Plateforme de caractérisation interférométrique
La plateforme WaveSurf de vibrométrie laser ultra-haute fréquence (1,2 GHz) permet d’accomplir différentes caractérisations comme la caractérisation des :
- Systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS),
- Dispositifs électro-acoustiques à ondes de surface (SAW),
- Matériaux piézoélectriques,
- Couches minces et des revêtements fonctionnels utilisés dans les domaines l’électronique, l’optique, la tribologique, etc
Dans le cadre de ses différentes recherches, le groupe de recherche TPIA (Transduction, Propagation et Imagerie Acoustique) de l’IEMN (UMR CNRS 8520)-IEMN - Site de Valenciennes réalise les caractérisations électrique, acoustique et optique de microsystèmes résonants disposant de transducteurs intégrés.
Il s’agit d’étudier des composants et des capteurs qui seront utilisés à moyen et plus long terme dans l’instrumentation et la caractérisation innovante dans des domaines variés comme les transports, les biotechnologies, mais aussi pour des applications industrielles ou grand public.
Ces composants et capteurs exploitent des mouvements micrométriques hautes fréquences. Cela nécessite donc des moyens de caractérisation très sensibles à de très faibles vibrations (de l’ordre du nanomètre) et dans des gammes de fréquences de plus en plus importantes.
Aujourd’hui, l’IEMN - Site de Valenciennes a mis en place une plateforme interférométrique WAVESURF avec plusieurs dispositifs :
Le Dispositif Polytec OFV-512 est un interféromètre fibré qui permet de faire des mesures de déplacements relatifs, c’est-à-dire qu’il est possible de détecter le déplacement d’une pièce en particulier sur une structure qui vibre par ailleurs. Ce premier banc offre une utilisation dans une gamme allant de 30 kHz jusqu’à 24 MHz.
Dispositif Polytec OFV-512
Exemple de caractérisation
Le Dispositif Polytec UHF-120 à balayage permet de travailler dans une gamme de fréquences bien plus importante que précédemment puisque la bande passante s’étend jusqu’à 1,2 GHz.
Ce système permet d’étendre considérablement les recherches dans le domaine de la caractérisation des couches et des revêtements et apporte de nombreuses perspectives de caractérisations au niveau de l’IEMN mais aussi pour les partenaires. Il est possible également de réaliser des nappes de déplacements et de créer des images dynamiques correspondant au déplacement global d’une structure.
Dispositif Polytec UHF-120
Dans les domaines électro-acoustiques et micro-électro-mécaniques, les mesures par vibrométrie permettent de détecter et de visualiser la propagation des ondes et les modes de résonances. Elles offrent aussi la possibilité de détecter les sources de pertes et de réponses indésirables telles que les fuites de l’énergie acoustique, les réflexions anormales ou le couplage réciproque.
Dans le cadre du contrôle non-destructif (CND), les études réalisées ont permis de caractériser des couches minces métalliques et des revêtements transparents de type sol-gel :
- Epaisseurs des couches : de 100 nm à quelques micromètres,
- Propriétés mécaniques : module de Young, coefficient de Poisson,
- Estimation des gradients de contraintes résiduelles.
Exemples de caractérisation
