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Transduction & Capteurs Ultrasonores

Publié le 05/04/2022

Thématique Transduction

La thématique "Transduction & Capteurs Ultrasonores" porte sur le développement et l’optimisation de transducteurs et de capteurs ultrasonores pour la caractérisation et le contrôle non destructifs. Elle se décompose en 2 volets.

Le volet "Transduction" concerne le développement de transducteurs interdigités pour générer des ondes ultrasonores de surface ou guidées sur une large gamme de fréquences (20-300 MHz). Cette solution permet, via ces transducteurs IDT déportés, de caractériser les surfaces sans les altérer et d'envisager des caractérisations de surfaces fragiles ou transparentes. Compte tenu de la large gamme de fréquences disponible, il est possible de caractériser certaines propriétés (épaisseur, module d’Young, coefficient de Poisson, porosité, contraintes résiduelles, etc.) de revêtements et de couches minces d’épaisseurs variés (5 nm à 20 mm).

Contact : Pr Marc Duquennoy, @email

Quelques publications :

  1. Dimensional and mechanical characterization of metallic thin films based on the measurement of surface acoustic waves dispersion with slant stack transform
    KADI T., DUQUENNOY M., FALL D., SMAGIN N., PIWAKOWSKI B., OUAFTOUH M., JENOT F.
    Meas. Sci. Technol. 31, 10 (2020) 105009, 10 pages (available online may 20, 2020 ; published October 2020)
    doi: 10.1088/1361-6501/ab94fe
  2. Effective and rapid technique for temporal response modeling of surface acoustic wave interdigital transducers
    FALL D., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., PIWAKOWSKI B., JENOT F.
    Ultrasonics 82 (2018) 371-378 (available online September 27, 2017 ; published January 2018)
    doi: 10.1016/j.ultras.2017.09.018
  3. Non-destructive characterization of surfaces and thin coatings using a large-bandwidth interdigital transducer
    FALL D., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., SMAGIN N., PIWAKOWSKI B., JENOT F.
    Rev. Sci. Instrum. 89, 12 (2018) 124901, 9 pages (available online December 26, 2018 ; published December 2018)
    doi: 10.1063/1.5045213
  4. Optimization of interdigital transducers for the generation of surface acoustic waves over a large bandwidth (20-125 MHz)
    FALL D., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., SMAGIN N., PIWAKOWSKI B., JENOT F.
    Sens. Actuator A-Phys. 273 (2018) 303-310 (available online march 3, 2018 ; published April 15, 2018)
    doi: 10.1016/j.sna.2018.03.002
  5. Optimization of SAW-type surface wave ultrasonic sensors for ultrasonic SHM
    TAKPARA R., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., COURTOIS C., JENOT F., RGUITI M.
    Res. Nondestruct. Eval. 29, 2 (2018) 61-77 (available online November 7, 2016; published April 2018)
    doi: 10.1080/09349847.2016.1252870
  6. Generation of broadband surface acoustic waves using a dual temporal-spatial chirp method  FALL D., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., SMAGIN N., PIWAKOWSKI B., JENOT F. J. Acoust. Soc. Am. 142, 1 (2017) EL108-EL112, doi: 10.1121/1.4994676
  7. Optimization of PZT ceramic IDT sensors for health monitoring of structures  TAKPARA R., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., COURTOIS C., JENOT F., RGUITI M. Ultrasonics 79 (2017) 96-104, doi: 10.1016/j.ultras.2017.04.007
  8. [Review] Sol-gel-processed hybrid silica-PDMS layers for the optics of high-power laser flux systems  COMPOINT F., FALL D., PIOMBINI H., BELLEVILLE P., MONTOUILLOUT Y., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., JENOT F., PIWAKOWSKI B., SANCHEZ C. J. Mater. Sci. 51, 11 (2016) 5031-5045, doi: 10.1007/s10853-016-9825-7
  9. Surface acoustic wave characterization of optical sol-gel thin layers  FALL D., COMPOINT F., DUQUENNOY M., PIOMBINI H., OUAFTOUH M., JENOT F., PIWAKOWSKI B., BELLEVILLE P., AMBARD C. Ultrasonics 68 (2016) 102-107, doi: 10.1016/j.ultras.2016.02.006
  10. Développement de capteurs interdigités pour le contrôle de structures  TAKPARA R., FALL D., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., COURTOIS C., RGUITI M., GONON M., MAURYE N., MARTIC G., LARDOT V., SERONVEAUX L., HALLEUX J., PÉLEGRIS C., GUESSASMA Leb. Sci. J. 16, 1 (2015) 69-80, http://www.cnrs.edu.lb/info/LSJ2015/No1/no1-2015.html
  11. Characterization of micrometric and localized residual stresses on amorphous materials using dispersion of surface acoustic waves  DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., DEBOUCQ J., LEFEBVRE J.E., JENOT F., OURAK M. Adv. Mater. Res. 996 (2014) 392-397 (published august 11, 2014), doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.996.392
  12. Characterization of micrometric and superficial residual stresses using high frequency surface acoustic waves generated by interdigital transducers 
    DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., DEBOUCQ J., LEFEBVRE J.E., JENOT F., OURAK M. 
    J. Acoust. Soc. Am., 134, 6 (2013) 4360-4371 (published December 2013), http://dx.doi.org/10.1121/1.4826176   
  13. Influence of a superficial field of residual stress on the propagation of surface waves - Applied to the estimation of the depth of the superficial stressed zone 
    DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., DEBOUCQ J., LEFEBVRE J.E., JENOT F., OURAK M. 
    Appl. Phys. Lett., 101, 23 (2012) 234104-1-3 (published December 5, 2012), http://dx.doi.org/10.1063/1.4768434
  14. Development of interdigital transducer sensors for non-destructive characterization of thin films using high frequency Rayleigh waves 
    DEBOUCQ J., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., JENOT F., CARLIER J., OURAK M. 
    Rev. Sci. Instrum., 82, 6 (2011) 064905-1-7 (published June 27, 2011), http://dx.doi.org/10.1063/1.3600797

