Inspection Térahertz au Travers de Développements Radars FMCW et Méthodologies Avancées d'Imagerie

Abstract

Résultant des récents développements observables sur les performances de systèmes térahertz, ce manuscrit fait part d'avancées instrumentales, axées vers le domaine applicatif du contrôle non-destructif. Plus spécifiquement, pour les méthodes d’inspection par émission continue, les moyens standards d'imagerie point par point induisent de fortes contraintes temporelles de mesure. Dans le but d'y faire face, une transposition vers l'imagerie en temps réel a été entreprise. Le développement d'un procédé versatile d'éclairage galvanométrique permet de remédier aux principaux facteurs limitants intrinsèques d’une telle géométrie, pour arriver à des capacités d'imagerie plein champs optimisées ; allant jusqu'à la démonstration de reconstruction tomographiques 3D. Consécutivement, l’usage de méthodes de détection cohérente, au travers du développement détaillé d’une architecture radar FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave), a été basée sur un mélange harmonique homodyne modulé en fréquence dans la gamme spectrale de 150 GHz. Elle a démontré des performances nominales de mesures longitudinale. En particulier, l’emploi d’une PLL (Phase Locked Loop) garantissant la stabilité du transceiver, complétée d’une approche algorithmique de déconvolution par normalisation, assure des performances d’utilisation accrues avec une plage dynamique atteignant 100 dB, tout en pouvant octroyer une cadence de mesure allant jusqu’à 7.62 kHz. Ces développements ont naturellement mené à des thématiques applicatives d’inspection volumique pour le contrôle sans contact. En particulier, la pertinence envers la problématique de mesure d’épaisseur sur échantillons millimétriques stratifiés a été établie. Finalement, motivée par de similaires considérations de contrôle topologiques, la reconstruction cohérente de fronts d’ondes, par imagerie sans lentille, a été transposée dans le domaine térahertz. Cette thématique a fait appel aux méthodes d’holographie hors-axe et de reconstruction de phase itérative, par l'usage d'imagerie point par point dans le domaine sub-térahertz, puis converties vers pour une implémentation en temps réel à 2.5 THz.