface avec des nanoparticules de Palladium et des particules d’Argent. Postérieur à l’étape de traitement « Traitement Optophysique » ou « Traitement Photocatalytique », les substrats ont été pré-métallisés soit par le procédé « Electroless », soit par le procédé de «Dépôt Chimique Dynamique » (DCP). A différence du procédé « Electroless », le procédé « DCP » ne nécessite pas d’une étape antérieure d’activation de sites superficielles avec des ions palladium. Le dépôt métallique final est réalisé par voie électrolytique conventionnelle. Les surfaces prétraitées ont été analysées par des Mesures d’Angle de Contact et les techniques de spectroscopie FT-IR et XPS. La présence de charges superficielles a été évaluée par la Mesure de Potentielle de Surface et de Radiométrie des Photoporteurs. La morphologie des surfaces a été observée et mesurée par les techniques de SEM, AFM et AFAM. Les analyses de rugosité ont été faites par Senseur Mécanique, par Optique Interférentielle et par AFM. L’adhérence des dépôts métalliques a été mesurée par la méthode de la Bande Adhésive sur Coupe Croisée (ASTM D-3359), les essais Pull Off. (ASTM D4541-02) et Peel Off (ASTM B533 A). Les dépôts les plus adhérents ont été obtenus avec un prétraitement « Optophysique » et une pré-métallisation par « DCP ». Les valeurs d’adhérence obtenues sont supérieures à celle des dépôts obtenus para le procédé traditionnelle « Electroless ». Le « Traitement Optothermique » a permis une gravure sélective de la surface de l’ABS en utilisant des lasers de faible puissance
The ABS is a copolymer formed by Acrylonitrile-Butadiene-Styrene used in industry whose surface can be coated with a metallic deposit. The traditional process for depositing metallic films in an auto-catalytic way is know as “Electroless”, However, this process uses a sulfo-chromic mixture in the preliminary stage of the surface treatment containing Cr (VI) which is a toxic, polluting agent that needs to be replaced. Therefore, it is necessary to develop new surface modification procedures with a lower environmental impact. Three new techniques for ABS surface modification have been developed in this study. The first two allow a general surface modification and the third one a specific surface modification. The first method, using a dry system, is based on alternating a corona discharge with ultraviolet radiation and is called the “Optophysique Treatment”. The second method involves the application of the photocatalytic properties of TiO2 nanoparticles in a suspension on the polymer surface under ultraviolet radiation and is called “Photocatalytic Treatment”. The third method allows a selective modification using thermal laser ablation which is accomplished with the ABS sensibilization with palladium and silver particles and is called “Optothermal Treatment”. After the “Optophysique” or “Photocatalytic” treatments, the substrates were treated either by the ¨Electroless¨ method or by the “Dynamic Chemical Deposit” method. Unlike the “Electroless” method, the “DCP” method does not need a preliminary step to activate the surface sites with palladium ions. The final metallic coating is accomplished by a conventional electrolytic method. The pre-treated surfaces were analyzed by Contact Angle Measurements and with the spectroscopy techniques FT-IR and XPS. The presence of surface changes was evaluated by Potential Measurement and Photocarrier Radiometry. The surface morphology was observed and measured by the following techniques: SEM, AFM, and AFAM. The surface roughness analysis was performed by Mechanical Sensors, Optical Interference and AFM. The adherence of the metallic deposits was measured by the Cross Cut Tape test (ASTM D-3359), and the Pull Off test (ASTM D4541-02) and the Peel Off test (ASTM B533 A). The deposits with greater adhesion were obtained with the “Optophysique” treatment using a pre-coating done by “DCP”. The adherence values obtained were higher than those for deposits obtained by the traditional “Electroless” process. The Optothermal treatment allowed the selective etching on the ABS surface using low power lasers
El ABS es un copolímero formado por Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno utilizado industrialmente, cuya superficie puede ser metalizada mediante un depósito metálico. El proceso tradicional para depositar películas metálicas de manera autocatalítica es conocido como “Electroless”. Sin embargo, este proceso utiliza una mezcla sulfocrómica en la etapa de tratamiento preliminar de la superficie, conteniendo Cr (VI), contaminante tóxico que debe ser sustituido. Por lo tanto, es primordial desarrollar nuevos procedimientos de modificación superficial de bajo impacto ambiental. En este trabajo de tesis, se han desarrollado tres nuevas técnicas de modificación de la superficie del ABS. Los dos primeros permiten una modificación general de la superficie y la tercera una modificación específica. El primer método, realizado por vía seca, consiste en la aplicación en alternancia de descargas corona y radiación ultravioleta, este método es llamado “Tratamiento Optofísico”. El segundo método llamado “Tratamiento Fotocatalítico” corresponde a la aplicación de propiedades fotocatalíticas de nanopartículas de TiO2 (30 nm) en suspensión sobre la superficie del polímero y sometidas a una irradiación ultravioleta. El tercer método es llamado “Tratamiento Optotérmico” permite una modificación selectiva y es realizado por “ablación térmica láser” a partir de una sensibilización de partículas de Paladio y Plata. Posterior al tratamiento “Optofísico” o “Fotocatalítico”, los sustratos fueron pre-metalizados ya sea por el método “Electroless”, o por el método de “Depósito Químico Dinámico” (DCP). A diferencia del método “Electroless”, el método “DCP” no necesita de una etapa anterior a la activación de sitios superficiales con iones de Paladio. El depósito metálico final es realizado por vía electrolítica convencional. Las superficies pre-tratadas fueron analizadas por Medición de Ángulo de Contacto y con las técnicas espectroscópicas FT-IR y XPS. Se evaluó la presencia de cargas superficiales por la medición de potencial y radiometría de fotoportadores. La morfología de las superficies fue observada y medida por las técnicas de SEM, AFM y AFAM. Los análisis de rugosidad se hicieron por Sensores Mecánicos, por Interferencia Óptica y por AFM. La adherencia de los depósitos metálicos fue medida por el método de Cinta de Corte Cruzado (ASTM D-3359), la prueba Pull Off (ASTM D4541-02) y Peel Off (ASTM B533 A). Los depósitos de mayor adherencia fueron obtenidos con el tratamiento “Optofísico” y con un pre-metalizado realizado con “DCP”. Los valores de adherencia obtenidos son superiores al de los depósitos obtenidos por el proceso tradicional “Electroless”. El tratamiento Optotérmico permitió realizar un grabado selectivo sobre la superficie del ABS usando láseres de bajas potencias

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Texier, Anne-Claire. "Procédés d'adsorption d'ions métalliques en solution aqueuse sur pseudomonas aeruginosa." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2322.

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Abstract:

Les micro-organismes sont capables de fixer des quantites elevees de metaux en solution aqueuse. Ce travail presente un procede d'adsorption d'ions lanthanides (la 3 +, eu 3 + et yb 3 +) sur deux especes bacteriennes : mycobacterium smegmatis et pseudomonas aeruginosa en vue d'une utilisation dans le traitement de rejets liquides pollues. L'etude des cinetiques et des isothermes d'adsorption en reacteur discontinu permet de generer des donnees experimentales caracteristiques de la biosorption sur deux bacteries de composition et de structure parietales distinctes. Les deux types de biomasses adsorbent tres rapidement les ions lanthanides en solution aqueuse, de facon quantitative et selective. Cependant, elles developpent des processus et des performances d'adsorption distincts. P. Aeruginosa presente des capacites de biosorption superieures a celles de m. Smegmatis. Les mecanismes d'interactions sont caracterises par spectrofluorimetrie laser (trlfs). Les groupements carboxyles et phosphates sont les principaux ligands des ions biosorbes sur p. Aeruginosa. Des lits fixes garnis de la biomasse seche de p. Aeruginosa apres son encapsulation dans des grains de gel de polyacrylamide sont utilises comme adsorbeur continu. Les cellules immobilisees fixent efficacement et selectivement les lanthanides en solution. Les cations metalliques desorbes peuvent etre concentres par une solution complexante d'edta.

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Sierra, Guillaume. "Etude métallurgique et mécanique de l'assemblage hétérogène acier/aluminium par les procédés laser et TIG." Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20228.

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Magallon, Cacho Lorena. "Développement des procédés "verts" pour modifier la surface d'ABS avant sa métallisation." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00564498.

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Abstract:

L'ABS est un copolymère de Acrylonitrile-Butadiène-Styrène utilisé industriellement et dont la surface peut être recouverte para un dépôt métallique. Le processus traditionnel pour déposer des films métalliques de manière auto catalytique est connu comme " Electroless ". Cependant, ce processus utilise un mélange sulfochromique dans l'étape de traitement préliminaire de la surface, contenant du Cr (VI), qui est dans la liste des contaminants toxiques qui doivent être substitués. Il est donc primordial de développer de nouveaux procédés de modification de surface de faible impact sur l'environnement. Dans ce travail de thèse, nous avons développé trois nouvelles techniques de modifications de la surface d'ABS. Les deux premières permettent une modification générale de la surface et la troisième une modification spécifique. La première méthode, par voie sèche basée sur l'application en alternance de décharges Corona et radiations ultra-violet, est appelée " Traitement Optophysique ". La deuxième méthode appelée " Traitement Photocatalytique " correspond à l'application des propriétés photocatalytiques de nanoparticules de TiO2 (30nm) en suspension sur la surface du polymère et soumis à une radiation ultra-violet. La troisième méthode appelée " Traitement Optothermique " permettant une modification sélective, est réalisée par ablation thermique laser" à partir d'une sensibilisation de la surface avec des nanoparticules de Palladium et des particules d'Argent. Postérieur à l'étape de traitement " Traitement Optophysique " ou " Traitement Photocatalytique ", les substrats ont été pré-métallisés soit par le procédé " Electroless ", soit par le procédé de "Dépôt Chimique Dynamique " (DCP). A différence du procédé " Electroless ", le procédé " DCP " ne nécessite pas d'une étape antérieure d'activation de sites superficielles avec des ions palladium. Le dépôt métallique final est réalisé par voie électrolytique conventionnelle. Les surfaces prétraitées ont été analysées par des Mesures d'Angle de Contact et les techniques de spectroscopie FT-IR et XPS. La présence de charges superficielles a été évaluée par la Mesure de Potentielle de Surface et de Radiométrie des Photoporteurs. La morphologie des surfaces a été observée et mesurée par les techniques de SEM, AFM et AFAM. Les analyses de rugosité ont été faites par Senseur Mécanique, par Optique Interférentielle et par AFM. L'adhérence des dépôts métalliques a été mesurée par la méthode de la Bande Adhésive sur Coupe Croisée (ASTM D-3359), les essais Pull Off. (ASTM D4541-02) et Peel Off (ASTM B533 A). Les dépôts les plus adhérents ont été obtenus avec un prétraitement " Optophysique " et une pré-métallisation par " DCP ". Les valeurs d'adhérence obtenues sont supérieures à celle des dépôts obtenus para le procédé traditionnelle " Electroless ". Le " Traitement Optothermique " a permis une gravure sélective de la surface de l'ABS en utilisant des lasers de faible puissance.

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Pavlov, Mikhail. "Application des dispositifs de diagnostic optique multi-spectraux dans les procédés de fabrication additive : fusion sélective par laser et projection laser coaxiale." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2011. http://www.theses.fr/2011ENISE007.

