Bibliographie & annexes
Présentation
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la mise à jour de l'article "Microscopie acoustique" rédigé en 1998 par Jacques ATTAL.
RÉSUMÉ
La microscopie acoustique regroupe plusieurs modalités d’imagerie acoustique qui poursuivent le même but : offrir une résolution comparable à la microscopie optique tout en permettant l’inspection au voisinage de la surface ou jusqu’à une profondeur, fonction de l’atténuation des ultrasons. Les principes physiques et plusieurs systèmes de focalisation sont exposés. Les applications illustrées appartiennent aux domaines du contrôle non destructif et de la caractérisation ultrasonore locale des matériaux.
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Acoustic microscopy includes several acoustic-imaging modalities, which pursue the same goal: to provide comparable resolution to optical microscopy while allowing inspection in the vicinity of the surface or to a depth depending from the attenuation of ultrasound. Physical principles and several focusing systems are outlined. Illustrated practical applications belong to non-destructive testing and local ultrasonic characterization of materials.
Auteur(s)
-
Thomas MONNIER : Maître de conférences à l’université de Lyon - Laboratoire acoustique et vibrations de l’Institut national des sciences appliquées de Lyon (INSA de Lyon)
INTRODUCTION
Aboutissement d’une synthèse de plusieurs disciplines de la physique et de l’ingénierie, le microscope acoustique a maintenant plus d’une trentaine d’années d’existence. Dans le domaine des essais non destructifs, il a prouvé son efficacité pour l’inspection interne de matériaux opaques, intégrés dans des structures de plus en plus complexes. Beaucoup d’instruments de ce type opèrent en routine sur sites industriels particulièrement pour le contrôle qualité dans la production de circuits électroniques.
En parallèle, on continue dans les laboratoires universitaires à améliorer les performances et à élargir le champ des applications. Les recherches concernant la caractérisation par microscopie acoustique n’ont pas cessé de progresser, motivées en premier lieu par la science des matériaux et par l’imagerie quantitative en médecine.
Il existe énormément de produits ou de procédés industriels qui utilisent une ou plusieurs couches minces déposées sur un substrat. La caractérisation de ces revêtements : leur épaisseur, leur adhésion, leurs propriétés viscoélastiques et leur évolution, est un challenge important.
Enfin, la progression des techniques de champ proche n’a pas épargné l’acoustique qui, paradoxalement, en était une au départ (acoustique aérienne, acoustique musicale). En cela, l’essor des microtechniques a fortement aidé à développer de nouveaux concepts d’instruments, en permettant une approche acoustique différente mais complémentaire des techniques de microscopie classique.
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MOTS-CLÉS
matériaux Résolution microscopie atténuation des ultrasons contrôle non destructif Caractérisation locale ultrasonore
KEYWORDS
materials | resolution | microscopy | attenuation of ultrasound | non-destructive testing | Local ultrasonic characterization
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1998 par Jacques ATTAL
DOI (Digital Object Identifier)
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Systèmes de focalisation3. Imagerie et signature acoustique
3.1 Modes de volume et modes de surface
Ces deux notions complémentaires sont apparues au fil du développement de l’instrument, copiant un peu l’évolution des techniques de microscopie électronique. L’emploi de modalités ayant une interaction différente avec le matériau à observer offre en effet des possibilités de recoupement afin de faciliter l’interprétation des résultats. L’imagerie en mode C, c’est-à-dire par plans parallèles à la surface, a été développée la première mais rapidement la nature plutôt qualitative des observations a cédé le pas à une analyse quantitative. Lorsqu’un faisceau acoustique fortement convergent frappe la surface de l’objet, on assiste à une conversion de mode. Tout comme en optique, les plus classiques sont les modes réfléchis et transmis, mais il en existe bien d’autres en acoustique, connus sous l’appellation modes de surface et d’interface. Les informations provenant du capteur sont enregistrées et analysées de manière différente ; et l’on peut par ailleurs jouer sur la largeur de bande des signaux émis selon que l’on souhaite définir précisément la fréquence ou que l’on recherche au contraire une bonne discrimination en temps.
HAUT DE PAGE3.2 Microéchographie : une imagerie qualitative
-
Le premier type de mode concerne la focalisation des ondes de volume et n’appelle aucune remarque particulière excepté que les modes qui y participent sont le plus souvent longitudinaux et quelquefois transversaux ; ils obéissent aux mêmes règles de réfraction qu’en optique pour les matériaux transparents. La différence fondamentale est que la vision acoustique de la profondeur peut se faire sur des matériaux optiquement opaques et les informations qu’on en retire sont bien souvent très difficiles, voire impossibles, à obtenir par d’autres techniques non destructives. Ce mode de fonctionnement étant similaire à celui utilisé en échographie médicale ou pour le contrôle non destructif des matériaux, on pourra se reporter à la lecture la section « Ultrasons, échographie ultrasonore » de l’article de Jacques Dumont-Fillon référencé ...
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Imagerie et signature acoustique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VIKTOROV (I.A.) - Rayleigh and Lamb Waves - Plenum, New York, pp. 1-6 (1967).
-
(2) - ROYER (D.), CLORENNEC (D.) - An improved approximation for the Rayleigh wave equation - Ultrasonics, 46, pp. 23-24 (2007).
-
(3) - WEGLEIN (R.D.) - A model for predicting acoustic material signatures - Appl. Phys. Lett., 34, pp. 179-181 (1979).
-
(4) - GUO (Z.Q.) et al - Modeling and acoustic microscopy measurements for evaluation of the adhesion between a film and a substrate - Thin Solid Films, 394, pp. 189-201 (2001).
-
(5) - NGWA (W.) et al - Characterization of polymer thin films by phase-sensitive acoustic microscopy and atomic force microscopy : a comparative review - Journal of microscopy, 218, pp. 208-218 (2005).
-
(6) - DA FONSECA (R.J.M), SAUREL (J.M), DESPAUX (G.) - Elastic...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Organismes – Associations – Fédérations
Université de Montpellier II. Laboratoire d’Analyse des Interfaces et de nanophysique.
Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN) – Université Lille I – Sciences et technologies – Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis
Laboratoire d’Imagerie Paramétrique. Université Pierre et Marie Curie – Paris 6
Centre national de la recherche scientifique. Département des Sciences pour l’Ingénieur (SPI)
Ministère de la recherche scientifique et technique (DSPT 4, Sciences pour l’Ingénieur)
HAUT DE PAGE1.2 Constructeurs – Fournisseurs – Distributions
Acoustique Métrologie
Biosonic :
Hitachi :
Honda Electronics :
Kämer Scientific Instrument GmbH (représentant : Systems and Technology International) :
Kibero GmbH (Saarbrücken) :
Krautkramer :
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