T.P.1

MESURE DES DEFORMATIONS STATIQUES

PAR

INTERFEROMETRIE HOLOGRAPHIQUE A DOUBLE EXPOSITION

1 BUT

2 SUJETS D'INTERET

3 EQUIPEMENT UTILISE

4 PRECAUTIONS IMPORTANTES

5 COMPLEMENTS D'INFORMATION

6 RECOMMANDATIONS CONCERNANT L'ENREGISTREMENT

7 TRAVAIL A EFFECTUER

8.TRAITEMENT CHIMIQUE

9 COMPTE-RENDU

10 ANNEXES

1

BUT

1.1  Apprendre à réaliser l'enregistrement d'un hologramme à double exposition

1.2  Acquérir les données primaires concernant le champ complet des déplacements en direction transversale à la surface d'une plaque plane.


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QUELQUES SUJETS D'INTERET

2.1  Les conditions liées à l'enregistrement d'un hologramme: cohérence, conditions de stabilité mécanique et thermique, éclairage correct de l'objet

2.2  Réalisation du montage d'enregistrement d'un hologramme

2.3  Enregistrement d'un hologramme à double exposition à partir duquel on mesurera le champ complet de déplacements à la surface d'une plaque


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EQUIPEMENT UTILISE

1 table antivibratoire

1 laser HeNe 5 mW

1 alimentation laser

1 support laser

1 diviseur de faisceau réglable avec son support

3 miroirs plans

3 supports réglables pour miroirs

1 objectif microscope avec monture

1 ensemble filtre spatial ou, selon le cas, 1 objectif microscope avec monture

1 support hologramme

1 dispositif d'application de l'effort


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PRECAUTIONS IMPORTANTES

4.1  DANGER, haute tension ! Ne pas toucher le câble H.T. du laser

4.2  DANGER, ne pas regarder directement dans le faisceau !

4.3  NE PAS TOUCHER les éléments optiques et EVITER LES RETOURS vers l'intérieur du laser (cela peut entraîner des détériorations irrémédiables);   

4.4  Attention: le révélateur est basique et le fixateur acide; éviter le contact avec les yeux et l'avalement, ainsi que de tacher les vêtements.


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COMPLEMENTS D'INFORMATION, RAPPELS THEORIQUES

5.1   Enregistrement

5.2   Lecture (restitution, reconstitution) de l'hologramme

5.3.  L'interférométrie holographique à double exposition


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RECOMMANDATIONS PRATIQUES


6.1  Pour la protection des équipements et des matériaux utilisés:

6.1.1  Vérifier que tous les composants sont bien fixés (bases magnétiques, vis de serrage, etc) sur le plateau de la table d'holographie;

6.1.2  Ne jamais s'appuyer sur la table d'holographie; le système pneumatique asservi et les capteurs de position qui règlent la position du plateau ne résistent pas aux sollicitations excentriques de forte valeur.

6.1.3 Ne pas toucher les éléments optiques (surtout les miroirs et les demi-miroirs); leurs surfaces ont une planéité de l'ordre de 0,03 micromàtres et en général les pélicules réfléchissantes déposées sont très sensibles et ne résistent même pas au nettoyage. Un miroir touché est un miroir abîmé.

6.1.4  Remplir et préparer les bacs contenant les solutions chimiques et le support de l'hologramme juste avant le développement


6.2  Pour obtenir un bon hologramme il faut réaliser un bon compromis entre les conditions (parfois contradictoires) suivantes:

  • réaliser l'égalité des chemins géométriques de l'onde-objet et l'onde de référence (à quelques centimètres près, au maximum) ; le phénomène d'interférence n'est possible que si laes différences entre les différents chemins optiques sont largement inférieures à la longueur de cohérence du laser utilisé. Pour les lasers à HeNe utilisés, elle vaut quelques 20 cm...
  • réaliser un facteur de sensibilité à peu près constant et de valeur aussi grande que possible pour toute la surface de l'objet, ce qui implique un éclairage et une observation (par l'hologramme) eloignés de l'objet et en direction aussi proche que possible de la normale;
  • une énergie lumineuse suffisante (ce qui implique une distance plutôt faible entre l'objet et l'hologramme) et correctement répartie entre l'onde-objet et l'onde de référence dans le plan de l'hologramme
  • le bon réglage du filtre spatial et, en général, un éclairage uniforme de l'objet et de l'hologramme (si l'objectif seul produit un éclairage correct, il n'y a pas besoin de filtre spatial;
  • l'élimination de tout éclairage parasite qui pourrait provenir d'une deuxième réflexion à l'intérieur des éléments optiques, ou des réflexions (même diffuses) de la part des différents supports, etc.);;
  • bien répérer sa position par rapport aux éléments optiques avant d'occulter la salle, compte tenu du fait que la sollicitation de l'objet doit être faite dans l'obscurité totale; avoir sur soi la lampe de poche;
  • régler le miroir semi-transparent pour réaliser un rapport entre les intensités de l'onde de référence et l'onde-objet, dans le plan de l'hologramme, entre 3:1 et 10:1; cette condition assure une bonné efficacité de la diffraction et un bon contraste.

    • 6.3   Pour obtenir de bonnes franges d'interférence de double exposition utilisables pour la mesure des déformations

    En vue d'un enregistrement réussi et d'une interprétation qualitative et quantitative aisée (dans le cadre d'une autre séance de travaux pratiques), on recommande aux étudiants de respecter quelques consignes:

    6.3.1  revoir 6.1.1

    6.3.2  Ne pas toucher la table et ne produire aucun bruit pendant l'enregistrement et quelques dizaines de secondes avant;

    6.3.3   et ne pas rester trop près de la table d'holographie pendant l'enregistrement, Ne pas oublier que les franges d'interférence sont produites en égale mesure par les variations géométriques des chemins optiques (par exemple déformation de l'objet) et par les modifications de l'indice optique de réflexion de l'air, dûes aux modifications thermiques ou de composition chimique. SINON...

    6.3.4  Entre les deux expositions de l'hologramme, appliquer gentiment l'effort sans toucher à rien d'autre; il est conseillé en fait d'avoir déjà appliqué une certaine charge initiale avant la première expositrion, pour éviter les possibles jeux et chocs initiaux.

    6.3.5 Avant de mettre la plaque holographique dans son support, bien repérer les positions des éléments qui serviront à appliquer l'effort entre les deux expositions, lorsque l'obscurité sera totale.Tout autre contact avec des parties de l'installation entre les deux expositions risque au moins de modifier les chemins optiques, donc de produire sur l'image des franges d'interférence qui modifieront celles qui intéressent, pire encore, on peut simplement faire disparaître totalement les franges par un déplacement trop important.

    6.3.6  Faire le plan du montage utilisé, avec un repérage aussi précis que possible des positions (x, y, z) des différents éléments (y compris l'objet); cette étape est strictement nécessaire aussi bien pour le compte-rendu, que (et surtout) pour une reconstruction correcte de l'image et pour l'interprétation quantitative correcte au cours d'une séance ultérieure de travaux pratiques

    CONTINUER