Méthodes Avancées pour la Caractérisation Optique de Systèmes Particulaires Complexes

Le projet concerne la caractérisation optique de gouttes et particules de formes « complexes » dont les tailles sont plus grandes que la longueur d’onde incidente. Dans ce domaine les théories rigoureuses et les méthodes numériques existantes ne sont pas applicables efficacement. Nous proposons une méthodologie nouvelle pour calculer l’interaction de la lumière avec de tels objets, et une série de tests numériques et expérimentaux pour valider les calculs. S’en suivront une série d’applications à la métrologie optique, ainsi qu’au piégeage et à la manipulation des particules non-sphériques. Les particules de formes complexes (PFC) sont omniprésentes en mécanique des fluides (écoulements multiphasiques, sprays et aérosols...), en ingénierie chimique et dans la nature. Pour caractériser ces objets, on exploite habituellement leurs propriétés de diffusion de la lumière en champ lointain (diffractomètres laser, interféromètres phase Doppler et imagerie sont des techniques classiques). La lumière exerce aussi sur les objets une « pression de radiation ». Les forces et couples associés rendent possible le piégeage et la manipulation de particules sans contact mécanique, avec des applications toujours plus nombreuses en biophysique et dans les micro-technologies. 

Nos ambitions:

• Développement d'une Théorie de Rayons pour Ondes (TRO),
• Validation théorique et expérimentale de TRO;
• Applications à la caractérisation de particules complexes,
• Application à la métrologie optique de sprays and de bulles;
• Prédiction de forces and torques de radiation sur des particules complexes,
• Manipulation and piégeage des particules non-sphériques.