Caractérisation ultrasonore d'échantillons hétérogènes multiplement diffuseurs
Résumé
In this thesis, we studied various aspects of ultrasonic multiple scattering in random media. Experimentally, we worked on prototype media made up of thousands vertical steel stems randomly distributed in the plane, as well as "real" samples like trabecular bones and metal alloys used in industry. In the first chapter, we present the effective media theory and undertake experiments of coherent transmission. The effect of absorption and correlations between scatterers is discussed by comparing several theoretical approaches. in fine, we obtain an evaluation of the elastic mean free path versus frequency. the second chapter deals with the time-resolved multiply scattered intensity. First of all, we show that the coherent backscattering effect allows to measure the diffusion coefficient D in a reliable way and independently from intrinsic absorption. Secondly, the time of flight distribution in transmission enables us to evaluate absorption losses. The third chapter is devoted to the stationary regime : we show that the transport mean free path cannot be evaluated by the coherent backscattering effect under our experimental conditions. Lastly, the limits of time reversal focusing in resonant scattering media is discussed.
Dans cette thèse, nous avons étudié divers aspects de la diffusion multiple des ultrasons dans les milieux désordonnés. Expérimentalement, nous avons travaillé sur des milieux prototypes composés de milliers de tiges d'acier verticales aléatoirement réparties dans le plan, ainsi que sur des échantillons "réels" comme des os trabéculaires et des alliages métalliques utilisés dans l'industrie. Dans le premier chapitren nous exposons la théorie des milieux effectifs et meons des expériences de transmission cohérente. La prise en compte de l'absorption et des corrélations entre diffuseurs est discutée en comparant plusieurs approches théoriques. In fine, nous obtenons une évaluation fréquentielle du libre parcours moyen élastique. Le second chapitre s'intéresse à l'intensité diffusée en régime dynamique. Nous montrons tout d'abord que l'effet de rétrodiffussion cohérente permet de mesurer le coefficient de diffusion D de manière fiable et indépendante de l'absorption intrinsèque. Dans un second temps, l'étude de la courbe des temps de vol en transmission nous permet d'évaluer les pertes par absorption. Le troisième chapitre traite du régime stationnaire : nous montrons que dans ce régime, l'effet de rétrodiffusion cohérente ne permet pas d'évaluer le libre parcours moyen de transport dans nos conditions expériementales. Enfin, les limites de la focalisation par retournement temporel en milieu multiplement diffuseur sont abordées.
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