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Abstract:

Le manuscrit comporte 4 chapitres comprenant une introduction générale présentant les diagnostics optiques et les concepts utilisés, suivi d’un chapitre sur l’application de ces technique au procédé de fusion sélective par laser et deux chapitres sur une processus de projection de poudres. Le chapitre 1 est une introduction aux diagnostics optiques ayant pour objet de mesurer la température d’un milieu « sans contact ». L’importance du choix de la bande spectrale en fonction de la température est également soulignée. Le chapitre 2 concerne l’étude le procédé de fusion sélective par laser. Une première partie concerne la description de la machine de frittage utilisée. Sur cette machine différents éléments optiques ont été ajoutées permettant une visualisation à la fois latérale du champ entourant le bain liquide, mais également coaxiale avec faisceau laser. Le chapitre 3 porte sur l’étude du procédé de projection de poudres de acier et carbure de titane. Ce chapitre débute par une partie bibliographique. Les dispositifs expérimentaux sont une caméra thermique (bande 3-5 microns), un pyromètre multi-longueurs d’onde (1-1. 27 microns). L’effet des différents paramètres opératoires sur les profils de température (vraie et de brillance) est ensuite examiné en détails. Le quatrième chapitre concerne l’étude du rechargement d’un substrat de TA6V avec de la poudre de même composition. Une caméra thermique (3-5 microns) calibrée à l’aide d’un corps noir permettait d’obtenir les champs de température
The manuscript contains four chapters including a general introduction presenting the optical diagnostics, followed by a chapter on the application of the selective laser melting and two chapters on a process of laser cladding. Chapter 1 is an introduction to optical diagnostics tools designed to measure the temperature of an object without physical contact. The importance of the choice of the spectral band as a function of temperature is also highlighted. Chapter 2 describes the study the process of selective laser melting. The first part concerns the description of the selective laser melting machine used. On this machine various optical elements have been added for visualization of powder layering process and the molten pool coaxially with the laser beam. Chapter 3 describes the study of laser cladding of titanium carbide and steel powders. This chapter begins with a bibliographical part. Thermal imaging camera (3-5 micron band) and a multi-wavelength pyrometer (1-1. 27 microns) were applied to monitor the zone of laser action. The effects of various operating parameters on the temperature profiles (true and brightness) were examined in detail. The fourth chapter describes the laser cladding on a substrate TA6V with powder of the same composition. A thermal imaging camera (3-5 microns) was applied to obtain the temperature distributions in the laser action zone

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Biver, Emeric. "Etude et mise en oeuvre des procédés lasers pour le développement de la microélectronique 3D-System in Package." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4025/document.

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Abstract:

Le 3D-SiP, 3D-System in package, est une branche de la microélectronique visant à intégrer de manière hétérogène divers composants pour obtenir des microsystèmes compacts, pensants et communiquants. Cette thèse a pour objet l'étude de deux procédés laser pour fabriquer des microsystèmes 3D-SiP sur support flexibles. On étudie dans un premier temps l'ablation laser de polymère pour réaliser des cavités dans lesquelles des composants microélectroniques peuvent être placés. On utilise du poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) dopé et greffé avec du pyrène, chromophore absorbant dans l'UV et on montre que, bien que le greffage du chromophore sur les chaînes du polymère améliore l'homogénéité, la qualité de l'ablation est suffisante lorsque le pyrène est simplement dispersé. On modifie également le PMMA avec du N3 pour le rendre réticulable et on constate l'apparition de structures surfaciques périodiques après ablation, dont on explique les mécanismes de formations probables. Dans un second temps, on étudie le dépôt de lignes conductrices par LIFT, Laser-Induced Forward Transfer, technique permettant de transférer par laser un matériau préalablement déposé sur un substrat donneur transparent. On utilise une encre contant des nanoparticules d'argent fusionnant après recuit pour imprimer goutte après goutte des lignes conductrices. On étudie l'éjection et le dépôt d'encre à grande vitesse (0,5 MHz) et on obtient pour la première fois des images d'éjections de plusieurs jets d'encre successifs. On démontre la possibilité d'imprimer des lignes conductrices à la vitesse de 4,3 m/s et on discute les critères clefs pour le contrôle de ce procédé
3D-System in package (3D-SiP) is a branch of microelectronics that aims at integrating several heterogeneous components into the same package, thus forming a compact device able to communicate and process data. The goal of this thesis is to study two laser processes to build 3D-SiP microsystems on flexible substrates. In a first part, we study the laser ablation of cavities in polymer in which microchips can be inserted. We use poly(methyl methacrylate) (PMMA) doped and grafted with pyrene, a chromophore which absorbs in the UV range. We show that grafting the pyrene on the polymer side-chains increases the homogeneity but that the quality of ablation is sufficient when the pyrene is simply dispersed in the matrix. We also modify the PMMA with N3 to make it cross-linkable and we observe the formation of laser-induced periodic surface structures upon laser irradiation. We discuss the mechanism most likely to explain their formation. On a second part, we use the LIFT (laser-induced forward transfer) technique, which uses a laser pulse to print a material deposited on a transparent donnor substrate. Using a silver nanoparticles ink, we deposit droplets that coalesce and form lines. We study the ejection and printing at high speed (0,5 MHz) and we visualize for the first time the ejection of several succesive jets. We show that it is possible to print electrical connections at 4.3 m/s and we discuss the criteria to control the process

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Alban, Bruno. "Contribution à l'étude de procédés d'émulsification directs en cuve agitée pour la réalisation d'émulsions concentrées." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT009G.

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Abstract:

L'évolution radicale du comportement rhéologique d'une émulsion concentrée au cours d'une émulsification directe constitue un verrou majeur du procédé. Les travaux expérimentaux présentés ici visent à améliorer la méthodologie de choix d'un procédé de fabrication d'émulsion concentrée dans une cuve agitée fonctionnant en mode batch. Dans un premer temps, une éttude a porté sur une dispersion d'huile dans l'eau très diluée (5% environ). Le comportement rhéologique n'évoluant pas, la maîtrise de l'hydrodynamique créée permet d'identifier les deux paramètres clefs : le cisaillement maximum et le mouvement global. Des mesures combinées de Granulométrie et de Vélocimétrie Laser à effet Doppler (GLD et VLD) ont été réalisées pour qualifier et quantifier les performances d'une turbine de Rushton et différents systèmes rotor-stators. Dans un deuxième temps, une étude par VLD dans les fluides visqueux modèles transparents (CMC, glycérol) a permis de caractériser différentes hélices pour quantifier leur capacité à créer du pompage, en particulier lorsque la rhéologie évolue. En maîtrisant les paramètres clefs grâce à l'utilisation d'un mobile pompant (système biétagé composé d'hélices) et un mobile très cisaillant (rotor-stator), il a été possible de dessiner un procédé capable de satisfaire le cahier des charges. La taille des gouttes créées est mesurée au cours du temps par granulométrie laser (type MALVERN). L'hydrodynamique est contrôlée par Vélocimétrie Doppler Ultrasonore. Cette technique récente a été comparée au préalable à la VLD pour certaines conditions opératoires. Cette dernière partie nous a permis en outre de rendre compte du fonctionnement énergétique des mobiles et de dresser une méthodologie générale pour résoudre un problème d'émulsification directe en choisissant judicieusement les équipements et en fixant les conditions opératoires les plus favorables au procédé.

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Yadroitsau, Ihar. "Direct manufacturing of 3D objects by selective laser melting of metal powders." Saint-Etienne, 2008. http://www.theses.fr/2008STET4006.

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Abstract:

The accomplished doctoral study concerns the interaction of the powerful laser radiation with powder metallic materials. The problem is of a great scientific interest, since it is a multi-disciplinary subject integrating powder metallurgy, thermo-physics, radiation and heat tranfer, phase transformations. Along with this, the subject has a considerable practical interest because Laser-assisted Direct Manufacturing based on Selective Laser Melting (SLM) is an emerging technology for manufacturing 3D functional objects with great added value, and also complex customized parts. Systematic study is accomplished for the powder materials currently employed in laser-assisted direct manufacturing : stainless steel 316L (-25 µm), tool steel H13 (-25 µm), Inconel 718 (-25 µm), CuNi10 (-25 µm), titanium grade 2 (-25 µm) and NiTi (-45 µm) ; stainless steel 904L (-16 µm et -7 µm), Inconel 625 (-16 µm), Co212F (CoCr, -31 µm). The above mentioned powders were employed in the experimental study for fabrication of 2D planar objects, 3D models and functional components. Comprehensive experimental research on laser-matter interaction are carried out for interaction of a powerful (0. 3-1. 3x106 W/cm²) moving laser beam with a complex system « metallic powder on solid metallic substrate ». Manufacturing strategies allowing 100% density on the fabricated objects are found. Optimal parameters for stable SLM process are determined
L'objectif principal de la thèse de doctorat présentée dans ce mémoire est l'étude de l'interaction d'un faisceau laser de puissance avec des poudres métalliques. Le sujet est d'un grand intérêt scientifique par sa multidisciplinarité intégrant la métallurgie de poudres, la physique thermique, le transfert de chaleur et radiatif, la transformation de phases. En même temps, le sujet a une signification pratique considérable car la Fabrication Directe par fusion laser sélective des poudres (SLM) est une technologie émergente de fabrication d'objets 3D avec une grande valeur ajoutée et de pièces fonctionnelles complexes sur mesure. Une étude systématique a été réalisée sur les poudres actuellement utilisées dans la Fabrication Directe assistée par laser : Inox 316L (-25 µm), acier d'outillage H13 (-25 µm), Inconel 718 (-25 µm), CuNi10 (-25 µm), Ti grade 2 (-25 µm) et NiTi (-45 µm) ; Inox 904L (-16 µm et -7 µm), Inconel 625 (-16 µm), Co212F (CoCr, -31 µm). A partir de ces poudres, des objets plats 2D, des modèles 3D et des pièces fonctionnelles ont été fabriqués. Des recherches expérimentales approfondies sur l'interaction laser/matière sont effectuées, plus particulièrement sur l'interaction d'un faisceau laser de haute puissance mobile (0. 3-1. 3x106 W/cm²) avec un système complexe de poudres métalliques sur substrat métallique solide. Les stratégies de fabrication permettant d'obtenir la densité 100% de pièces résultantes sont identifiées. Les paramètres optimaux pour assurer la stabilité du procédé SLM sont définis

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Tricot, Sylvain. "Comparaison des procédés d'ablation par faisceau laser et par faisceau d'électrons pour la croissance de couches minces." Phd thesis, Université d'Orléans, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00345595.

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Abstract:

Les méthodes de croissance de couches minces dites « pulsées » présentent certaines spécificités, notamment la présence d'espèces très énergétiques venant se déposer à la surface du substrat. L'ablation laser (PLD) est à ce jour la technique pulsée la plus connue et permet de former des couches minces de composés complexes, et d'oxydes particulièrement. Mais la méthode atteint ses limites dans le cas de cibles de matériaux peu absorbants à la longueur d'onde laser comme les semi-conducteurs à large bande interdite. L'ablation par faisceau pulsé d'électrons (PED) est une technique de croissance encore peu connue et très similaire à la PLD. L'objectif de ce travail est de maîtriser les paramètres de la PED pour obtenir des couches minces présentant un intérêt pour des applications en microélectronique. Chaque étape du processus de dépôt a fait l'objet d'une étude et d'une comparaison avec la PLD. La modélisation de l'interaction électron-matière a permis d'obtenir l'évolution de la température de la cible soumise au bombardement par les électrons. Le plasma d'ablation a été étudié en détail grâce à la spectroscopie d'émission optique et à l'imagerie rapide afin notamment de connaître l'énergie des espèces du plasma. Le matériau choisi pour ce travail est l'oxyde de zinc (ZnO). Des films minces de ZnO ont été formés par PED et l'étude montre que ces couches sont de bonne composition chimique et que la qualité cristalline des couches est équivalente aux films formés par PLD nanoseconde. Ces couches sont transparentes à plus de 80% dans le visible et assez conductrices pour imaginer des applications en tant qu'oxyde transparent conducteurs par exemple.

