Identification des mécanismes de fissuration dans un alliage d ...

2.1 Méthodes de caractérisation 51
une onde pour traverser l’échantillon et récupérer l’intensité transmise par un
détecteur, créant ce que l’on appelle une projection. En science des matériaux,
c’est essentiellement le rayonnement X qui est utilisé; les projections obtenues
sont donc des radiographies X de l’objet. Le principe employé en tomographie est
d’enregistrer N radiographies de l’objet dans N positions angulaires différentes 5 .
On dispose alors, pour chaque section de l’objet, d’un ensemble de N lignes
d’atténuations appelé sinogramme de la section. Celui-ci permet de remonter à
la distribution spatiale des coefficients d’atténuation locaux au sein de la section,
par le biais de méthodes de reconstructions mathématiques. On obtient l’image
3D reconstruite de l’objet; dans cette image, chaque voxel 6 possède un niveau
de gris proportionnel au coefficient d’atténuation calculé par l’algorithme de
reconstruction.
La tomographie est utilisée depuis les années 70 dans le domaine médical
(scanners) avec des résolutions de l’ordre d’une centaine de microns. Le potentiel
énorme de cette technique pousse les chercheurs à la développer en science des
matériaux. Pour ce faire on peut soit utiliser des sources classiques de type
«micro-foyer» ou utiliser le rayonnement synchrotron. Ce sont en partie les
progrès constants des source classiques mais surtout la construction des Synchrotrons
de troisième génération qui donne l’élan nécessaire à la micro-tomographie.
On ne détaillera pas ici tous les avantages/inconvénients (voir par exemple
[41] pour une explication détaillée) d’une source par rapport à l’autre, mais
le rayonnement synchrotron est pour l’instant le seul moyen d’atteindre la
résolution submicronique, nécessaire pour caractériser l’endommagement par
fatigue des matériaux métalliques.
Le synchrotron situé à Grenoble (ESRF 7 ) est un synchrotron de troisième
génération qui est composé essentiellement des éléments suivants :
l’accélérateur linéaire (linac) : il accélère les électrons, produits par un canon
à électrons, au moyen de champs électriques pulsés dans des cavités radio
fréquence, jusqu’à une énergie de 200 MeV;
le synchrotron : c’est un accélérateur circulaire qui récupère les électrons à la
sortie du linac et augmente encore leur énergie; à l’ESRF, l’énergie des
électrons à la sortie de cet accélérateur est de 6 GeV.
l’anneau de stockage : c’est un grand anneau circulaire de 844 m de circonférence
dans lequel les électrons sont stockés et circulent sous un vide poussé
(de l’ordre de 10 −10 mbars). Leur trajectoire est contrôlée et forcée le long de
2D
5 La série de N images est appelée un scan tomographique
6 par analogie avec les images bi-dimensionnelles, le composant élémentaire d’une image 3D
est appelé voxel
7 pour European Synchrotron Radiation Facility