Academic literature on the topic 'Méthode électro-acoustique'

La structure externe des satellites en orbite, composée de matériaux polymères, est exposée continument à des particules chargées induisant des potentiels à l'origine des Décharges Electrostatiques - ESD. Plusieurs techniques sont actuellement utilisées pour sonder la charge d'espace dans les matériaux diélectriques, une de ces techniques est la méthode électro-acoustique pulsée - PEA (Pulsed Electro-Acoustic). Cette méthode consiste en la détection des ondes acoustiques générées par la charge d'espace sous l'effet coulombien d'une impulsion de champ électrique appliqué. Après un traitement numérique adéquat, la distribution de la charge d'espace en fonction de la profondeur de l'échantillon est établie. L'un des inconvénients de cette technique pour la caractérisation des matériaux spatiaux est sa résolution spatiale, environ 10 µm. En effet, les matériaux diélectriques utilisés dans les structures satellites ont une épaisseur comprise entre 50 et 75µm. L'objectif de cette thèse consiste donc à concevoir une cellule de mesure de la charge d'espace avec une résolution spatiale suffisante pour analyser le comportement des charges dans des matériaux spatiaux, environ 1 µm. Ce projet finalisé permettra de disposer d'un outil de mesure parfaitement maitrisé en terme de limite en résolution et comprendre ainsi l'origine des artefacts présents généralement dans la mesure et ainsi éviter toute interprétation de phénomènes considérés comme physique mais qui sont, en réalité, uniquement la manifestation d'un défaut de la chaine de mesure
Dielectric materials are frequently used in satellite structures as a thermal blanket. Subjected to an electron irradiation - space environment - they can cause in-orbit satellite anomalies. One of these aspects is the charge accumulation due to the flux of space charged particles, and particularly to electrons. This accumulation increases the local electric field in the material bulk and can lead to an Electrostatic Surface Discharge - ESD. This phenomenon could cause serious damage to the satellite structure or performance. In order to have a better control on the discharge it is necessary to clarify; the nature, position and quantity of stored charges with time and to understand the dynamics of the charge transport in solid dielectrics. The Pulsed-Electro Acoustic - PEA method allows us to obtain these features, like the spatial distribution of space charges. One of the weaknesses of this current technique is spatial resolution, about 10 µm. Dielectric materials used in satellite structures have a thickness of 50 and 75 µm. This work aims at improving the spatial resolution for the PEA method. Whatever measurement principle considered, the best spatial resolution achievable is 10µm. This is a drawback when considering rather thin insulating layers (order of tens of microns), as the case in some capacitors or films on outer parts of satellites. Also, a better resolution (1µm) is expected to provide a better description of charge generation in insulation at metal dielectric interfaces or under low energy electron beams

