21/Th/PS/MM/1

Offre de thèse 2021-2024 – équipe PS (MM) – experimentation

Thèse dirigée par Marco Minissale sur l'interaction lumière-ion-matière financée dans le cadre d'un projet ANR obtenu récemment.

L’objectif principal de ce projet de thèse expérimentale est de comprendre comment les interactions des ions hélium avec le tungstène peuvent induire des changements temporaires ou permanents dans les propriétés optiques des matériaux en tungstène.

L’évolution des propriétés optiques du tungstène est essentielle pour un large éventail de domaines de recherche et d’applications, tels que la photonique, l’optoélectronique et la thermographie infrarouge. En particulier, elle représente une question critique pour les environnements où les matériaux sont soumis à de forts flux d’ions, comme les réacteurs de fusion nucléaire. Une mauvaise connaissance de l’évolution des propriétés optiques des parois de ces réacteurs pendant le fonctionnement du plasma peut conduire à des erreurs dans la mesure de la température par thermographie. Le bon fonctionnement de ces réacteurs dépend donc fortement d’une étude détaillée des propriétés optiques de métaux tels que le tungstène lors d’interactions avec des ions (plasma).

Le candidat sélectionné travaillera sur deux projets complémentaires pour comprendre la dynamique et la cinétique sous-jacentes des interactions hélium/tungstène et les changements morphologiques (surface et masse) induits par ces interactions :

  1. des mesures spectroscopiques par le biais d’un réflectomètre optique intégré à un appareil de science des surfaces sous ultravide (UHV) (AMU-PSI). L’AMU-PSI est équipé de trois sources de gaz différentes (un faisceau moléculaire supersonique, un faisceau radicalaire et un faisceau ionique), de divers outils d’analyse de surface (AES, LEED), de plusieurs spectromètres de masse et d’un système innovant de désorption programmée en température induite par laser (LID-TPD).
  2. des mesures ellipsométriques in situ grâce à un système commercial installé dans une chambre à plasma (CAMITER) équipée d’un substrat polarisable et à température contrôlée et de différents diagnostics plasma comme les sondes de Langmuir, et les sondes de fluorescence induite par laser (LIF).

Des mesures spectroscopiques et ellipsométriques seront couplées à des analyses ex situ (AFM, Microscopie confocale à balayage laser) pour étudier les changements morphologiques induits par les interactions ioniques. Enfin, un modèle statistique sera utilisé pour modéliser la fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle (BRDF) des matériaux implantés et pour quantifier le rôle de la rugosité sur la réponse optique des échantillons.

Les candidats doivent être titulaires d’un master en physique, physique chimique ou chimie physique. Une volonté pour la science expérimentale et de bonnes capacités de communication en anglais ou en français sont recherchées.

Le groupe Plasma-Surface du laboratoire PIIM est un contributeur au programme de recherche et de formation Euratom à travers le consortium EUROfusion (Horizon Europe).

Marco Minissale - Contacter
Contrat doctoral de 3 ans.
~1770 € bruts mensuels
Démarrage au 1er octobre 2020
Transmettre un CV, des détails sur l'expérience antérieure, un relevé de notes et le contact d'au moins deux personnes de référence.

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