Ce post-doctorat vise à développer une chaîne de mesure dédiée à l’observation et la caractérisation de Phénomènes Transitoires Rapides (PTR) par Imagerie à Rayons X (IRX) en contraste de phase. L’enjeu est de disposer d’un système de mesure pouvant être déployé en laboratoire sur une large gamme d’expériences qui ne peuvent pas être déplacées au synchrotron. Les performances visées sont justifiées par des problématiques portées par l'ONERA et le CEA en lien avec la fabrication additive, la propagation d’ondes de choc dans des polymères peu denses, et le diagnostic de matériaux en composite carboné impactés par un arc électrique.

Pour les objets d’absorption faible tels que des polymères peu denses, les liquides ou les plasmas, l’IRX conventionnelle, qui fournit un contraste lié à des variations de sections efficaces d’absorption, s’avère insuffisante. Pour complémenter l’absorption, il est possible d’exploiter la phase du rayonnement X, qui permet de mieux détecter les inhomogénéités et les interfaces entre les matériaux. La méthode retenue ici pour mesurer la phase est l’interférométrie à décalage multilatéral (IDML). Elle utilise un unique réseau de phase bidimensionnel en damier qui génère une figure d’interférence de référence sur le détecteur. L’introduction d’un objet entre le réseau et le détecteur modifie la figure d’interférence qui est ensuite analysée par transformée de Fourier pour reconstruire la phase. En ne nécessitant qu’une seule grille de phase et en présentant un minimum de perte de flux X, cette méthode a des caractéristiques intrinsèques favorables en termes de sensibilité, robustesse, facilités d’alignement et polyvalence, pour être appliquée à l’imagerie dynamique.

Dans un premier temps, le·a candidat·e cherchera à dimensionner le système imageur. Il/elle devra mettre en place une méthodologie en statique pour préparer et optimiser l’imagerie en condition dynamique, avec comme objectifs une cadence d’acquisition d’images > 1 kHz, un temps d’exposition de l’ordre de la µs et une gamme de résolution spatiale comprise entre 30 et 300 µm. Il/elle cherchera à trouver la meilleure méthode pour détecter le rayonnement X aux cadences souhaitées : détection indirecte au moyen d’un scintillateur convertissant les photons X en photons visibles, puis détection par une caméra rapide, ou détection directe via une matrice de semi-conducteurs pixellisés et hybridés à une chaîne électronique. Pour réaliser les objectifs, il/elle s’appuiera sur le banc d’imagerie du CEA, ainsi que sur les codes de simulation développés au CEA (logiciel CIVA). Puis il/elle fera la démonstration d’imagerie en condition dynamique d’un PTR sur des sources X en rupture technologique (source à émission secondaire par laser et tube rayons X à anode liquide). Dans un second temps, il/elle étudiera la faisabilité d’étendre le système imageur aux très hautes cadences (>100 kHz) et/ou au « flash nanoseconde » monocoup.