Les matériaux diélectriques sont couramment utilisés comme isolants électriques dans le domaine spatial. Par nature, ces diélectriques sont susceptibles d'accumuler des charges électriques au cours de leur service. Dans certaines conditions critiques, ces charges internes ou de surface conduisent à des décharges électrostatiques. Pour comprendre ces phénomènes, un dispositif expérimental a été développé au laboratoire. Ce dernier permet de simuler les conditions d'irradiation électronique rencontrées dans l'espace. L'objectif de notre étude est de caractériser le comportement électrique des matériaux isolants irradiés par faisceau d'électrons, d'étudier les phénomènes de stockage et de transport de charge pour prévoir les décharges électrostatiques. Pour ces travaux, diverses techniques de caractérisation ont été implantées, le dispositif basé sur la technique Électro-Acoustique Pulsée (PEA) a été choisi. Il a été implanté dans l'enceinte d'irradiation. Cette technique consiste à détecter des ondes acoustiques générées par la charge d'espace sous l'effet coulombien d'une impulsion de champ électrique appliqué à l'échantillon. Elle permet de déterminer la distribution spatiale des charges injectées entre deux périodes d'irradiation et au cours des relaxations. La méthode PEA présente une limite de détection en particulier lorsque les charges sont implantées proche de la surface. Dans un premier temps, nous avons effectué une analyse des paramètres de traitement du signal que nous appelons le facteur d'étalement et le facteur de résolution. L'étude préliminaire post-irradiation à l'air sur des mesures expérimentales a montré que le choix du facteur de résolution est important pour l'analyse et l'interprétation du signal lorsque la charge est localisée près de la surface. Pour la suite, une comparaison avec le paramètre d'étalement utilisé dans certaine technique de déconvolution a été établie. Dans un deuxième temps, des mesures de distribution de charge d'espace sous vide ont été effectuées pour les Poly Tétra Fluoro Ethylène (PTFE) soumis à des irradiations dans la gamme de [10-100] keV. Les résultats obtenus sont comparés à des résultats théoriques. Ce travail nous permet d'envisager les améliorations nécessaires pour la détermination des charges d'espace in-situ
Dielectric materials are frequently used as electrical insulators in spatial applications. Due to their dielectric nature, these dielectrics are likely to accumulate electric charges during their service. Under certain critical conditions, these internal or surface space charges can lead to an electrostatic surface discharge. To understand these phenomena, an experimental device has been developed in the laboratory. This device allows us to simulate the electronic irradiation conditions encountered in space. The aim of our study is to characterize the electrical behavior of insulating materials irradiated by electron beam, to investigate charge storage and transport phenomena and anticipate electrostatic discharges. In this work, the device based on the Pulsed Electro-Acoustic (PEA) technique has been chosen. It has been implanted in the irradiation chamber. It allows us to obtain the spatial distribution of charges injected between two periods of irradiation and during relaxation. However the PEA method offers a limited resolution and doesn't allow the detection of injected charges when they are too close to the surface. First, we performed a parameters signal processing analysis that we will call the spreading factor and the resolution factor. The preliminary study post-irradiation in air of experimental measurements showed that the the resolution factor choice is important for the analysis and interpretation of the signal when the space charge is localized near the surface. Then, a comparison to the spreading parameter used in some deconvolution technique was established. In the second time, space charge distribution measurements in vacuum have been carried out on Poly Tetra Fluoro Ethylene (PTFE) films irradiated by an electron beam in the range [10-100] keV. The results obtained were compared to those theoretical results. This work allows us to consider the necessary improvements for the determination of in-situ space charge

Le développement important ces dernières années du secteur du transport s'est accompagné d'une inquiétude accrue pour le respect de l'environnement. Bien que le transport ferroviaire présente une efficacité énergétique élevée, il n'en est pas pour autant dénué de nuisances environnementales. L'intégration du développement durable lors de la conception optimale de machines électriques devient alors indéniable. Cela impose de tenir compte simultanément d'un grand nombre de phénomènes physiques. Cette thèse a alors pour objectif de mettre en avant une méthodologie de conception en accord avec la volonté actuelle d'optimisation économique et écologique. Un modèle multi-physique a alors été développé dans le but de représenter les phénomènes électromagnétiques, vibro-acoustiques et aérothermiques dans un moteur asynchrone fermé auto-ventilé dédié à la traction ferroviaire. Ce modèle est en fait composé de plusieurs modèles, analytiques ou semi-analytiques, interagissant entre eux. Chaque modèle représente des phénomènes physiques spécifiques. Un intérêt particulier a été porté au modèle aérothermique et au modèle de pertes, notamment pour la modélisation des pertes au sein du circuit magnétique. Bien qu'ils soient tous deux analytiques, le développement de ces deux modèles a fait appel à des études numériques préalables. L'efficacité du modèle multi-physique et son respect des tendances d'évolution ont pu être mis en évidence par une comparaison avec des résultats d'essais expérimentaux sur moteur réel et par une analyse de l'influence des incertitudes.

Les isolants et les semi-conducteurs sont les principaux constituants des circuits intégrés, dont les performances croissantes sont notamment dus à la miniaturisation des composants, mais au prix d’une plus grande vulnérabilité : un champ électrique élevé favorise l’accumulation de charges, modifiant les caractéristiques du composant. Au contraire, les charges introduites par dopage contribuent à son bon fonctionnement. Pour une connaissance précise du profil de charges dans les isolants et les semi-conducteurs, un instrument de mesure directe et non destructive à l’échelle nanométrique est alors étudié dans ce mémoire. Une implémentation fondée sur une méthode pompe-sonde utilisant un laser femtoseconde permet d’obtenir une résolution spatiale inférieure à 50 nm. Une détection interférométrique ou électro-optique et l’accumulation d’un grand nombre de mesures sont nécessaires pour améliorer les signaux. Des mesures valident les premières étapes de la réalisation expérimentale.