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Priol, Laurent. "Etude des jets électrilisés : application aux procédés électriques de déstabilisation des jets de gasoil à grandes vitesses." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2277.

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Abstract:

Dans cette thèse nous nous proposons d'étudier théoriquement et expérimentalement le comportement d'un jet électrisé, cylindrique ou plan, en régime d'atomisation. Dans une première partie, nous étudions la stabilité linéaire d'un jet cylindrique visqueux à grande vitesse en présence de charges électriques. Grâce à une analyse temporelle, traitée numériquement, nous présentons l'influence théorique de différents paramètres sur la stabilité du jet. Nous retrouvons les résultats connus sur les jets non électrisés et nous complétons par des résultats spécifiques sur l'aspect électrique, résultats qui montrent l'influence déstabilisante des charges électriques à la surface du jet. Cette étude théorique et numérique est reprise ensuite dans une deuxième partie dans le cas d'une nappe liquide visqueuse. L'exploitation des résultats numériques montre la même tendance, c'est-à-dire une influence déstabilisante des charges électriques. La troisième partie est consacrée à une étude expérimentale sur d'une part l'atomisation d'un jet de gasoil électrisé et sur d'autre part l'électroconvection dans le gasoil (mise en mouvement par champ électrique d'un liquide diélectrique initialement au repos). Dans la première expérience des mesures de granulométrie laser ont permis de vérifier l'aspect globalement déstabilisant du procédé électrique avec une mesure de la diminution de la taille moyenne des gouttelettes d'un spray en présence de charges électriques. Dans la deuxième expérience nous mesurons par LDV, dans une cellule d'électroconvection, la vitesse acquise par un liquide diélectrique soumis à l'action d'un champ électrique. Les vitesses obtenues (de l'ordre de 10 cm/s) montrent que le procédé d'électrisation du liquide utilisé dans les injecteurs a un double effet : l'effet électrique due à la présence de charges électriques sur la surface du jet et aussi un effet mécanique dans l'injecteur (électroconvection dans l'injecteur) qui certainement agit sur la stabilité du jet. En conclusion nous avons étudié dans cette thèse un procédé électrohydrodynamique pour mieux contrôler l'injection dans les moteurs terrestre et aéronautique
In this thesis we propose to study theoretically and in experiments the behavior of an electrified jet, cylindrical or plane, in regim of atomization. In a first part, we study the linear stability of a viscous cylindrical jet at high velocity in the presence of electric charges. Thanks to a temporal analysis, treated numerically, we present the theoretical influence of various parameters on the stability of the jet. We find the results known on the no electrified jets and we supplement by specific results on the electric aspect, results which show the destabilizing influence of the electric charges on the surface of the jet. This theoretical and numerical study is resumed in a second part in the case of a viscous liquid sheet. The analysis of the numerical results shows the same tendency, i. E. A destabilizing influence of the electric charges. The third part is devoted to an experimental study on the atomization of an electrified diesel oil jet and on the electroconvection in the diesel oil (put moving by electric field of a dielectric liquid initially at rest). In the first experiment, the measurements of laser granulometry allowed to check the aspect overall destabilizing of the electric process with a measurement of the decrease of the mean size of the spray droplets in the presence of electric charges. In the second experiment we measure by LDV, in a cell of electroconvection, the velocity acquired by a dielectric liquid subjected to the action of an electric field. The velocities obtained (about 10 cm/s) show that the process of electrification of the liquid used in the injectors has a double effect: the electric effect due to the presence of electric charges on the surface of the jet and also a mechanical effect in the injector (electroconvection in the injector) which certainly acts on the stability of the jet. In conclusion we studied in this thesis an electrohydrodynamic process for better controlling the injection in the terrestrial and aeronautical engines

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Landon, Sébastien. "Micro- et nano-usinage par laser à impulsions ultracourtes : amélioration de procédés par des méthodes tout optique." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719223.

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Abstract:

La technique d'usinage par impulsions laser femtosecondes possède de nombreux avantages du fait des spécificités physique de l'interaction laser/matière en mode ultra-bref et est donc susceptible d'intéresser le monde industriel. Néanmoins elle présente aussi certaines limitations, principalement en terme de flexibilité et de productivité, limitant l'accès à ce marché. Pour repousser ces limites, nous proposons d'adjoindre des techniques de contrôle du faisceau, à la fois en taille, et plus généralement en forme, exploités par ailleurs dans d'autres domaines scientifiques (pincettes optiques notamment). Ces techniques reposent sur l'utilisation de modulateurs spatiaux de lumière (SLM). Deux solutions sont proposées : la modulation d'amplitude en configuration d'imagerie, et la modulation de phase pure en configuration de Fourier. Le formalisme, les différentes problématiques et la mise en oeuvre de ces deux techniques au sein d'une station de travail prototype que nous avons développée sont présentés. Enfin, nous mettons en évidence le gain apporté par ces techniques sur des problématiques concrètes, tels que l'usinage de réseaux résonant à l'échelle nanométrique, la réduction du temps d'usinage de ces réseaux (ou d'autres motifs), et l'amélioration de la qualité d'usinage de rainures

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Averyanova, Maria. "Fusion laser de poudres métalliques : Maîtrise du procédé pour la fabrication directe de pièces mécaniques." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2011. http://www.theses.fr/2011ENISE002.

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Abstract:

L’étude réalisée dans le cadre de cette thèse porte sur la maitrise du procédé de Fusion Sélective par Laser (Selective Laser Melting -SLM) sur toute la chaine de fabrication : de la sélection de la poudre métallique au contrôle final des propriétés (mécaniques, microstructurales, etc. ) des pièces élaborées. La Fusion Sélective par Laser est un procédé de fabrication innovant et complexe qui demande des connaissances pluridisciplinaires, dans le domaine de la Métallurgie des Poudres, du Génie des Procédés, de la Mécanique, de l’optique/photonique, etc. D’un point de vue scientifique, il convient donc d’ajuster et optimiser un grand nombre de paramètres opératoires d’entrées, tels les caractéristiques du matériau sous forme de poudre, les paramètres machines, etc. , pour viser un ensemble de paramètres de sorties, afin de cerner l’influence de ces paramètres d’entrées et les hiérarchiser. Dans un premier temps, l’influence de la nature de la poudre (pour 2 familles de matériaux : acier martensitique 17-4 PH et alliage Co-Cr) et de ses propriétés sur le procédé SLM et la qualité finale des pièces a été étudié. Sur la base d’un matériau à métallurgie complexe, l’acier 17-4PH, l’impact des éléments chimiques clés de la poudre sur les propriétés et la microstructure finale des pièces élaborées par SLM a été montré. Les propriétés de la poudre qui favorisent la fabrication de pièces denses ont été trouvées et formulées. Dans un deuxième temps, devant la difficulté inhérente au grand nombre de paramètres influant sur le procédé, une recherche paramétrique, basée sur l’utilisation des méthodes de plan d’expériences, a été effectuée. Un lien entre la géométrie du cordon de fusion et une fonction issue de paramètres physiques du procédé, par rapport aux paramètres opératoires, a été identifié. Ainsi, un critère de stabilité du cordon a été proposé. Il permet de trouver rapidement la fenêtre paramétrique optimale, et dans le cas de la fonction objectif choisi dans ce travail, à savoir une densité maximale, il permet de fabriquer des objets 3D denses ayant un taux de porosité inférieur à 1%. Les valeurs des propriétés mécaniques des éprouvettes de traction du matériau 17-4 PH élaborées par SLM sont du même ordre de grandeur que le matériau 17-4 PH brut fabriqué par méthodes traditionnelles. Enfin, il a été montré que l’utilisation d’un traitement thermique approprié permet d’homogénéiser la microstructure, d’augmenter la dureté et, par conséquent, la résistance mécanique. Ces travaux ont permis in fine de mener à bien l’industrialisation du procédé sur deux cas concrets : la fabrication de bridges dentaires et celle d’une filière d’extrusion
The study conducted in the frame of this thesis focuses on mastering of the process of Selective Laser Melting (SLM) throughout the production line: from the selection of the initial metal powder till the final control of properties (mechanical, microstructure, etc. . ). Selective Laser Melting is a complex innovative manufacturing process that requires multidisciplinary knowledge in the field of Powder Metallurgy, Process Engineering, Mechanics, Optics / Photonics, etc. From a scientific point of view, it is therefore necessary to adjust and optimize a large number of input process parameters, such as characteristics of the powder material, the machine parameters, etc. , to target a set of output parameters, to identify the influence of these input parameters and to rank them. Firstly, the influence of the nature of the powder (for 2 families of materials: 17-4 PH martensitic stainless steel and Co-Cr alloy) and its properties on the SLM process and final parts quality has been studied. Applying a material with complex metallurgy, stainless steel 17-4PH, the impact of powder key chemical elements on the properties and microstructure of the final 3D part manufactured by SLM was shown. The powder properties that encourage the manufacture of dense parts were found and formulated. Secondly, according to the inherent difficulty of many parameters affecting the process, a parametric search based on the use of methods of design of experiments was performed. A link between the geometry of the weld track and function issued from the physical parameters of the process, compared to operating parameters, was identified. Thus, a stability criterion of the weld track has been proposed. It lets us to determine quickly the optimal process parameters window, and in the case of the objective function chosen in this work, namely a maximum density, it can make 3D objects with a porosity rate below 1%. The values of mechanical properties of tensile specimens of 17-4 PH powder manufactured by SLM are the same order of magnitude as the wrought material 17-4 PH elaborated by conventional methods. Finally, it was shown that using an appropriate heat treatment the microstructure can be homogenized and mechanical properties can be improved. This work led ultimately to complete the industrialization of SLM process in two specific cases: the manufacture of dental bridges and of extrusion dies

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Beaubier, Benoit. "Étude physique et modélisation numérique de procédés d'assemblage par soudo-brasage de sous-ensembles en carrosserie automobile." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066060/document.

