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CARMINA « Caractérisation in-situ de systèmes micro et nano- particulaires » CONTACT : IUSTI - UMR CNRS n°6595 - Polytech'Marseille-Dept.

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1 CARMINA « Caractérisation in-situ de systèmes micro et nano- particulaires » CONTACT : IUSTI - UMR CNRS n° Polytech'Marseille-Dept. ME., Technopôle Château Gombert, Marseille cedex 13. T:(+33) / Journées Nationales en Nanosciences et Nanotechnologies 2011 F. Onofri (P1,*), K-F. Ren (P2), L. Boufendi (P3), C. Grisolia (P4) et al. (P1) CNRS/Univ. Aix-Marseille, IUSTI UMR 6595, Marseille cedex 13. (P2) Univ. Rouen/CNRS, CORIA, CORIA UMR 6614, St Etienne du Rouvray. (P3) Univ. Orléans/CNRS, GREMI UMR 6606, 45067Orléans cedex 2. (P4) CEA, IRFM, F Saint-Paul-lez-Durance. [A1] Onofri F., Wozniak M., Barbosa S., Contrib. Plasma Physics 51(2-3): (2011) [A2] Ren K-F., Onofri F.R.A, Rozé C., Girasole T., Opt. Lett. 36(3): , 2011 [A3] Onofri F., Krzysiek M.A., Barbosa S., Messager V., Ren K-F., Mroczka J., App. Opt. (sous presse, ID_147416, 2011) [A4] Wozniak M., Onofri F., Barbosa S.,Yon J., Mroczka J., J. Aerosol Sci. (soumis, 2011) Modèles de particules et modèles de diffusion Méthodes inverses et analyses complémentaires Diagnostics optiques - instrumentation Tests expérimentaux Modèles de particules : agrégats (buckyballs et fractals, Figs. 2 & 3), sphéroïdes (Fig. 5) Modèles de diffusion : électromagnétiques (Lorenz-Mie, T-Matrice, dipôles discrets … Fig. 4) [A1], géométrie différentielle avec modèles physiques (Fig. 5) [A3-4] Simulation dagrégats avec un pavage régulier (icosaèdres et géodes) n p =92 (Bore) Spectrométrie dextinction (LES) (Figs. 4, 8, 10, 12) [A1] Mesure longue distance Accès optiques réduits Spectre UV-NIR Intégration 1D + Morphologie Equation de dispersion des matériaux Néphélométrie statique (SLS) (Figs. 5, 9 & 11) [A5] 1 seule longueur donde Morphologie (dimension fractale, …) Mesure locale Accès optiques très importants Asymptotiquement peu résolvante. Fig. 9 Plan du dispositif SLS (plasma)Fig. 8 Schéma de principe et photographie du système LES (aérosol) Nano et micro- aérosols - Pulvérisation et séchage de suspensions colloïdales - Formation/observation de Buckyballs (cf. Fig. 10) Combustion - Flamme de diffusion déthylène (cf. Fig. 11) - Formation de particules primaires et suies Décharges basse pression - Argon/Silane, Argon/Ethylène,… (cf. Fig. 12) - Formation/croissance dagrégats cristallins/amorphes Plasmas fusion (Tore-supra et calculs ITER) - Diagnostic des poussières mobilisables [A6], - Analyses de prélèvements (Tore-Supra). Inversion algébrique (équation de Fredholm du premier type) - Régularisation (Towmey-Philipps, Tikhonov,…) [A1, 3] - Méthode des moindres carrés avec composantes non négatives (Matlab et fortran, cf. Fig. 6). Inversion asymptotique (uniquement néphélométrie) - Lois de décroissance des diagrammes de diffusion (Dimension fractal, rayon giration,… cf. Fig. 11) - Calibrations théoriques (modèles de diffusion) Analyses TEM quantitatives - Extraction des paramètres morphologiques (Dim. fractale, rayon giration, PSD part. primaires…, cf. Fig. 7) - Biais induits par la projection 2D (modèle simplifié de formation des images TEM) et léchantillonnage (sédimentation) [A4] Caractérisation in-situ et contrôle non intrusif de la granulométrie et de la concentration de systèmes nano et micro particulaires : plasma froids, fusion (Fig. 1 a-b)), systèmes réactifs (Fig. 1 c), suspensions (Fig. 1 d) et aérosols (Fig. 10). Ceci requiert le développement de modèles de diffusion de la lumière par des objets complexes, le développement de diagnostics optiques inverses permettant des mesures à «grande distance», ainsi que différentes expériences de validation. Objectifs & Contexte : Résultats marquants : Production scientifique (publications, brevets) : Fig. 2 Modèles pour les BuckyballsFig. 3 Logiciel DLA/TEMFig. 4 Extinction de différents agrégats fractals Fig. 5 Diagrammes de diffusion de sphéroïdes Fig. 10 Comparaison LES/MEB (aérosol)Fig. 11 SLS et combustionFig. 12 Comparaison LES/TEM: plasma poussiéreux Fig. 1 Fig. 6 Logiciel dinversion des spectres dextinctionFig. 7 Analyse fractale (suies) [A5] Caumont-Prim C., Yon J., Copalle A., Ren K-F, A.A.P.P 89 (1) C1S8901 (2011) [A6] Onofri F., Barbosa S., Wozniak M., Mroczka J., Vrel D., Grisolia C., Fusion Sci. Technol. (soumis, 2011)


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