"Mémoire d’Habilitation à Diriger les Recherches"

French degree to supervise theses

Le 03/10/2014

Jérôme Yon  •  ico

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Ce mémoire d’habilitation à diriger les recherches concerne les travaux menés par Jérôme Yon, Maître de conférences à l’INSA de Rouen, au sein du laboratoire l’UMR 6614 - CORIA, sur la période 2004-2014. Ces travaux concernent la caractérisation des particules de suie produites à la source, c’est à dire au sein des procédés mettant en œuvre la combustion incomplète de carburants liquides ou gazeux ou encore de matériaux solides. Ces particules, majoritairement composées de carbone, ont fait l’objet de nombreuses études depuis une trentaine d’années et l’on reconnait aujourd’hui leur impact sanitaire et environnemental. Cependant, on note que les mécanismes physico-chimiques de formation de ces particules ne sont toujours pas entièrement élucidés. Pour cause, la caractérisation précise de ces particules (taille, concentration, morphologie, composition…) demeure difficile et délicate du fait de leur taille nanométrique et de leur morphologie non sphérique (quasi fractale). Et l’on constate que la plupart des outils de métrologie utilisés à ce jour pour caractériser ces particules sont souvent ex-situ et que nombre d’entre eux ne tiennent pas compte de la morphologie fractale de ces particules.
L’objectif des travaux présentés dans ce mémoire est de contribuer à cet effort de développement de moyens de caractérisation métrologique des nanoparticules de suie. Ces travaux couvrent aussi bien la métrologie ex-situ après une phase de dépôt sur substrat (microscopie en transmission) que la métrologie en-ligne mettant en œuvre la métrologie non optique en phase gaz, après une phase de prélèvement des particules ou encore la métrologie optique in-situ. On note parmi ces développements, la détermination optique in-situ de la distribution de taille des nanoparticules de suie reposant sur la mesure de la diffusion angulaire de sources lasers par ces particules ou encore la détermination en ligne de leurs propriétés optiques (indice complexe de réfraction) sur la base de mesures de spectres d’extinction de la lumière. Ces deux contributions exploitent une théorie de l’interaction lumière-agrégats appelée RDG-FA, largement décrite dans ce manuscrit puisqu’ayant fait l’objet d’investigations numériques poussées. Les travaux ainsi présentés se focalisent donc sur la métrologie optique en phase aérosol mais sont également à l’interface avec la physique des aérosols et la combustion. _
- La physique des aérosols pour mieux concevoir la métrologie optique (génération virtuelle et réaliste d’agrégats de suie) mais aussi pour mieux exploiter la métrologie conventionnelle notamment pour valider les outils de métrologie développés. On note ainsi des travaux consacrés à l’exploitation d’images obtenues au microscope en transmission afin de caractériser la morphologie de ces particules (diamètre des sphérules primaires et dimension fractale), à l’évaluation de l’impact du prélèvement des particules sur ces mesures, à la problématique de la conversion des diamètres résultant d’outils de métrologie diverses (diamètre de mobilité – rayon de giration), au couplage de métrologie (DMA-CPMA) ou encore à l’évaluation du dépôt thermophorétique…
- La combustion puisque l’effort de développement métrologique doit rester appliqué, en l’occurrence à la caractérisation des particules de suie dans les flammes (problématiques incendie, moteurs ou plus fondamentales…).

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HDR_Yon

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