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Abstract:

Cette thèse traite de la prise en compte de l'impact des procédés d'assemblage thermomécanique sur la géométrie de la caisse en blanc lors de la phase de conception d'un véhicule, chez PSA Peugeot-Citroën. Pour cela, on souhaite développer un outil de prévision des déformations induites par les procédés de soudo-brage - plasmatron et laser - lors de l'assemblage du pavillon sur le côté de la caisse. Les pièces - de dimensions métriques - sont composées de tôles fines d'épaisseur 0,67 mm en acier XES. Afin de réaliser une simulation numérique du procédé, il est nécessaire d'identifier un certain nombre de modèles, objets de cette thèse. Dans un premier temps des essais de soudo-brasage en laboratoire ont été réalisés afin de définir les domaines de validité de l'étude, d'identifier des modèles de sources de chaleur, et de déterminer les coefficients d'échange thermique avec l'extérieur. Une étude spécifique d'identification des lois de comportement des matériaux mis en jeu, sur toute la gamme de température, a également été réalisée. Pour cela, une méthode de mesure de champs par corrélation d'images numériques à haute température a été développée, qui a permis d'identifier complètement les paramètres de la loi de comportement de l'acier XES. Pour finir, de façon à réaliser la validation de la simulation numérique, ces travaux de thèse ont été l'occasion de développer une nouvelle méthode de calibration pour la stéréocorrélation d'images basée sur la connaissance a priori de la géométrie de l'objet observé, en considérant sa forme théorique via son modèle CAO. Cette méthode est tout particulièrement adaptée aux dimensions des structures étudiées ici
This study is about the impact of thermo-mechanical assembly processes of metal sheets, in the automotive industry context. The aim is to predict thermally induced deformations by using a numerical tool. We are particularly interested in Plasmatron and laser brazing processes that are used to assemble an automotive roof and the body side of the vehicle. Parts are made from 0,67 mm thickness XES thin metal sheet of about one meter length. To validate such complex non-linear numerical simulations with experimental observations, it is necessary to develop well-controlled and highly instrumented tests. In a first step, experimental welding brazing tests are carried out in order to identify validity domains, heat source model and thermal coefficients of exchange. In a second step, high temperature tension tests are performed to identify the behaviour of each material. These tests are instrumented with a new DIC protocol in order to measure displacement fields from 20°C to 1000°C. Finally, in order to validate the thermo-mechanical simulation, in-situ 3D Digital Image Correlation (stereo-correlation) measurements were performed during the welding-brazing assembly. For this purpose and due to the geometry of the involved parts, a new calibration method, based on the CAD part geometry has been developed

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Balage, Pierre. "Etude de l’interaction des matériaux à gap avec des lasers femtosecondes en mode rafale GHz." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0164.

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Abstract:

Ces deux dernières décennies, la technologie laser femtoseconde a gagné en maturité et fiabilité. Cette évolution lui a permis d’être mise en œuvre dans de nombreux secteurs industriels pour des applications de micro-usinage de précision pour lesquelles la brièveté de l’impulsion constitue un atout incontestable. Cependant, la pénétration de cette technologie dans l’industrie est freinée par le manque de productivité de ces procédés. En effet, cette productivité est bien en-deçà des attentes industrielles. Plusieurs stratégies sont à l’étude pour lever ce verrou technologique et optimiser la productivité des procédés de transformation de la matière par lasers femtosecondes. L’une de ces stratégies consiste à optimiser le dépôt d’énergie en utilisant des rafales d’impulsions femtosecondes de faible intensité plutôt que des impulsions uniques de haute intensité.De récents travaux ont montré que l’utilisation du régime rafales GHz permettait d’obtenir des efficacités bien supérieures à celle obtenues en régime mono-impulsion classique. Cependant, ces premiers résultats ont été rapidement contestés par d’autres études attestant une efficacité plus faible ainsi que la présence de défauts d’usinage en régime rafale GHz. Afin d’être de dégager un consensus concernant ce nouveau régime d’interaction et d’apporter des données objectives à l’état de l’art, il était nécessaire de mener des études expérimentales approfondies. Pour ce faire, nous avons mené en étroite collaboration avec la société Amplitude des travaux de recherche sur les procédés, tels que le perçage ou la découpe par faisceau de Bessel, en utilisant un laser femtoseconde de puissance moyenne 100 W délivrant des rafales GHz. Cette étude nous a permis d’étudier l’influence des paramètres liés aux rafales et de mener des études comparatives avec les régimes existant (mono-impulsion et rafales MHz). Nous avons également pu mettre en place une expérience pompe-sonde inédite qui nous a permis de révéler le mécanisme d’interaction laser-matière en rafales GHz. Les excellents résultats obtenus dans le cadre de ce travail de thèse démontrent la capacité unique des rafales GHz à usiner des matériaux comme les diélectriques et les semi-conducteurs
Over the past two decades, femtosecond laser technology has become significantly more reliable which has particularly enabled its integration into industry, as the brevity of such pulses allows for high-precision micromachining. However, the adoption of this technology in the industry remains hindered by a lack of productivity. Indeed, the production rate remains well below the ever-evolving industry targets. To address this limitation, several methods are being studied to increase the throughput by optimizing femtosecond laser processes. One approach relies on optimizing the energy deposition by using bursts of low-intensity femtosecond pulses rather than single high-intensity pulses.Recent studies have shown that using GHz-bursts can achieve ablation efficiencies far superior to those obtained with more conventional methods. However, these initial results have been quickly challenged by other studies reporting lower efficiency and the presence of machining defects. To reach a consensus on this new regime, comprehensive experimental studies are needed to add data to the current state of the art. To this end, process studies such as microdrilling experiments and cutting with a Bessel beam have been implemented using a 100 W Amplitude laser delivering GHz-bursts. Close collaboration with the company Amplitude has allowed for investigating numerous burst parameters and conducting comparative studies with existing regimes (single-pulse and MHz-bursts). Moreover, a pump-probe experiment has been set up revealing the laser-matter interaction mechanism in GHz-burst mode. Throughout this thesis work, excellent results have been obtained, demonstrating the unique capability of GHz-bursts for microprocessing materials like dielectrics and semiconductors

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Petit, Boileau Sophie. "Préparation de surface du PET avant métallisation: étude et comparaison des procédés laser excimère et plasma hors-équilibre." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006156.

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Abstract:

Les objectifs de cette étude sont la caractérisation des effets d'une irradiation par laser excimère sous le seuil d'ablation d'un film de PET (XPS, angle de contact, MEB), et ses conséquences sur les propriétés d'adhérence (pelage) vis à vis d'un revêtement d'aluminium déposé par évaporation sous vide. Ces effets sont comparés à ceux obtenus par un traitement plasma hors équilibre basse fréquence dans un mélange He-5%O2. Il apparaît que le greffage de fonctions polaires oxygénées généré dans les deux procédés, qui renforce l'adhésion chimique entre l'aluminium et le PET, a un effet positif sur l'adhérence Al-PET après le traitement plasma. Dans le cas de l'irradiation laser, au contraire, il s'accompagne d'une fragmentation de la surface, néfaste à l'adhérence. Les conditions laser qui induisent une adhérence comparable à celle obtenue par plasma requièrent un faible nombre d'impulsions à une fluence suffisante, qui entraîne un décapage et/ou des modifications d'ordre structural.

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Ferdinand, Cyrille. "Mise en oeuvre et caractérisation d'assemblages soudés par procédés TIG et laser de tôles d'alliages de titane réfractaires." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2005. http://oatao.univ-toulouse.fr/7474/1/ferdinand1.pdf.

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Abstract:

L'utilisation des alliages de titane réfractaires pour les composants de structure soumis à des températures croissantes est en pleine expansion dans le secteur aéronautique. Dans le cadre du projet européen HORTIA, visant à développer et concevoir une tuyère d'hélicoptère en alliages de titane réfractaires en associant des procédés novateurs et les contraintes industrielles, ce travail concerne la mise en oeuvre et la caractérisation de tôles en alliages Ti6242 et β21S soudées par procédé TIG et laser CO2. La détermination des caractéristiques mécaniques en liaison avec les transformations métallurgiques relatives aux configurations d'assemblage Ti6242/Ti6242, β21S/β21S et Ti6242/β21S a permis une comparaison rigoureuse des procédés et des matériaux étudiés. L'influence du traitement thermique 600°C/8h sur les relations structures/propriétés mécaniques a également été étudiée afin de prévoir le comportement des assemblages dans les conditions réelles d'emploi.

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Petit-Boileau, Sophie. "Préparation de surface du PET avant métallisation : étude et comparaison des procédés laser excimère et plasma hors-équilibre." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066564.

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Autones, Lucas. "Élaboration d’aciers ODS (Oxide Dispersion Strengthened) par fabrication additive laser et cold spray : compréhension des relations procédés - microstructures." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR004.

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Abstract:

Les aciers ODS (Oxide Dispersion Strengthened) ferrito-martensitiques sont des matériaux qui présentent une très bonne résistance au fluage et au gonflement sous irradiation. Ces propriétés en font des candidats très étudiés pour les matériaux de gainage des réacteurs de génération IV, ou de structure pour les réacteurs à fusion thermonucléaire. La dispersion des nano-oxydes qui renforcent le matériau est obtenue par métallurgie des poudres. Le co-broyage d’une poudre d’acier atomisée avec une poudre d’oxyde (Y2O3) conduit à la dissolution de l’oxyde dans la matrice. Lors de la consolidation à chaud (CIC ou extrusion à chaud) la précipitation des nano-oxydes a lieu. La conception de composants avec ces matériaux et leur géométrie finale pourraient être améliorée grâce à la fabrication additive (FA). Les récentes évolutions des technologies de FA pourraient permettre de diminuer les délais et coûts de production, tout en augmentant la complexité géométrique et fonctionnelles des pièces. Elles offrent une nouvelle liberté de conception par rapport aux procédés de fabrication soustractive conventionnels.L’objectif de ces travaux de thèse a été d’évaluer les potentiels de différentes techniques de fabrication additive (SLM, DMD, et Cold Spray) pour les aciers ODS.Trois types de poudre ODS (co-broyée, composite et STARS) ont été obtenus pour déterminer les couples poudre – procédé les plus intéressants. Les matériaux élaborés à partir de ces différentes combinaisons ont été caractérisés à plusieurs échelles. Leur quantité de défauts macroscopiques (porosités, fissures) a été analysé afin d’optimiser les paramètres de fabrication. Leur microstructure granulaire a été observée avant et après recuit à 1100 °C par microscopie optique, électronique et EBSD. La nano-précipitation a été analysée par MEB, MET et par diffusion des rayons-X aux petits angles. Une méthode d’analyse d’image alliant des acquisitions en microscopie électronique en haute définition et un logiciel par apprentissage supervisé a été utilisée. Enfin, les propriétés mécaniques de traction à chaud des différents matériaux ont été évaluées et sont en bon accord avec leurs caractéristiques microstructurales.Les résultats obtenus indiquent que les procédés de fabrication laser (SLM, DMD) ne permettent pas d’obtenir des aciers ODS avec de bonnes performances, quel que soit le type de poudre utilisé. L’yttrium forme des phases grossières fragiles et la population de nano-précipités est peu dense. Cela conduit à des propriétés de traction équivalentes à un acier non renforcé. La méthode d’élaboration d’une poudre composite mise en place permet néanmoins d’adapter très facilement la nature et teneur des renforts ajoutés. L’utilisation de renforts TiC conduit à des microstructures très fines et composées de grains équiaxes. Ces microstructures atypiques en fabrication additive laser offrent des perspectives intéressantes.Les aciers ODS obtenus par cold spray à partir d’une poudre co-broyée présentent des caractéristiques semblables à des aciers ODS conventionnels. Après recuit, ceux-ci présentent une microstructure similaire aux aciers ODS obtenus par CIC. Toutefois, les grains grossiers occupent une fraction plus importante de la microstructure, ce qui atteste d’une recristallisation plus avancée. La dureté et la limite élastique moins élevées de ce matériau par rapport à son équivalent CIC confortent ce résultat qui est encourageant pour mettre en forme le matériau. La grande densité de nano-oxydes Y-Ti-O dans l’acier ODS Cold Spray lui permet d’avoir une résistance mécanique à 700 °C supérieure de 50 MPa par rapport à l’ODS CIC. Le matériau Cold-Spray présente toutefois une perte de ductilité qu’il conviendra de mieux comprendre afin de proposer des solutions. Les analyses conduites ont permis de proposer des mécanismes pour expliquer ce comportement qui serait causé par la présence de microfissures et de porosités dans la pièce
ODS (Oxide Dispersion Strengthened) steels are materials that exhibit very good resistance to creep and swelling under irradiation. These properties make them good candidates for cladding materials in Generation IV reactors, or for structural materials in thermonuclear fusion reactors. The dispersion of the nano-oxides, which reinforce the material, is obtained by powder metallurgy. Mechanical-alloying of an atomized steel powder with an oxide powder (Y2O3) results in the oxide dissolution in the matrix. During hot consolidation (hot isostatic pression or hot extrusion), the precipitation of the nano-oxides takes place. Designs of component with these materials and their final geometry could be improved using additive manufacturing.Since the 2010s, recent developments in additive manufacturing technologies could enable to reduce lead times and costs, while increasing the geometric, hierarchical and functional complexity of parts. They pave the way to new freedom of design compared to conventional subtractive manufacturing processes.The objective of this thesis work was to assess the potentials of different additive manufacturing techniques (SLM, DMD, and Cold Spray) for ODS steels.Thus, three types of ODS powder (mechanically-alloyed, composite and STARS) were obtained to determine the most interesting powder-process combinations. The materials produced from these different combinations have been characterized at several scales. The amount of macroscopic defects (porosities, cracks) was analyzed in order to optimize the manufacturing parameters. Their granular microstructure was observed before and after annealing at 1100 °C by optical and electron microscopy (SEM, EBSD). The nano-precipitation was analyzed by SEM, TEM and by small angle X-rays scattering. An image analysis method combining high definition electron microscopy images and a machine learning software was implemented. Finally, the high temperature tensile properties of these different materials were evaluated and are in good agreement with their microstructural characteristics. The comparison of the whole characterization results enabled to select the relevant manufacturing paths.The results obtained indicate that laser additive manufacturing processes (SLM, DMD) lead to ODS steels with low performance, regardless the type of powder used. The yttrium content can greatly decrease after consolidation. It also forms fragile Y-rich coarse phases, and the density of the nano-precipitates population appears very low. These microstructural characteristics induce tensile properties equivalent to those of an unreinforced steel. Nevertheless, the composite powder elaboration method implemented in this work makes it very easy to adapt the nature and content of the reinforcements added to the base powder. Using TiC nano-particles, very fine microstructures composed of equiaxed grains were obtained. These unusual microstructures in laser additive manufacturing offer interesting prospects.ODS steels obtained by cold spray from a mechanically-alloyed powder have characteristics similar to conventional ODS steels. After annealing, these materials have a microstructure similar to the ODS steels obtained by HIP. However, the coarse grains take up a much larger fraction of the microstructure and attest to a more advanced recrystallization. The lower hardness and elastic limit of this material compared to its HIP equivalent confirm this result, which is very encouraging if further shaping should be aimed. The very high density of Y-Ti-O nano-oxides in the Cold Sprayed ODS steel enables to achieve a mechanical resistance at 700 °C which is 50 MPa higher than the HIPed ODS. However, this material exhibits a loss of ductility which will have to be resolved. The analyzes carried out enabled to suggest two mechanisms to explain this damage, which would be caused by the presence of microcracks and porosities in the part

