ATELIER THEMATIQUE CONJOINT
GDR MECANO-GDR MCIMS

« Mesures de champs aux petites dimensions »
Besançon 9-10 décembre 2010


Exposés


Synthèse de l'atelier

Les journées thématiques « Mesures de champs aux petites dimensions» se sont tenues à Besançon les 9 et 10 décembre 2010, en présence de 42 participants pour 20 contributions.

L'objectif de cet atelier était de dresser un panorama des techniques d'imageries utilisées (microdiffraction X, imagerie électronique MEB-MET, microscopie optique, etc) et de faire le point sur l'utilisation des informations obtenues pour la description mécanique des objets observés.

Deux volets ont été abordés :

• Une première partie a été consacrée aux techniques de mesures de champs employées et leur caractéristiques (quantités mesurées, échelles, résolutions, etc.) ;

• On s'est focalisé ensuite sur l'utilisation des informations obtenues : comment peut-on exploiter leur richesse pour, d'une part décrire au mieux nos objets aux échelles les plus fines et, d'autre part, renouveller le dialogue entre théoriciens et expérimentateurs?

Le nombre et la durée des exposés oraux ont été limités afin de ménager un temps significatif aux discussions entre les participants.

La première session a donc balayé différentes techniques de mesures de champs mécaniques aux petites échelles, avec comme consigne de s'attacher à préciser les quantités physiques mesurées, ainsi que les résolutions obtenues : résolution sur la grandeur mesurée et résolution spatiale.

L'exposé de Michel Bornert a d'abord dressé un panorama des méthodes de corrélation d'images, illustré à partir d'exemples obtenus à différentes échelles. Les principales sources d'erreurs ont été passées en revue, et quelques bonnes pratiques issues de cette analyse ont été présentées. Claire Maurice a ensuite présenté une méthode d'EBSD à haute résolution angulaire pour la mesure de déformations élastiques locales. La figure des bandes de Kikuchi étant modifiée en présence de déformations élastiques (déviateur), un algorithme de minimisation est utilisé pour identifier les distorsions élastiques à partir d'un diagramme EBSD de référence. Odile Robach a ensuite présenté la microdiffraction Laue des rayons X. Le champ des paramètres de maille (orientations et forme) est obtenu séquentiellement. Les paramètres influençant la résolution spatiale (notamment suivant l'axe du faisceau) ont été décrits. Deux grandes classes de mesures sont abordées : la partie déviatorique du tenseur des déformations 'moyen' ou le gradient des paramètres de maille. peuvent être obtenus. Cette dernière mesure est utilisée pour l'étude de fortes déformations plastiques. Martin Hÿtch a présenté différentes méthodes de mesure de champs de déplacements en microscopie électronique en transmission. Une première méthode est basée sur l'utilisation d'images à haute résolution de la zone d'intérêt et d'une zone de référence non déformée. La méthode des phase géométriques permet alors d'obtenir le champ de déplacement. La nécessité d'obtenir une image haute résolution limite la dimension du champ qui peut être observé. Pour des objets de 'grande' dimension, il est alors possible d'utiliser une technique d'holographie, le faisceau étant séparé en deux : un des faisceaux traverse la zone d'intérêt, alors que l'autre traverse une zone supposée non déformée de l'échantillon. François Demangeot a présenté l'utilisation de la diffusion Raman pour l'étude de nanofils GaN avec une coquille AlN. L'hétérogénéité structurale et la déformation longitudinale moyenne peuvent être obtenues.

Les grandeurs mesurées et leur spécifications étant rappelées, la seconde session s'est focalisée sur l'utilisation des champs mesurés.

Stéphanie Escoubas a présenté l'utilisation conjointe de DRX haute résolution (monochromatique) et de simulations par éléments finis pour l'étude de réseaux de lignes de Si3N4 sur substrat Si. La cartographie expérimentale du réseau réciproque sert à ajuster celle obtenue par éléments finis en faisant varier la déformation libre des lignes. Stéphane Labat et Henry Proudhon ont conjointement présenté l'utilisation de la diffraction cohérente des RX et de simulations par éléments finis pour l'étude d'assemblages polycristallins. Le pic de Bragg est modifié par le champ de déplacement intragranulaire et seule l'intensité est mesurée. L'information de phase étant absente des mesures, un modèle numérique du grain choisi est nécessaire pour retrouver ce champ de déplacement. Des résultats obtenus sur un film d'or polycristallin sous chargement thermique sont présentés et les spécificités de la méthode de calcul sont détaillées. David Brie a ensuite proposé une présentation générale des problèmes inverses en traitement d'images. Plusieurs problèmes mal posés sont présentés et différentes approches pour leur régularisation (Tikhonov notamment) sont décrites. Pour les problèmes linéaires, différentes applications en microscopie (AFM et confocale) sont présentées. Un exemple de problème bilinéaire est également traité (séparation d'images hyperspectrales en microscopie de fluorescence). Stéphane Roux décrit finalement diverses méthodes d'identification à partir de mesures de champs dans le cadre de la mécanique de la rupture. Il s'agit d'approches intégrées puisque l'information introduite lors de la mesure du champ de déplacement par corrélation d'images (problème mal posé) pour sa régularisation dérive du paramètre mécanique qui est recherché. Divers exemples d'obtention de facteurs d'intensité des contraintes (à partir d'images en microscopie optique, en micro-tomographie et en microscopie AFM) sont présentés. Les performances de ce type de régularisation ont été discutées et un parallèle avec les méthodes de type Tikhonov a été tracé.

[Présentation de l'atelier]