Deuxièmement, Le volet "transduction" porte également sur le développement de transducteurs piézoélectriques haute fréquence (HF) mono- ou multi- éléments (lentilles acoustiques 50-200MHz, Fig. A) et de réseaux de type PMUT (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers au-delà de 20 MHz, Fig. B). Les lentilles acoustiques, en intégrant l’électronique et l’optique, seront utilisés pour l’imagerie photo-acoustique en biomédecine. Les PMUTs sont destinés à l'imagerie ultrasonore haute résolution (en 3D temps-réel) pour le diagnostic médical ou le contrôle non destructif.

Contact : Dr Wei Jiang Xu, @email

Thématique Capteurs Ultrasonore

Le volet "Capteurs ultrasonores" concerne essentiellement le développement de capteurs interdigités à ondes acoustique de surface SAW (Surface Acoustic Wave) sensibles à différentes caractéristiques comme par exemple le suivi de l’humidité et de la pression en hautes températures et dans des conditions sévères. Par exemple dans le projet européen interreg CUBISM les applications concerne le monitoring in situ des bétons réfractaires (génie civil). Des recherches sont également menées pour rendre ces capteurs souples et/ou autonomes et communiquant sans fil.

Contact : Pr Marc Duquennoy, @email

https://www.youtube.com/watch?v=FEhIu-wIyik

Quelques publications

  1. A lead-free non-ferroelectric piezoelectric glass-ceramic for high temperature surface acoustic wave devices
    DUPLA F., RENOIRT M.S., GONON M., SMAGIN N., DUQUENNOY M., MARTIC G., ERAUW J.P.
    J. Eur. Ceram. Soc. 40, 11 (2020) 3759-3765 (available online January 22, 2020; published September 2020) doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.01.051
  2. Development of Surface Acoustic Wave pressure sensors for monitoring concrete structures ALHOUSSEINI H., DUQUENNOY M., COURTOIS C., OUAFTOUH M., SMAGIN N., RIVART F., POORTEMAN M., GONON M., MATRIC G., RGUITI M., PELIGRIS C. FA2020, Acousticum 2020, December 7-11, Lyon, 2020 
  3. Sensitivity range optimization of surface acoustic wave humidity ultrasonic sensors incorporating a polyvinyl alcohol (PVA) layer
    NDAO S., DUQUENNOY M., COURTOIS C., OUAFTOUH M., RGUITI M., SMAGIN N.
    Proceedings of 18th IEEE Sensors Conference, IEEE SENSORS 2019, Montréal, Canada, October 27-30, 2019, Session B2P-H - Acoustic & Ultrasonic Sensors III, paper 1141, 4 pages, ISBN 978-1-7281-1635-8 ; e-ISBN 978-1-7281-1634-1
    doi: 10.1109/SENSORS43011.2019.8956596
  4. Surface acoustic wave generation and propagation on polar glass-ceramic for high temperature sensors
    DUPLA F., RENOIRT M.S., GONON M., SMAGIN N., DUQUENNOY M., MARTIC G., RGUITI M.
    Proceedings of 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators, and Microsystems & Eurosensors XXXIII, TRANSDUCERS 2019 & EUROSENSORS XXXIII, Berlin, Germany, June 23-27, 2019, paper M3P.113, 1921-1924, ISBN 978-1-5386-8105-3 ; e-ISBN 978-1-5386-8104-6, doi: 10.1109/TRANSDUCERS.2019.8808519
  5. High temperature piezoelectric glass-ceramics for SAW sensors
    GONON M., DUPLA F., RENOIRT M.S., SMAGIN N., DUQUENNOY M., MARTIC G.
    Proceedings of 16th European Inter-Regional Conference on Ceramics, CIEC16, Torino, Italy, September 9-11, 2018, 35-38, ISBN 9788885745216, https://iris.polito.it/bitstream/11583/2721535/1/Proceedings_CIEC16_21_12_2018.pdf#page=38
  6. New optical approach of SAW delay line characterization   DJOUMI L., SMAGIN N., VANOTTI M., FALL D., HERTH E., DUQUENNOY M., OUAFTOUH M., BLONDEAU-PATISSIER V., JENOT F.  30th Eurosensors Conference, EUROSENSORS XXX, Budapest, Hungary, September 4-7, 2016, paper TL.THE-1-8109, Procedia Engineering 168 (2016) 838-843, doi: 10.1016/j.proeng.2016.11.286

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