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Ushakov, Ilia. "Établissement des structures et propriétés mécaniques de l’alliage d’Inconel 625 dans les procédés d’élaboration additive à grande vitesse : arc fil, laser fil, laser poudre et hybride." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0147.

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Ce travail porte sur l'étude de l'établissement des structures et la caractérisation des propriétés mécaniques d'alliage d'Inconel 625 produites dans le cadre du projet PAM-PROD visant à réaliser des pièces de grande dimension par élaboration additive à grande vitesse. Trois techniques de dépôt sont étudiées : Arc/Fil, Laser/Fil et Laser/Poudre ainsi que la combinaison Laser/Fil et Laser/Poudre pour réalisation d'un mur hybride. Pour chaque procédés les macrostructures et microstructures sont caractérisées. Les procédés Arc/Fil et Laser/Poudre utilisés conduisent à une macrostructure mixte colonnaire équiaxe. Le procédé Laser/Fil conduit à des structures majoritairement colonnaires. Des mécanismes de formation des structures et transitions colonnaires/équiaxes sont proposés. Ces mécanismes sont alors repris et complétés pour interpréter la formation de la zone de transition dans le cas d'un mur hybride Laser Fil/Poudre. La réponse au traitement thermique de mise en solution et vieillissement est ensuite présentée en détaillant et comparant les cinétiques et mécanismes propres à chaque procédé. Les propriétés mécaniques en traction suivant 3 directions sont alors caractérisées et reliées aux structures. Pour l'ensemble des procédés une grande reproductibilité est obtenue et aucun procédé ne présente de caractère fragile. Les meilleures propriétés sont obtenues avec le procédé Laser/Poudre et le test de la jonction hybride montre que la zone de transition ne présente pas un point faible dans la structure
This work focuses on the establishment of microstructures and the characterization of the mechanical properties of Inconel 625 alloy produced as part of the PAM-PROD project aimed at producing large parts using high deposition rate additive manufacturing. Three deposition techniques are being studied: Arc/Wire, Laser/Wire and Laser/Powder, as well as a combination of Laser/Wire and Laser/Powder to produce a hybrid wall. Macrostructures and microstructures are characterized for each process. The Arc/Wire and Laser/Powder processes used lead to a mixed columnar - equiaxed macrostructure. The Laser/Wire process leads to predominantly columnar structures. Mechanisms for the formation of columnar/equiaxed structures and transitions are proposed. These mechanisms are then taken up and completed to interpret the formation of the transition zone in the case of a hybrid Laser Wire/Powder wall. The response to solution heat treatment and ageing is then presented by detailing and comparing the kinetics and mechanisms specific to each process. The tensile mechanical properties along 3 directions are then characterized and related to the structures. For all the processes, a high degree of reproducibility is obtained and none of the processes has a brittle character. The best properties were obtained with the Laser/Powder process, and the hybrid junction test showed that the transition zone was not a weak point in the structure

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Nolhier, Nicolas. "Contrôle des procédés thermiques rapides appliqués à la microélectronique." Toulouse, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAT0002.

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Abstract:

Nous presentons dans ce memoire les problemes generaux lies au controle des equipements de traitements thermiques rapides par radiation infrarouge. Trois aspects fondamentaux sont abordes: l'homogeneite thermique, la mesure de la temperature, et la regulation thermique. Pour mener cette etude, nous avons, dans un premier temps, mis au point un modele susceptible d'etablir la cartographie en temperature de la plaquette, lors d'un traitement thermique rapide. Ce modele calcule la repartition de l'energie incidente sur la plaquette et integre l'equation de la chaleur. Deux methodes tendant a ameliorer l'homogeneite thermique sont proposees et simulees. D'autre part, une methode de calibration pour pyrometre optique, basee sur la detection, par reflectometrie laser, du point de fusion d'un film de germanium, est developpee. Enfin, l'aspect regulation thermique est abordee. Une etude en boucle ouverte et plusieurs methodes de regulation sont presentees (pid, pid a commutation de parametres, et commande predictive adaptative). En conclusion, l'utilisation possible d'un algorithme d'estimation en temps reel des coefficients de la fonction de transfert du four est envisagee pour la caracterisation in situ de reactions physico-chimiques

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Mezari, Rezak. "Etude du contrôle de procédé de projection laser pour la fabrication additive : Instrumentation, Identification et Commande." Thesis, Paris, ENSAM, 2014. http://www.theses.fr/2014ENAM0050/document.

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Abstract:

Les applications utilisant les procédés de fabrication directe par laser et projection de poudre sont en pleine expansion, en particulier, dans l'aéronautique. Néanmoins, cette technologie prometteuse fait état de quelques points durs et est confrontée aux problèmes d'instabilités du procédé. Lorsque ces phénomènes ne sont pas maîtrisés, cela conduit à des défauts (résistances mécaniques insuffisantes, porosités trop importantes, mauvais états de surface,….etc), qui, selon leur répartition et leur taille, risquent d'engendrer des non conformités, de détériorer les caractéristiques mécaniques des pièces et qui peuvent représenter un coût de post-traitement non négligeable. Par conséquent, il est primordial de maîtriser le procédé d'élaboration, afin de rendre le procédé de fabrication robuste et préserver l'intégrité structurelle de la pièce. Cela requiert la mise en place de système d'instrumentation du procède de projection laser, et par l'intermédiaire du contrôle procédé, d'avoir un système de commande temps réel permettant d'adapter les paramètres procédés en cours d'élaboration, afin de de maintenir une haute qualité de la pièce fabriquée. Dans cette perspective, nous avons développé une solution technologique (matérielle et algorithmique) à base de caméras (vision) permettant de suivre des paramètres clefs lors de la fabrication. L'application de ce système de vision a permis la mise en œuvre de méthodes innovantes, utilisant des outils de l'automatique moderne, pour surveiller l'état de pièces projetées, voire même corriger leurs défauts lors de la fabrication, en ayant un suivi et un contrôle du procédé en temps réel. De plus ce système de vision a permis à partir de mesures effectuées sur les entrées et les sorties du procédé, d'identifié un modèle dynamique qui ont conduit à la réalisation du système de contrôle procédé
Applications using the direct metal deposition laser process have been expanded rapidly, particularly in aeronautics. However, this promising technology reported some difficult points and faced several problems, mainly the process instability. When these phenomena are not controlled, several defects was obtained (lack of mechanical strength, excessive porosity, poor surface, ... etc.). According to their distribution and size, non-conformity, deteriorate the mechanical characteristics of the parts was recorded and result in a significant cost of post-processing. Therefore, it is important to control the process, to make the process both robust and preserve the structural integrity of the piece. This requires the development of instrumentation through the control process, in order to have a real-time system able to adjust the process parameters to keep a high quality of the manufactured part. In this perspective, the studied thesis developed a technological solution (hardware and algorithms) based on cameras (vision) to monitor key parameters during manufacture. The application of this vision system has been allowed for the implementation of innovative methods by using modern automatic tools to monitor the status of the built part or even correct their defects during the manufacture parts, having a monitoring and process control in real time. Furthermore this vision system performed measurements for the inputs and outputs of the process, matched to a dynamic model that lead to the realization of the process control system

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Doutre, Florent. "Sources d'impulsions brèves basées sur des procédés de découpe non linéaires au sein d'une fibre optique : nouvelles sources déclenchées à cavités couplées." Phd thesis, Limoges, 2010. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/e33cc738-1c73-49a3-bc51-cc0cfd98658c/blobholder:0/2010LIMO4055.pdf.

