Étude et réalisation de capteur distribué d’hydrogène à base de fibre optique

Sujets de thèse

Intitulé de la thèse
Étude et réalisation de capteur distribué d’hydrogène à base de fibre optique
Publication du sujet sur le site de l’ABG : NON
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Physique
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
XLIM
123, avenue A.THOMAS 87060 Limoges Cedex
Laboratoire d’accueil : XLIM/PHOTONIQUE

Introduction
L’hydrogène est actuellement vu comme une source d’énergie d’avenir car propre et ne produisant que de l’eau comme déchet, et répondant ainsi à une demande forte de la société. Cependant ce gaz extrêmement léger et volatile est extrêmement explosif lorsque ça proportion dans l’air atteint les 4%.
La demande en terme de solution ‘capteur’ permettant d’évaluer rapidement et/ou précisément une éventuelle fuite d’hydrogène est très forte. Diverses solutions existent déjà mais très peu dans le domaine des fibres optiques et encore moins dans le cas de capteur d’hydrogène distribué. C’est dans ce contexte que se situe cette thèse.

Présentation de l’équipe de recherche
Au sein du laboratoire XLIM (unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université de Limoges), le Groupe FIBRE se compose de 10 chercheurs et ingénieurs permanents complété par un vingtaine de Doctorants et Post-Doc. Le Groupe est fortement impliqué depuis 30 ans dans le domaine des fibres optiques et de leurs applications. Le Groupe FIBRE fait également parti du GIS GRIFON hébergé par le CNRS. Le Groupe possède une solide expérience dans les fibres optiques non-conventionnelle, MCVD ou utilisant la technique du Stack et Draw. Depuis quelques années, le Groupe a développé des procédés de fabrication de fibres optiques originaux couplés à l’étude et la réalisation de nouveaux matériaux pour l’optique guidée.

Résumé de la thèse en français
Le but de cette thèse est de proposer un capteur distribué d’hydrogène utilisant une fibre optique originale. Cette originalité devra être apporté par le matériaux, verre à base de silice et incorporant des particules métallique sensibles au paramètre à mesure, à savoir l’hydrogène. L’application de ce capteur, dans un premier temps, se fera dans le domaine de la sureté nucléaire en partenariat avec l’ANDRA (Agence Nationale de Gestion des Déchets Nucléaires). Le sujet de thèse consistera donc à synthétiser un verre original et ce en collaboration avec le SPCTS (laboratoire de céramique de Limoges), mettre en forme ce verre au sein d’une fibre optique et ce grâce aux compétences et savoir-faire développé à Xlim, puis caractériser cette fibre en collaboration avec l’ANDRA à l’aide de différents interrogateurs à disposition (Diffusion Brillouin par exemple).

Résumé de la thèse en anglais
The purpose of this thesis is to propose a distributed hydrogen sensor using an ‘original’ optical fiber. This originality will be provided by the materials used, based on silica and incorporating metallic particles sensitive to the parameter to measure, namely hydrogen. Initially, the application of this sensor will be in the field of nuclear safety in partnership with ANDRA (National Agency for Nuclear Waste Management Organization). The thesis will be to synthesize an original glass, in collaboration with the SPCTS (ceramics laboratory of Limoges), and draw this glass to realise an optical fiber using the skills and know-how developed at Xlim and finally characterize this fiber in collaboration with ANDRA using several interrogators available (eg Brillouin scattering).

Description complète du sujet de thèse
cf pdf fourni en annexe

Objectifs scientifiques de la thèse
Développer un capteur distribué d’hydrogène à fibre optique, ayant une forte sensibilité – détection de moins de 4% d’hydrogène dans l’atmosphère

Compétences à l’issue de la thèse
– Synthèse de verre
– Tirage de fibres optiques
– Métrologie
– Travail en équipe (partenariat entre industriels et académiques français et étrangers)
– Rédaction (rapports de synthèse en anglais)

Mots clés (séparés par des virgules)
fibre optique, hydrogène, capteur, verre
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : OUI

Expérience/profil souhaité(e)
Master Recherche, option matériaux souhaitée.

Directeur de thèse
Jean-Louis AUGUSTE
Adresse mail du directeur de thèse : auguste@xlim.fr
Téléphone Directeur de thèse : 0555457386

Co-directeur de thèse
Georges HUMBERT
Adresse mail du co-directeur de thèse : humbert@xlim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 0555457386
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON
Thèse pour Action transverse : NON

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