Conclusion : séparation des diffusions de surface et de volume 31

La figure II.21 regroupe l’ensemble des résultats obtenus pour les échan-tillons de verre noir, de plastique et des liquides diffusants. Lorsque les valeurs du contraste des diffusions surfacique et volumique sont comparées, on constate

que celle-ci est toujours supérieure à 0,26 dans le cas d’une diffusion surfacique, alors qu’elle n’excède pas 0,06 pour une diffusion volumique. On note toutefois que pour la fiole de verre remplie d’eau pure, un contraste de 0,21 a été obtenu. Cette valeur est légèrement inférieure à celle obtenue pour les autres échantillons dif-fusant en surface. Mais pour cette mesure, la présence de particules dans l’eau peut brouiller le speckle et donc diminuer son contraste. L’erreur sur la détermi-nation du contraste n’excède pas quelques pourcents dans tous les cas, et on peut en déduire que la notion de contraste permet d’identifier l’origine de la diffusion.

Toutefois ces résultats ont été validés sur une plage particulière de niveaux de diffusion (de 10⁻⁴ à 2,5.10⁻²), et mériteraient d’être généralisés grâce une étude complémentaire. Celle-ci n’a pu être réalisée compte tenu de la difficulté d’obtenir des échantillons adéquats.

Figure II.21 : Bilan des contrastes mesurés pour différents échantillons diffusant en surface et en volume, en fonction du niveau moyen de diffusion.

Il faut donc rester vigilant quant à la plage de validité de ces résultats. À titre d’exemple, le contraste pour un échantillon lambertien métallique a été mesuré et représenté sur la figure II.22, pour comparaison au contraste obtenu pour les autres surfaces mesurées. Il est de 0,34 pour un niveau moyen de diffusion de 0,27.

Par ailleurs, on ne peut négliger le fait que, pour la diffusion de volume, le spe-ckle mesuré pour les liquides diffusants est d’avantage moyenné que celui mesuré pour des solides, en raison du mouvement des particules. Pour compléter ces ré-sultats, un échantillon diélectrique, solide et diffusant en volume, a été mesuré. Le contraste obtenu est de 0,16 et est indiqué sur la figureII.22. Il est bien supérieur à celui des liquides diffusants, mais toujours inférieur à ceux mesurés pour les sur-faces. Enfin, le contraste mesuré pour un opalin est de 0,03, pour un échantillon de Zerodur 0,11 et pour une céramique diffusant en volume 0,10.

Signatures en intensité pour la séparation des diffusions de surface et de volume

Figure II.22 : Contrastes précédents complétés par les résultats obtenus pour un lambertien métallique (diffusion de surface), un lambertien diélectrique (diffusion de volume) et pour un opalin, une céramique et un verre de Zerodur (diffusion de volume).

Dans tous les cas, on retiendra que tous les contrastes des volumes observés sont inférieurs à 0,16 alors que tous les contrastes des surfaces mesurées sont supérieurs à 0,26 [34].

Chapitre III

Étude du déphasage polarimétrique de l’onde diffusée

Sommaire du chapitre III

III.1Principe . . . . 37 III.1.1 Ellipsométrie spéculaire . . . 37 III.1.1.1 Ellipsomètre à annulation . . . 38 III.1.1.2 Ellipsomètre avec un élément tournant . . . 38 III.1.1.3 Ellipsomètre avec un modulateur de polarisation . 39 III.1.2 Ellipsométrie sur flux diffus . . . 40 III.1.2.1 Principes . . . 40 III.1.2.2 Description de l’instrument . . . 41 III.2Caractérisation par ellipsométrie de surfaces et de volumes

diffusant. . . . 42 III.2.1 Rappels . . . 42 III.2.1.1 Détermination de l’origine de la diffusion . . . 42 III.2.1.2 Surfaces diffusantes . . . 45 III.2.2 Cas de volumes diffusants . . . 47 III.2.2.1 Liquides diffusants . . . 47 III.2.2.2 Application à la caractérisation de membranes

po-reuses . . . 48 III.2.3 Conclusion sur les mesures . . . 54 III.3Application à l’étude des coefficients d’intercorrélation

dans les systèmes multicouches. . . . 54 III.3.1 Profils de surface des multicouches . . . 54 III.3.2 Calcul du déphasage polarimétrique . . . 55 III.3.3 Résultats des simulations numériques . . . 56 III.3.3.1 Couche unique de matériau haut indice . . . 57

III.3.3.2 Miroir composé de sept couches. . . 59 III.3.4 Conclusion . . . 61

Étude du déphasage polarimétrique de l’onde diffusée Le chapitre précédent traite de la caractérisation de la microstructure de com-posants à partir de mesures d’intensité. Toutefois l’accès à des termes de phase devrait permettre de compléter ces informations, voire de mettre en évidence de nouveaux résultats. Pour éviter la complexité et le coût d’une expérience qui serait basée sur un interféromètre entre ondes diffusées et onde de référence, on a choisi de travailler sur des interférences entre les différentes composantes de polarisation de l’onde diffusée, se rapprochant ainsi des techniques d’ellipsométrie.

Ce chapitre complète donc le précédent par l’introduction d’un nouveau pa-ramètre, qui est le déphasage polarimétrique de l’onde diffusée. Avec ce terme de phase mesuré dans le grain de speckle, les caractéristiques obtenues pour diffé-rents composants hétérogènes sont comparées afin d’identifier l’origine de la diffu-sion ou le niveau de diffudiffu-sion.

La technique de mesure est tout d’abord rappelée, ainsi que les principaux ré-sultats déjà obtenus pour identifier l’origine de la diffusion. Des mesures sur des volumes hétérogènes, en particulier sur des membranes poreuses, ont été réalisées pour compléter ces résultats. On verra également comment appliquer cette tech-nique à l’étude des coefficients d’intercorrélation dans un système multicouche.

III.1 P

L’ellipsométrie est une technique d’analyse non destructive. Elle consiste à mesurer le changement d’état de polarisation de la lumière après réflexion sur un objet [35,36]. Généralement on distingue l’ellipsométrie angulaire à une seule lon-gueur d’onde, de l’ellipsométrie spectroscopique qui effectue des mesures sur tout le spectre. De plus, l’ellipsométrie classique a été complétée ces dernières années par d’autres outils, comme l’ellipsométrie de Mueller [37] qui permet la caractérisation polarimétrique complète de l’échantillon.