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Abstract:

Cette thèse traite de l'amélioration de certaines caractéristiques des impulsions lumineuses émises par un microlaser. D'une part, on exploite le fait que ces impulsions injectées dans une fibre optique subissent une rotation non linéaire de leur polarisation et une diffusion Raman. Un double filtrage spectral et en polarisation permet de pratiquer une découpe temporelle permettant un raccourcissement ajustable de leur durée jusqu'à un facteur 16 (de 600ps à 32ps). D'autre part, une source à double cavité imbriquée incluant un microlaser est déclenchée par un procédé hybride actif/passif. Cette configuration originale présente une gigue temporelle inférieure de deux ordres de grandeur à celle d'un microlaser passif seul. Ces techniques permettent l'émission d'impulsions brèves, stables, avec une gigue réduite à partir de sources miniatures peu coûteuses, particulièrement attrayantes pour des applications de télédétection comme la cytométrie en flux, le LIDAR ou la spectroscopie CARS
This thesis deals with the improvement of microchip laser pulses characteristics. On one hand, we exploit the fact that pulses injected in an optical fiber experiment both nonlinear polarisation rotation and Raman scattering. A dual spectrum and polarization filtering allows a temporal cut-off permitting a tunable shortening of their duration up to a factor 16 (from 600ps to 32ps). On the second hand, a double nested cavity source including a microchip laser is Q-switched by a hybrid active/passive process. This original configuration shows a timing jitter reduced by two orders of magnitude compared to a microchip laser on its own. These techniques allow the emission of pulses with short duration, high stability, low timing jitter from miniature low-cost sources, especially attractive for remote sensing applications like flow cytometry, LIDAR or CARS spectroscopy

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Detalle, Vincent. "Analyse de l'homogénéité du combustible nucléaire MOX par Spectrométrie d'Emission optique sur Plasma Induit par Laser (SEPIL)." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10267.

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Le plutonium de retraitement entre dans la composition du combustible mox (melange d'oxyde, compose de poudre de puo 2 et d'uo 2), qui est aujourd'hui utilise dans un certain nombre de reacteurs nucleaires a eau pressurisee. Le procede de fabrication de ce combustible (procede mimas) se compose de plusieurs etapes dont certaines necessitent un controle analytique rigoureux. Il est notamment necessaire de verifier l'homogeneite de la distribution spatiale en uranium et plutonium des pastilles crues et frittees pour s'assurer qu'il n'existe pas de zones trop riches en plutonium. De tels enrichissement sont en effet susceptibles d'entrainer la fragilisation des pastilles lors de leur irradiation dans le reacteur et pose des problemes de dissolution lors du retraitement du combustible use. Un tel controle d'homogeneite necessite une technique de mesure presentant des performances analytiques adaptees et dont la mise en uvre est compatible avec les exigences d'un controle de procede industriel. L'etude avait pour but d'evaluer le potentiel de la spectrometrie d'emission optique sur plasma induit par laser, pour cette application. La premiere phase des travaux a permis d'acquerir les donnees de bases necessaires a l'optimisation des parametres experimentaux. Elle a abouti a demontrer la faisabilite de l'ablation de pastilles frittees par un faisceau laser uv focalise sur 7 m. Dans une seconde phase, les performances analytiques ont ete evaluees en comparant des cartographies realisees sur pastilles (uo2-ceo2) simulant le combustible mox, a celle obtenue avec une technique de reference en matiere de microanalyse ; la microsonde electronique. Les resultats obtenus avec un premier prototype experimental montrent une reproductibilite de la technique situee autour de 5% au tir a tir avec une resolution laterale de 7m. La validation analytique de la technique etant acquise, un nouveau montage a ete realise afin d'ameliorer la resolution laterale. Le developpement instrumental a porte d'une part sur le dispositif optique de focalisation du faisceau laser et d'autre part sur le dispositif de deplacement d'echantillon et sur le mode de collection du rayonnement du plasma induit par laser. Les resultats obtenus avec le dispositif mis au point montrent qu'il est possible de realiser des crateres de 3 m de maniere controlee, avec une irradiance laser permettant de produire un plasma exploitable analytiquement. Des cartographies ont ete realisees d'une part sur un alliage al-cu, et d'autre part sur mox simule, pour evaluer le potentiel analytique du montage a ce niveau de resolution. L'etude conclut a la possibilite de realisation de cartographies elementaires par spectrometrie d'emission optique sur plasma produit par laser a pression atmospherique avec une resolution laterale de 3 m et une cadence d'acquisition de 20 hz, environ 400 fois plus rapide que celle des techniques de microanalyse existantes. Ces performances, associees a la facilite de nuclearisation qui caracterise les techniques de spectrometrie optique, demontrent que la methode developpee est bien adaptee au controle de fabrication du combustible mox.

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Kanjer, Armand. "De l'efficacité des procédés SMAT et de choc laser dans l'amélioration de la tenue à l'oxydation haute température d'alliages de titane." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCK003/document.

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Abstract:

Cette thèse vise à déterminer l’influence de deux traitements mécaniques, le grenaillage SMAT effectué avec plusieurs types de billes (en WC, en alumine et en verre) et le choc laser, sur la résistance à l’oxydation haute température de deux alliages de titane : un alliage alpha commercialement « pur » (Grade 1) et un alliage aéronautique béta métastable (TIMETAL-21S).Une fois traitées, les pièces sont oxydées avec différentes conditions : de durée (entre 5 heures pour étudier les premier instants de l’oxydation et 3000h pour se rapprocher d’un essai type en aéronautique), de température (600°C à 700°C) et d’atmosphère (air sec et oxygène).Les pièces sont analysées avant et après oxydation à l’aide de plusieurs techniques d’analyses : mécaniques (dureté, mesures de contraintes), chimiques (DRX, microsonde nucléaire, …) ou structurales (EBSD, texture).Les résultats obtenus montrent que les traitements perturbent fortement les pièces avant leur exposition à haute température d’un point de vue morphologique, structural, mécanique et chimique. Ces traitements mécaniques amènent une réduction de l’oxydation des pièces étudiées. Il semble qu’ils modifient la vitesse de diffusion des espèces (azote, oxygène, aluminium, molybdène) mais aussi la microstructure (recristallisation, morphologie de grain ou texturation) au cours de la mise en température. L’azote joue un rôle essentiel dans les phénomènes observés.Néanmoins, la détermination des conséquences de ces traitements sur la résistance à l’oxydation reste encore complexe de par les observations de ce travail, qui révèlent une contribution simultanée de plusieurs facteurs : chimiques, mécaniques et structuraux
The aim of this thesis is to determine the influence of two mechanical surface treatments, the shot- peening performed with several type of balls (WC, alumina and glass) and the laser shock peening, on the high temperature oxidation resistance of two titanium alloys : alpha alloy with commercially purity (Grade 1) and aeronautical beta metastable alloy (TIMETAL-21S).After different treatments, the pieces are oxidized with different conditions: of time (between 5 hours to study the firsts times of oxidation and 3000 hours to compare with a classical aeronautical test), of temperature (600°C to 700°C) and atmosphere (dry air or oxygen).The pieces are analyzed before and after oxidation exposure with several mechanical (micro-hardness, strain measurements), chemicals (XRD, nuclear microprobe) and structural (EBSD, texture) techniques. The results show a large surface perturbation before the high temperature exposure in term of morphological, mechanical, structural and chemical point of view.This mechanical treatments lead up to an oxidation rate reduction for all the different titanium alloys. This treatments modified the diffusion rate of several elements (nitrogen, oxygen, molybdenum or aluminum) but also the microstructure (recrystallization, grain morphology or texturing) during high temperature exposure. Nitrogen element plays an important role in the observed phenomena.However, the determination of consequences after mechanical treatment on the titanium oxidation resistance is again difficult with the observations noted in this work. Actually, there is a simultaneous contributions of several factors: chemical, mechanical and structural

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Bertrand, Philippe. "Contrôle et optimisation des procédés industriels hautes températures utilisant les faisceaux d'énergie concentrée (laser, plasma, faisceau d'électrons) par pyrométrie optique." Perpignan, 2005. http://www.theses.fr/2001PERP0683.

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Abstract:

Un pyromètre bidimensionnel (longueur d’onde 0. 860um mm, zone de mesure 2. 5x2. 5 mm_, temps d’échantillonnage 40 ms), un pyromètre multilongueur d’onde (dans le domaine spectral 1. 061 – 1. 573 mm, zone de mesure 800 mm, temps d’échantillonnage 600 ms), un pyromètre bicolore (longueur d’onde 0. 662 mm, zone de mesure 300 mm, temps d’échantillonnage 20 ms) et un pyromètre monochromatique ont été appliqués au contrôle et à la mesure de la température de surface des matériaux traités lors des procédés de soudage par laser pulsé (Nd :YAG) et continus (CO2 et Nd :YAG), traitement de surface par laser Nd :YAG et refusion d’acier dans un four à plasma d’arc. L’analyse comparative de toutes les méthodes pyrométriques classiques est complétée par la proposition d’une nouvelle méthode multicolore basée sur une approche statistique. Pour les applications laser, l’évolution de la températures, les phases de chauffage et de refroidissement et les gradients de températures ont été analysés. L’influence des paramètres opératoires sur la température de luminance des matériaux irradiés est mise en évidence, certains défauts géométriques peuvent être détectés. Le procédé de refusion d’acier par four plasma a totalement été caractérisé en température (température des parois, température du bain métallique en fusion et température de l’arc plasma). A la vue des résultats obtenus, il apparaît que la pyrométrie peut-être un outil très utile pour le contrôle des procédés industriels hautes températures

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Bonamis, Guillaume. "Conception et réalisation d’une source laser femtoseconde GHz et applications au régime d’ablation très haute cadence." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0293.

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Abstract:

Ces deux dernières décennies, la technologie des lasers femtosecondes a considérablement gagné en maturité et en fiabilité. Ces impulsions permettent aujourd’hui de réaliser des procédés de micro-usinage avec des dommages thermiques minimes, autorisant ainsi de travailler avec une grande précision sur des matériaux fortement sensibles à la température. Néanmoins, l’implantation de cette technologie dans le marché des applications industrielles est freinée par une productivité insuffisante. Pour pallier à ce problème, les stratégies utilisées consistent en une optimisation des procédés et en l’obtention de puissances moyennes de plus en plus élevées avec ces sources laser. Une autre voie propose d’augmenter l’efficacité des procédés d’ablation en délivrant différemment l’énergie sur la matière : par rafales d’impulsions de faible énergie plutôt que par impulsions uniques de forte énergie.De récents travaux ont montré que l’utilisation de rafales d’impulsions à des cadences de l’ordre du GHz permet d’atteindre des niveaux d’efficacités supérieurs d’un ordre de grandeur à ceux de l’usinage par impulsions femtosecondes classique. Ces résultats encourageants sont néanmoins controversés, d’autres travaux ayant par la suite mis en évidence des niveaux d’efficacité en deçà des attentes mais aussi la présence de dommages thermiques sur les matériaux usinés. Une étude approfondie de ce potentiel nouveau procédé d’usinage est donc nécessaire afin de s’assurer d’une part qu’il présente bien un intérêt et d’autre part de mettre en évidence les conditions optimales pour son utilisation. Pour cela, différents oscillateurs optiques délivrant des rafales d’impulsions femtosecondes à des cadences de l’ordre du GHz ainsi que des amplificateurs ont été développées. Ces systèmes lasers innovants présentent une grande flexibilité sur les paramètres laser accessibles (cadence et énergie des impulsions, nombre d’impulsions par rafale notamment). Cette flexibilité nous a permis de mener une étude approfondie du procédé d’ablation par rafales GHz sous la forme de nombreux essais d’usinage sur des matériaux d’intérêts industriel. Cette étude a mis en évidence l’influence des différents paramètres laser et a ainsi permis d’expliquer l’inhomogénéité des résultats obtenus avec ce procédé et d’orienter l’utilisation de ce procédé dans des conditions favorables à l’obtention d’un usinage efficace et de bonne qualité
These last two decades, femtosecond laser technology has gained considerably in terms of maturity and reliability. These laser pulses enable materials micro-machining with minimal thermal collateral effects, thus allowing to work with an outstanding precision, even on materials highly sensitive to temperature. Nevertheless, the penetration of femtosecond processing into the industrial manufacturing market is limited due to an insufficient productivity. The current strategies consist of optimizing the processes on the one hand and increasing the average power of these laser sources on the other hand. Another way suggests increasing the femtosecond ablation process efficiency by delivering bursts of low-energy pulses instead of one highly energetic pulse.Recent works showed that using bursts of pulses at repetition rates on the order of GHz allows to reach ablation rates one order of magnitude higher than the ones obtained by standard femtosecond pulse machining. Nevertheless, these promising results are controversial, as other works point out levels of efficiency lower than expected, added to collateral thermal damages on the machined materials. A thorough study of this new ablation regime is thus necessary to ensure that its interest is justified on the one hand, and to point out the optimal configurations of its use on the other hand. Several optical oscillators delivering bursts of femtosecond pulses at GHz-level repetition rates and laser amplifiers have been developed to this purpose. These innovating laser systems benefit from great flexibility in terms of reachable laser parameters (pulse repetition rate and energy, number of pulses per burst notably). This flexibility allowed us to perform a thorough study of the GHz-ablation regime by numerous machining experiments on several materials of industrial interest. This study points out the influence of the different laser parameters and thus to explain the variety of results related to GHz-ablation and to guide the use of this regime under favorable conditions to reach an efficient and high-quality machining

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Durand, Thibaut. "Stratégies analytiques pour la caractérisation physico-chimique des particules ultrafines métalliques. Application aux aérosols ultrafins générés lors de procédés thermiques (fonderie, projection thermique)." Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3057/document.

