Mesure des défauts de forme de microballons par imagerie X : exploitation du phénomène de constraste de phase

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Submitted on 23 Jan 2020

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Mesure des défauts de forme de microballons par

imagerie X : exploitation du phénomène de constraste de

phase

Vincent Dutto

To cite this version:

Vincent Dutto. Mesure des défauts de forme de microballons par imagerie X : exploitation du phénomène de constraste de phase. Traitement du signal et de l’image [eess.SP]. Université de Toulon, 2018. Français. �NNT : 2018TOUL0013�. �tel-02451690�

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ÉCOLE DOCTORALE

Mer et Sciences (ED 548)

THÈSE

présentée par :

Vincent DUTTO

soutenue le : 16 novembre 2018

pour obtenir le grade de Docteur en Sciences et Technologies Industrielles

Mesure des défauts de forme de

microballons par imagerie X : exploitation

du phénomène de contraste de phase

THÈSE dirigée par :

M. BUSVELLE Éric Professeur des Universités, Université de Toulon

JURY :

M. BINCZAK Stéphane Professeur des Universités, Université de Bourgogne

M. MENK Ralf Senior Scientist, Sincrotrone Trieste Mme. ARFELLI Fulvia Professor, Sincrotrone Trieste

M. SUGNY Dominique Professeur des Universités, Université de Bourgogne

M. CHOUX Alexandre Ingénieur de recherche (PhD), CEA

Mme. CHITTARO Francesca Professeur des Universités, Université de Toulon M. GAUTHIER Jean-Paul Professeur des Universités, Université de Toulon

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Vincent DUTTO

LIS, Université de Toulon

Mesure des défauts de forme de microballons par imagerie X : exploitation du phénomène de contraste de phase

Depuis l'arrêt définitif des essais nucléaires, la Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA s'appuie sur le triptyque modélisation physique - validation expérimentale - simulation numérique pour comprendre, prévoir et garantir le fonctionnement des armes nucléaires. Parmi les grands équipements contribuant à la validation des modèles physiques implémentés dans les logiciels de calcul, le Laser MegaJoule permet d'étudier expérimentalement des phénomènes de même nature que ceux intervenant dans les armes. La famille d'objets expérimentés sur cette installation est dénommée « microcibles laser». Les microballons intégrés dans ces microcibles sont caractérisés par des techniques de radiographie X. Les brusques variations de niveau de gris observées sur les clichés X de microballons témoignent de la 'présence d'un phénomène de contraste de phase, contraste s'ajoutant au contraste d'absorption. L'information contenue dans ce phénomène est utilisée pour une détection de contours du microballon radiographié. Les points trouvés lors de la détection de contours sont alors utilisés par un algorithme d'estimation des défauts de formes des surfaces des microballons. Une étude paramétrique permet d'identifier le nombre de clichés nécessaire à l'estimation des défauts de forme en fonction du nombre de modes souhaités. L'incertitude de la méthode d'estimation est calculée permettant la caractérisation complète du microballon.

Mot clés : Rayons X, Modélisation, Electromagnétique, Optique géométrique.

Microshells form defects measurements by radiography using the phase contrast phenomenon

Since 1996, the CEA's Military Applications Division (DAM) guaranties the reliability and safety of French nuclear warheads without conducting any further nuclear test. It relies particularly on major facilities for validating the equations used to model the functioning of nuclear weapons. Among them, the Megajoule Laser (LMJ) allows studying experimentally, as "laboratory" measurements, representative phenomena gathering time·scale and space distribution of extreme temperature and pressure conditions. These experiments are led with millimetric objects named microshells. Before experimenting them, these microshells are characterized using X·rays technics. On the radiographies, one can observe straight gray level variations which are generated by the phase contrast phenomenon added to x·rays absorption contrast. Information included in this former contrast is used to sharply determine microshell's edges. The delimiting points of these edges are then integrated as input data to compute microshell's surface form defects. A study is also led to determine the optimized number of radiographies needed for estimating the search defect modes. Measurement uncertainty is finally evaluated, thus giving a complete microshell's characterization.