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Titre
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 05-02-2013
Kervella Myriam
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Les milieux diffusants épais et absorbant sont présents dans un grand nombre de domaine : peintures, jets,
crèmes et produits cosmétiques, tissus biologiques, etc. L’étude in situ et non invasive de tels milieux est
de la plus haute importance car l’enjeu est de pouvoir mesurer les propriétés physiques à l’intérieur même
du système sans le perturber. L’utilisation d’un laser femtoseconde permet de sonder ces milieux en
profondeur tout en effectuant des mesures de temps de vol des photons. L’objectif de cette thèse est de
modéliser l’interaction entre une impulsion femtoseconde et un milieu à la fois diffusant et absorbant.
L’effet principal des processus d’absorption est d’accélérer le temps de vol des photons. En effet, plus
un photon reste longtemps dans le milieu, plus il aura de chance d’être absorbé. Les processus
d’absorption ont en effet la propriété de « tuer » les trajectoires les plus longues, qui correspondent
aux retards les plus conséquents. Une étude fine des signatures temporelles peut donc renseigner quant
à la taille des particules, au coefficient d’absorption du liant, des particules ou d’autres paramètres
microphysiques du milieu. Une partie conséquente du travail de thèse a consisté à étendre les modèles
de diffusion temporelle au cas d'un milieu absorbant. Nous avons enfin réalisé plusieurs applications
numériques à l’aide d’un code de Monte-Carlo modélisant la diffusion multiple temporelle dans un
milieu absorbant. Deux cas particuliers exhibant une modification des signatures temporelles très
sensibles à l’absorption ont été étudiés et illustrés de cas concret. Tout d’abord, nous montrons qu’une
très faible absorption dans de grosses particules se répercute sur la signature temporelle en diffusion
avant. Une application pour la détermination de la température d’alumine dans un jet de propulseur est
envisagée. Ensuite, l’absorption du liant réduit les temps de vol en rétrodiffusion. Une mise en
évidence expérimentale de ce phénomène ainsi qu’une comparaison avec nos modèles sont présentées.
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