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Abstract:

Dans l’industrie, les sources d’expositions aux particules ultrafines (PUF) sont nombreuses et connues depuis longtemps. Ces particules quelles soient manufacturées ou non intentionnelles (générées au cours de procédés industriels) présentent des propriétés singulières qui impliquent des effets sur la santé différents de ceux induits par des particules de plus grande taille (micrométrique). L’étude spécifique des PUF nécessite donc le développement de méthodes de prélèvement et d’analyse adaptées permettant d’obtenir des informations pertinentes complémentaires à la masse totale de poussières prélevées. Cette métrique semblerait insuffisante pour caractériser correctement les effets toxiques des PUF. La thèse a donc été menée dans l’optique de disposer de méthodes dédiées à l’analyse des nanoparticules et en particulier sur la caractérisation chimique des particules en fonction de leur taille (couplage entre dispositifs de prélèvement en fonction de la taille des particules et méthode d’analyse). Les méthodes développées ont ensuite été testées sur des échantillons provenant soit de sites et/ou procédés industriels (fonderie, projection thermique) soit d’essais en laboratoire par prélèvement sur banc de génération de PUF
Expositions to nanoparticles (NPs) are known in industrial hygiene for a long time. Either from primary or secondary sources (industrial processes), these particles have specific properties which imply different toxicities compared to larger particles (micrometric) from the same material. Therefore NPs study requires adapted sampling and analytical technique development and more specifically methods allowing to access relevant information other than total dust mass. The latter seems not be sufficient for toxic effect assessment. Thus, this work has been conducted in order to dispose of analytical methods dedicated to NPs and especially on size-dependent particle chemical analysis. Then, the developed methods have been applied on samples collected either from industrial sites and/or processes (smelter, thermal projection), either from NP generation bench

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Ait, Fqir Ali Fatima Zahra. "Développement et caractérisation de nouveaux procédés de passivation pour les capteurs d'images CMOS." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10186.

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Abstract:

La conception des futures générations de capteurs d'images CMOS, nécessite l'intégration de structures 3D telles que les tranchées profondes d'isolation, ou encore l'adoption de nouvelles architectures telles que les capteurs d'images à illumination face arrière. Cependant, l'intégration de telles architectures engendre l'apparition de nouvelles interfaces Si/SiO2, pouvant être la source d'un fort courant d'obscurité Idark, dégradant considérablement les performances électro-optiques du capteur. Ainsi, dans le but d'éliminer le Idark et d'augmenter l'efficacité de collecte et de confinement des photoporteurs au sein de la photodiode, la passivation de ces interfaces par l'introduction d'une jonction fortement dopée a été étudiée. D'une part, la passivation de la face arrière a été réalisée par implantation ionique activée par recuit laser pulsé. Grâce à un traitement très court et localisé, le recuit laser a démontré sa capacité à réaliser des jonctions minces et très abruptes. Une très bonne qualité cristalline ainsi que des taux d'activation avoisinant les 100% ont pu être atteint dans le mode fusion. Le mode sous-fusion quant à lui permet d'obtenir des résultats prometteurs en multipliant le nombre de tir laser. Les résultats électriques ont permis de distinguer les conditions optimales d'implantation et de recuit pour l'achèvement d'un faible niveau de Idark comparable à la référence en vigueur ainsi qu'une bonne sensibilité. Le deuxième axe d'étude s'est intéressé à la passivation des flancs des DTI par épitaxie sélective dopée in-situ. Des dépôts très uniformes de la cavité accompagnés d'une très bonne conformité de dopage le long des tranchées ont pu être réalisés. Les résultats sur lot électrique ont montré un très faible niveau de Idark supplantant la référence en vigueur
In order to maintain or enhance the electro-optical performances while decreasing the pixel size, advanced CMOS Image Sensors (CIS) requires the implementation of new architectures. For this purpose, deep trenches for pixel isolation (DTI) and backside illumination (BSI) have been introduced as ones of the most promising candidates. The major challenge of these architectures is the high dark current level (Idark) due to the generation/recombination centers present at both, DTI sidewalls and backside surfaces. Therefore, the creation of very shallow doped junctions at these surfaces reducing Idark and further crosstalk by drifting the photo-generated carriers to the photodiode region appears as key process step for introducing these architectures. For the backside surface passivation, a very shallow doped layer can be achieved by low-energy implantation followed by very short and localized heating provided by pulsed laser annealing (PLA). In the melt regime, box-shaped profiles with activation rates close to 100% and excellent crystalline quality have been achieved. The non-melt regime shows some potential, especially for multiple pulse conditions. In the optimal process conditions, very low level of Idark comparable to the standard reference has been achieved. In the other side, the passivation of DTI sidewalls has been performed by in-situ doped Epitaxy. Deposited layers with good uniformity and doping conformity all along the DTI cavity have been achieved. The electrical results show Idark values lower than the standard reference

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Decup, Michaël. "Impact des procédés industriels de traitement sur les propriétés diélectriques des substrats d'Alumine utilisés dans les modules de commutation haute tension." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00567179.

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Abstract:

Le domaine de lʼélectronique de puissance est un domaine en pleine expansion dans les applications ferroviaires, avioniques et automobiles. Ce développement est rendu possible grâce à lʼarrivée sur le marché de composants de puissance qui nʼont cessé dʼévoluer afin dʼaugmenter leurs performances tout en réduisant leurs tailles. Ces modules de puissance, tels que les modules à IGBT qui peuvent commuter jusquʼà 600 A sous 6500 V, sont constitués d'interrupteurs élémentaires (transistors et diodes) disposés sur un substrat céramique. Les liaisons entre composants sont assurées par des fils de connections et des pistes conductrices disposées sur le substrat. Lʼensemble est inséré dans un boitier et encapsulé par un gel de type silicone pour assurer la protection de lʼensemble contre les agressions extérieures. Avant dʼêtre intégrés dans les modules, ces substrats céramiques doivent subir différentes étapes de préparation. Ces étapes sont la découpe, le perçage, le marquage, le traitement de surface (surfaçage ou préparation à la métallisation) et le nettoyage. Ces traitements sont réalisés avec différents moyens technologiques : découpe, marquage ou nettoyage laser, traitements thermiques, nettoyages chimiques... et peuvent apporter des modifications bénéfiques, néfastes ou neutres sur les propriétés diélectriques des substrats. Jusquʼà ce jour, très peu dʼétudes ont été menées pour déterminer les impacts de ces traitements sur le comportement diélectrique des alumines ainsi traitées. Il est donc primordial de connaître ces effets afin dʼune part dʼidentifier les étapes industrielles qui peuvent nuire aux propriétés diélectriques des substrats et dʼautre part de tirer profit des résultats obtenus dans le cadre dʼune démarche dʼintégration de puissance. Les caractéristiques diélectriques qui ont été évaluées sont la rigidité diélectrique, la conduction électrique volumique et surfacique, les pertes diélectriques et la permittivité. Ainsi une gradation des effets induits par ces traitements, et ceci pour chaque type de traitement, a pu être estimée. Les conclusions de nos expériences ont montré que les propriétés diélectriques dépendant du volume de lʼalumine nʼétaient affectées que par les traitements thermiques. Sur un plan scientifique, nous nous sommes focalisés sur l'origine de la modification des propriétés électriques à partir des changements microstructuraux engendrés par ces différents traitements. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis dʼétayer des hypothèses émises lors dʼétudes antérieures menées au laboratoire Laplace. Le mécanisme régissant la conduction à haut champ électrique a pu être ainsi identifié et associé à la taille des grains dʼalumine. En ce qui concerne la rupture diélectrique, des informations cruciales concernant son origine ont pu permettre de lever des incertitudes quant au rôle de lʼétat de surface. Enfin, ce travail a permis dʼémettre des propositions de traitements spécifiques qui devraient permettre de réduire la dimension des substrats des modules de puissance par le biais dʼune réduction des contraintes électriques surfaciques.

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Ougouag, Omar. "Étude et réalisation d'un contrôleur, temps réel, des procédés de gravure de circuits intégrés à haute intégration." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112119.

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Abstract:

Cette thèse présente l’étude et la réalisation d’un contrôleur numérique pour le suivi et le pilotage, en temps réel, des procédés de gravure sous plasma des circuits intégrés à très haute échelle d’intégration (VLSI). Ce système est construit autour d’un micro-ordinateur personnel dont il conserve les possibilités intrinsèques. Il est accompagné de cartes d’interfaces performantes et programmables complétées de cartes d’applications spécifiques aux capteurs. Le contrôleur mis au point s’appuie sur l’interféromètre-réflectomètre laser, mais il se configure facilement avec d’autres capteurs.

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Esposito, Laura. "Mise en oeuvre de procédés innovants pour l'optimisation de contacts TiSi pour les technologies imageurs avancées." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2021. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/210319_ESPOSITO_505pj561fjb969hmp55qmrno_TH.pdf.

