Thèse Miroirs Interférentiels Multicouches à Très Courtes Périodes pour les Rayons X H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Ondes et Matière Laboratoire de recherche : Laboratoire Charles Fabry Direction de la thèse : Franck DELMOTTE ORCID 0000000267696204 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 La fusion par confinement inertiel est une voie privilégiée pour accéder expérimentalement aux conditions extrêmes de la matière (haute-température et haute-pression) via l'implosion d'une cible. Le CEA (commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives) et le laboratoire Charles Fabry ont une longue expérience de collaboration dans le développent de diagnostics plasma dans ce domaine X [1-4].
Le travail de thèse proposé se situe dans le cadre du développement des futurs diagnostics X pour les installations de fusion par confinement inertiel et s'inscrit dans la continuité du travail mené ces dernières années. En particulier, une étude exploratoire et systématique a permis d'identifier les critères de choix et tester des nouveaux couples de matériaux et procédés de dépôts prometteurs.
Cependant, une brique technologique majeure reste manquante : la capacité de réaliser des dépôts à très courtes périodes (
La réalisation de dépôt multicouches de très courtes périodes représente un défi important : les couches ont une épaisseur similaire aux défauts d'interface, ce qui limite fortement les performances optiques. Les interfaces sont dégradées par l'interdiffusion d'une couche dans l'autre. Dans la littérature, l'hypothèse prépondérante mais jamais expérimentalement validée, est que l'interdiffusion est pilotée par l'énergie de surface des matériaux empilés.

Un des objectifs de cette thèse est de valider cette hypothèse, en mesurant l'énergie de surface via la technique d'angle de contact d'une goutte de liquide (ex : eau) posée sur l'échantillon. Pour cela, un banc de caractérisation sera développé et mis en oeuvre par l'étudiant. Le banc est composé d'une source de lumière (ex : LED) et d'une caméra avec son objectif. Un traitement d'image, par exemple en python, permettra d'évaluer l'angle de contact. Un modèle issu de la littérature sera utilisé pour relier l'angle de contact à l'énergie de surface.

Une étude bibliographique permettra une sélection de matériaux selon leur énergie de surface. Les meilleurs seront déposés en couche mince et leur énergie de surface mesurée. L'interdiffusion sera caractérisée en premier lieu par des moyens du laboratoire en utilisant la réflectométrie en incidence rasante combinée à un modèle physique bien établi. Pour les meilleurs échantillons, l'interdiffusion sera caractérisée par une analyse microstructurale via des techniques de microscopie haute résolution. Des prototypes de miroirs interférentiels opérant à 60 keV seront produits et caractérisés, notamment en réflectométrie à la longueur d'onde sur installations synchrotrons (ESRF, BESSY 2).
Ce travail s'inscrit dans le contexte d'une collaboration entre l'IOGS et le CEA-DAM, dans le cadre des diagnostics permettant de caractériser le plasma produit sur les installations de fusion par confinement inertiel, tel que le Laser Méga Joule. Le CEA souhaite développer son expertise dans le domaine de l'imagerie X à des plus hautes énergies (énergies jusqu'à 60 keV). Le Laboratoire de développement des diagnostics plasma (LDDP) du Centre CEA/DAM-Ile de France est en charge de la conception des diagnostics X et de leur métrologie. Par ailleurs, le Laboratoire Charles Fabry (LCF) a une compétence reconnue internationalement dans le domaine des couches minces et de l'optique X-UV. Il dispose d'une salle blanche dédiée à ses activités ainsi que d'équipements à la pointe des technologies actuelles. L'objectif de la thèse est d'améliorer la compréhension des phénomènes aux interfaces dans les empilements de couches minces nanométriques afin de concevoir, déveloper et caractériser des optiques X avec des performances au delà de l'état de l'art actuel.

Master (ou diplôme d'ingénieur) en optique ou en sciences des matériaux. Goût pour le travail expérimental, l'analyse de données et la modélisation.

• Science des matériaux