Thèse de Tatiana Séverin-Fabiani, mercredi 4 mai 2016, Gif-sur-Yvette

Sujet Imagerie de photoluminescence synchrotron pour l'étude de matériaux anciens semi-conducteurs
Date mercredi 4 mai à 14h00
Lieu amphithéâtre du bâtiment central du synchrotron SOLEIL, Gif-sur-Yvette

L'imagerie de photoluminescence synchrotron apparaît comme une méthode particulièrement prometteuse pour l’étude de matériaux hétérogènes mêlant composés minéraux et organiques, comme ceux des sciences des matériaux anciens.
Au cours de ce travail de thèse, nous avons développé le dispositif de microscopie de photoluminescence existant de la ligne DISCO du synchrotron SOLEIL afin d’identifier de nouveaux marqueurs de photoluminescence permettant de caractériser des processus physico-chimiques intervenant pendant la fabrication ou l’altération des matériaux anciens. Ces travaux ont conduit au développement d’un système de microscopie multi-spectrale optimisé. Le développement optique d'une illumination homogène, l’optimisation de la détection et la calibration radiométrique du dispositif ont mené à l’obtention d’images de photoluminescence quantitatives. Ce dispositif a été optimisé pour répondre au mieux à des problématiques archéologiques et patrimoniales avec une analyse topologique, chimique et des structures électronique et cristalline. Ces nouveaux développements ont été testés dans le cadre de systèmes d’étude réels composés de semi-conducteurs à grand gap. Deux artefacts archéologiques en alliage de cuivre et un résidu en bronze ont été étudiés. L’étude en particulier du Cu2O en microscopie de photoluminescence multi-spectrale a mis en évidence l’apport de l’analyse par photoluminescence pour reconstruire la chaîne opératoire de métallurgie et apporter de nouvelles informations dans la compréhension des processus d’altération.
Ces travaux ont démontré le potentiel de cette nouvelle méthodologie et l’intérêt de développer une telle approche au champ d’application des matériaux anciens, matériaux présentant une forte hétérogénéité sur plusieurs échelles successives.