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Abstract:

Dans les dispositifs de capteurs d’image les siliciures de titane sont utilisés afin de réaliser les contacts entre les transistors et les interconnections de cuivre. Une nouvelle problématique émerge alors d’une co-intégration des contacts en siliciures de Ti et de nickel : former le siliciure de titane optimal (C54-TiSi2) a une température plus faible que la température de formation classique (800°C). Afin de réduire la température de formation du siliciure, l’influence du recuit laser nanoseconde UV (UV-NLA) sur la formation des contacts en siliciures de Ti a été étudiée. Pour cela, des dépôts consécutifs de films de Ti et de TiN avec des épaisseurs inférieures à 10 nm ont été réalisés après un traitement de surface spécifique. Des recuits par UV-NLA à différentes densités d’énergies appliquées selon différents nombres de tirs et suivis par des recuits thermiques rapides (RTA) ont été réalisés. Les différents échantillons ont été caractérisés par plusieurs méthodes dont la mesure quatre pointes, la diffraction de rayons X, et la microscopie électronique en transmission. L'utilisation du UV-NLA permet la formation d’une phase amorphe à l’état solide, puis dans le cas de l’utilisation du laser avec plusieurs tirs combinés à un RTA ultérieur, la formation de la phase C54-TiSi2 à basse température a été démontrée. Les études réalisées sur les substrats dopés et/ou polycristallins, ainsi que ceux sur plaques avec motifs photolithographiés indiquent que dans l’état actuel, l’intégration du traitement UV-NLA dans le processus d’industrialisation est plus complexe qu’escomptée. Des perspectives permettant de favoriser l’intégration de ce nouveau recuit sont également discutées
In image sensor devices, Ti silicides are used to establish contacts between transistors and copper interconnects. A new problematic emerges with the co-integration of Ti-based and Ni-based silicided contacts: the titanium silicide (C54-TiSi2) needs to be formed at a lower temperature than the conventional formation temperature (800°C). In order to reduce the temperature of silicide formation, the influence of nanosecond laser annealing on Ti silicide contact formation has been investigated in this PhD work. To do so, consecutive deposition of Ti and TiN films with thicknesses below 10 nm were carried out after a specific surface treatment. Annealing by UV nanosecond laser (UV-NLA) at different energy densities, different numbers of shots and followed by rapid thermal annealing (RTA) for various temperatures were performed. The different samples were characterized by several methods including: four-point probe measurements, X-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The main results obtained with the use of UV-NLA are the following: it enables the formation of an amorphous phase in the solid state and the formation of the metastable C40-TiSi2 phase becomes possible by melting the first nanometers of the substrate. By combining multiple laser shots and a subsequent RTA, the formation of the C54-TiSi2 phase at low temperature of 650 °C has been demonstrated. Studies carried out on doped and/or polycrystalline substrates, as well as on wafers with nanometric patterns indicate that, in the current state, the integration of UV- NLA into the industrial process is more complex than expected. Prospects for promoting the integration of UV-NLA are also discussed

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Li, Chen. "Ultrafast laser-induced nanostructuring of metals in regular patterns." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES019/document.

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Abstract:

Les structures périodiques de surface induites par laser femtoseconde(fs-LIPSS) attirent l'attention scientifique et technique en raison de la possibilité de produire des nanostructures en dessous de la longueur d'onde optique. Ces éléments sont essentiels pour l'ingénierie de surface et les procédés, notamment en tribologie, mouillabilité, la mécanique, le marquage et la lutte contre la contrefaçon. Selon le régime d'interaction laser, en particulier la fluence du laser, le nombre d'impulsions et le type de matériaux, les impulsions ultracourtes peuvent induire des basses et des hautes fréquences spatiales-LIPSS (LSFL et HSFL), avec l'orientation perpendiculaire (┴E) ou parallèle (║E) à la polarisation du laser. Compte tenu de leur potentiel pour la nano-fabrication, ce travail se concentre sur les mécanismes potentiels de formation des LIPSS, en particulier la formation des HSFL sur les alliages métalliques. Afin d'étudier les indices optiques transitoires de matériaux excités dans la formation fs-LIPSS, nous avons d'abord développé de l’ellipsométrie résolue en temps afin de mesurer les indices optiques dynamiques des matériaux excités. Ainsi, nous avons obtenu un aperçu de la dynamique de la fonction diélectrique intrinsèquement liée à la configuration électronique et au réseau cristallin. Des simulations de premiers principes sont ensuite utilisées pour révéler la façon dont la configuration électronique change au cours de l'excitation, responsable d’indices optiques transitoires. Les effets des indices optiques transitoires sont pris en compte dans les mécanismes de formation de LIPSS. Sur la base d’expériences de formations des fs-LIPSS sur six matériaux différents, incluant du tungstène métallique, du silicium semiconducteur, de la silice fondue diélectrique, un superalliage monocristallin CMSX-4, un alliage amorphe de Zr-BMG et son alliage cristallin correspondant Zr-CA, nous étudions les mécanismes de formation des LIPSS dans le domaine électromagnétique par des simulations de différences finies dans le domaine temporel (FDTD), liées à la distribution d'énergie électromagnétique suivie par la dynamique de l'excitation optique et par l'évolution de la topologie avec le nombre d’impulsions et les matériaux. Nous nous concentrons sur l'origine électromagnétique de la formation des LIPSS et révélons un facteur principal potentiel de leur formation. Elle peut être expliquée par la modulation de l'énergie déposée sur la surface par des effets électromagnétiques. La modulation de l'énergie provient principalement de l'interférence entre le laser incident et les ondes de surface diffusées (pour LSFL ( ┴ E)), complétée par l'interférence entre les ondes de surface diffusées (pour HSFL (┴E)). Spécialement, pour HSFL (║E) sur Zr-CA, nous avons proposé que les scénarios de formation reposent sur des processus individuels d’exaltation anisotrope du champ. La topologie de surface, évoluant avec le nombre d'impulsions laser, induit une modulation d'énergie déposée sur la surface définie et amplifiée par la rétroaction
Femtosecond laser-induced periodic surface structures (fs-LIPSS) attract the scientific and technical attention due to the ability to produce nanostructures below the optical wavelength. These are essential for surface engineering and treatment, notably in tribology, wettability, mechanics, marking and counterfeiting. Depending on the regime of laser interaction, particularly on the laser fluence, pulse number and material type, ultrashort pulses can induce the low- and high-spatial-frequency-LIPPS (LSFL and HSFL), with the orientation perpendicular (┴E) or parallel (║E) to the laser polarization. Considering their potential in the nano-manufacturing, this work focuses on potential mechanisms for LIPSS formation, especially HSFL formation on the metallic alloys. In order to investigate the transient optical indices of excited materials in fs-LIPSS formation, we first developed time-resolved ellipsometry to measure dynamic optical indices of excited materials. Thus we gain insights in the dynamics of the dielectric function where this is intrinsically related to the electronic configuration and lattice structure. First principle simulations are then used to reveal how the electronic configuration changes during the excitation, responsible for the transient optical indices. The effects of transient optical indices are considered in the LIPSS formation mechanisms. Based on the experiments of fs-LIPSS formations on six different materials, involving metal tungsten, semiconductor silicon, dielectric fused silica, single-crystal superalloy CMSX-4, amorphous alloy Zr-BMG and its corresponding crystal alloy Zr-CA, we investigate the LIPSS formation mechanisms in the electromagnetic domain by finite-difference time-domain (FDTD) simulations, related to the electromagnetic energy distribution followed by the dynamics of optical excitation, evolving topologies with pulse number and materials.We focus on the electromagnetic origin of LIPSS formation and reveal a potential primary factor for LIPSS formation. LIPSS formation can be explained by deposited energy modulation on surface via electromagnetic effects. The energy modulation mainly comes from the interference between incident laser and scattered surface wave (for LSFL(┴E)), being complemented by the interference between scattered surface waves (for HSFL(┴E)). Specially, for HSFL (║E) on Zr-CA, we proposed that the formation scenarios rely on individual anisotropic field-enhancement processes. The evolving surface topology with laser pulse number leads to a feedback-driven energy modulation deposited on surface

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Doutre, Florent. "Sources d'impulsions brèves basées sur des procédés de découpe non linéaires au sein d'une fibre optique ; nouvelles sources déclenchées à cavités couplées." Phd thesis, Université de Limoges, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00682880.

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Abstract:

Cette thèse traite de l'amélioration de certaines caractéristiques des impulsions lumineuses émises par un microlaser. D'une part, on exploite le fait que ces impulsions injectées dans une fibre optique subissent une rotation non linéaire de leur polarisation et une diffusion Raman. Un double filtrage spectral et en polarisation permet de pratiquer une découpe temporelle permettant un raccourcissement ajustable de leur durée jusqu'à un facteur 16 (de 600ps à 32ps). D'autre part, une source à double cavité imbriquée incluant un microlaser est déclenchée par un procédé hybride actif/passif. Cette configuration originale présente une gigue temporelle inférieure de deux ordres de grandeur à celle d'un microlaser passif seul. Ces techniques permettent l'émission d'impulsions brèves, stables, avec une gigue réduite à partir de sources miniatures peu coûteuses, particulièrement attrayantes pour des applications de télédétection comme la cytométrie en flux, le LIDAR ou la spectroscopie CARS.

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Molé, Christian. "Intérêts de procédés de nouvelles technologies en chirurgie expérimentale : Implémentations de données médicales en modélisation surfacique tridimensionnelle et en reconstruction plastique par stéréophotolithographie laser : applications en implantologie maxillo-mandibulaire." Nancy 1, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1996_0380_MOLE.pdf.

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Revuz, Nicolas. "Étude de l'endommagement d'un superalliage monocristallin à base de nickel induit par microperçage laser milliseconde." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00589345.

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Abstract:

L'amélioration du rendement d'un moteur d'avion est reliée à l'élévation de la température de combustion. Les progrès de l'industrie aéronautique de ces 30 dernières années ont permis l'augmentation de cette température. Les aubes de turbine qui en subissent directement les effets ont vu leur métallurgie et leur géométrie évoluer avec le temps. Aujourd'hui, elles sont en superalliage monocristallin à base de nickel. Les barrières thermiques, constituées d'une sous-couche métallique et d'un dépôt céramique ont été développées pour protéger la surface de l'aube de la température et de l'environnement agressif (oxydation, corrosion à chaud). Parallèlement à l'évolution des matériaux, la géométrie de l'aube a également été adaptée. Un circuit de refroidissement interne permet la circulation puis l'éjection d'air par des micro-trous créant ainsi une fine couche protectrice à la surface de l'aube. Depuis des années, ces trous (diamètre de 0,45mm pour une profondeur comprise entre 1,5 et 3 mm) sont percés par laser impulsionnel ou par électroérosion favorisant ainsi le temps d'usinage.
Ce travail porte sur l'étude du perçage laser impulsionnel milliseconde qui chauffe le matériau irradié, le fond puis vaporise une couche superficielle de liquide. La pression résultant, dite pression de recul, est la force motrice du perçage. L'objectif de cette étude est de définir et caractériser l'endommagement subi par le matériau après perçage laser. Les phénomènes d'éjection de la matière sont modélisés par éléments finis par l'adaptation d'un code initialement développé pour le soudage laser. Ce modèle est comparé à des mesures expérimentales de vitesse d'éjection liquide, de pression de recul ainsi qu'à des observations micrographiques fines qui montrent une couche de matière resolidifiée dont la microstructure est différente de celle du superalliage. Aujourd'hui, les modèles numériques utilisés pour prédire la durée de vie des pièces perforées ne prennent en compte que la dimension des trous donc le gradient de contrainte résultant. Les essais de fatigue à haute température réalisés dans cette étude avec deux types de perçage laser (une source femtoseconde et une source milliseconde) permettent de mettre en évidence l'influence de la modification de la matière induite par le procédé de perçage sur le comportement mécanique d'éprouvettes percées. Une étude de la vitesse de fissuration combinée à l'étude des faciès de rupture permet de comprendre les phénomènes d'amorçage et de propagation de fissure courte. Elle montre que l'engouement actuel pour les sources lasers ultrarapides (c'est-à-dire pico/femtoseconde), qui ne modifie pas la microstructure du perçage de la même façon qu'un laser classique (milliseconde) n'est pas obligatoirement justifié pour ce type d'application.

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Dissertations / Theses on the topic 'Procédés laser'

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