Au cours de cette étude, nous nous sommes intéressés à l'effet du bombardement électronique sur les matériaux diélectriques utilisés comme revêtement thermique des satellites. La présence de charge électrique en quantité importante est susceptible de déclencher des décharges électrostatiques qu'il est nécessaire d'appréhender. L'objectif de ce travail était de mieux comprendre les propriétés de stockage et de transport de charge des diélectriques, de prévoir les phénomènes de décharges électrostatiques de surface et de modéliser le comportement des matériaux. Le développement récent de techniques de mesure de charge d‘espace avec résolution spatiale a permis de compléter l'analyse des matériaux irradiés in-situ. Ainsi, un premier dispositif basé sur la technique Electro-Acoustique Pulsée (PEA) a été mis au point et implanté dans une enceinte d'irradiation. Dans le cadre de cette thèse, le premier objectif technique a été d'utiliser et de calibrer le système PEA court-circuit implanté dans le caisson d'irradiation SIRENE. Ce dispositif est représentatif de la condition chargeante (la moins critique) dans laquelle se trouvent les diélectriques de revêtement en orbite. Dans un deuxième temps il s'agissait de faire évoluer la configuration de mesure vers un système plus représentatif des états de charge (les plus critiques) pouvant aboutir aux décharges électrostatiques. Nous avons développé et calibré à cet effet un dispositif sans contact. Un des objectifs scientifiques complémentaires a été de comparer les données expérimentales avec celles issues d'un modèle de simulation basé sur le logiciel GEANT4. Les mesures PEA ont fourni les données de base nécessaires à la définition des valeurs des paramètres physiques manquants, permettant de décrire au mieux les mécanismes de conduction observés.

Les matériaux diélectriques sont couramment utilisés comme isolants électriques dans le domaine spatial. Par nature, ces diélectriques sont susceptibles d'accumuler des charges électriques au cours de leur service. Dans certaines conditions critiques, ces charges internes ou de surface conduisent à des décharges électrostatiques. Pour comprendre ces phénomènes, un dispositif expérimental a été développé au laboratoire. Ce dernier permet de simuler les conditions d'irradiation électronique rencontrées dans l'espace. L'objectif de notre étude est de caractériser le comportement électrique des matériaux isolants irradiés par faisceau d'électrons, d'étudier les phénomènes de stockage et de transport de charge pour prévoir les décharges électrostatiques. Pour ces travaux, diverses techniques de caractérisation ont été implantées, le dispositif basé sur la technique Electro-Acoustique Pulsée (PEA) a été choisi. Il a été implanté dans l'enceinte d'irradiation. Cette technique consiste à détecter des ondes acoustiques générées par la charge d'espace sous l'effet coulombien d'une impulsion de champ électrique appliqué à l'échantillon. Elle permet de déterminer la distribution spatiale des charges injectées entre deux périodes d'irradiation et au cours des relaxations. La méthode PEA présente une limite de détection en particulier lorsque les charges sont implantées proche de la surface. Dans un premier temps, nous avons effectué une analyse des paramètres de traitement du signal que nous appelons le facteur d'étalement et le facteur de résolution. L'étude préliminaire post-irradiation à l'air sur des mesures expérimentales a montré que le choix du facteur de résolution est important pour l'analyse et l'interprétation du signal lorsque la charge est localisée près de la surface. Pour la suite, une comparaison avec le paramètre d'étalement utilisé dans certaine technique de déconvolution a été établie. Dans un deuxième temps, des mesures de distribution de charge d'espace sous vide ont été effectuées pour les Poly Tétra Fluoro Ethylène (PTFE) soumis à des irradiations dans la gamme de [10-100] keV. Les résultats obtenus sont comparés à des résultats théoriques. Ce travail nous permet d'envisager les améliorations nécessaires pour la détermination des charges d'espace in-situ.