Développement de sondes électro-optiques pour la caractérisation de champs impulsionnels

Dans le domaine de la vulnérabilité électromagnétique des systèmes, vis-à-vis de l’IEMN HA (Impulsion Electromagnétique d’origine Nucléaire Haute Altitude), des simulateurs expérimentaux générant de forts niveaux de champ électrique sont employés pour agresser les équipements sous test. Cette agression peut se véhiculer dans les systèmes soit par rayonnement soit par conduction, engendrant l’utilisation d’une grande diversité de capteurs pour mesurer ces contraintes qui sont de natures différentes (courant, tension, champ électrique, champ magnétique). Si des produits commerciaux couvrent les besoins en dynamique et en bande passante pour les mesures de courant, il n’en est pas de même pour les mesures de tension et de champ électromagnétique. A l’heure actuelle, des mesures avec une dynamique de 50 dB voire plus et une résolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde restent un verrou qui ne peut pas être levé avec les outils classiques de mesures à base d’antennes métalliques. Par ailleurs, des solutions diélectriques existent, basées sur des composants électro-optiques, mais elles n’atteignent pas encore les performances ciblées, et la robustesse reste une problématique à adresser. FEMTO-ST développe deux types de sondes électro-optiques, soit à cristaux photoniques, soit à base de guides, mais qui n’ont jamais été testées en environnement sévère.
L’objectif de la thèse est de développer des sondes électro-optiques LiNbO3 et leur encapsulation, et de les optimiser pour la caractérisation des IEMN.

Méthodes de caractérisation pour les cibles de fusion par confinement inertiel du Laser Mégajoule

Une des voies pour la fusion par confinement inertiel avec le Laser MégaJoule nécessite la mise en forme d’une couche sphérique de deutérium-tritium solide à température cryogénique. Une problématique est la caractérisation l’épaisseur de solide qui constitue une donnée primordiale pour l’expérience. Cette caractérisation sera réalisée de deux manières différentes : par ombroscopie optique et par rayons X par contraste de phase. Un procédé cryogénique (cryostat) fonctionnant à environ 20 kelvins, mis au point au CEA, permet d'ores et déjà de développer les futures cibles cryogéniques du LMJ et les moyens de caractérisation associés.
Les objectifs de la thèse sont la compréhension et la modélisation théorique et numérique des phénomènes physiques, la mise au point d'un banc de caractérisation adapté autour du cryostat et le traitement des signaux et des images pour la description tri-dimensionnelle de la couche de DT.
L’étudiant devra dans un premier temps s’approprier le fonctionnement du cryostat, de son système de commande et de son système de caractérisation sommaire actuel. Après une phase d'étude bibliographique, il devra étudier théoriquement et numériquement les phénomènes physiques en oeuvre afin de concevoir le système d'acquisition et un traitement d’image permettant la caractérisation tri-dimensionnelle d’une couche de DT solide à partir de clichés obtenus lors des expériences en deutérium sur le cryostat d’étude. Enfin, il pourra être demandé de coupler la commande et la caractérisation dans l’optique de l’optimisation du procédé. Pour chacune de ces problématiques, l'étudiant pourra s’appuyer sur des données bibliographiques, des résultats d'études passées ainsi que sur le savoir-faire des équipes du laboratoire d’accueil.
Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes en situation de handicap, cet emploi est ouvert à tous et toutes.

Mesures du désalignement Multi-échelles

Dans l’industrie de la microélectronique, le contrôle de l’étape de lithographie est assuré par les techniques de mesure par imagerie (IBO, Image Based Overlay) ou par diffraction (DBO, Diffraction Based Overlay). Ces techniques sont relativement simples à mettre en œuvre, rapide et leurs spécifications répondent bien au besoin des technologies matures (CMOS20nm et précédents). Pour exploiter ces techniques, des structures de métrologie dédiées doivent être intégrées dans des zones spécifiques. Ces structures ont un design particulier et différent du produit fabriqué. Se pose alors la question de représentativité de la mesure overlay issue de ces techniques de métrologie par rapport à l’overlay dans le produit. De nouvelles méthodes comme les techniques électroniques à balayage (SEM) sont en cours de développement, l’intérêt majeur est leur capabilité à mesurer à n’importe quel endroit dans le produit et de manière répétable. Cependant cette technique détériore certains matériaux. Des études complémentaires doivent donc être menée pour trouver les meilleurs conditions d’utilisations de cette technique afin de faire le lien entre un désalignement dans le produit et comparer aux mesure via les techniques classiques (IBO et DBO). D’autres techniques, comme les techniques par Rayons X ou d’autres méthodologies seront investiguées (méthode par analyse de défaut, apprentissage machine, …). Ces travaux permettront d’adresser plus efficacement les nouveaux nœuds technologiques actuellement en cours de développement au LETI.

Propagation des incertitudes pour la mesure d’Impulsions Electromagnétiques d’origine Nucléaire

Le CEA Gramat réalise des études dans le domaine de la vulnérabilité et du durcissement des équipements et systèmes militaires vis-à-vis
des agressions EM (électromagnétique). A ce titre, de nombreuses expérimentations sont menées notamment en ce qui concerne l’IEMN HA
(Impulsion Electromagnétique d’origine Nucléaire Haute Altitude). Les systèmes de mesure liés à cette activité, tels que les capteurs et
les chaînes de mesures de champ EM, sont généralement déployés dans des environnements sévères où les conditions de mise en oeuvre sont
complexes. Ces contraintes imposent de prendre des marges de sécurité importantes quant aux résultats expérimentaux obtenus car les sources
d’incertitudes ne sont pas toutes connues et/ou sont difficiles à maîtriser.
La thèse a pour objectif de mettre au point une méthode fiable de propagation des incertitudes dans le domaine impulsionnel IEMN HA.
Actuellement, il semblerait qu’aucune approche ne traite les incertitudes dans ce domaine. Le développement de cette méthode ou algorithme
pourra s’effectuer en s’appuyant sur des travaux liés aux problématiques de propagation des incertitudes (équations différentielles multivariables,
méthode de Monte-Carlo, matrice de covariance). Cet algorithme sera ensuite utilisé et validé au CEA Gramat en utilisant les
moyens disponibles en interne.

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