Acoustique picoseconde : performances

Description en quelques mots : La technique acoustique picoseconde est une technique optique pompe-sonde résolue en temps, qui peut être assimilée à un sonar à l'échelle nanométrique.

Technique non-destructive et sans contact.

Elle permet de mesurer les propriétés élastiques et thermodynamiques de solides et de liquides, à haute pression (0-200 GPa en CED) et haute température (20-400°C par chauffage résistif).

Il est ainsi possible de mesurer la ligne de fusion (transition solide-liquide) dans cette gamme de P et T (ainsi que d'autres types de transitions de phase).

Echelles explorées : Les phénomènes transitoires ultrarapides (acoustiques, thermiques, électroniques) sont explorés sur une durée allant de 0.1 ps jusqu'à 100 ns, et sur une échelle de longueur (profondeur) de 10 à 100 µm environ.

La technique acoustique picoseconde permet la génération et la détection de sons de fréquences de 100 GHz à 1 THz (inaccessibles par diffusion Brillouin de la lumière visible ou rayons X).

Permet d'imager la propagation d'ondes de volume et de surface sur une surface de 100 x 100 µm², ainsi qu'une cartographie en surface ou en volume de certaines propriétés physiques.




Dans les matériaux transparents, il est possible de faire du « Brillouin résolu en temps » (mesure de l'indice de réfraction et/ou de la vitesse du son), cela permet d'étudier les inhomogénéités de volume (sous la forme de variations de l'indice et/ou de la densité).

La détection interférométrique (interféromètre de Michelson stabilisé par asservissement dynamique) permet de détecter les déplacements de surface produits par le passage d'une onde acoustique

Apports scientifiques

Mesures de vitesse du son et calcul des propriétés thermodynamiques dans les métaux liquides tels que Hg, Ga, Rb.

Détermination des équations d'état du Hg et du Ga.

Pas d'anomalie détectée dans le gallium liquide dense, candidat potentiel pour une transition liquide-liquide à 300 K et environ 2 GPa.

Mesure des tenseurs de constantes élastiques dans le Si jusqu'à 10 GPa (nonlinéarité, anisotropie, équation d'état).

Stabilité à haute pression et mesure d'atténuation d'un polycristal d'AlPdMn.

Mesure de la vitesse du son dans le Fe polycristallin jusqu'à 152 GPa, nécessaire à la caractérisation des impuretés (éléments légers tels que O, S, etc) dans le noyau terrestre composé principalement de Fe.