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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Identification de défauts ponctuels dans des verres silicatés densifiés par compression hydrostatique et irradiés aux électrons

Spécialité : PHYSIQUE / Physique des matériaux

Contact : OLLIER Nadège,
e-Mail : nadege.ollier@polytechnique.edu,   Tel : +33 1 69 33 45 18
Laboratoire : LSI/

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-5 mois
Date limite de constitution de dossier : 27/04/2018

Résumé :
L'étude des défauts ponctuels dans la silice est d'intérêt majeur dans le domaine de l'optique, et pour de nombreuses applications : Laser de puissance type Méga Joule (LMJ), durcissement de fibres optiques ... L’objectif de ce stage est d’étudier les la formation de défauts ponctuels produits par irradiation électronique au sein de verres simples de silice densifiés par haute pression.

Sujet détaillé :
La déformation plastique des verres se traduit par un phénomène de densification qui a été largement étudié dans la littérature. Il est possible par indentation [1] ou par compression hydrostatique [2] à froid ou à chaud de densifier de façon permanente la silice jusqu’à des valeurs limites autour de 20% à 25 GPa en lien avec un important volume libre de ce verre. Pour des verres sodocalciques, la densification est moindre de l’ordre de 6%.
Nous avons récemment entrepris des études structurales sur des verres de silice densifiés par haute pression, haute température (HP-HT) par press belt puis irradiés aux électrons sur l’accélérateur SIRIUS du LSI ainsi que sur des verres sodiques irradiés aux électrons.

Ces verres présentent des caractéristiques intéressantes dont des signatures de défauts ponctuels modifiées par rapport à celle de la silice irradiée.
Même si la majorité des nombreux défauts ponctuels formés sous irradiation dans la silice sont bien caractérisés et connus, il reste encore quelques signatures spectroscopiques de défauts non identifiées. Nous avons notamment mis en évidence de façon très nette une exaltation de la bande d’émission dans le vert (550 nm) non attribuée à ce jour, avec la pré-densification du verre [3].

Nous suspectons deux défauts à l’origine de cette émission et l’objectif de ce stage sera de l’identifier précisément en combinant plusieurs techniques : la photoluminescence, l’absorption optique, la RPE et la spectroscopie IR. Nous nous intéresserons également aux défauts en lien avec la présence de sodium (HC, L-centers) dans les silicates de Na.

[1] Rouxel, T., Ji, H., Guin, J. P., Augereau, F. & Rufflé, B. Indentation deformation mechanism in glass: Densification versus shear flow. J. Appl. Phys. 107, 094903 (2010)
[2] Michael Guerette, Michael R. Ackerson, Jay Thomas, Fenglin Yuan, E. Bruce Watson, David Walker & Liping Huang Structure and Properties of Silica Glass Densified in Cold Compression and Hot Compression Scientific Reports (2015) | 5:15343 | DOI: 10.1038/srep15343 1
[3] Ollier et al. Impact of glass density on the green emission and NBOHC formation in silica glass: a combined high pressure and 2.5 MeV electron irradiation (2017) JNCS. In press.
Techniques utilisées au cours du stage :
RPE - Phototoluminescence - Spectroscopies Raman et Brillouin.

Mots clés : Verres, silice, densification, défauts ponctuels

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