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**Zoom sur l’actualité 2017

Mardi 26 septembre, soutenance de thèse de doctorat portant sur la caractérisation d’échantillons de brillant avec l’instrumentation ConDOR.

Guillaume GED présentera sa thèse de doctorat de sciences intitulée « Métrologie du brillant : Développement et caractérisation psychophysique d’échelles de brillant », le mardi 26 septembre 2017, au CNAM à La Plaine Saint-Denis.

Résumé : Le brillant est un attribut de l'apparence visuelle. Il s'agit d'une construction du système visuel à partir du signal optique venant d’une surface et capté par l'œil. Le LNE-LCM a récemment développé des instruments de recherche en spectrophotométrie permettant de mesurer la réflexion lumineuse avec une résolution angulaire égale à l'acuité du système visuel humain. Il est donc maintenant possible de caractériser des échantillons selon les deux aspects : visuel et optique.
L’objectif de la thèse était de développer et caractériser une échelle de brillant. Pour cela des échantillons de matériaux ont été produits avec des caractéristiques multivariées en termes de topologie de surface, d’indice de réfraction et de teinte et niveau de brillant. Les échantillons ont ensuite été caractérisés en rugosité, en indice de brillant spéculaire et en BRDF.
Au terme de cette étude, les techniques de mesure et les corrections employées sont exposées, en particulier celles de ConDOR, le goniospectrophotomètre dédié à la mesure haute résolution de la BRDF. L'instrument présente une résolution angulaire de 0,014°, la meilleure résolution atteinte à ce jour, deux fois inférieure que celle du système visuel humain. La dynamique de mesure est de 6,5 décades. ConDOR a été employé pour mesurer le pic spéculaire de plusieurs échantillons de brillant issus de différentes échelles. Les mesures réalisées sont étudiées et discutées. Un premier lien entre la rugosité et la BRDF des échantillons est esquissé.
Dans une seconde partie du travail, deux aspects de la perception du brillant ont été étudiés en se reposant sur une échelle de référence : l’effet d'un changement d'angle solide d'illumination et l’effet du réalisme de l'environnement d'observation. Les résultats montrent que le système visuel est plus sensible aux variations de brillant dans des conditions d'observations réalistes, tant en matière d'éclairage que d'environnement. L’effet est particulièrement prononcé pour les échantillons mats. Les conditions moins réalistes ou moins naturelles peuvent mener les observateurs à la confusion.

Date et lieu de la soutenance : Mardi 26 septembre 2017 à 13h30, au CNAM (amphithéâtre), 61 rue du Landy, 93210 La Plaine St Denis.

Jeudi 21 septembre, soutenance de thèse portant sur le développement d’un dispositif laser à 1,54 µm stabilisé en fréquence l’iode moléculaire à de 514 nm.

Charles PHILIPPE présentera sa thèse portant sur le développement d’un dispositif laser à 1,54 µm, triplé en fréquence et stabilisé sur une transition hyperfine de l’iode moléculaire au voisinage de 514 nm.

