Coline Bourges^1, ⋆, Stéphane Chevalier¹, Jérémie Maire¹, Stefan Dilhaire^2
⋆ : coline.bourges@u-bordeaux.fr
¹ I2M Bordeaux
² LOMA Bordeaux
Mots clés : Infrarouge, Imagerie, Thermotransmittance, Température, Semi-transparent
Résumé :

La mesure de température dans des milieux semi-transparents à l’infrarouge est un véritable enjeu dans de nombreux domaines : caractérisation de semi-conducteurs, étude de milieux vivants, micro-fluidique, etc. La transparence de ces échantillons ne permet pas d’utiliser les méthodes habituelles de thermographie basées sur l’étude de l’émission propre des objets dans l’infrarouge. Afin de répondre à ce besoin, nous utilisons la thermo-dépendance des propriétés optiques des matériaux, et en particulier la variation de la transmission optique d’un corps en fonction de sa température appelée thermotransmittance.

Le principal verrou à l’utilisation de cette méthode est la très faible sensibilité de la variation de la thermotransmittance en fonction de la température (de l’ordre de 10-4 – 10-5 K-1). La mesure est donc particulièrement sensible aux différents bruits de mesure et à la dérive temporelle des appareils. Pour s’affranchir de cette contrainte et supprimer les composantes fréquentielles parasites, nous avons réalisé dans un premier temps une étude en modulant le champ de température au sein d’un échantillon semi-transparent (wafer de silicium). Puis grâce à un monodétecteur couplé à une détection synchrone, nous avons observé le signal à la fréquence de la thermique, et nous avons pu mesurer le coefficient de thermotransmittance nécessaire à la mesure de température.

Dans une seconde étude, nous nous sommes focalisés sur le développement d’un système d’imagerie pour la mesure de champs de température 2D par thermotransmittance. Nous avons utilisé une caméra infrarouge comme appareil de mesure et nous avons remplacé la détection synchrone analogique par une méthode numérique pour mesurer le signal de thermotransmittance en chaque pixel de la caméra. Nous présenterons les résultats obtenus en utilisant la méthode à quatre images qui permet de mesurer l’amplitude et la phase d’un signal modulé à partir de quatre points équidistants dans une période de modulation thermique, avec pour échantillons une lame de silicium (semi-conducteur) et une lame de verre (isolant thermique). Nous montrerons que la méthode permet de mesurer des rapports de signaux de 1‰ pour une élévation de température de 20^∘C pic-pic.

Work In Progress