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AbstractAbstract
[en] The interaction of a laser beam of short pulse duration with metallic materials such as aluminum, iron or titanium is characterized by the presence of a high energy and strongly ionized plume (plasma). The aim of this study is to understand the mechanisms involved in plasma, created when laser-target interaction, which lead to the formation of nanoparticles. We would generally consider the dynamic expansion in the air of the plasma plume formed with a nanosecond Nd:YAG laser to specify the conditions of formation of these particles and their morphological and structural characteristics. Thus, this work is divided onto two parts. In the first part, we present the experimental characterization of the expansion of the plume in the air. The radiation induced by plasma allows to extracting the plasma characteristics. Two complementary methods were used: atomic spectrometry which allows to doing a physical analysis of plasma and spectral fast imagery to obtain a morphological analysis. The second part is devoted to the characterization of particles formed in the same operating conditions. In order to analyzing the particles as close to their formation environment, an analysis 'in flight' of particle size distribution is implemented by EEPS granulometry. This experiment is preparatory at an analysis by in-situ Small-Angle X-ray Scattering (S.A.X.S.) under a controlled atmosphere, which allows to studying the influence of oxygen on the size and the morphology of the particles. (author)
[fr]
L'interaction d'un faisceau laser de courte duree d'impulsion sur des materiaux tels que l'aluminium, le fer ou le titane est caracterisee par la presence d'une plume tres energetique et fortement ionisee (plasma). L'objectif de cette etude est de comprendre les mecanismes mis en jeu dans le plasma, cree lors de l'interaction laser-cible, qui conduisent a la formation de nanoparticules. Nous souhaitons etudier de facon generale la dynamique d'expansion dans l'air de la plume formee par un laser Nd:YAG declenche de courte duree d'impulsion pour preciser les conditions de formation de ces particules et leurs caracteristiques morphologiques et structurales. Ainsi, ce travail se decompose en deux parties. Dans une premiere partie, nous presentons la caracterisation experimentale de l'expansion de la plume dans l'air. Le rayonnement induit par le plasma permet d'extraire ses caracteristiques. Deux methodes complementaires ont ete utilisees: la spectrometrie qui permet de faire une analyse physique du plasma et l'imagerie spectrale qui permet une analyse morphologique. La seconde partie est consacree a la caracterisation des particules formees dans les memes conditions operatoires. Dans le but d'analyser les particules le plus proche de leur milieu de formation, une analyse 'en vol' de la distribution en taille des particules est mise en oeuvre par granulometrie EEPS. Cette experience est preparatoire a une analyse par diffusion des rayons X aux petits angles (S.A.X.S.) sous atmosphere controlee, qui permet d'etudier l'influence de l'oxygene sur la taille et la morphologie des particules formees. (auteur)Original Title
Etude d'un Plasma genere lors d'un Traitement de Surface Metallique par Ablation Laser dans l'Air: Caracterisations du Rayonnement et des Nanoparticules Induits
Primary Subject
Source
11 Jun 2015; 219 p; 72 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These Docteur de l'Universite de Bourgogne, Discipline: Physique
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
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