Résumé : Une partie importante de ce travail est consacrée au triplage de la fréquence d’une diode laser à 1,54 µm, en utilisant deux cristaux non linéaires de Niobate de lithium en structure guide d’onde (PPLN), fibrés. Une efficacité de conversion non linéaire P/Pω > 36 % a été obtenue, constituant le meilleur rendement jamais démontré pour un processus de triplage de fréquence en mode continu. Une puissance harmonique de 300 mW a été ainsi générée à 514 nm, à partir d’une puissance fondamentale de 800 mW à 1,54 µm. Le banc optique est totalement fibré, et la puissance électrique totale consommée, nécessaire pour réaliser le triplage de fréquence, n’est que de 20 W. Selon un mode opératoire spécifique, ce dispositif laser permet de fournir simultanément trois radiations intenses, stabilisées en fréquence, à 1.54 µm, 771 nm et 514 nm.
Suite à ce développement, un banc de spectroscopie laser très compact a été mis en place, basé sur une courte cellule en quartz scellée, contenant une vapeur d’iode moléculaire. Une puissance optique < 10 mW dans le vert est suffisante pour détecter les transitions hyperfines de l’iode, de grand facteur de qualité au voisinage de 514 nm (Q > 2x109 ). Une stabilité de fréquence de 4,5 x 10-14 τ-1/2 avec un minimum de 6 x 10-15 de 50 s à 100 s a été démontrée dans le cadre de cette étude. Cette stabilité de fréquence constitue la meilleure performance jamais conférée à une source laser à 1,5 µm à l’aide d’une vapeur atomique, en utilisant une technique simple d’interrogation sub-Doppler. Cette étude a permis d’identifier les points clés permettant de mettre en place dans le futur proche, un dispositif laser stabilisé, totalement fibré, d’un volume < 10 litres.
Ce développement pourrait répondre aux besoins de nombreux projets spatiaux nécessitant des liens optiques ultrastables en fréquence, inter-satellites ou bord-sol, pour la géodésie spatiale (GRICE), la mesure du champ gravitationnel terrestre (NGGM, GRACE FO), la détection d’ondes gravitationnelles (LISA), etc. …

Date et lieu de la soutenance : Jeudi 21 septembre 2017 à 14h, au SYRTE (Amphithéâtre de l’IAP), Observatoire de Paris, 77 Av. Denfert Rochereau, 75014 Paris

Mercredi 5 juillet, soutenance de thèse portant sur le développement d’un AFM virtuel pour l’évaluation du bilan d’incertitude de l’AFM métrologique du LNE.

Paul CERIA, doctorant au LCM (Laboratoire Commun de Métrologie LNE-Cnam), soutiendra ses travaux de thèse intitulés « Développement d’un AFM virtuel pour l’évaluation du bilan d’incertitude de l’AFM métrologique du LNE » mercredi 5 juillet 2017.

Résumé : À l’heure où les nanotechnologies sont en plein essor, la précision des mesures réalisées à l’échelle nanométrique devient un défi essentiel pour améliorer les performances et la qualité des produits intégrant des nano. Pour répondre aux besoins sous-jacents en nanométrologie dimensionnelle, le Laboratoire National de métrologie et d’Essais (LNE) a conçu intégralement un Microscope à Force Atomique métrologique (mAFM).
Son objectif principal est d’assurer la traçabilité des mesures à l’échelle nanométrique au mètre tel qu’il est défini par le Système International d’unités (SI). Pour cela, le mAFM utilise quatre interféromètres différentiels qui mesurent en temps réel le déplacement relatif de la pointe par rapport à l’échantillon. Cet instrument de référence est destiné à l’étalonnage d’étalons de transfert couramment utilisés en microscopie à champ proche (SPM) et en microscopie électronique à balayage (SEM). Lors de ce processus, est évaluée une incertitude de mesure qui détermine un niveau de confiance de l’étalonnage réalisé par le mAFM.
Cette incertitude est généralement évaluée grâce à des mesures expérimentales permettant de déterminer l’impact de certaines sources d’erreur qui dégradent les mesures à l’échelle du nanomètre. Pour d’autres sources d’erreur, leur évaluation reste complexe ou expérimentalement impossible. Pour surmonter cette difficulté, le travail de thèse a consisté à mettre en place un modèle numérique de l’instrument nommé « AFM virtuel ». Il permet de prévoir l’incertitude de mesure du mAFM du LNE en ciblant les sources critiques d’erreur grâce à l’utilisation d’outils statistiques tels que la Méthode de Monte Carlo (MCM), les plans de Morris et les indices de Sobol. Le modèle utilise essentiellement la programmation orientée objet afin de prendre en compte un maximum d’interactions parmi les 140 paramètres d’entrée, en intégrant des sources jusqu’ici négligées ou surestimées par manque d’informations.

Date et lieu de la soutenance : Mercredi 5 juillet 2017 à 14h00, au LNE 1 rue Gaston Boissier, Paris (15e).

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