Réflectomètre THz pour l’imagerie 3D des matériaux

Abstract

Le domaine THz est une partie du spectre électromagnétique qui présente beaucoup d’intérêt pour la communauté scientifique et l’industrie. À cheval entre les micro-ondes et l’optique, ses propriétés particulières lui confèrent des atouts qui semblent répondre aux besoins technologiques de bon nombre d’applications. De nos jours, les radars utilisant la technologie FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave), sont de plus en plus plébiscités pour leur simplicité. Ils sont développés et utilisés à grande échelle dans le civil et l’industrie pour les mesures. Ce projet de thèse présente une nouvelle approche d’imagerie tridimensionnelle pour une inspection en profondeur et non destructive des matériaux. L’approche est basée sur un système radar à ondes continues modulées en fréquence (FMCW) fonctionnant dans la bande de fréquences 75-110 GHz. Les mesures de spectroscopie dans le domaine temporel démontrent qu’une telle bande de fréquences a des niveaux d’atténuation faible dans des matériaux de dimensions concentriques, offrant ainsi un compromis avantageux entre la résolution aux fréquences plus élevées et la profondeur de mesure. La configuration proposée comprend un long retard sur le signal de référence afin d’annuler les signaux redondants qui autrement dégraderaient la mesure. En outre, des techniques spécifiques de traitement du signal utilisées pour améliorer les performances du système, qui nécessitent des performances de composants strictes en termes de non-linéarité radiofréquence et de perte de retour, sont présentées. La correction de la non-linéarité des radiofréquences est basée sur une mesure de référence, et l’impact des réflexions de parasites est réduit par la moyenne des mesures effectuées sur une cible à différentes positions longitudinales. En conséquence, une amélioration du rapport S/B jusqu’à 20 dB est démontrée. Des expériences de tomographie ont été menées sur des matériaux de construction montrant une imagerie tridimensionnelle avec des résolutions longitudinales et transversales théoriquement limitées, respectivement de 5 mm et 20 mm, ouvrant ainsi la porte à des applications de surveillance des infrastructures civiles.